史上最全水文地球化学重点习题

水文地球化学一、名词解释�每题3分�共21分�1、BOD�指用微生物降解水中有机物过程中所消耗的氧量�以mg/L为单位。2、脱硫酸作用�在缺氧和有脱硫酸菌存在的情况下�SO42-被还原成H2S或S2-的过程。3、同离子效应�一种矿物溶解于水溶液�如若水溶液中有与矿物溶解相同的离子�则这种矿物的溶解度就会降低�这种现象在化学上称为同离子效应。4、降水氢氧稳定同位素的高程效应�大气降水中的18O和D含量随着海拔高程的增加而不断下降的现象。5、酸性垒�当中性或碱性条件转变为弱酸性和酸性条件或在pH值急剧降低的地段所形成的地球化学垒。6、水分子的缔合作用�由单分子水结合成比较复杂的多分子水而不引起水的物理化学性质改变的现象。7、硅质水与硅酸水�SiO2含量大于50mg/L的水称为硅质水�1.5分��在阴离子中�HSiO3-占阴离子首位�按mol%计算�的水称为硅酸水�1.5分�。8、盐效应�矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含盐量水中的溶解度�这种含盐量升高而使矿物溶解度增大的现象。9、阳离子交替吸附作用�在一定条件下�岩石颗粒吸附地下水中的某些阳离子�而将其原来吸附的某些阳离子转入水中�从而改变了地下水的化学成分�这一作用即为阳离子交替吸附作用。10、氧化垒�在还原条件被氧化条件激烈交替的地段上所形成的地球化学垒。11、侵蚀性CO2�当水中游离CO2大于平衡CO2时�水中剩余部分的CO2对碳酸盐和金属构件等具有侵蚀性�这部分即为侵蚀性CO2。12、TDS�指水中溶解组分的总量�它包括溶于水中的离子、分子及络合物�但不包括悬浮物和溶解的气体。13、硅质水与硅酸水�SiO2含量大于50mg/L的水称为硅质水�1.5分��在阴离子中�HSiO3-占阴离子首位�按mol%计算�的水称为硅酸水�1.5分�。14、硬度�是以水中Ca2+和Mg2+来量度�其计算方法是以Ca2+和Mg2+的毫克当量总数乘以50�以CaCO3表示�其单位为mg/L。15、活度�实际参加化学反应的物质浓度。16、总溶解固体�水中各溶解组分的总和�它包括溶解于水中的分17、电子活度�溶液中、电子�e-�浓度的负对数值。18、氧化反应�在某个反应中某物质失去电子的反应称氧化反应�并称该物质被氧化。19、高程效应�大气降水中的δ18O和δD值随高度�或高程�增加而减少的现象。20、矿化度�溶液中溶解的所有盐类组分的总和。21、还原作用�在某个反应中某物质得到电子的反应称还原反应�并称该物质被还原。22、Eh值�溶液中某种处于氧化态与处于还原态的物质组成的原电池的电位差。23、同位素比值�物质中某种元素的两种同位素含量的比值。24、重金属�原子序数大于20的金属元素。25、Hydrogeochemistry�水文地球化学是水文地质学的一门分支学科�它研究的是地下水质随时空变化的规律�是研究地下水中化学元素迁移、聚集与分散规律的学科。26、Temperatureeffect�大气降水中的δD和δO18值随温度的降低而降低的现象.27、IsotopicFractionation�某元素的同位素由于质量差异�使其在物理化学过程中�以不同比例分配于不同物质或不同相之间的现象28、标型元素�指能控制地球化学环境的高克拉克值、强迁移的元素。29、地球化学垒�指地壳中在很短距离内�元素的迁移强度剧减�导致元素富集的地段30、水迁移系数�指地表水和地下水中元素在单位干涸残渣中的质量与该区岩石中元素含量之比值。31、阳离子交替吸附作用�指在一定条件下�岩石颗粒吸附水中的阳离子�而岩石中一些阳离转入到水中�从而改变了地下水的性质的作用。32、同离子效应.指某一水溶液中�混合了其它溶液�由于相同离子的进入�而降低了原有离子活度的现象。脱硫酸作用33、脱硫酸作用�是指在缺氧条件中�在脱硫酸菌的作用下�将地下水中或岩石中的SO42-还原成H2S、S2-的过程和现象。34、溶滤作用溶滤作用是指岩石某些组分与地下水发生作用而进入水的过程�它没有破坏岩石的结构�而只是一些元素进入了水中。二、填空�每题1分�共14分�1、水对离子化合物具有较强的溶解作用�是由于水分子具有较强的�介电�效应所致�水的沸点较高�是由于水分子间�氢键�的破坏需要较大的能量。2、在35℃下�pH=7的地下水是�碱�性。在天然水化学成分的综合指标中�体现水的质量指标的有�TDS�硬度�含盐量或含盐度,电导率��而表征水体系氧化还原环境状态的指标有�COD�BOD�TOC�Eh�。3、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于�0.1mol/L��而戴维斯方程的使用条件是离子强度小于�0.5mol/L�。4、空气迁移的标型元素主要决定环境的�氧化还原�条件�而水迁移的标型元素主要决定环境的�酸碱�条件5、在氮的化合物中��NO-2�NH4+�可作为地下水近期受到污染的标志�而�NO-3�可作为地下水很早以前受到污染的标志。6、Fe2+在�酸�性中迁移强�而在�碱�性中迁移弱。7、地球化学垒按成因可分为�机械�垒、�物理化学�垒、�生物�垒和�复合�垒。8、碱度主要决定于水中的�HCO-3�CO2-3�的含量。硬度是以�Ca2+�Mg2+�的毫克当量总数乘以50�而暂时硬度是以�HCO-3�CO2-3�的毫克当量总数乘以50。9、大气CO2的δ13C平均值是�-7‰��而土壤CO2的δ13C平均值是�-25‰�。10、标型元素的标型程度取决于�元素的克拉克值�和�它的迁移能力�。11、弥散作用包括�分子扩散���对流扩散迁移�和�渗透分散�。12、SiO2和Na/K地热温度计适用的温度范围分别为�0~250℃�和�150~350℃�。13、近代火山型浅部地下热水的水化学类型为�SO2-4SO2-4Cl-��而深部地下热水的水化学类型为�Cl-HCO-3�。14、海水的水化学类型为�Cl-Na��而海成存封水的水化学类型为�Cl-Na-Ca�。15、酸雨是指pH值小于�5.65�的降水。16、氧同位素的国际标准英文缩写为�SMOW��而碳同位素的国际标准缩写为�PDB�。17、测定Eh值采用(铂)电极和(甘汞)电极。18、在碳酸平衡中�pH�小于6.35�H2CO3占优势�pH�在6.35到10.33�HCO3-占优势�pH�大于10.33�CO32-占优势。19、一个化学反应A+B=C+D�其反应自由能变化ΔGr0�则说明该反应�可自发从左向右进行�。20、氧同位素的国际标准英文缩写为�SMOW或V-SMOW�。21、强酸性的地下水一般是出现在(含有硫化物的矿床的氧化带)等情况下。22、据板块构造理论,全球地热带可分为二种类型:(板缘构造型地热带)和(板内型构造型地热带)。23、地下水污染研究中三氮指的是�NO2-�、�NO3-�和�NH4+��常可作为污染的标志。24、稳定同位素组成的常用表示方法有�丰度�和�千分偏差值�等。三.简答题�每题5分�共30分�1、氧漂移及其影响因素?答��1�由于岩石的δ18O值比水的δ18O值大�因此�水—岩同位素交换的结果是使水富18O�δ18O值增大��而岩石18O贫化�δ18O值减少��这种现象称为氧漂移�2分�。�2�影响氧漂移的因素主要有�A、温度越高�氧漂移越明显�1分��B、水及岩石的初始δ18O值差别越大�氧漂移越明显�1分��C、水与岩石接触的面积越大�时间越长�氧漂移越明显�1分��D、水与岩石中氧元素的含量比越小�氧漂移越明显�1分��E、水与矿物的分馏系数越大�氧漂移越明显等�1分�。影响因素只要答三个方面2、.我国潜水化学成分分带有何特点�答��1�区域上�由东南向西北�地下水由溶滤成因为主的低矿化度重碳酸型淡水�向成分复杂的硫酸型或氯化物型咸水过渡�最后为由浓缩作用形成的氯化物型水或卤水�1.5分���2�局部上�每个盆地由山前至盆地中心或至滨海地带的水平分带为重碳酸型水→→硫酸型水→→氯化物型水�1.5分�。3、用图表示承压水盆地基本水化学类型的形成过程�4、水文地球化学分类的基本原则�并解释C承—250Ⅴ77.5☆11含义。答��1�首先按照空气迁移的标型元素�化合物�进行分组�分出6个组�分组反映了地下水的氧化还原环境��2�然后按照水迁移的标型元素�化合物�进行分类�A�根据主要的阴离子将地下水分6类�B�再根据阳离子进一步划分出9个亚类。分类反映了地下水的酸碱条件和矿化度。总之�水文地球化学分类的基本原则力求充分反映地下水成分的特点及其所处的地质环境。�3�C承—250Ⅴ77.5☆11硫化氢还原水组�承压水亚组�Eh值为-250mv�氯化钠型热水�pH值为7.5�TDS为11g/L。5、标准状态下�碳酸平衡与pH值的关系�答��1�水中碳酸平衡与pH值的关系式如下�1.5分��log{[HCO-3]/[H2CO3]}=pH-6.4log{[CO32-]/[HCO-3]}=pH-10.3�2�pH6.4时�H2CO3占优势�1.5分���3�6.4pH10.3时�HCO-3占优势�1.5分���4�pH10.3时�CO32-占优势�1.5分�。6、水的酸度与pH值的区别�答�酸度是表征水中和强碱能力的指标�1分�。它与水中的氢离子浓度并不是一回事�pH值仅表示呈离子状态的H+数量�2分��而酸度则表示中和过程中可以与强碱进行反应的全部H+数量�其中包括原已电离的和将会电离的部分�2分��已电离的H+数量称为离子酸度�它与pH值是一致�17、水分析结果是简分析�请问从那几方面检查分析数据可靠性。�答��1�阴阳离子平衡的检查�1.5分��2�碳酸平衡关系的检查�1.5分��3�分析结果中一些计算值的检查�1分��4�其它检查方法�1分�8、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应�试用蒸发与凝结的机理加以解释(图示)。答�降水氢氧稳定同位素的大陆效应指大气降水中的18O和D含量随着远离海洋而不断下降的现象�29、试述潜水的毛细蒸发与土石内部蒸发的区别�答��1�毛细蒸发�指水沿着毛细管上升�水份蒸发后�盐份积累在毛细管内�使土壤富含盐而形成土壤盐碱地。它使潜水的水位下降�但不会使潜水的矿化度增高。�2�土石内部蒸发�指水分子直接脱离潜水面而扩散到空气中�水份蒸发后�盐份积累在潜水内�它不会使土壤富含盐而形成土壤盐碱地。它使潜水的水位下降�同时使潜水的矿化度增高。10、热力学方法在水文地球化学中有那些应用�答��1�判断水文地球化学体系反应进行的方向和程度�即计算化学反应的自由能变化和平衡常数��2�计算化学反应的热效应�即计算化学反应的焓变�1分���3�计算氧化还原反应的Eh值和pH值�1分���4�计算和判断地下水中各种化学组分的存在形式�1分���5�判断矿物与水的溶解或反应状态�即计算浓度积常数或饱和指数�1分�。11、请用图表示水文地质封闭构造的水化学成分全水平分带�正常海相沉积岩中有还原硫酸盐的有机物存在的含水层�12、如何根据热力学方法判断水文地球化学反应进行的方向与程度�答�在水文地球化学中一般用体系自由能变化△G和反应平衡常数K来判断反应进行的方向和程度。例如�A+B=C+D当△G0时反应由左向右自发进行�△G=0时反应达到平衡�△G0时反应由右向左自发进行。当K1时反应由左向右程度比较大�K1逆反应由右向左程度比较大�K=1反应处于平衡状态。13、ExplaininghydrogeologicalmeaningofthefollowingEh-pHdiagram(20marks).Fig1RangeofEh-pHconditionsinnaturalenvironments答�由图1可知�天然条件下根据水的pH、Eh条件�有二条直线。一条是[O2]=latm线�在该线的右上方是氧气分布的范围。另一条是[O2]=10-83.latm线�在该线的左下方是氢气�氧气含量几乎为零�分布的范围。这二条线之间为天然水分布范围。二条线随着pH值升高�Eh值降低。在天然水分布区域内�与大气相接触的矿坑水、雨水、河流水和海都具有较高的Eh值