⑴地下水的物理性質

 

  ①地下水的比重：地下水的比重決定于所含溶解鹽分的含量，地下淡水的比重一般來說與化學純水相同，其數值為1。溶解鹽分含量很高的鹽鹵水，其比重均大于1。

 

  ②地下水的溫度：地下水的溫度與地下水的埋藏深度有關。淺埋的地下水溫度受氣溫的影響，具有晝夜和季節變化的特點。溫度有晝夜變化的地下水埋深在3一5米以內，即在日常溫帶以上；溫度具有年變化特點的地下水埋深一般在50米以內，即在年常溫帶以上。年常溫帶以下的地下水溫度則隨深度的增加而升高，受地熱增溫率(溫度每升高1時所需要增加的深度)控制。地殼的平均地熱增溫率為30～33米/，各地由于地質條件不同，地熱增溫率也不相同，在有地熱異常存在的地區，地下水的溫度則遵從地熱增溫率，而受異常熱源的控制。根據地下水的溫度可把地下水分為低于0的過冷水；0～20的冷水；20～42的溫水；42～100的熱水和大于100的過熱水。

 

  ③地下水的顏色：地下水的顏色取決于它的化學成分與懸浮物。常見的地下水是無色的，但含硫化氫氣體時，地下水就呈翠綠色，亞鐵含量較高時呈灰藍色，含錳的化合物時呈暗紅色，含有較多氧化鐵時則呈紅色，含腐植質的沼澤水常呈黃褐色。這些化學成分的含量較低時，并不影響地下水的顏色。

 

  ④地下水的氣味與口味：地下水一般是無氣味無口味的，但有時也具有強度不同的氣味，如地下水中富含硫化氫時則有強烈的臭雞蛋味等。當地下水中某些離子含量增高時，則出現不同的味道(口味)。例如，富含氯化鈉的地下水具咸味，富含氯化鎂與硫酸鎂時具苦味，富含硫酸鈉的具澀味，含大量有機質的具甜味等。所以地下水的味道也與其化學成分有關。

 

  ⑤地下水的導電性：地下水的導電性取決于所含電解質的數量與性質，通常和水的含鹽量有直接的關系。因為離子含量越多，離子價則越高，所以水的導電性也就越強。如高礦化度的咸水與低礦化度的淡水相比較，其導電性就大得多。

 

  ⑥地下水的放射性：地下水在不同程度上或多或少地都具有一定的放射性，但一般地下水的放射性是非常低的。僅當地下水與放射性礦床或放射性異常有關時，地下水才出現一定的放射性。

 

  ⑵地下水的化學成分

 

  ①地下水的主要化學成分:地下水不是化學純水，它的化學成分很復雜，可以從中找到很多人所共知的元素，這些元素成分以離子、氣體、分子和膠體狀態存在。地下水中所含的化學成分及其富集情況，與這些元素成分的溶解度有直接的關系。例如，在地殼中分布最廣的氧、鈣、鎂、鉀、鈉等在地下水中是常見的，而硅、鐵等雖在地殼中有很廣的分布，但其溶解度較低，在地下水中就不多見。氯在地殼中分布雖少，但在地下水中卻常常富集起來，形成氯化物水型就是由它的溶解度決定的。地下水中分布最多的離子有CI－、SO42－、HCO32一、Na＋、K＋、Ca22＋、及Mg2+。其次有H＋、NH4＋、Fe2+、Fe3+、Mn2+、OH－、、NO3－、CO32－、及PO43－。以未離解(化合)的分子狀態存在的有Fe203、AI2O3、及H2SiO3等。地下水中常見的溶解氣體成分為CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2及Rn等。

 

  ②地下水的酸堿度(pH)：地下水的酸堿度是用氫離子濃度的對數值來表示的，即pH=-log[H＋]。在純水中氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等，水呈中性反應。當水中H+濃度大于OH一濃度時，水呈酸性反應。而當水中H+濃度小于OH一濃度時，水則呈堿性反應。即[H＋]=10-7]時，pH=7，水呈中性。當[H＋]＞10-7]時，pH＜7時，水呈酸性，當[H＋]＜10-7]時，pH＞7時，水呈堿性，通常根據pH值把地下水分為強酸性(pH<5)、弱酸性(pH=5～7)、中性(pH=7)、弱堿性(pH=7～9)和強堿性(pH>9)五種。大多數地下水呈弱堿性反應，在硫化物礦床與煤田地區則見有酸性反應的水。

 

  ③地下水的硬度：地下水的硬度由水中的鈣、鎂離子構成。用每升水中鈣、鎂離子之和的毫克當量數來表示。我國一般采用德國度H°來表示，1德國度相當于1升水中含有10毫克的CaO或7.2毫克的MgO。1毫克當量硬度等于2.804德國度。即：H°＜4.2°為極軟水；H°=4.2°～8.4°為軟水；H°=8.4°～16.8°為微硬水H°=16.8～25.2°為硬水；H°＞25.2°為極硬水。

 

  ④地下水的總礦化度：地下水中所含離子、分子等鹽類成分的總量稱為總礦化度，用克/升來表示。總礦化度是評價地下水質的主要標志。根據它的大小，可以把地下水分成淡水(<1克/升)、微咸水(1～3克/升)、咸水(3～10}克/升)、鹽水(10～50克/升)和鹵水(>50克/升)五種。測定地下水總礦化度的方法是在110°C溫度下把水蒸干，所得的干涸殘余物(干殘渣)的數量即是總礦化度值。

 

  ⑤地下水的侵蝕性：:地下水的侵蝕性主要是指對金屬、混凝土等的侵蝕能力。當水的pH值低，水中含有溶解氧、游離硫酸、H2S、CO2及其他重金屬硫酸鹽時，即對金屬產生強烈的侵蝕破壞作用。金屬鐵管受到侵蝕破壞，是由于鐵臵換了水中的氫離子而引起的。地下水能夠破壞混凝土，是因為具有侵蝕性的地下水能溶解和溶濾混凝土的某些成分，并在其中形成一些新化合物，一般分為碳酸侵蝕性(分解侵蝕性)、溶濾侵蝕性、硫酸浸蝕性(結晶侵蝕性)和鎂侵蝕性四種。碳酸侵蝕性取決于水中侵蝕性CO2的含量，由于地下水中有游離的CO2

 

  存在，當與碳酸鹽類接觸時，如果游離CO2超過了化學反應平衡狀態的含量時，就成為侵蝕性CO2并使碳酸鹽發生溶解，于是就具有侵蝕性。溶濾侵蝕是由于碳酸鈣溶解，并從混凝土內溶濾出氫氧化鈣而產生的。當地下水中不存在侵蝕性CO2時，也可在HCO32－含量很少的情況下通過溶濾侵蝕作用破壞混凝土。硫酸侵蝕性是當SO42－含量高的地下水接觸碳酸鹽類時發生的一種侵蝕。它是由于SO42－與碳酸鹽類中的一些組分產生化學作用而形成一種含有水硫酸鹽的結晶使體積膨脹而發生的侵蝕破壞。例如在生成CaSO4〃2H2O時，其體積增大一倍；在生成MgSO4〃7H2O時，共體積增大約4倍。一般當水中CI－含量<10OD毫克/升、SO42－含量超過250毫克/升時，這種地下水就開始有了侵蝕性.。鎂侵蝕性是在水中含有大量鎂離子時產生的。當它與混凝土接觸時，表現為水中的MgCI2與混凝土中結晶的Ca(OH)2起交替反應而生成Mg(OH)2和易溶于水的CaCI2:而破壞了混凝土。