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1、1、水资源的质量问题是研究、开发和利用水资源的中心内容之一。 2、从严格意义上来讲，水资源的质量评价包括水质评价和水环境质量评价这两个方面： (1)水的质量是指水体中所含物理成分、化学成分、生物成分的总和。 (2)水环境质量是从分析环境的基本概念和特征入手，由局部到整体，有外表到内里，对水环境系统的外部特征环境状态，用科学的方法和手段所做的定性或定量描述。,一、概述,4、水的质量决定着水的用途和水的利用价值，可根据不同的供水目的，为人们提供满足生活饮用、工业和农业生产等水质要求的而具有一定水量保证的水源。从供水的角度来讲，要求水资源既要有充足的水量，又要具备符合要求的水质： (1)若水量充足、
2、水质优良，满足用水要求，则可直接作为供水源； (2)若有充足的水量，但水质不好，则不能用作供水水源； (3)若水质一般，则需经处理后方可作为供水源，水处理成本的大小取决于水质； (4)若水量不足而水质尚好，则只能用作小型供水源或分散供水水源。,1、天然水质是自然界水循环过程中各种自然因素综合作用的结果。 2、天然水的成分与其形成过程中的各种物理化学条件紧密相关： (1)大气降水的水质主要与当地气象条件和降水淋溶的大气颗粒物的化学物理成分有关。 (2)地表水的水质则与流经地区的岩土类型、植被条件有关系。 (3)地下水的水质主要取决于含水介质的岩性与补给、径流和排泄条件相联系的水化学环境。,二、水
3、资源质量的分类(一)概述,3、天然水中含有溶解的气体、离子、原生质及悬浮固体等成分： (1)溶解的气体：主要有氧气和二氧化碳 ； (2)离子成分：主要为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子等8大离子； (3)生物原生质：有硝酸根离子、亚硝酸根离子、磷酸二氢根离子、磷酸氢根离子等； (4)微量元素：溴、碘、锰等 (5)胶体物质：主要为无机硅酸胶体和腐殖酸类有机胶体； (6)悬浮固体：包括无机和有机两类，以无机悬浮固体为主； (7)微生物：有细菌和大肠杆菌群。,4、 若按存在状态可将水中的物质组分分为三类： (1)悬浮物：是由大于分子尺寸的颗粒组成。 (2)
4、溶解物：靠浮力和黏滞力悬浮于水中溶解物质，是由分子或离子组成。 (3)胶体物：被水的分子结构所支承胶体物质则介于悬浮物质与溶解物质之间。,5、水中物质的颗粒大小还不能全面反映水的综合特性，必须建立相应的水质指标，才是判断水质量的具体衡量标准。 6、天然水通常根据水的物理特性、化学组分、生化指标等进行质量的分类。,二、水资源质量的分类(二)水质量指标,水质量指标是表示水中物质的种类、成分和数量的综合指标，使判断水质的具体衡量更为准确。 水质量指标繁多，但可分为物理的、化学的和生物学的等几大类： 1、水的物理指标； 2、水的化学指标； 3、水的环境化学指标； 4、水的化学组分指标。,1、水的物理指
5、标 主要包括密度、温度、颜色、透明度、嗅、味及放射性等几方面。 (1)密度 水的密度决定于其中所溶解盐分的含量。 淡水的密度通常可认为与化学纯水的密度相同，其数值约等于1.0g/cm3。 水中溶解的盐分愈多，其密度愈大，有时可高达1.2-1.3g/cm3。 (2)温度 不同深度的水，其温度变化规律不同。 根据受热源影响的不同，地壳表层可分为变温带、常温带及增温带：,*变温带受太阳辐射影响的地表极薄的带。近地表的地下水温度受气温的影响较大，具有周期性的昼夜变化和季节变化： 温度具有昼夜变化的地下水，其埋藏深度一般在3-5m以内，即日常温带以上； 温度具有季节变化的地下水，其埋藏深度一般在地表以下
6、50m以内，即年常温带以上。 *常温带处于年常温带以下，厚度极小，下限深度一般为15-30m；地温一般比当地年平均气温高1-2。 *增温带处于常温带以下，地下水的温度随深度的加大而逐渐升高，成为热水甚至蒸汽，其变化规律取决于地温梯度(/100m)。地温梯度的平均值约为3/100m，通常变化在1.5-4/100m之间，但个别新火山活动区可以很高。 因此，地下水的温度变化范围非常大。,按照温度，通常把水分为六类。 水的温度分类,水的温度测定利用温度计就地进行，测定泉水的温度，应尽量靠近泉的出口，测井水温度时则应靠近井底。,(3)颜色 水的颜色主要由其成分和悬浮于其中的杂质所决定： *一般的水为无色
7、； *含硫化氢气体的水，在氧化后由于有硫磺胶体产生，故常呈翠绿色； *硬度大的水为浅蓝色，含氧化亚铁的水呈浅蓝绿色，含氧化铁的水呈褐红色； *含腐殖质的水多呈暗黄褐色。 *含有悬浮杂质的水，其颜色决定于悬浮物的颜色，颜色深浅则取决于悬浮物的多少。 测定水的颜色可在试管中进行： *取两个试管，将蒸馏水注入其中一管，地下水注入另一管中。在管下衬以白纸，自上而下观之，即能比较出地下水的颜色。,(4)透明度 水的透明度取决于水中的固体矿物质、有机物和胶体悬浮物的含量。 按透明度可将水分为四级。 水透明度野外分级,(5)嗅(气味) 水的气味取决于它所含有的气体成分与有机物质的气味： *水一般无气味； *
8、硫化氢气体使水具有臭鸡蛋气味，含有氧化亚铁时水具有铁腥味，腐殖质使水具有鱼腥气味、沼泽气味。 *气味之强弱，水所含气体成分以及有机物质的含量。 在一般温度下，水中的气味不宜辨别，而在40左右气味最为显著，故在测定地下水的气味时，应将水稍加热，以使气味明显易辩。,根据气味的强度，水的气味分为六级。 水气味的等级强度,(6)味(味道、口味) 水的味道(口味)取决于它的化学成分： *纯水是淡而无味的； *含氯化钠的水具有咸味，含硫酸钠的水具有涩味，含硫酸镁或氯化镁的水具有苦味，含氧化亚铁的水具有“墨水味”，含氧化铁的具有铁锈味； *地下水中含有CO2时清凉可口，含有重碳酸钙、镁及碳酸的水则美味适口；
9、 *大量有机质的存在使地下水具有甜味。 水各种味道的强弱，取决于其中各种成分的浓度、温度以及人的味觉神经的敏感性、个人口味的不同。 测定水的味道时，应将水加温到2030，这时水的味道最明显。,(7)放射性 水的放射性取决于其中所含放射性元素的数量。 水在不同程度上或多或少地都具有放射性，但一般水的放射性极微弱，埋藏和运动于放射性矿床以及酸性火成山岩分布的水，其放射性显著增强。,2、水的化学指标 水的化学指标通常由酸碱度、硬度、矿化度以及各种常量离子的组合。 (1)酸碱度 水的酸碱度通常用pH值表示。根据水中的pH值和它的变化，可以大体了解水体酸碱状态。天然水的酸碱度可分为五类。 水的pH值一般
10、用离子酸度计进行，也可用试纸做简易测定。,水的酸碱度分类,(2)硬度 水的硬度可以水中碳酸钙的含量或以德国度计，一个德国度相当于含10mg/L的氧化钙或7.2mg/L的氧化镁。 按照硬度，水可分为极软水、软水、微硬水、硬水、极硬水五类。 水的硬度分类,(3)矿化度 概念： 存在于水中各种离子、分子与化合物的总含量，称为水的矿化度，g/L。其中包括所有呈溶解状态及胶体状态的成分，但不包括游离状态的气体成分。矿化度表示地下水中含盐量的多少，即地下水的矿化程度。 矿化度的表征方法： *习惯上以105110时将水蒸干所得的干涸残余物总量来表征； *将分析所得的水中阴阳离子含量相加，求得理论上干涸残物值
11、。由于在蒸干时，有将近一半的HCO3-分解生成CO2和H2O而逸失，因此阴阳离子相加时，HCO3-只取重量的一半。,按照矿化度可将水分为五类。 水按矿化度的分类,3、水的环境化学指标 (1)化学需氧量(COD) 指水体中进行氧化过程所消耗的氧量，以毫克每升表示。 因水中各种有机物化学氧化的难以程度不同，用在规定条件下氧化所需氧量的总和，作为水体有机污染的指标。 根据化学需氧量的多少，将水分为六类。 水的COD分类,测定方法：用高锰酸钾(KMnO4)或重铬酸钾(K2Cr2O7)在加入硫酸等酸性条件下加热分解(酸化法)，或加入苛性钠的碱性条件下加热分解(碱性法)，对水中有机物及还原性无机化合物进行
12、氧化，求出消耗的氧量。对于淡水一般采取酸化法：,(3)生化需氧量(BOD) 指水体中微生物分解有机化合物过程中所消耗的溶解氧量。 因微生物分解有机物的速度和程度与温度、时间有关，为使测定的BOD值有可比性，通常采用在20下，培养5d后所测得BOD值，记为BOD5。 若BOD3-4mg/L则表示水已受污染。,4、水的化学组分指标 天然水的化学组分与水的形成、赋存条件有着密切的关系： (1)一方面，相似的自然条件下形成的水，其化学组分也相似； (2)另一方面，水中各种阴、阳离子的含量组合，可以反映水岩相互作用、水流的动力学特征及水化学环境的差异。 因此，水化学类型不仅有助于了解天然水的成因条件，而
13、且水化学类型的递变格局也时常成为圈化地下水系统、地表水系统，以及研究两者之间水力联系的重要证据。,目前，水化学分类的方案有很多种，最常见的是舒卡列夫分类、阿廖金分类、苏林分类等。例如，舒卡列夫分类是根据地下水中6种主要离子(K+合并于Na+中)及矿化度划分的，简明易懂，在我国广泛应用。,二、水资源的质量分类(三)水质分析的种类及其方法,水化学成分的分析是研究的基础，因水体类型、工作目的与要求不同，分析项目与精度也不相同。 1、水质分析的种类 一般水文地质调查中的分析类型分为简分析、全分析和专项分析：,(1)简分析 简分析用于了解区域地下水化学成分的概貌，这种分析可在野外利用专门的水质分析箱就地
14、进行。 简分析项目少，精度要求低，简便快速，成本不高，技术上容易掌握： *物理性质温度、颜色、透明度、嗅味、味道等。 *定量分析项目HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、总硬度、pH值。通过计算可求得水中各主要离子含量及总矿化度。 *定性分析项目不固定，较经常的有NO3-、NO2-、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、耗氧量等。分析这些项目是为了初步了解水质是否适宜饮用。,(2)全分析 全分析项目较多，要求精度高。 通常在简分析的基础上选择有代表性的水样进行，以比较全面地了解地下水化学成分，并对简分析结果进行检核。 全分析并非分析水中的全部成分，一般定量分析以下各项： HCO3-、SO4
15、2-、Cl-、Ca2+、NO3-、NO2-、NH4+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、CO2、耗氧量、pH值及干涸残余物体。,(3)专项分析 专项分析是为了满足某项目具体工作而提出的一些特需项目的分析。例如： 对地下水作为生活饮用水的评价提出的细菌分析、有毒性的As、Pb、Hg的分析； 对工程建设项目的侵蚀性分析等。,注意事项： 在进行地下水的化学成分时，必须进行对有关的地表水体取样分析。因为地表水体可能是地下水的补给来源，或是排泄去路。 对于作为地下水主要补给来源的大气降水的化学成分，也要注意。在某些情况下，不考虑大气降水的成分，就不能正确地阐明地下水
16、化学成分的形成。,2、水质分析结果的表示方法 (1)离子表示法 即水质分析结果分别以离子含量、毫克当量、毫克当量百分数的方式来表示。 离子毫克数表示法：以每升水中含有的某种离子或化合物的毫克数表示(mg/L)。这种表示法只能表征化学成分的绝对含量。 离子毫克当量数表示法：以每升水中含有的某种离子的毫克当量数表示(meq/L)。这种表示法能反映各离子间的数量关系和化学成分，并可验证分析结果的准确性。 离子毫克当量百分数表示法：通常以阴、阳离子的毫克当量为100%，求取各阴、阳离子所占的毫克当量百分比(毫克当量%，meq%)。这种表示方法能直接反映水中各种离子含量的比例关系，便于对不同化学类型的水体进行对比。,(2)图示(解)法 用图示(解)法表示水质分析结果，既有助于对水质分析结果的比较，同时又能更直观地说明问题，常用的图示(解)法有柱状图法等。,(3)库尔洛夫式表示法 在水质分析中还经常采用库尔洛夫式表示法来表示水的化学成分。该方法以类似数学分式的形式来表示水化学成分，方法简明清晰，并可据此确定水的化学类型。其方法为： 将阴、阳离子分别标示在横线上、
