石偉偉

摘 要：地下水是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水的主要來源之一，地下水水化學成分及礦化度直接影響其使用價值。不同地區(qū)的地下水化學成分和礦化度有較大的差異，分析地下水化學的時空變化規(guī)律對地下水的合理開發(fā)利用和治理具有重要意義。本文就淺層地下水化學成分進行分析。

關鍵詞：地下水；化學；成分分析

引言

地下水是含有各種礦物質(zhì)的復雜綜合體，其化學成分在空間分布上具有一定的規(guī)律性，即地下水化學成分分帶性，是指一定區(qū)域的地下水化學成分和礦化度沿一定的方向呈帶狀規(guī)律變化的特性。

一、地下水化學成分的數(shù)據(jù)處理

在使用水的分析結(jié)果時，首先應對分析數(shù)據(jù)的可靠性進行檢查，然后進行分析處理，并對水文地球化學問題作出合理的解釋。

1.1水分析數(shù)據(jù)可靠性審查

（1）陰陽離子平衡的檢查。天然地下水的化學成分是在漫長的地質(zhì)歷史中形成的，以各種元素的離子、分子、溶解的和未溶解的氣體成分、活的或死的微生物（細菌）以及不同成分的膠體物質(zhì)等形態(tài)存在。通常情況下，陰陽離子是地下水中的主要組成部分，因而在做水質(zhì)分析時，對水中陰陽離子的平衡檢查就非常必要。首先將所有的陰陽離子的單位由原來的mg/l，換算為當量濃度（meq/l），轉(zhuǎn)換公式為：meq/l=（離子的毫克數(shù)/升）×離子的化合價/離子的原子量，再通過計算水中陰陽離子的相對誤差來判斷水分析數(shù)據(jù)的可靠性。離子平衡的檢查公式為：

E=100×（Σmc-Σma）/（Σmc+Σma）

式中，E為相對誤差（%），mc及ma為陽離子及陰離子的毫克當量總數(shù)（meq/l）。

（2）陰陽離子平衡檢查的結(jié)果分析。在試驗過程中，如果沒有出現(xiàn)錯誤，則水中的陰離子毫克當量總數(shù)與陽離子毫克當量總數(shù)在數(shù)值上是非常接近的（做試驗時，難免有極少部分離子黏附在濾紙和器皿壁上）。如Na+和K+為實測值，其相對誤差值E應小于±5%；如Na+和K+為計算值，E應為零或接近零值；如果E值超出上述范圍值，則該水分析的數(shù)據(jù)是不可靠的，需查出錯誤所在，重新再做。

1.2分析結(jié)果中一些計算值的檢查

（1）總?cè)芙夤腆w。如果總?cè)芙夤腆w是計算值，應檢查其數(shù)值是否已減去1/2HCO3-。目前的水質(zhì)分析中，這個步驟常常出錯或是被忽視。

（2）Na++K+值。在簡分析中，Na++K+值是計算值。其計算方法是：陰離子（毫克當量總數(shù)）-（Ca2++Mg2+）（毫克當量總數(shù)）=（Na++K+）（毫克當量總數(shù)）；（Na++K+）（毫克當量總數(shù)）×25=（Na++K+），（mg/L）。值得一提的是，在水分析資料中，常常是乘以23（Na的原子量），這是不夠嚴格的。

（3）硬度?？傆捕鹊挠嬎阒蛋聪铝杏嬎惴椒z查：（Ca2++Mg2+）（毫克當量總數(shù)）×50=總硬度（CaCO3），（mg/L）。

（4）TDS實測值與TDS計算值之差。根據(jù)經(jīng)驗，TDS的實測值與計算值，兩者的差值應符合下列要求：當TDS<100mg/L時，相對誤差應<±10%；當TDS=100～1000mg/L時，相對誤差應<±7%；當TDS>1000mg/L時，相對誤差應<±5%。

1.3碳酸平衡關系的檢查

根據(jù)碳酸平衡理論，當pH<8.34時，分析結(jié)果中不應出現(xiàn)CO32-，因為在這樣的pH值條件下，測定CO32-的常規(guī)方法不能檢測出微量的CO32-；同理，當pH>8.34時，水分析結(jié)果不應出現(xiàn)H2CO3。

二、比例系數(shù)分析法的應用

在水的化學成分中，各種組分之間的含量比例系數(shù)常常被用來研究某些水文地球化學問題，因為不同成因或不同條件下形成的地下水，某些比例系數(shù)在數(shù)值上有比較明顯的差異，因此可以利用這類關系判斷地下水的成因及地下水化學成分的來源或形成過程等。

這類系數(shù)一般是在分析具體區(qū)域的水化學資料時提出來的。經(jīng)驗表明，用γMg/γCa來判斷海水入侵范圍和程度是比較成功的，因為海水中Mg總比Ca多，其γMg/γCa約為5.4，一般地下水不可能達到如此高值，因此求得地下淡水的γMg/γCa背景值后，就很容易用γMg/γCa系數(shù)來判斷海水入侵范圍和程度。這種方法比用Cl/Br系數(shù)方便，因為測定地下水中的Br很困難，常常沒有Br的數(shù)據(jù)。

三、事例分析

沿海某廠位于山前平原與海岸階地交匯地帶，南面與海岸最近距離約1.8km2，地勢北高南低，地面略向海岸傾斜，上部地層為沖洪積層（含孔隙潛水），下部為花崗巖及其風化殼（含裂隙微承壓水）。地下水由北往南向海洋排泄，廠區(qū)位于地下水徑流排泄區(qū)。工廠的工業(yè)及生活用水主要取自地下水，因擴大生產(chǎn)需要，委托廣西桂林水文工程地質(zhì)勘察院為其新建3口取水井，廠方初定水源地在廠區(qū)南面500m范圍內(nèi)。為評估水源地的地下水是否受到海水污染，該院在施工前從北至南每150m取一組水樣（編號分別為1#、2#、3#）進行水質(zhì)分析，其數(shù)據(jù)見表1。

水分析數(shù)據(jù)顯示：2#樣和3#樣的Cl-濃度均>250mg/L，3#樣的總礦化度均在（1～2）g/L，初步判定場地地下水局部受到海水入侵的影響；另外，1#、2#、3#樣的γMg/γCa比值分別為2.21、3.39、4.80，上游補給區(qū)的地下水未受污染，γMg/γCa比值一般在2.0左右，若以此為該場地地下水中γMg/γCa的背景值，則2#、3#樣受海水入侵的影響是很明顯的。

通過大量水樣統(tǒng)計化驗分析，并參照國內(nèi)外有關水質(zhì)標準，選擇幾種有代表性的化學離子比值作為指標來監(jiān)測海水入侵。

鈉吸附比（ SAR） 計算公式為：

咸化系數(shù)（B）計算公式為：B=γCl-/（γHCO-3+γCO2-3）

經(jīng)計算，該場地鈉吸附比與咸化系數(shù)如下：

1#樣為A1=2.82，B1=5.28；

2#樣為A2=8.48，B2=12.38；

3#樣為A3=9.44，B3=14.53。

通過上述可知，1#樣為微咸水，口感稍澀，2#樣及3#樣為咸水，口感明顯偏咸。由1#樣至3#樣，鈉吸附比與咸化系數(shù)逐漸升高，結(jié)合場地地質(zhì)條件綜合判斷，該場地地下水已受到海水入侵的污染，究其原因，近幾年來，當?shù)氐牡叵滤_采量較大，導致地下水水位大幅度降低，從而致使海水回灌。經(jīng)過上述分析，建議將水源地選在廠區(qū)北面，并得到廠方認可。

四、結(jié)束語

地下水化學成分分析， 具有廣闊的應用前景， 但其理論、方法仍不夠完善， 筆者在此拋磚引玉， 望更多的學者、專家等進一步發(fā)展創(chuàng)新。

參考文獻：

[1]劉文波，高存榮，劉濱，陳有鑑.河套平原淺層地下水水化學成分及其相關性分析[J].中國地質(zhì)，2010，37（03）：816-823.

[2]葉志清.淺層地下水化學成分特征及成因分析[J].地下水，2010，32（01）：40-43.