关中盆地浅层地下水水文地球化学分布规律研究(2)

　　3.4地下水化学特征的水文地球化学机理

　　由描述性分析可知，地下水中的Cl-、SO42-的含量受环境影响比较大，以蒸发浓缩作用影响为主，同时工农业生产、生活污水的排放也会引起Cl-、SO42-浓度升高；在渭河以北地区，地下水化学类型除受蒸发浓缩和人类活动影响外，渭北煤田水的补给，也会造成地下水中硫酸盐浓度的增加[14]。

　　由相关性分析、主成分分析可知，渭河以南地区水文地球化学形成作用主要是以矿物溶解为主，渭河以北地区主要是以矿物溶解和蒸发作用为主。在渭河以南靠近秦岭山区，地下水还接受南部山区孔隙水的补给，加上本区含水层以砾岩为主，其中大量的方解石、白云石和硅酸盐等矿物的风化或水解使水中Ca2+含量不断累积增加。渭河以北山前洪积扇前缘及塬区，含水层以砂岩为主，黏土含量比较高，有利于地下水中Ca2+与黏土中的Na+发生阳离子交换，致使水中的Na+富集。

　　地下水在入渗、径流过程中，从补给区至排泄区，水文地球化学作用主要是以溶滤为主，与含水层中的碳酸盐、硅酸盐和硫酸盐等相互作用，发生溶解[15]。

　　其主要作用机理可以用如下化学反应来解释。

　　（1）水解。

　　CaCO3+CO2+H2O→Ca2++2HCO3-（1）

　　CaMg（CO3）2+2CO2+2H2O→Ca2++Mg2++4HCO3-（2）

　　CaSO4·2H2O→Ca2++SO42-+2H2O（3）

　　2NaAlSi3O8（钠长石）+2H2CO3+9H2O→

　　Al2Si2O5（OH）4（高岭土）+2HCO3-+2Na++4H2SiO42-（4）

　　2KAlSi3O8（钾长石）+11H2O→Al2Si2O5（OH）4（高岭土）+2K++2OH-+4H4SiO4（5）

　　4KMg3AlSi3O10（OH）2（黑云母）+28CO2+30H2O→2Al2（Si2O5）（OH）4（高岭土）+8H4SiO4+4K++12Mg2++28HCO3-（6）

　　（2）阳离子交换。

　　Ca2+（水）+2Na+（岩石）→Ca2+（岩石）+2Na+（水）（7）

　　Mg2+（水）+2Na+（岩石）→Mg2+（岩石）+2Na+（水）（8）4结论

　　（1）关中盆地浅层地下水中阴离子是以HCO3-为主，阳离子渭河以南以Ca2+为主，渭河以北以Na+为主。HCO3-、Ca2+、Mg2+在地下水中的含量相对比较稳定。

　　（2）因浅层地下水埋深较浅，水循环路径比较短，水化学特性受环境因素影响较高。其中，Cl-、SO42-含量变化较大，是随环境因素变化的敏感性因子，是决定地下水盐化的主要变量。

　　（3）渭河以南地区水文地球化学作用主要以风化-溶滤作用为主，渭河以北地区主要是以矿物溶解和蒸发浓缩作用为主。

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