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绪论 1

一、水文地球化学的含义和研究对象 1

二、水文地球化学的研究意义 2

三、水文地球化学分类 2

四、水文地球化学与其他学科的关系 3

第一章 地下水化学成分的组成 4

第一节 地下水的化学组分 4

一、无机物组分 4

二、有机物组分 5

三、气体组分 5

四、微生物组分 6

第二节 化学组分的形成作用 6

一、溶滤作用 6

二、阳离子交换作用 6

三、氧化还原作用 7

四、生物还原作用 8

五、脱碳酸作用 8

六、浓缩作用 8

七、混合作用 9

第三节 水质综合评价 9

一、综合评价指标 9

二、水质分析检验 13

第四节 水文地球化学分类 15

一、地下水化学成分分析 15

二、分析成果的表示方法 15

三、水化学类型的划分 18

第二章 地下水组分特征 22

第一节 常量组分特征 22

一、主要组分 22

二、微量组分 30

第二节 污染组分的环境水文地球化学作用 32

一、物理作用 32

二、化学作用 32

三、生物作用 34

四、溶质迁移滞后效应 35

第三章 水文地球化学热力学基础 36

第一节 溶解平衡 36

一、质量作用定律 36

二、化学热力学 37

三、溶解与沉淀 39

第二节 碳酸平衡 46

一、基本方程 46

二、水及弱酸的离解 47

三、地下水中的碳酸平衡 48

四、碳酸钙溶解度计算 50

第三节 配合作用 52

一、溶解组分的存在形式 52

二、地下水中的配合物 52

三、配合物组分计算 53

第四节 氧化还原作用 54

一、基本原理 54

二、稳定场图 57

三、地下水系统中的氧化还原反应 61

第五节 吸附作用 63

一、吸附机理 64

二、离子交换 64

三、质量作用方程 66

四、等温吸附方程 68

第六节 海水入侵过程的水文地球化学作用 71

一、阳离子交换 71

二、多组分变化规律 75

三、矿物溶解沉淀 77

第四章 同位素水文地球化学 80

第一节 同位素基本理论 80

一、同位素及分类 80

二、组成与表示方法 81

第二节 氢氧稳定同位素 82

一、大气降水 82

二、氢氧稳定同位素应用 85

第三节 碳同位素 86

一、碳同位素丰度 86

二、大气圈碳同位素组成 87

三、水中碳同位素组成 87

第四节 放射性同位素 87

一、衰变定律 87

二、放射性氚 88

三、放射性碳 92

第五章 有机水文地球化学 95

第一节 地质体中的有机物质 95

一、地质体中有机物质的种类 95

二、地下水中有机物的含量 96

第二节 水体中的有机污染物 97

一、分类 97

二、水体中常见的有机污染物种类 97

第三节 有机物的形成作用 99

第四节 有机水文地球化学作用 100

一、有机物在油气形成中的作用 100

二、对元素在水中迁移和富集的影响 100

三、有机质和铀的关系 101

四、水体自净作用 101

第六章 水文地球化学模拟 102

第一节 水化学组分地球化学模拟 102

一、组分平衡分布 102

二、质量平衡模拟 109

三、化学反应途径模拟 111

四、模拟条件 112

第二节 组分迁移模拟 115

一、水动力弥散 115

二、溶质迁移的数学模型 117

第三节 水文地球化学模拟软件 119

一、PHREEQC简介 119

二、化学组分存在形式计算 123

三、矿物溶解 126

第七章 水文地球化学调查与应用 128

第一节 水文地球化学调查与分析 128

一、野外调查 128

二、资料分析 129

三、数据处理 130

第二节 矿产开发中的应用 133

一、找矿中的应用 133

二、成矿中的应用 135

三、地热勘探中的应用 137

第三节 煤矿水防治中的应用 138

一、煤矿水文地球化学 138

二、矿井水径流条件分析 140

三、煤矿水文地球化学方法 141

第四节 环境保护中的应用 144

一、水文地球化学分带 144

二、水质与地方病 145

三、地下水污染 146

第五节 海水入侵防治中的应用 149

一、海水入侵防治措施 149

二、水敏感性应用研究 150

三、咸水恢复中的应用 152

第六节 矿水开发中的应用 158

一、饮用矿泉水 158

二、医疗矿水 159

三、矿水的分布 160

第八章 水岩界面质量传递模型 162

第一节 扩散实验与扩散通量 162

一、扩散现象 162

二、扩散实验 162

三、稳态扩散与非稳态扩散 163

四、费克定律 164

第二节 非稳态扩散方程的解 167

一、瞬时源一维扩散问题的解析解 167

二、连续恒定源扩散 169

第三节 孔隙水中对流—弥散运移模型 174

一、对流通量 174

二、一维非稳态对流—扩散方程 174

三、瞬时源一维非稳态对流—扩散方程 174

四、持续源一维非稳态对流—扩散方程 176

五、连续源一维非稳态对流—扩散方程 176

第四节 界面扩散—反应建模分析 178

一、界面反应半反应的快慢分析 178

二、界面扩散—反应模型控制机制分析 180

参考文献 183

附录Ⅰ 实验指导 187

附录Ⅱ 自由能及生成焓 208

附录Ⅲ 容度积常数 213

附录Ⅳ 标准电位 215