表 5-3 水的波美度与比重的关系

1. 导电性 地下水导电性取决于其中所含电解质的数量与性质。离子含量愈多，离子价愈高，则水的导电性愈强。此外，温度对导电性也有影响。测定了水溶液的电阻率，即可知道它的导电性

Ke=1/R

式中，Ke 为水的导电率，单位是欧姆-1·厘米-1；R 为水的电阻率，单位为欧姆·厘米。

地下淡水的导电率为 33×10-5 至 33×10-3 欧姆-1·厘米-1 之间。

1. 放射性 地下水多含放射性气体和放射性物质，所以大都有放射性。目前已知地下水中有三个放射性系统：铀-镭系、锕系和钍系。镭原子放射α粒子时变成氡原子。氡的含量可以用埃曼仪来测定。如一升水或气体中含有氡原子的量能够产生 0.001 静电力单位的饱和电流的能量，为一马海，而

一马海等于 3.64 埃曼。水中含氡量超过 10 埃曼时，为弱放射水，超过 1000 埃曼，为强放射水。

1. 嗅感和味感 地下水含有不同气体成分和有机物，因而具有不同的嗅感。含硫化氢时，有臭鸡蛋味，含腐殖质多时有沼泽气味。嗅感也与温度有关系，在低温时气味不易辨别，而在 40℃时气味最显著。地下水的味感决定于它的化学成分，例如含氯化钠的水有咸味，含硫酸钠的水有涩味，含氯化镁或硫酸镁的水有苦味，含氧化亚铁的水有墨水味，含大量有机质的水有甜味，含较多二氧化碳的水清凉可口。地下水的味感也与温度高低有关系，水温低时味感不明显。

（二）地下水的化学成分

1. 气体 地下水中溶解的气体主要有 CO2、O2、N2、CH4、H2S，还有少量的惰性气体和 H2、CO、NH3 等，按其成因可以分为四类：

1. 生物化学成因的气体：有机物和矿物在微生物作用下分解形成CH4、CO2、N2、H2S、O2 和重碳氢化合物等气体即属此类。

2. 空气成因的气体：由空气进入岩石圈和地下水中形成，如 N2、O2 和惰性气体。

3. 化学成因的气体：一部分是在常温常压下的天然化学反应中形成

的，如 CO2、H2S 等；另一部分则是在岩石圈高温高压下发生变质作用时形成的，如 CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、HCl 等。

1. 放射性成因气体：由放射性元素蜕变形成，如 He、Re、Th、Ar、Xe 等。

氧和二氧化碳是地下水中两种主要气体。氧主要是从大气进入水中的， 以溶解分子形式存在。氧的含量随地下水深度增加而减少，在一定深度以下，即不存在溶解氧。氧的存在形成了氧化环境，使很多物质被氧化，从而引起一系列物理-化学作用，对地下水化学成分和元素迁移带来巨大的影响。

几乎所有的天然水中都有二氧化碳，它在水中主要以溶解的分子形式存在，只有约 1％与水作用形成碳酸，在通常情况下，其含量约为 15—40 毫克

/升。二氧化碳对水的溶解能力，尤其是溶解碳酸钙的能力影响很大。

1. 氢离子浓度 天然水中H+ 离子浓度主要取决于H CO 和HCO −

   、CO2-

2 3 3 3

的数量。氢离子浓度常用 pH 值表示。pH=7 呈中性反应，pH＜7 呈酸性反应， pH＞7 呈碱性反应。某些化合物只有在一定的 pH 值时，才能从溶液中沉淀出来。因此，知道了水溶液的 pH 值后，就可以预测哪些元素已经析出，哪些还残留在水溶液中。

1. 离子成分和胶体物质 构成地下水中主要离子成分的元素有 Cl-、

SO^{2- 、HCO- 、CO 2-}、 NO^{- 、 Na+ 、Ca 2+ 、 Mg2+ 、Al 3+ 、Fe2+}、Fe^{3+ 。}

3 3 3 3

1. 氯离子：在地下水和地表水中分布很广，含量变化也很大。在矿化度低的地下水中，通常含量较少，随着矿化度增高，氯离子溶解度也急剧增加，成为矿化水中最主要的离子。岩盐矿床和海相含盐沉积岩是地下水氯离子的主要来源。某些含方钠石、氯磷灰石的岩浆岩风化时，氯被溶解也可进入水中。

2. 硫酸根离子：在高矿化水中，SO ²-离子的含量一般比

   Cl^-离子

少，但在中等矿化度，特别是低矿化度的水中，就远比 Cl-离子为多。在干

旱地区，每升地下水的SO^{2- 含量可以达到数克，所以，SO2- 离子是地下水}

4 4

中最主要的阴离子。含石膏的各种沉岩积的溶滤，自然硫、金属硫化物和含

硫有机物的氧化，是地下水中SO^{2- 离子的主要来源。}

1. 重碳酸根离子和碳酸根离子：前者是低矿化水中最主要的离子， 只有少数酸性水中才没有它。后者则仅在水中的碳酸盐溶解时才存在，碳酸盐很难溶于水，所以它的含量通常不大。

2. 钠离子：在地下水中分布很广，低矿化水中每升含量为数毫克至数十毫克，并随矿化度增加而增加。钠离子主要来源于海相沉积岩、干燥地区陆相沉积岩和盐矿床的溶滤和溶解、以及岩浆岩风化时含钠矿物的水解和阳离子代换。

3. 钾离子：含量通常只及钠离子的 4-10％。主要来源于岩浆岩风化

时含钾矿物正长石、云母等的水解。

1. 钙离子：含量不高，是低矿化水中的主要离子之一。石灰岩的溶浊，石膏的溶滤和岩浆岩、变质岩的风化是钙离子的主要来源。

2. 镁离子：白云岩、泥灰岩的溶解和岩浆岩、变质岩的风化，是镁离子的主要来源。分布较广，但含量不高。镁盐的溶解度比钙盐大，但岩石圈中钙的克拉克值比镁大，所以镁离子含量往往不如钙离子多。

3. 氮化物（铵离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子）：天然水中这些离子的出现，主要是含氮有机物在各种细菌的参加下分解的结果。在没有氧的情况下，氨是分解的最终产物。如果水中有氧，则 NH4+在硝化菌作用下氧化为亚硝酸根离子，NO2-在另一种菌的作用下进一步氧化为硝酸根离子，后者是有机物分解的最终产物。

4. 铁离子：天然水中三价铁含量很少，只有 0.01—0.1 毫克/升。二

价铁在地下水中含量较大，少数可达数十或数百毫克/升，但一般不超过 1 毫克/升。

1. 硅：在地下水中呈硅酸根离子（HSiO3-）状或复杂的胶体形式存在，含量可达 10—20 毫克/升，个别情况下可达数百毫克/升。

（三）地下水的总矿化度和硬度

1. 总矿化度 水的总矿化度是指水中离子、分子和各种化合物的总含量，通常是以水烘干后所得的残渣来确定，单位为 g/l。水在蒸发时部分离子被破坏，有机物被氧化，所以，残渣总量与离子总量并不一致，计算时应考虑上述因素，以便对分析结果作适当的订正。

根据总矿化度的大小，天然水可以分为五类： 淡 水 残 渣 ＜1 克 / 升

弱矿化水 1—3 克/升

中等矿化水 3—10 克/升

强矿化水 10—50 克/升盐水 ＞50 克/升

1. 硬度 水中钙、镁离子的总量，称为水的总硬度。当水煮沸时，一部分钙镁离子的重碳酸盐因失去 CO2 而成为碳酸盐沉淀，沉淀的部分叫做暂时硬度。总硬度减去暂时硬度即为永久硬度。表示水的硬度的方法有两种：一是德国度，以 1 升水中含 10 毫克 CaO 为 1 度；一是用 Ca2+、Mg2+的毫克当量

/升来表示，1 毫克当量硬度等于德国度 2.8°。根据水的总硬度可以把水分为五类：

极软水 ＜1.5 毫克当量（＜4.2°）

软水 1.5—3.0 毫克当量（4.2—8.4°）

弱硬水 3.0—6.0 毫克当量（8.4—16.8°）

硬水 6.0—9.0 毫克当量（16.8—25.2°）

极硬水 ＞9.0 毫克当量（＞25.2°）