矿物溶解沉淀

Question

如题所述

Answer 1

为证实海水入侵过程中矿物溶解沉淀规律，选取Cl^—为示踪剂，用来计算入侵海水的比例。每种离子的实测浓度与根据流出液中Cl^—浓度所得咸淡水混合比例计算的浓度差（∆C_i）如下：

∆C_i=C_i，sample—C_i，_calculation

式中：C_i，sample是流出液中离子i的实测浓度；C_{i，calculation}是根据咸淡水混合的保守组分计算的离子i的理论浓度。

海淡水混合比例是根据样品中Cl^—（

）浓度、海水中Cl^—（

）浓度和地下淡水中Cl^—（C_Cl，F）浓度来计算的：

水文地球化学基础

海淡水比例用来计算各种离子i的理论浓度：

C_{i，calculation}=f_sea×C_i，sea+（1—f_sea）×C_i，F

图3—10 海水入侵过程中方解石饱和指数理论值与实测值比较

图3—11 海水入侵过程中白云石饱和指数理论值与实测值比较

图3—12 海水入侵过程中石膏饱和指数理论值与实测值比较

根据保守组分Cl^—的混合比，采用PHREEQC2软件计算驱替过程中方解石、白云石和石膏的饱和指数，计算结果如图3—10～图3—12所示。图中的直线是根据保守组分Cl^—的混合比来计算的矿物的饱和指数。从图中可以看出，白云石、方解石饱和指数变化规律非常相似，都是在海水入侵比例40%左右发生沉淀作用。石膏饱和指数多数高于按保守组分Cl^—的混合比计算值，说明

除了海水来源外，还存在其他来源。这种来源就是石膏的溶解，使

升高。不管是实测值还是理论值，石膏的饱和指数都小于1，说明石膏始终未达到饱和，溶液对石膏存在侵蚀性。

图3—13 海水入侵过程中方解石、白云石、石膏达到平衡状态溶解/沉淀变化

由图3—13可以看出，三种矿物的溶解/沉淀量都很小，在5mg/L之内。主要是因为试验中所用土样是砂土，黏粒和有机质含量都很少，阳离子交换量也不大，所以由此引起的矿物的溶解/沉淀量也很小，这部分量通过试验验证很难实现，但是溶解/沉淀作用的确存在，不容忽视。

复习思考题

1.理解活度、饱和指数、离子对、稳定场图和选择性系数等概念。

2.已知硬石膏在标准状态下的溶度积常数K=10^—4.64，求10℃下的K值。

3.当地下水pH=4或pH=11时，碳酸（H₂CO₃、

、

）以何种形式为主？

4.地下水温度为5℃，pH=7.1。请问水是酸性还是碱性？

5.半反应式

+9H⁺+8e=HS^—+4H₂O，利用附录Ⅱ热力学参数，求E_h—pH关系式。

6.某一地下水样分析结果如下：t=10℃，pH=7.06，Ca²⁺含量为71mg/L，Mg²⁺为61mg/L，Na⁺为9.9mg/L，K⁺为1.2mg/L，

为292mg/L，

为87mg/L，Cl^—为17mg/L，

为38mg/L，求水与CaCO₃（方解石）反应的SI值，判断其溶解反应处于何种状态？（不考虑离子对）

7.从一含水层取水样，现场立刻测定其pH=7.54，t=5℃。暴露于空气达到室温后，实验测定其成分（mg/L）：K⁺=9，Na⁺=56，Ca²⁺=51，Mg²⁺=104，

=700，Cl^—=26，

=104。问水样暴露于大气后，其pH值是多少？（大气

=10^—3.5×10⁵Pa，气温25℃）