工業用水的特徵有哪些

A. 礦水的水化學特徵

由於醫療礦水、工業礦水（鹵水）、飲料礦泉水的水化學特徵有所差別，下面我們對這三類礦水的水化學特徵分別進行討論。

（一）醫療礦水的水化學特徵

醫療礦水是指對人體有良好生理醫療作用的地下水。礦水的醫療性能主要決定於水中所含的特殊組份、氣體成分和水的溫熱性等。從醫療學觀點出發，一些研究者考慮到水中所含特殊組份和氣體成分的含量與醫療意義的關系，確定了水中一些組份的最低含量，並規定了劃分醫療礦水和一般地下水的界限（表6-5）。例如，當水中含有特殊組份硅酸達0.025g·L^-1時，水即屬醫療礦水，而當水中硅酸含量達0.075g·L^-1時，則稱為硅酸水。

表6-5醫療礦水水質標准（據《水文地質手冊》，1978）

最典型的醫療礦水是含有大量氣體和具有特殊功能組分的地下水，概述如下：

1.碳酸水

碳酸水是含有大量游離CO₂的地下水，當水中游離CO₂超過0.75g·L^-1時，即可稱為碳酸水。實際上碳酸型礦水CO₂含量常常大於此數。

碳酸水中CO₂氣體主要來源於岩石的高溫變質作用及岩漿的分逸。據實驗研究表明，當片岩加熱到360℃時，分離出來的氣體中的CO₂可達93.7%。因此，在近期岩漿活動地區，岩石受高溫作用，在影響范圍內便會有大量CO₂組分分逸出來。現代火山活動地區的碳酸水中，CO₂一部分由熱變質作用產生，另一部分由岩漿分逸而來。

碳酸水的形成除應具有有利的地質構造、地層岩性、高溫變質作用和水動力條件等外，還應具有較好的蓋層條件，以使CO₂不至逸散掉。總之，碳酸水的形成一般應具有氣源、水源、運移途徑、蓋層四方面的條件。

碳酸水泉主要分布於近期或第三紀以來的岩漿活動地區（古老的岩漿活動地區釋放的大量CO₂一般都逸散殆盡，無法保留到如今）。由於岩漿活動地區多是急劇上升和強烈切割的山區，水交替條件好，故碳酸水多半是低礦化的重碳酸型水。

在溫度方面，以冷碳酸泉居多，但在現代火山活動地區，碳酸泉經常是熱泉。如遼寧某地碳酸泉水的化學成分為：

水文地球化學基礎

碳酸水在出露地表時，因壓力降低散失部分CO₂，因此在泉口附近常形成鈣華，這是判別碳酸泉的一個重要標志。

2.硫化氫水

硫化氫總含量（∑H₂S）達10mg·L^-1的地下水，即可稱為硫化氫水。水中總硫化氫（∑H₂S）包括游離H₂S、HS^-、

及S^2-等。硫化氫水主要是指含H₂S氣體的水，其它都是其氧化和電離過程中的產物。

硫化氫水多是在封閉的還原條件下形成的，水中高濃度的H₂S主要是生物起源的。然而，當有含石膏岩層和泥炭層存在時，即使在地表淺處氧化條件下，也可出現生物化學作用，只要條件有利時便可形成硫化氫水，但一般規模較小。

在自然界中，很少見到有飽和的H₂S水存在，這主要是由於岩石中或多或少地存在鐵的緣故。由於鐵的存在，在生物化學作用下，可能存在以下反應：

H₂S+Fe→FeS.nH₂O（水隕硫鐵）→FeS₂（黃鐵礦）

從而減少了H₂S在水中的含量。

礦水中H₂S氣體的含量，往往同水的礦化度、化學類型、構造封閉性有密切的關系。構造封閉性良好時，往往形成H₂S含量高的水，常為高礦化的氯化物型水（成因常屬古埋藏海水）。構造封閉條件不好的地區，則形成H₂S含量較低的水，其礦化度通常為中等，水化學類型為氯化物、硫酸鹽或其它復雜的水化學類型。在泥炭沼澤地區，由於水中H₂S是由硫酸鹽在淺部還原條件下形成的，故H₂S含量及礦化度都是較低的。

例如，四川盆地某礦水（封閉性好）的化學成分為：

水文地球化學基礎

除了上述生物化學起源的H₂S外，還有來自火山氣體及由熱變質作用所形成的H₂S。一些與現代火山有關的溫泉中，有一部分H₂S可由岩漿直接分離而來，另一部分則由金屬硫化物在高溫下與水作用而產生，即：

FeS₂+H₂O=FeO+H₂S+S

在野外根據H₂S的強烈氣味（臭雞蛋味）來判斷硫化氫泉。另外，由於出露地表以後，部分H₂S被氧化成自然硫（S），因此，在H₂S泉口上常可見到淡黃色的硫華。

硫化氫水可治療風濕症、皮膚病等。

3.放射性水

放射性水是指水中放射性元素含量較高的地下水。醫療上常用的放射性水是氡水。在地下水中，氡含量達47.14Bq（貝可）時，即可稱為礦水，達到134.68Bq時，就可稱為放射性氡水。

地下水的放射性是水與含有放射性礦物的岩石直接接觸而獲得的。在岩石中，鐳（Ra）在蛻變過程中不斷放出它的射氣——氡（Rn），故含鐳（Ra）岩石構成氡（Rn）的發生源。地下水在含鐳岩石空隙中流動，接受岩石中不斷放出的氡，從而形成放射性氡水。放射性氡水常與放射性元素礦床相伴生，酸性岩漿岩（花崗岩）中含有較多的放射性元素，因此，放射性水常分布於酸性岩漿岩出露地區。一般地說，放射性最強的水，通常總是產生於含放射性元素岩石破壞最為強烈、徑流條件較差的地區。

放射性水大多在淺部氧化帶中形成，因此，常常是火成岩風化殼中的水，而且多半是典型的岩漿岩（結晶岩）地區溶濾水。水化學類型多為HCO₃—Na型水，而且礦化度較低，並以冷水為多，但也有例外，如山東某放射性泉的化學成分為：

水文地球化學基礎

放射性水可治療神經系統疾病。

4.溫熱水

水的溫度也是醫療要素之一，當水的溫度接近或高於人體的溫度（37℃）時，方能利用其天然溫熱性進行醫療。醫療礦水按溫度（t）可劃分為：冷水＜20℃）；溫水（20—37℃）；熱水（37—42℃）；高熱水（＞42℃）。高溫礦泉常為鈉質鹼性硅酸水。如陝西臨潼華清池礦泉水化學成分為：

水文地球化學基礎

溫熱水可治療皮膚病、關節痛等疾病。

（二）鹵水（工業礦水）的水化學特徵

鹵水是指礦化度大於50g·L^-1的地下水。鹵水中含有大量鹽類（如NaCl等），富集多種工業原料，如I、K、Br、Rb、Li、Sr、Cs、Ba等，具有工業開采價值，因此鹵水也稱工業礦水。鹵水不僅是食鹽的重要來源，而且是某些元素的「聚寶盆」和天然礦源。

高礦化的鹵水，可以是濱海凹地和瀉湖中的海水，經過蒸發濃縮，然後埋藏在後期沉積物孔隙中的鹽水，此時鹽分主要來自海水，鹵水具有海相沉積水的特點。鹵水也可以是乾旱氣候條件下大陸鹽湖的產物。鹽礦的溶濾，同樣可以形成鹵水。

我國的鹵水，一般埋藏在長期乾旱氣候條件下的封閉或半封閉的沉積盆地中（岩性為碳酸鹽岩與碎屑岩）。火成岩中的鹵水較少，變質岩中目前還未發現鹵水。

鹵水的化學成分是一個極其復雜的綜合體，著名的四川鹵水的物理性質和化學性質見表6-6。

（三）飲料礦水的水化學特徵

飲料礦水系指可作為瓶裝飲料的天然礦泉水，水中含有多種對人體健康有益的化學組份，溶解無機鹽類不少於1000mg·L^-1，游離CO₂在250mg·L^-1以上，其它特殊化學成分的水質標准見表6-7。其中游離CO₂、偏硅酸、鐵和氡等項指標是確定礦泉水的主要依據，當其達到規定的限值或命名標准時，就可確認是飲料礦泉水；其它諸項指標達到規定限值的化學成分（表6-7）可以作為鑒別飲料礦泉水的重要標志。是否能定名為飲料礦泉水，尚需根據礦泉水的溫度、pH值和水文地質條件來確定。另外，礦泉水的微生物特徵和有害化學成分應符合我國公布的《生活飲用水水質標准》（GB5749-85）和世界衛生組織規定的飲用水國際標准。

表6-6四川鹵水的主要物理性質和化學性質一覽表（據五通橋礦區資料）

註：T₂x^2，4，6——三疊繫上統須家河組2、4

6段；T₂l′——三疊系中統雷口坡組1段；

——三疊系下統嘉陵江組1，3，5段

礦泉水的形成條件與溫熱礦水的形成條件相似，即主要位於地熱異常區及構造斷裂帶。如：河南陝縣溫塘優質飲料礦泉水，形成於凹凸斷塊接觸處的斷裂構造中（圖6-5），礦泉水的補給來源有兩個途徑，其一是南部山區大氣降水入滲深循環補給；其二是來自上地幔的深部水。二者在緩慢運動中溶濾了圍岩中一定數量的微量元素，沿大斷裂形成礦泉。該礦泉水硅酸含量大於60mg·L^-1，礦化度M=0.6—0.7mg·L^-1，水溫為50℃，pH=7.2，水化學類型為HCO₃—Na型水。因此，如果對該礦泉水復合命名，它為重碳酸－鈉型硅酸水。水的味道良好。有害元素含量甚微。

表6-7飲料礦泉水特殊化學成分標准（引自地礦部《飲料礦泉水水質標准》，1986）

圖6-5陝縣溫塘礦泉水地質剖面示意圖

1—第四系黃土、砂礫石、亞砂土、亞粘土；2—新第三系粘土岩；3—老第三系泥岩、砂岩、泥灰岩；4—中寒武統石灰岩、白雲質灰岩；5—前寒武系變質岩；6—斷層及破碎帶；7—礦泉