水文地球化学热力学

目录

第一章 绪 论

第二章 一些常用概念

2.1体系与环境

2.2相、组分

2.3状态、状态变量、状态方程

2.4化学位（μ）

2.5 自由能

一、自由能概念

二、吉布斯（Gibbs）自由能（G）

三、亥姆霍兹（Helmholtz）自由能

四、自由能的特性

2.6化学位与自由能的关系

2.7焓和热容

2.8熵（S）

2.9吉布斯－亥姆霍兹方程式

2.10标准状态及数据表

2.11H、S和G与温度的关系

一、焓与温度的关系

二、熵与温度的关系

三、自由能与温度的关系

2.12自由能与压力和温度的关系

一、ΔG与压力的关系

二、ΔG与压力和温度的关系

2.13自由能函数应用――计算反应的边界

一、I－I价电解质

二、多价电解质

三、混合电解质

四、混合电解质的离子强度

3.10确定电解质活度系数的方法

一、实验值

二、理论计算

第四章 电动势与化学平衡

4.1自由能与电动势的关系

4.2电动势方程式

4.3电动势加和规则及电极电位

4.4标准电极电位序表及其应用

4.5电动势与化学平衡

第五章 水－岩溶解平衡原理

5.1化学平衡与质量作用定律

5.2溶解度及溶度积常数

一、溶解度原理

二、溶度积常数

5.3影响矿物溶解度的因素

一、溶液离子强度的影响

二、盐效应

三、同离子效应

四、温度的影响

5.4气体的溶解度方程式

5.6饱和度

第六章 水化学平衡模式

6.1元素的化学形态

6.2平衡模式原理

一、平衡模式概念

二、模拟原理及平衡计算原则

6.3模式举例

一、碳酸水溶液平衡模式

二、碳酸水溶液－大气平衡体系

三、液相－固相体系

四、气－液－固三相体系

五、体系

六、铀矿水化学模式应用

6.4水溶质数值模拟通论

一、导言

二、化学热力学平衡模拟归纳

三、溶质迁移动力学模拟概念

四、平衡模式与动力学模式的区别

五、速度、平衡及反应类型

第七章 Eh和pH 理论与应用

7.1pH

一、酸和碱的本性

二、酸或碱的强度――pHe标度

三、形成天然水pH值的物质来源

四、pH测量

7.2Eh

一、天然水是一种氧化还原体系

二、再谈天然水的Eh概念

三、电子迁移的自由能（ΔGe）级图

7.3氧化还原平衡计算

7.4氧化还原平衡组成图解

一、平衡组成的计算

二、编制Fe3 －Fe2 体系的pC－pE图

三、天然水的氧化还原稳定场

四、硫体系的氧化还原平衡图

7.5PE（Eh）－pH图

7.6Eh－pH图的应用――研究矿物的溶解与生成条件

7.7Eh－pH－pco2立体图

7.8温度对H2O的pH、Eh的影响

一、温度对HzO的pH值的影响

二、温度对Eh（或pE）值的影响

7.9Eh测井原理及要点

第八章 地下水成矿研究中的热力学分析（以铀为例）

8.1引言

8.2概述

8.3确定含铀水组成的简化模式

8.4温度对铀氧化程度的影响

一、UO2－O2－U3O3体系的温度效应

二、对于UO2－O2－UO3体系

三、溶解态铀的氧化程度与温度的关系

四、UO2－O2－CO2体系的温度效应

8.5温度对UO3－H2O体系的影响

8.6温度对UO2（OH）2－H2O体系的影响

8.7温度对UO3，UO2（OH）2－CO2－H2O体系的影响

一、UO3CO2－H2O体系

二、UO2（OH）2－CO2－H2O体系

8.8压力对铀矿物可溶性的影响

8.9铀在地下热水中的搬运问题

一、迁移的可能性

二、U（IV）氟化物迁移形式讨论

8.10热水中U（Iv）硫酸盐、氢氧化物的迁移形式讨论

一、与温度的关系

二、U（IV）氢氧化物形式

8.11铀矿化类型分析

一、沥青铀矿－赤铁矿

二、沥青铀矿－黄铁矿

三、沥青铀矿－硅化－萤石

四、粉末状晶质铀矿化

五、单一铀矿化

8.12某些围岩蚀变矿物的成因分析

一、硅化

二、萤石化

三、黄铁矿化

四、赤铁矿化与褐铁矿化

五、高岭土化

六、碳酸盐化

8.13 简要归纳

第九章 喀斯特水化学中的热力学分析

9.1喀斯特水化学作用原理

9.2钙、镁碳酸盐的水溶态

9.3钙、镁碳酸盐的可溶性分析

9.4CO2（g）的溶解度方程式

9.5方解石在天然水中的饱和度

9.6水质分析检验

第十章 热力学分析在环境水化学中的应用

10.1环境元素化学形态研究的某些成果

一、汞的平衡模式

二、镉、铜等多金属－多配位体平衡模式

三、缺氧水中微量金属的化学形态

10.2水文地球化学实验条件的确定

结束语

参考文献

附录I：SI制单位，某些换算系数及物理常数

附录Ⅱ：某些化合物的溶度积（25℃）

附录Ⅲ：某些溶解平衡常数（25℃）

附录Ⅳ：化学热力学数据表

内容简介

本书概括了国外辐射事故的最新资料，结合国内辐射事故医学救治经验和

有关的科研成果，着重介绍了核辐射事故的医学处理和防治知识。全书共分十六

章，简明系统地介绍了国内外辐射事故概况及其基本特点和防护措施；阐述了核

辐射事故医学应急的管理与分级救治、核辐射事故时的辐射监测和对人员受照

剂量的估算以及电离辐射损伤作用的基本原理和某些因素的影响；论述了急性

放射病的临床经过、诊断和治疗、辐射防护剂、核事故时主要放射性核素的毒理

学及体内污染的医学处理、皮肤放射损伤的临床特点和治疗、放射性物质污染皮

肤及伤口的处理、放射复合伤的特点和诊断治疗、小剂量电离辐射的生物效应与

处理原则以及电离辐射的远后效应。

本书系教学参考书。全书注意理论联系实际，既叙述了基本理论，又介绍了

实际应用中的一些具体经验。本书可供高等医学院校的放射医学、放射卫生学等

有关专业的师生参考，也可供参加核辐射事故医学应急救援的医务工作者、辐射

防护工作人员参考。对制定核事故医学应急计划或对公众采取干预措施时也可

作为参考。

水文地球化学异常可分为单一异常和综合异常。单一异常是只有一种水文地球化学找矿标志出现异常,综合异常则是几种找矿标志出现异常。水文地球化学异常的强度取决于异常系数的大小,即取决于水文地球化学找矿标志的异常值同背景值之比。2100433B

目 录

绪 论

一、水文地球化学的含义及研究内容

二、水文地球化学与其它学科的关系

三、水文地球化学在国民经济建设中的意义

四、水文地球化学的发展概况

第一章 水溶液的物理化学基本知识

第一节 水的结构与性质

一、水分子的内部结构

二、水分子间的联结与排布

三、水的特异性质

第二节 物理化学的基本知识

一、热力学中的几个概念

二、焓、熵和自由能

三、平衡常数与自由能的关系

四、浓度与活度

第二章 热力学法在水文地球化学中的应用

第一节 概述

第二节 地下水的酸、碱度

一、酸和碱

二、pH值与自由能的关系

三、弱酸的存在形式与pH值的关系

第三节 地下水中的氧化还原反应

一、概述

二、电子活度方程

三、水的稳定场

四、氧化还原强度的应用

五、pE（Eh）－pH图

第四节 地下水中的配合作用

一、配合物的形成

二、配离子的稳定性

三、影响配合物稳定性的因素

第三章 地下水中元素（组份）的迁移

第一节 地壳中化学元素的分布与分配

一、化学元素在地壳中的丰度

二、元素在岩石和矿物中的分配

第二节 地下水中元素（组份）的迁移

一、不同相间元素的转移

二、元素（组份）进入地下水后的迁移

三、元素在地下水中迁移的基本微分方程

第三节 化学元素的移动性

一、化学元素在水－岩体系中的迁移强度

二、元素的水迁移强度

第四节 影响元素迁移的因素

一、影响元素迁移的内在因素

二、影响元素迁移的外部条件

第五节 地球化学垒

第四章 地下水化学成分特征及基本成因类型

第一节 天然水的化学成分特征

一、大气降水的化学成分特征

二、河水的化学成分特征

三、湖泊及水库水的化学成分特征

四、海水的化学成分特征

第二节地下水化学成分特征

一、重碳酸盐类地下水的形成

二、硫酸盐类地下水的形成

三、氯化物盐类地下水的形成

四、硅酸盐类地下水的形成

第三节 地下水基本成因类型

一、溶滤水

二、沉积水

三、内生水

第四节 地下水化学成分的分带性

一、水平分带

二、垂直分带

第五章 水文地球化学的研究方法

第一节 地质－水文地质学方法

一、野外调查方法

二、室内工作方法

第二节 同位素方法的应用

一、同位素的基本概念

二、同位素的分馏作用

三、放射性同位素氚（T）和14C在水文地质中的应用

四、氢、氧稳定同位素在水文地质中的应用

第六章 水文地球化学的应用

第一节 地下热水

一、地下热水的形成

二、地下热水的化学成分特征

第二节 矿水

一、矿水的形成条件

二、矿水的水化学特征

第三节 水文地球化学找矿的一般原理

一、水文地球化学找矿一般原理及异常水晕

二、找矿标志

附录I 在25℃与101325Pa下，某些物质的△H°f、S°与△G°f值

附录Ⅱ 地壳元素丰度表

主要参考文献

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水文地球化学理论意义

地下水的形成与起源是水文地质学基本理论课题之一。水文地球化学研究对这个课题的解决，应该起着重大的促进作用。水是整个水圈的一个组成部分。水是人们赖以生活的重要物质，没有水便没有生命。水又是自然界中物理、化学及生物等性质非常独特的物质。它的很多特性远非均已得到科学论证。它既平凡而又奇特。例如，有的天然水是优质的饮用水，它们的成分早已研究得很全面，然而要人工制备它们却是很困难的事。正如B．H．维尔纳茨基指出的： “天然水与实验室人工取得的水极不相同。”人所共知，不少矿泉能治病，而人们很多次尝试人造矿水均以失败告终。矿物学者B．M．费道洛夫斯基不得不承认：天然水中还包含着某些《未知数》，他设想，这些未知数可能是天然水的分子与同位素的独特结构，或者还有某些人所未知的东西。总之，水是自然界中极为复杂的物质。无怪美国物理学者约翰·但及化学家克·台维斯把水称为科学的镜子。

水文地球化学实践意义

运用水文地球化学基本理论，研究了地下水的形成问题。随着地质勘探事业的发展，水文地球化学找矿方法得到了广泛的应用，特别是放射性水文地球化学找矿法取得了优异的成果。热水、矿水、油田水等方面的水文地球化学研究亦取得了可喜的进展。近年来，环境水文地质方面的研究突飞猛进，可以期望，在今后的生产实践及科学技术发展中，水文地球化学的研究成果将更显示出它的作用，并作出应有的贡献。2100433B