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1、地质学基础重点1. 环境地质学定义、任务、研究内容（了解）（P1）环境地质学是地质科学中 一门新兴的分支学科，也是环境科学的重要组成部分。它是应用地质科学、环境 科学以及其他相关学科的理论与方法，研究地质环境的基本特征、功能和演变规 律及其与人类活动之间的相互作用、相互制约的关系的一门学科。2. 地质环境与环境地质问题，环境容量（P11）113.环境地质作用（认为、自 然）（P13）4.水资源特征（P40）5.水环境问题（P46、47）（了解）6.我国 地下水污染特征，污染方式（P54）水污染定义：主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下 水等水体，使水的物理、化学性质或生物群
2、落组成发生变化，从而降低了水体的 使用价值，这种现象称为水体污染。工业污染源特征 悬浮物质含量高：最高可达30000mg/L ,而生活污水一般在200500mg/L。 需氧量高：有机物一般难于降解，对微生物具有毒害作用。一般COD为 40010000mg/L ,BOD 为 2005000mg/L （生活污水 BOD 为 210600mg/L）。 pH值变化幅度大：一般在511，甚至在213之间。温度较高：排入水 体可引起热污染。易燃：常含有低燃点的发热液体，如汽油、苯、甲醇，酒精等。多种多 样的有害成分：如硫化物、氤化物、汞、镉、砷等。城市生活污染源的污染特 征 含氮、磷、硫高：易引起水体富营
3、化； 含有机物质多：主要有纤维素、淀粉、糖类、脂肪和蛋白质等，它们大多呈 胶体状态。在厌气细菌作用下，易产生恶臭物质，如H2S等； 含有大量合成洗涤剂：对人体有一定的危害； 含有多种微生物：每毫升污水中可含几百万个细菌，病原菌也多。一般生活 污水，相当混浊，温度约高于自然水温12 C，pH值在7以上（软水区为6.57.5, 硬水区为7.58.5），BOD为100700mg/L。农业污染源污染特征有机质、植物营养物及病原微生物含量高：如我国农村牛圈所排污水COD 可高达4300mg/L，是生活污水的几十倍。化肥和农药含量高：施用的农药、化肥的80%90%进入水体，有的半衰期很 长，如有机氯农药半
4、衰期约为15年，故参与了水文循环，形成全球性污染，如 徐州南郊污染。自然污染源污染特征 在特殊的地质条件下，某种化学元素大量富集，产生毒性，污染水体。如有 些地区地下水与泉水中氟含量过高，使当地的居民患有氟斑牙，甚至出现骨骼畸 形。 火山爆发和风蚀作用产生的大量灰尘落入水体，造成水体污染。在沿海 地区海水通过咸潮浸入河流、湖泊和地下水层，使其污染。水生生物的遗体 腐败后引起水体有机污染、富营养化。污染方式按污染源成因?？自然污染源.农业污染源.城市生活污染源?人为污染源:分为 工业污染源?点源：以点状向水体排放污染物的污染源?按污染源存在形式?线源：以现状 形式向水体排放污染物的污染源?面源：
5、来源于较大面积的污染物对水体造成危害的污染源?7.水体自净作用(P57) (1)水体污染机制物理作用：水中污染物在水及其自身力的作用下迅速扩散，并随着分布范围的 扩大，浓度相应降低，但其化学组成和化学性质不变。主要的物理作用包括水流 的湍动作用、分子扩散作用、水流的冲刷作用等。生物化学作用：进入水体中的污染物随水流迁移时，必然与水中各种各样的胶 体和悬浮物接触，通过吸附一解吸、胶溶一凝聚等作用进行物质交换，经理水体 污染与自净过程。化学作用：水体污染物，随水流一起运动，还因介质条件的变化，各种成分之 间以及与水体的原有成分之间发生化学作用。如酸化、碱化、中和、氧化一还原、 分解一化合等化学作用
6、，这种作用不仅可使污染空间扩大，而且也能使水体污染 加重。生物作用：生物作用可扩大水体污染的污染范围，使污染物毒性增大，或使污 染物在水中富集。生物作用包括生物分解作用、生物转化作用和生物富集作用。 进入水体的有机物或某些矿物成分在生物作用下进行的分解作用有好气分解、厌 气分解两种；某些元素在生物作用下发生形态和价态的变化，可转变为毒性更强 的物质；或者通过生物积累与生物放大过程发生生物富集作用，使生物体内的某 种污染物的含量大大超过水体中的浓度。（2）水体自净作用水体的自净能力，即自然净化能力，是大自然维持自身平衡的一种趋向。广义 的水体自净是指受污染的水体，经过水中物理、化学与生物作用，视
7、污染物浓度 降低，恢复到污染前水平的现象。狭义上说，水体自净是指水体中的微生物氧化 分解有机污染物使水体净化的过程。 水体自净过程特征污染物进入水体，即开始了水体自净自净过程，由弱到强直至趋于稳定，水质 逐渐恢复到污染前的水平。水体自净过程表现为：进入水体的污染物在自净过程 中浓度逐渐下降；大多数有毒物质在多种作用综合影响下，转变为低毒或无毒的 化合物；溶解状态的重金属污染物被吸附或转变为不溶性的化合物而发生沉淀； 复杂的有机物利用和分解，最终变为CO2和H2O；不稳定污染物转化为稳定化合物。 水体自净作用从净化的机制看，水体自净作用可以分为物理作用、化学作用和物理化学作用、 生物和生物化学作
8、用等。它们同时发生，又相互影响、交织进行。物理自净作用是指污染物进入水体后，只改变其物理性状、空间位置，而不改 变其化学性质。主要包括水体中所发生的混合、稀释、扩散、挥发、沉淀等过程。化学自净作用是指污染物在水体中以简单或复杂的离子或分子状态迁移，并发 生了化学性质或形态、价态上的转化，使水质亦发生化学性质上的变化，但未参 与生物作用。化学自净作用包括酸碱中和、氧化一还原、分解一化合、吸附一解 吸、胶溶一凝聚等。化学自净作用可以改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大 小，亦能改变水环境的化学反应条件。生物自净作用是指水体中的污染物经生物吸收、降解作用而发生消失或浓度降 低的过程。如污染物的生物分
9、解、生物转化和生物富集等作用。水体生物自净作 用即狭义的自净作用，主要指悬浮和溶解于水体中的有机污染物在微生物作用 下，发生氧化分解过程。污染物进入水体，立即被水体稀释和混合、吸附、聚凝或生成不容性物质沉淀 于水底，使水体得到改善。同时，水中各种生物的生理化学作用，也使被污染的 水体得到自净。水体自净作用是一个十分复杂的过程，在不同的时间和空间有不同的结果，并 受多种因素的综合影响，如地形、地质及水文地质、水文、微生物种类与数量、 水温、流速、富氧能力（风力、风向、水体湍动情况）以及污染物的组成和浓度 等。8.地下水类型地下水资源的分类：三分法：补给量、储存量、排泄开采量二分法：天然资源、开采
10、资源地下水的存在形式气态水液态水-毛细水一一由毛细力支持充满于细小空隙（小于1mm的孔隙或宽度 小于0.25mm的裂隙）中的水-结合水-重力水一在岩石空隙中自由运动 的水固态水 冻土区?上层滞水：存在于包气带?按埋藏条件?潜水：存在于饱水带?承压水：存在于饱水带?上层滞水：赋存于包气带中局部隔水层或弱透水层上 面的重力水，是大气降水和地表水等在下渗过程中局部受阻积聚而成。上层滞水 的水面构成其顶界面，该水面仅承受大气压力而不承受静水压力，是一个可以自 由涨落的自由表面。大气降水是上层滞水的主要补给源，因此补给区与分布区一 致。潜水：地表下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。特征：大气降水、
11、地表水直接补给，补给区与分布区一致；潜水在重力作用 下由高往低处流动；含水层厚度随季节变化；水量、水位、水质、水温与外界气 象水文因素的变化关系密切；由于无隔水顶板，因此容易污染。承压水：两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。承受静水压力，条件合适 时可以自喷；补给区与分布区不一致；地下水动态稳定，不易污染，良好的水源 上升泉。这三种不同埋藏类型的地下水，既可赋存于松散的孔隙介质中，也可赋存于坚 硬基岩的裂隙介质和岩溶介质之中。包气带：地下水面以上，只有气态水，结合水，毛细水。包气带具有过滤、吸 附、降解等功能，对地下水的保护具有重要意义。污染物一旦穿透包气带将对地 下水造成重大的危害。饱水带
12、：地下水面以下被重力水充满的部分。含水层：既能储存重力水又能让水自由流动的岩层。具有含水、透水空间，能 够储存地下水，具有补给水源。按含水介质分类?暂时水流形成的沉积物，分布在山前平原或山间?洪积物中的地下水：由？ 旱半干旱地区，如河西走廊。？孔隙水?盆地一洪积扇。西北华北的干?流冲击作 用形成?冲击物中的地下水:河?湖积物中的地下水?风化裂隙水:相对均一? 岩裂隙，软岩之间的硬岩裂隙?裂隙水?成岩裂隙水：玄武岩成?构造裂隙水：断 层带，侵入岩体接触带?岩溶水?洪积物中的地下水?顶部径流带（溶滞带）；补水区，透水性好，径流条件好，埋藏深度低，矿化度 低,HCO3型水。？度变缓，沉积物变细，透水
13、性减弱，地？中部溢出带（弱矿化带）： 冲积扇中部，地形坡?较强，硬化度较高（大于1000mg/l），SO4-HCO3、HCO3-SO4? 下埋藏变浅，蒸发作用?形成泉。？型水，受到粘土阻挡可?尾部垂直交替带（盐 化带）：常与冲击物、湖积物交替沉积，主要为粘土、亚沙土等，？，矿化度高（可达5000mg/1以上），Cl-SO4或SO4-Cl型水。？径流条件差，蒸发强烈孔隙水：松散层-山前洪积扇，河流三角洲，湖相沉积 物，黄土。华北平原- 第四系最大厚度600多米，上海400多米，5个含水层；硬度低，浅部易污染， 补给范围大，季节变化。包括洪积物、冲积物、湖积物中的地下水裂隙水：埋藏于基岩裂隙中的地
14、下水，砂岩、变质岩、岩浆岩-断层、裂隙。 裂隙水富集的条件-储水空间，补给水源，汇水条件。岩溶水：灰岩、白云岩-废黄河断裂带岩溶水丰富。徐州主要的供水水源- 拔剑泉云龙湖的补给水源特征：不均一性；潜水动态变化大，承压水动态变化小。分布规律：岩性控 水；构造控水；地形地貌控水。9.渗透实验（基本原理）渗透速度：对河流而 言，河流速度v=Q/A；同样，对含水层而言，实际流速u=Q/A，注意，水只在岩 石空隙中流动，因此A是指的某一断面的空隙面积。渗透基本定律：v= Q/ A总=KJQ渗流量A总试验圆筒的横截面积，包括空隙和颗粒面积K渗透系数（m/d） -表示岩石渗透性的指标，空隙越大，裂隙越宽，渗
15、透性越好。粘土，0-10cm/d，卵石层，岩溶含水层渗透系数很大。J-水力坡度一一渗流方向上水头差与渗透距离之间的比值注意：水力坡度是变化一含水层的不均一性造成层流符合达 西定律紊流符合哲才定律v= KJ1/2如何判断层流和紊流呢？雷诺数Re=vd/ uu运动粘滞系数，d颗粒平均粒径一般Re小于100，为层流，Re小于10，符合达西定律。10.地面沉降（P70）地面沉降是指某一区域内由于各种原因导致的地表浅部 松散沉积物压实加密引起的地面标高下降的现象。地面沉降的特点是波及范围 广、下沉速率慢、以及垂直运动为主，往往不易察觉，但它对于建筑物、城市建 设和农夫水利危害极大。地面沉降形成机制：人类活动是诱发高速率地面沉降的重要因素。抽取地下液 体与地面沉降关系最为密切。由土的固结理论可知，土体覆盖层荷载引起的总应 力由土壤孔隙中的水和土壤颗粒共同承担。其中由水承担的部分称为孔隙水压力 （pw），它不能引起土层压密，又称为中性压力；由土颗粒承担的部分则直接造 成土层亚密，称为有效压力（pe），二者的总和等于总压力，即p?pe?pw。从孔 隙含水层中抽取地下水并不能使总应力发生变化，使水位降低会引起孔隙水压力 减少，导致土中有效压力的等量增加，结果引起粘土层产生次生固结压密。同时， 水位降减少了水的浮托力，并产生附加应力（相当于水位将的水
