水文地球化學題庫—孫占學217寢室成員整理剖析.doc

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第一章地下水的無機化學成分 一、名詞解釋 1、侵蝕性CO2： 當水中“游離CO2 ”，大于“平衡CO2 ”時，多余部分的CO2對碳酸和金屬構件等具有侵蝕性，這部分CO2 ，即為“侵蝕性CO2 ”。 2、游離CO2 溶解于水中的CO2統(tǒng)稱為游離CO2. 3、 平衡CO2 與HCO3-相平衡的CO2 ，稱為平衡CO2 。 4、 Ph 5、 去硝化作用 在缺氧條件下，異養(yǎng)型去氮菌把NO3-、NO2- （還原） 分解為氣態(tài)氮（ N2O和N2 ）的過程。 6、 硝化作用 在自養(yǎng)型亞硝化菌和硝化菌的作用下， NH4+被氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的作用。 7、 微量組分 不決定水化學類型 8、 大量組分 決定水化學類型 ，一般含量大于100mg/L 9、 組分 2、 填空題 1、地下水中的化學組分可以分為四組：（大量組分），（微量組分），（放射性組分 ），和（氣體組分 ）；水的中性點的pH值隨溫度的升高而（ ）。 2、Cl-具有很強的遷移性能，其原因在于：（不形成難溶化合物），（不被膠體所吸附），（不被生物所吸附））。碳酸衍生物的存在形式與水的pH值有關，當pH>8時，以（ ）占優(yōu)勢：當pH<5時，則以（ ）占優(yōu)勢。 3、 細菌按呼吸方式分有 和 兩大類。 3、 簡答題 1、 地下水中氟的來源簡況。 2、 地下水中的主要氣體成分及來源。 3、 何謂地下水中的微量元素？研究它有何意義？ 4、 什么是硝化作用或去硝化作用，它們各在什么環(huán)境中進行？ 四、論述題 試論地下水中二氧化碳的起源及其水文地球化學意義。 第三章水及水中元素的同位素成分 （一）名詞解釋 1、同位素效應 由于某種元素的一種同位素被另一同位素所替換，從而引起物質在在物理、化學性質上出現(xiàn)差異的現(xiàn)象，稱之為同位素效應。 同位素效應是造成同位素分餾的根本原因。 2、同位素分餾 3、 溫度效應 大氣降水中的δ18O和δD 隨地面或云層的溫度升高而增大，反之，則降低。 4、 緯度效應 大氣降水中的δ18o和δD值隨緯度增加而減少。 5、 高程效應 大氣降水中δ18O和δD隨海拔高度增加而下降的現(xiàn)象 6、 大陸效應 大氣降水中的δ18O和δD由沿海到大陸內部逐漸降低得現(xiàn)象 7、 季節(jié)效應 降水的δ18D和δD值隨氣溫，濕度，蒸發(fā)和降水的季節(jié)變化而發(fā)生周期變化。 8、 雨量效應 一般雨量越大，δ18O和δD值越小。降雨量與δ值呈負相關。 9、山體屏蔽效應 指山體背風坡，沿云團前進方向，降水的δ18D和δD值不斷增高的現(xiàn)象。 10、 氧漂移 在高溫條件下，地下水和巖石之間進行氧同位素交換，可能使地下水中δ18O值增加 11、 降水氫氧穩(wěn)定同位素的高程效應 （2） 填空題 1、 氧同位素的國際標準英文縮寫為（ ），而碳同位素的國際標準縮寫為（ ）。 2、氚的單位為T.U,1T.U相當于（ ）個氫原子中有一個氚原子。 3、對于同位素交換反應C18O2+H218O=C16O18O+H218O，其分餾系數(shù)CO2-H2O可表示為（ ），天然水的氫氧同位素組成的國際標準的英文縮寫為SMOW,意思為（ ）某水樣的氧同位素組成與SMOW相比更輕，則其（ ）。 4、 同位素組成的常用表示方法有（ ），（ ），（ ）和（ ）。 5、 大氣CO2的δ13C平均值是（ ），而土壤CO2的δ13C平均值是（ ）。 6、 對于同位素交換反應C18O2+H218O=C16O18O+H218O，其分餾系數(shù)CO2-H2O可表示為（ ），天然水的氫氧同位素組成的國際標準的英文縮寫為SMOW,意思為（ ）。 7、天然水的氫氧穩(wěn)定同位素組成一般以（ ），（ ）表示，其國際標準的英文縮寫為SMOW，意指（ ）。 8、 氫氧穩(wěn)定同位素的高程效應，實際是（ ）的一種表現(xiàn)，若已知某地氣溫的高程變化率為-0.5℃/100m，δ18O隨溫度的變化為0.30‰/度，則δ18O的高程變化率為（ ）。不同成因的鹽水具有不同的同位素組成，試指出下列鹽水的δD的范圍，海水（ ），大氣降水流經巖鹽礦床而形成的鹽水（ ）。由于蒸發(fā)濃縮而富集鹽分的鹽湖水（ ）。 （3） 簡答題 1、降水氫氧穩(wěn)定同位素組成的溫度效應、緯度效應的含義? 2、 氧漂移及其影響因素? 3、 何謂降水氫氧穩(wěn)定同位素的大陸效應？試用蒸發(fā)與凝結的機理加以解釋。 4、 何謂降水氫氧穩(wěn)定同位素的大陸效應？試用蒸發(fā)與凝結的機理加以解釋。 5、次生方解石中12C的來源是什么？ 6、 自然界碳同位素的分餾過程有哪些？ 7、 同位素溫度計的基本原理是什么？ 8、 大氣降水中氫氧穩(wěn)定同位素的分布特征 9、 大氣降水中氚的分布特征。 10、 簡述氫氧同位素常用的表示方法及標準。 11、 硫同位素用什么標準來表示？地下水中硫同位素組成情況如何？ 12、 自然界硫同位素的分硫過程有哪些？ 13、沉積物的碳同位素成分由海岸向海洋方向有什么變化規(guī)律？它與什么有關？ 14、 次生方解石中碳的輕同位素是什么來源的？有幾種？ 15、氚的成因及天然水中氚的一般分布情況怎樣？ 16、 天然14C的產生及其循環(huán)。 17、 怎樣利用氫氧穩(wěn)定同時確定含水層補給區(qū)或補給區(qū)高程？ 18、13C能解決水文地質中的哪些問題？ 第四章元素在地下水中的遷移和沉淀 一、名詞解釋 1、溶度積 2、 離子電位 3、 電子活度 4、 水分子締合作用 5、 同離子效應 6、 鹽效應 7、活度系數(shù) 8、 溶度積 9、彌散作用：彌散是指多孔介質中兩種液體相接觸時，某種物質從含量高的液體向含量低的液體遷移，在兩種液體分界面處形成一個 過渡混合帶 ，混合帶不斷發(fā)展擴大，趨向 成為均勻的混合物質，這種現(xiàn)象稱為彌散。形成彌散現(xiàn)象的作用，稱為 彌散作用 10、 地球化學壘 11、 大地熱 12、水遷移系數(shù)：表示元素在地下水或地表水單位干涸殘渣中的含量與 其在該區(qū)域巖石中含量的比值 13、 標型元素：指其遷移能控制地球化學環(huán)境，高克拉克值的強遷移元素，也稱標型離子或標型化合物 ． 14、 遷移相對性系數(shù)：同一元素在不同環(huán)境中遷移強度的差異，稱遷移相對性。 15、遷移強度差異系數(shù) 16、 酸性壘 17、氧化壘 18、 潛育壘 二、填空題 1、 彌散作用包括（分子擴散），（對流遷移）和（滲透分散遷移）。 2、空氣遷移的標型元素主要決定環(huán)境的（氧化還原）條件，而水遷移的標型元素主要決定環(huán)境的（天然水的酸堿條件及其濃集程度）條件。 3、 某元素的遷移性相對性系數(shù)（C ）值越大，就越容易形成該元素的（ ），空氣遷移的標型元素有（ ）等，水遷移的標型元素有（ ）等，元素的標型程度主要取決于（ ）和（ ）。 4、元素在地下水中的遷移形式有以下幾種（真溶液形式），（膠體形式），（懸浮物形式）。 5、標型元素的標型程度取決于（元素的克拉克值）和（遷移能力）。 6、地球化學壘按成因可分為（ ）壘、（ ）壘、（ ）壘和（ ）壘。 7、氧化壘是指（還原 ）條件被（氧化 ）條件激烈更替的地段。氧化壘常富集（ ）等元素，而酸性壘則富集（ ）等元素。 8、根據物質的運動形式，可以把地殼中元素的遷移分為以下類型（ ），（ ），（ ）。元素的遷移取決于內因，即（ ）和外因，即元素所處的（ ）。 9、元素的遷移強度常用（水遷移系數(shù)）來描述，其數(shù)學表達式為（ ），而同一元素在不同環(huán)境中遷移強度往往不同，這種差異可用（遷移相對性系數(shù)）來表示，F(xiàn)e,Mn呈氧化態(tài)時的遷移能力往往（ ），呈還原態(tài)時的遷移能力（ ），就pH而言金屬元素一般在（ ）環(huán)境中較易遷移.。 三、簡答題 1、什么是鹽效應？請舉一個水文地球化學實例來說明。 2、空氣遷移標型元素,表生帶區(qū)分為哪幾種氧化－還原環(huán)境 答：根據空氣遷移元素的組成，可將表生帶區(qū)分為三種基本的 氧化－還原環(huán)境 ： A ． 氧化環(huán)境 其特征是： u 水中存在 自由氧 和其它強氧化劑； u 許多元素均處于 高度氧化狀態(tài)(Fe3 ＋ 、Mn4 ＋ 、Cu2 ＋ 、V5 ＋ 、S6 ＋ 等) ； u 巖體染成 紅 、 棕 、 黃色 ； u Eh 值0.15v---0.7v ，在酸性條件下Eh 值 大于0.4v ； u 標型元素是O2 。 B 、 潛育環(huán)境( 無硫化氫的還原環(huán)境) 其特征是： n 水中 缺氧 或其他強氧化劑； n 許多無素均處于 低度氧化狀態(tài)(Fe 2 ＋ 、Mn 2 ＋ 等) 遷移； n 局部地區(qū)的水含有大量CO 2 和CH 4 ， 沒有或只有少量H 2 S ； n 巖體呈 淡綠色 、 灰色或灰藍色 ； nEh 值在酸性環(huán)境中<0.4v ， 而在堿性環(huán)境中低于0.15v ； n 標型元素CO 2 , 有的地方還有CH 4 C 、還原環(huán)境( 硫化氫還原環(huán)境)其特征是： u 水中不含 自由和其它強氧化劑 ； u 但 含有大量H 2 S ， 局部地方含有CH 4 及其它碳氫化合物； u 鐵和其它許多金屬 不移動； uEh<0(pH>7) ， 局部達到-0.5 至-0.7v ； u 標型元素為H 2 S 4、 何為地球化學壘？常見的物理化學壘有哪幾種？ 5、空氣遷移的標型元素或化合物地下水可分為哪幾個水組？ 6、根據地球化學壘的成因可分出幾種地球化學壘的基本類型？ 7、試述潛育水組的一般特征。 10、元素以哪些形式溶于水中? 14、Eh的物理化學定義和水文地球化學含義是什么？ 第5章 地下水化學成分的形成及其影響因素 一、名詞解釋 1、 脫碳酸作用 碳酸鹽類在水中的溶解度決定于水中CO2的數(shù)量，當溫度升高或減小時，水中CO2的含量就減少，這時水中HCO3-便會與Ca2+、Mg2+、Fe2+結合形成沉淀。 這種由于CO2逸出，使水中含量減少的作用稱為脫碳酸作用 2、混合作用 兩種不同化學成分或礦化度的地下水相混合所形成的地下水，其化學成分與混合前的地下水有所不同，這種作用稱為混合作用。 3、 溶濾作用 4、 巖石的離子鹽類綜合體 指巖石的可溶部分，它為地下水成分的形成提供物質來源 5、 陽離子交替吸附作用 在一定條件下，巖石顆粒吸附地下水中的某些陽離子，而將其原來吸附的某些陽離子轉入水中，從而改變了地下水的化學成分，這一作用稱為陽離子交替吸附作用。 6、 自氧菌與異氧菌 2、 填空題 1、 海水的水化學類型為（ ），而海成存封水的水化學類型為（ ）。 三、簡答題 1、 海成封存水化學成分形成的主要作用？ 2、 溶濾作用的含義及其影響因素。 3、 簡述海成封存水成分的形成過程。 4、 海成封存水與海水化學成分的主要區(qū)別。 5、 巖石的離子鹽類綜合體包括哪幾個主要部分。 四、論述題 1、 試述陽離子交替吸附作用及其影響因素。 2、 試述海成封存水成分的形成過程。 3、 試述溶濾作用及其影響因素。 第六章地下水的水文地球分帶 一、簡答題 1、 承壓水盆地水文地球化學分帶的因素。 答：影響分帶的因素 ① 構造開啟程度 封閉構造→ 承壓水無地表排泄源，承壓水運動主要通過隔水頂板作越流排泄的垂向運動，產生全分帶。 開啟、半開啟構造→ 承壓水運動主要通過含水層作水平運動，有地表排泄源。 ② 巖石成分： 通過水巖作用，影響明顯。 ③ 盆地的大?。?它決定含水層中水的交替強度。 ④ 補給區(qū)高程：補給區(qū)與承壓區(qū)、排泄區(qū)之間的高差，直接影響水循環(huán)的速度和水交替強度。 ⑤ 含水層補給條件： 由大氣降水、弱礦化的河水、沖積層潛水和礦化潛水補給。 2、 用圖表示水文地質封閉構造的水化學成分全水平分帶（正常海相沉積巖中有還原硫酸鹽的有機物存在的含水層） 答案在課本P198圖7-4 3、 承壓水盆地的水文地質動力分帶,氧化還原環(huán)境分帶及水化學成分的垂直分帶之間的聯(lián)系是什么(可用圖件)？ 4、 承壓水盆地的水化學成分水平和垂直分帶的因素。 5、 水文地球化學成分分帶有何特點？ 6、 用圖表示承壓水盆地基本水化學類型的形成過程？ 7、 什么是承壓水盆地的水文地球化學分帶？影響水平分帶的因素有哪些？ 8、 何謂承壓水盆地的垂直分帶？垂直分帶有幾種類型? 答： 9、承壓水盆地氣體分帶有何規(guī)律？ 10、 潛水的緯度分帶異常有哪幾種？ 二、填空題 1、 根按水動力條件，承壓水盆地可區(qū)分為三個水動力帶，即（ ），（ ），（ ）。 2、我國潛水緯度分帶的總趨勢是從南到北，礦花度逐漸（ ），水型由（ ）變?yōu)椋? ），影響潛水的化學成分的主要因素是（ ），我國南方潮濕多雨地區(qū)潛水的水型多為（ ）。 第七章地下熱水的水化學特征 一、填空題 1、根據地下熱水形成的地質構造條件，地下熱水可分為（隆起帶地下熱水）、（火山和近期巖漿活動型地下熱水） 和（沉降帶地下熱水）。 2、沉降帶地下熱水的最典型特征是（地下熱水沒有出露地表）。 3、地殼中熱能傳遞的最主要，最普遍形式是（地下熱水的運動），隆起帶地下熱水中往往含有較多的（(硅酸、氟、氡），而沉降帶地下熱水中則往往缺乏（SO4 2+）離子。 4、根據與地質構造條件的關系，我國地下熱水可分為三種類型（板緣地熱帶的火山和近期活動型地下熱水），（板內地熱帶的隆起帶斷裂構造型地下熱水），（板內地熱帶的沉降帶盆地型地下熱水），熱水中的化學成分大體可分為二類，第一類為（）元素，第二類（）元素。 5、根據板塊構造理論,全球地熱帶可分為二種類型:(板緣地熱帶)和(板內地熱帶),隆起帶地下熱水中往往含有較多的(硅酸、氟、氡),而沉降帶地下熱水中則常常缺乏(SO4 2+)離子。 6、近代火山型淺部地下熱水的水化學類型為（SO4 - Cl 型水或 Cl- SO 4 型），而深部地下熱水的水化學類型為（Cl-Na 或Cl-HCO 3 -Na）。 二、簡答題 1、 沉降帶地下熱水的水化學特點。 （1）一般服從盆地地下水化學成分水平和垂直分帶 規(guī)律，即隨深度增加為HCO 3 、SO 4 、Cl 物型水，礦化度 不斷增高。 （2）松遼、華北、江淮、準噶爾盆地下熱水，礦化 度中等，一般小于10g/L ，最大達20g/L. 特別是在盆地邊 緣，常為低礦化度的HCO 3 型熱水。 （3）江漢平原、四川盆地、柴達木盆地，由于地層 中分布有巖鹽層，地下熱水礦化度極高，并出現(xiàn)熱鹵水， 礦化度大于100g/L ，多為Cl-Na-Ca 型水。 （4）沉降帶盆地型地下熱水中缺少SO 4 。 （5）氣體成分多為CH 4 、N 2 、H 2 S 、CO 2 等。 （6）沉降帶熱鹵水中多富集I ，Br 、B 、Li 、Pb 、 Cs 、Sr 、Ba 等 2、沉降帶地下熱水的地理分布。 A 、松遼― 海南熱水帶： 從松遼平原－華北平原－江 漢平原－雷瓊盆地。 B 、呼倫貝爾― 四川熱水帶： 呼倫貝爾－陜北高原－ 四川盆地。 2、 我國隆起帶地下熱水的水化學成分特征 這類地下熱水與活動性構造斷裂相關，屬深循環(huán)加，溫型地下熱水多為微礦化含N 2 熱水，礦化度一般小于1g/L ，是由大氣降水在結晶巖地區(qū)沿構造滲入增溫所致。 1 、水化學類型 HSiO 3 －HCO 3 －Na 、HCO 3 － HSiO 3 －Na 、HCO 3 －Na 型水為主，部分為HCO 3 －SO 4 －Na 型水，在灰?guī)r 地區(qū)有HCO 3 －Ca －Na ，近海地區(qū)有Cl －Na 型水 2 、標志性元素 這類熱水的標志性元素有硅酸、氟、氡。 第八章地下水水文地球分類 一、 填空題 微礦化的弱酸性硅酸,硅酸-重碳酸型潛水多形成于(潮濕多雨)氣候條件下,其弱酸性主要是由(硅酸)引起的。 2、二氧化硅在地下水中的沉淀條件可歸納為（同含電解質的水溶液相遇），（水的酸堿度變化），（水溫的變化）和（生物化學的作用），潮濕多雨的結晶巖地區(qū)，?？梢姷剑ㄎ⒌V化的弱酸性硅酸,硅酸-重碳酸）型酸性.潛水。 二、名詞解釋 硅質水與硅酸水 三、簡答題 1、 地下水中二氧化硅的沉淀條件。 A含電解質的水溶液相遇 B的酸堿度變化 C溫的變化 D物化學的作用 2、地下水中SiO2的遷移形式？ 3、水文地球化學分類的基本原則？ （1）按照 空氣 遷移的 標型元素和標型化合物 ，對地 下水進行分組 ； （2）按照 水 遷移的 標型元素和標型化合物 對地下水 進行分類 ； （3）在分組分類時又考慮到這兩種標型元素和標型 化合物所控制的成因環(huán)境 4、文地球化學分組簡況。 根據水中溶解氣體組分（等），將地下水分為 A 、B 、C 、D 、E 、F 六組。 A －氧化水組 （O 2 為主 ， 大氣成因的 ， 氧化環(huán)境 ） B －潛水組 （ 生物成因的CO 2 為主 ， 有時有H 2 ） C －硫化氫還原水組 （ 為H 2 S 主 ， 有部分生物成因的 CO 2 ） D －甲烷強還原水組 （CH 4 為主 ， 有部分生物成因 的CO 2 、N 2 、H 2 S ） E －變質或巖漿CO2 水組。 F －含氮熱水組 （大氣成因的N 2 為主） 5、地下水形成環(huán)境，化學成分和礦化度三者之間有何關系？ ① 水化學類型相同，但生成的 水文地球環(huán)境 不同時， 水的礦化度有很大的區(qū)別，因此，可以根據水的 礦化度 和水化學類型 可以大致判斷地下水的形成環(huán)境。 ② 同一組不同類的水， 礦化度隨類的編號遞增 。 ③ 同組同類的水，生成的 水文地球化學環(huán)境大致相 同，水的礦化度大致相似 。 6、水組與還原水組有什么區(qū)別？ 潛育水組（B ） A 、標型化合物為生物成因 CO2 。 B 、 氧化－還原環(huán)境， ， H 2 S 、O 2 含量極少或沒有，巖石 淡綠色、灰、灰藍色，Eh<0.5V （酸性）， Eh<0.15V( 堿性) 。 C 、 有厭氧細菌活動， ， Fe 2+ 含量較高， Fe 、Mn 易遷移。 D 、許多潛水，或承壓水、濕潤氣候還原的沼澤水， 以及基巖沿斷層下滲的深層水，屬于此類。 硫化氫還原水組（C ） A 、標型化合物為 H2S ，含少量生物成因的CO 2 。 B 、 還原環(huán)境 ，Eh<0 ，一般為－0.25V ，局部達到－ 0.5~ －0.6V 。Fe 、Mn 、U 等離子難遷移?！? C 、 堿性條件 ，pH ＞7 ，有些達pH ＝9 －11 ，如 HCO 3 -Na 型水。 D 、 水交替緩慢帶 。 7、釋下列水文地球分類所表示的含義？ 第九章水文地球化學的研究方法 一、填空題 進行古水文地質研究時，一般應包括（ ），（ ），（ ）等內容，地下水年齡測定中最常用的放射性同位素是（ ）和（ ）。 二、簡答題 1、 熱力學方法在水文地球化學中有那些應用？ 2、 如何根據熱力學方法判斷水文地球化學反應進行的方向與程度？ 3、 用熱力學原理主要能解決哪些水文地球化學問題？ 4、 自由能判據及其應用。 5、 古水文地質分析的主要內容有哪些？ 二、論述題： 1、試述同位素方法在水文地球化學中的應用 2、述熱力學方法在水文地球化學中的應用。 3、試述同位素方法在水文地球化學中的應用現(xiàn)狀及其前景 4、 已知Fe(OH)2(s)+2H++2e-=Fe(s)+2H2O,?6?2Gr0值為12.2KJ,推導該氧化還原反應的pE-pH關系式。 5、已知25C，105Pa條件下Fe3O4(S)+8H++2e=3Fe2+(aq)+4H2O(l)反應自由能的變化?6?2Gr0=－172．38KJ，試推導該氧化還原反應的pE-pH關系式。 6、 已知25C時，下列反應Fe(OH)2(s)+H2O(l)=Fe(OH)3(s)+H+(aq)+e的平衡常數(shù)為K=10－4.59，試推導其pE-pH關系式及Eh-pH關系式 7、 已知２５C，105Pa條件下，SO42+9H++8e=HS-+4H2O反應的自由能變化△G0r為194．14KJ，試推導氧化-還原反應的pE-pH關系式 。 8、已知半反應式SO2-4+9H++8e=HS-+4H2O的平衡常數(shù)K=1033.63,試求在25C，105Pa條件下Eh-pH的關系式（法拉第常數(shù)F=96.564KJ/V）。 9、已知半反應式SO2-4+8H++8e=S2-+4H2O的△Gr0=-114.82kj/mol,試求在25C，105Pa條件下Eh-pH的關系式（法拉第常數(shù)F=96.564KJ/V）。 第十章水文地球化學的應用 一、名詞解釋 1、廣義礦水 2、 狹義礦水 3、 地球化學溫標 4、 應用水文地球化學 二、填空題 1、 礦水按用途可分為（ ），（ ）,（ ）三種。礦水常分布在現(xiàn)帶火山活動地區(qū)，近期巖漿活動地區(qū)及（ ）等地區(qū)。游離CO2大于1000mg/l的礦泉水，稱為（ ）。 2、 地球化學地熱溫標常見的有（ ），（ ）和（ ）等?；炯僭O有（ ），（ ）（任舉兩個）等。 3、 地球化學地熱溫標的應用必須滿足（ ），（ ）和（ ）等條件。 4、 甲狀腺地方病是由于飲水中（ ）所致，而克山病一般認為是自然環(huán)境中缺微量元素（ ）引起。 5、 一般認為，克山病是由于飲水中（ ）偏高和微量元素（ ）偏低引起的，地方性甲狀腺腫大與飲水中缺（ ）有關。大骨節(jié)病區(qū)的飲用水一般處于（ ）環(huán)境或被（ ）污染。 三、簡答題 1、 地球化學地熱溫標的應用條件？ 2、 2、地下水污染能引起地下水化學成分的哪些變化？