地下水化學分類方法的思考

摘要：地下水化學類型不僅有助于了解天然水的成因條件，而且水化學類型的遞變格局也時常成為圈化地下水系統、地表水系統，以及研究兩者間水利聯系的重要證據。地下水化學類型分類方式很多，以舒卡列夫分類法在地下水化學分類中應用最為廣泛。舒卡列夫分類法簡明易懂，可以利用表格系統整理水質分析資料。但仍存在一定缺陷，容易忽略當量百分比不足25%的次要離子和無法對比主次離子關系，新的方根據陰陽離子的不同當量百分比濃度賦不同的分值的方法，可以有效地用數字表達模式表達出陰陽離子的當量百分比濃度的大小及含量區間及相同含量區間各離子的當量百分比大小的不同。解決了原有數卡列夫分類方式表達的缺陷問題。

關鍵詞：地下水化學 舒卡列夫 阿廖金 當量濃度

Groundwater chemical classification methods of thinking

KOU Wen-jie

Beijing hydrological geology engineering geology battalion 100195

Abstract: the groundwater chemical type not only help us to understand station of pure water becomes worse condition causes， and water chemical type of alternation pattern also often become the groundwater system， surface water circle system， and the water conservancy contact between the important evidence. Groundwater chemical type classification many ways to easy card LieFu classification in groundwater chemical classification of most widely application. Easy card LieFu classification in plain， can use form system arrangement water quality analysis material. But it still has some defects， easy to overlook equivalent percentage less than 25% of secondary ions and can't contrast primary and secondary ion relations， A new method based on ion of different equivalent percentage concentration of different values of Fu method， can effectively use digital expression patterns express ions equivalent percentage concentrations of size and content interval and the same content interval of each ion equivalent percentage of different sizes. The problems of the original number of cards to Lev classification pattern of expression of defects.

Key word:groundwater chemical; Easy card LieFu; LiaoJin o; Equivalent concentration;

1. 前言

天然水中化學組分及水的形成、賦存條件有著密切的關系。一方面，相似的自然條件下形成的水，其化學組分也相似；另一方面，水中各種陰離子、陽離子的含量組分，可以反映水巖相互作用、水流的動力學特征及水化學環境的差異。正因如此，水化學類型不僅有助于了解天然水的成因條件，而且水化學類型的遞變格局也時常成為圈化地下水系統、地表水系統，以及研究兩者間水力聯系的重要證據[1]。

2. 地下水化學分類方法

目前，水化學分類的方案有多種，其中的蘇林分類法（油田水的分類）、阿廖金分類法和舒卡列夫分類法較為常用，其中的阿廖金分類法和舒卡列夫分類法應用最為廣泛。下面將對阿廖金分類法和書卡列夫分類法分別加以介紹[1，2]。

2.1 阿廖金分類法[1-4]

根據水體中含量最多的陰離子作為分類的基礎，把最多的陰離子劃分為三大類：重碳酸及碳酸水（HCO3-、CO32-）、硫酸水（SO42-）以及氯化水（CL-）。在每一大類中根據主要的陽離子分為三組：鈣組、鎂組、鈉組。在根據陽離子和陰離子的相對含量關系吧各組水分為四個不同的型。如此共得到27種水（見表1）。

第Ⅰ型的特點是：HCO3->（Ca2++Mg2+）。屬弱礦化水。

第Ⅱ型的特點是：HCO3-<（Ca2++Mg2+）<（HCO3-+SO42-）。河水、湖水、低礦化度水屬此類型。

第Ⅲ型水的特點是：（HCO3-+SO42-）<（Ca2++Mg2+）或者CL->Na+。海水、強礦化地下水屬此類型。

第Ⅳ型水的特點是：HCO3-=0，屬酸性水。

本分類方法根據結果，可以稱某天然水為：某類、某組、某型水，并可以采用符號來表示，類由組成的相應的陰離子名稱中的第一個字母表示（C、S、CL），組用化學成分的符號表示，屬于那一項則用羅馬數字表示。例如[C]CaⅠ型代表碳酸鹽組、鈣組、Ⅰ型水。

2.2 舒卡列夫分類[1-6]

舒卡列夫分類是按照陰陽離子的含量大小進行的分類方式，是目前在地下水分化學分類方面應用最普遍最廣泛的分類方式。這種分類方式是根據地下水中離子物質的量來劃分類型的，在自然界中可以達到這樣數量的離子，實際上只有六種，即Na、Mg2+、Ca2+、CL-、SO42-、HCO3-。很顯然，一種陽離子和一種陰離子在溶液中不可能單獨存在，只能是三種陽離子與三種陰離子相互組合。按照其含量有那種主要離子較多，就給予那種水名稱，如按照陰離子含量，可以稱為氯化物、硫酸鹽水、重碳酸鹽水、硫酸鹽重碳酸鹽水等。又如按照陽離子含量稱為鈉水、鎂水、鈉鎂水、鈉鈣水、鎂鈣水等。按礦化度又劃分為4組，A組礦化度小于1.5g/L，B組1.5—10g/L，C組10—40g/L，D組大于40g/L。不同水化學成分的水都可以用一個簡單的符號代替，并賦以一定的成因特征體征。例如1-A型即礦化度小于1.5g/L的HCO3-Ca型水[2]。

這種分類方法既考慮地下水的主要離子成分，同時又反映礦化度的變化，因為從表左上角往右下角恰好反映地下水由低礦化度向高礦化度變化，如重碳酸—鈣型水位低礦化度的地下水，而氯化物—鈉型水則為高礦化度的地下水。

這種分類簡明易懂，應用的比較普遍，可以利用表格系統整理水質分析資料。從表2中左上角向右下角大體與地下水總礦化作用一致。缺點是按照25%當量百分比濃度作為劃分型的依據帶有人為性。實際上有時小于25%當量百分比濃度的次要離子，也是很有意義的，其次是未考慮離子含量的主次關系。

3. 水化學分類新的思考

針對在地下水應用最為廣泛的舒卡列夫分類方式存在的缺點，擬對容易忽略的次要離子和未考慮的離子含量的主次關系采用新的方法。針對容易忽略次要離子，新方法擬定在舒卡列夫分類的基礎上，細化離子百分含量，將其劃分為5個等級，分別以50%，25%，20%和15%當量百分比濃度為劃分的界限，并對不同陰、陽離子及不同當量百分比濃度賦不同的分值（表3）。根據水化學陰陽離子含量計算總的分值。

假設某樣品的水化學主要指標HCO3、SO4、CL、Na、Ca、Mg的當量百分比分別為53%，23%、24%、46%、10%和44%，根據表3的賦值方法：HCO3取值100，SO4取值30、CL取值3，則陰離子分值為133，Na取值200，Ca取值0，Mg取值2，則陽離子分值為202。可定義水化學類型為碳酸鹽硫酸鹽氯化物鈉鎂水（133-202）。

表3中的地下水因陽離子復制的毫克當量百分比劃分界限，可根據實際情況自行劃分。

針對主次關系，可以在分值基礎上增加含量排序，因參與命名的陰離子、陽離子最多各自為3項，則可采用上下劃線的方式對陰陽離子含量進行排序，對參與命名的陰陽離子，排名第一個陰離子或陽離子加上劃線，排名第二的陰陽離子不加上下劃線，保持原樣，排名第三的陰陽離子加下劃線的方式，按此方法可將上例中的碳酸鹽硫酸鹽氯化物鈉鎂水（133-202）改為碳酸鹽硫酸鹽氯化物鈉鎂水（■33-■02），假設該樣品的礦化度為859mg/L，則，按新方法的最終命名為碳酸鹽硫酸鹽氯化物鈉鎂水（133-202）—A型水。在表示時可簡化為（133-202）—A型水。

按照新方法分類后既有原舒卡列夫分類法考慮的地下水的主要離子成分和礦化度的大小，同時，考慮了原舒卡列夫分類法容易忽略的小于25%毫克當量百分比的次要離子，也考慮了原舒卡列夫分類法忽略的各離子的含量排序關系。

例如222-133-A型，即礦化度小于1. 5g/L硫酸鹽碳酸鹽氯化物鈉鎂鈣型水。從數字中我們還可以很容易讀出硫酸鹽、碳酸鹽、氯化物的當量百分比含量均在25%—50%之間，且硫酸鹽的當量百分比含量>碳酸鹽的當量百分比含量>氯化物的當量百分比含量。同理，可以讀出鈉的當量百分比含量在50%以上，鈣鎂的當量百分比含量在20%—25%之間，且鎂的當量百分比含量>鈣的當量百分比含量。

4. 結論

（1）新的分類方法保留了原舒卡列夫分類法的優點，即考慮了地下水主要離子成分，同時反映了地下水礦化度的高低。

（2）新方法根據陰陽離子的不同當量百分比濃度賦不同的分值的方法，可以有效地用數字表達模式表達出陰陽離子的當量百分比濃度的大小及含量區間及相同含量區間各離子的當量百分比大小的不同。

（3）表3中的不同復制區間，可根據研究區域的特征，及作者研究目的的需要，自行劃分毫克當量百分比區間。

參考文獻

[1] 徐恒力等.水資源開發與保護[M].北京:地質出版社，2001年，P98-100.

[2] 王大純，張人權史，毅虹等.水文地質學基礎[M].北京:地質出版社，1995年6月，p61-62.

[3] 魏振樞.環境水化學[M].北京:化學工業出版社教材出版中心，2001年，P82-84.

[4] 劉建平，劉彩云.O.A.阿列金分類法計算機程序的編制與應用[J].寧夏大學學報（自然科學版），1992年3月，13（1）：58-62.

[5] 鄧惠森.地下水按化學成分分類及礦化度分級的探討[J].地下水，1992年6月，14（2）:91，119-122.

[6] 鄧惠森.地下水按化學成分新分類法[J].勘察科學技術，1993.（1）:31-35.