⑴地下水的物理性質(zhì)

 

  ①地下水的比重：地下水的比重決定于所含溶解鹽分的含量，地下淡水的比重一般來說與化學純水相同，其數(shù)值為1。溶解鹽分含量很高的鹽鹵水，其比重均大于1。

 

  ②地下水的溫度：地下水的溫度與地下水的埋藏深度有關(guān)。淺埋的地下水溫度受氣溫的影響，具有晝夜和季節(jié)變化的特點。溫度有晝夜變化的地下水埋深在3一5米以內(nèi)，即在日常溫帶以上；溫度具有年變化特點的地下水埋深一般在50米以內(nèi)，即在年常溫帶以上。年常溫帶以下的地下水溫度則隨深度的增加而升高，受地熱增溫率(溫度每升高1時所需要增加的深度)控制。地殼的平均地熱增溫率為30～33米/，各地由于地質(zhì)條件不同，地熱增溫率也不相同，在有地熱異常存在的地區(qū)，地下水的溫度則遵從地熱增溫率，而受異常熱源的控制。根據(jù)地下水的溫度可把地下水分為低于0的過冷水；0～20的冷水；20～42的溫水；42～100的熱水和大于100的過熱水。

 

  ③地下水的顏色：地下水的顏色取決于它的化學成分與懸浮物。常見的地下水是無色的，但含硫化氫氣體時，地下水就呈翠綠色，亞鐵含量較高時呈灰藍色，含錳的化合物時呈暗紅色，含有較多氧化鐵時則呈紅色，含腐植質(zhì)的沼澤水常呈黃褐色。這些化學成分的含量較低時，并不影響地下水的顏色。

 

  ④地下水的氣味與口味：地下水一般是無氣味無口味的，但有時也具有強度不同的氣味，如地下水中富含硫化氫時則有強烈的臭雞蛋味等。當?shù)叵滤心承╇x子含量增高時，則出現(xiàn)不同的味道(口味)。例如，富含氯化鈉的地下水具咸味，富含氯化鎂與硫酸鎂時具苦味，富含硫酸鈉的具澀味，含大量有機質(zhì)的具甜味等。所以地下水的味道也與其化學成分有關(guān)。

 

  ⑤地下水的導電性：地下水的導電性取決于所含電解質(zhì)的數(shù)量與性質(zhì)，通常和水的含鹽量有直接的關(guān)系。因為離子含量越多，離子價則越高，所以水的導電性也就越強。如高礦化度的咸水與低礦化度的淡水相比較，其導電性就大得多。

 

  ⑥地下水的放射性：地下水在不同程度上或多或少地都具有一定的放射性，但一般地下水的放射性是非常低的。僅當?shù)叵滤c放射性礦床或放射性異常有關(guān)時，地下水才出現(xiàn)一定的放射性。

 

  ⑵地下水的化學成分

 

  ①地下水的主要化學成分:地下水不是化學純水，它的化學成分很復雜，可以從中找到很多人所共知的元素，這些元素成分以離子、氣體、分子和膠體狀態(tài)存在。地下水中所含的化學成分及其富集情況，與這些元素成分的溶解度有直接的關(guān)系。例如，在地殼中分布最廣的氧、鈣、鎂、鉀、鈉等在地下水中是常見的，而硅、鐵等雖在地殼中有很廣的分布，但其溶解度較低，在地下水中就不多見。氯在地殼中分布雖少，但在地下水中卻常常富集起來，形成氯化物水型就是由它的溶解度決定的。地下水中分布最多的離子有CI－、SO42－、HCO32一、Na＋、K＋、Ca22＋、及Mg2+。其次有H＋、NH4＋、Fe2+、Fe3+、Mn2+、OH－、、NO3－、CO32－、及PO43－。以未離解(化合)的分子狀態(tài)存在的有Fe203、AI2O3、及H2SiO3等。地下水中常見的溶解氣體成分為CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2及Rn等。

 

  ②地下水的酸堿度(pH)：地下水的酸堿度是用氫離子濃度的對數(shù)值來表示的，即pH=-log[H＋]。在純水中氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等，水呈中性反應。當水中H+濃度大于OH一濃度時，水呈酸性反應。而當水中H+濃度小于OH一濃度時，水則呈堿性反應。即[H＋]=10-7]時，pH=7，水呈中性。當[H＋]＞10-7]時，pH＜7時，水呈酸性，當[H＋]＜10-7]時，pH＞7時，水呈堿性，通常根據(jù)pH值把地下水分為強酸性(pH<5)、弱酸性(pH=5～7)、中性(pH=7)、弱堿性(pH=7～9)和強堿性(pH>9)五種。大多數(shù)地下水呈弱堿性反應，在硫化物礦床與煤田地區(qū)則見有酸性反應的水。

 

  ③地下水的硬度：地下水的硬度由水中的鈣、鎂離子構(gòu)成。用每升水中鈣、鎂離子之和的毫克當量數(shù)來表示。我國一般采用德國度H°來表示，1德國度相當于1升水中含有10毫克的CaO或7.2毫克的MgO。1毫克當量硬度等于2.804德國度。即：H°＜4.2°為極軟水；H°=4.2°～8.4°為軟水；H°=8.4°～16.8°為微硬水H°=16.8～25.2°為硬水；H°＞25.2°為極硬水。

 

  ④地下水的總礦化度：地下水中所含離子、分子等鹽類成分的總量稱為總礦化度，用克/升來表示。總礦化度是評價地下水質(zhì)的主要標志。根據(jù)它的大小，可以把地下水分成淡水(<1克/升)、微咸水(1～3克/升)、咸水(3～10}克/升)、鹽水(10～50克/升)和鹵水(>50克/升)五種。測定地下水總礦化度的方法是在110°C溫度下把水蒸干，所得的干涸殘余物(干殘渣)的數(shù)量即是總礦化度值。

 

  ⑤地下水的侵蝕性：:地下水的侵蝕性主要是指對金屬、混凝土等的侵蝕能力。當水的pH值低，水中含有溶解氧、游離硫酸、H2S、CO2及其他重金屬硫酸鹽時，即對金屬產(chǎn)生強烈的侵蝕破壞作用。金屬鐵管受到侵蝕破壞，是由于鐵臵換了水中的氫離子而引起的。地下水能夠破壞混凝土，是因為具有侵蝕性的地下水能溶解和溶濾混凝土的某些成分，并在其中形成一些新化合物，一般分為碳酸侵蝕性(分解侵蝕性)、溶濾侵蝕性、硫酸浸蝕性(結(jié)晶侵蝕性)和鎂侵蝕性四種。碳酸侵蝕性取決于水中侵蝕性CO2的含量，由于地下水中有游離的CO2

 

  存在，當與碳酸鹽類接觸時，如果游離CO2超過了化學反應平衡狀態(tài)的含量時，就成為侵蝕性CO2并使碳酸鹽發(fā)生溶解，于是就具有侵蝕性。溶濾侵蝕是由于碳酸鈣溶解，并從混凝土內(nèi)溶濾出氫氧化鈣而產(chǎn)生的。當?shù)叵滤胁淮嬖谇治g性CO2時，也可在HCO32－含量很少的情況下通過溶濾侵蝕作用破壞混凝土。硫酸侵蝕性是當SO42－含量高的地下水接觸碳酸鹽類時發(fā)生的一種侵蝕。它是由于SO42－與碳酸鹽類中的一些組分產(chǎn)生化學作用而形成一種含有水硫酸鹽的結(jié)晶使體積膨脹而發(fā)生的侵蝕破壞。例如在生成CaSO4〃2H2O時，其體積增大一倍；在生成MgSO4〃7H2O時，共體積增大約4倍。一般當水中CI－含量<10OD毫克/升、SO42－含量超過250毫克/升時，這種地下水就開始有了侵蝕性.。鎂侵蝕性是在水中含有大量鎂離子時產(chǎn)生的。當它與混凝土接觸時，表現(xiàn)為水中的MgCI2與混凝土中結(jié)晶的Ca(OH)2起交替反應而生成Mg(OH)2和易溶于水的CaCI2:而破壞了混凝土。