【正文】 ?，僅限于距地表最近的含水層，此層可溶入氧氣成為地下水氧化作用帶。關(guān)于地下水化學(xué)成分的起源和形成過程，至今仍有許多長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問題沒有解決。在濕潤(rùn)地區(qū)，年降水量大于年蒸發(fā)量，湖泊多為吞吐湖，水流交替條件好，湖水礦化度低，為淡水湖。湖水的化學(xué)成分和含鹽量與海水、河水、地下水有明顯差異。離河源越遠(yuǎn)，河水的礦化度越大，同時(shí)鈉和氯的比重也增大，重碳酸鹽所占比重減小 。 ? 4）人類活動(dòng) ? 一般地，人類活動(dòng)使水質(zhì)變壞，礦化度增高，如化肥、農(nóng)藥的施用，進(jìn)入河流，使河水礦化度增高。當(dāng)水溫降低到冰點(diǎn)時(shí)，河水結(jié)冰將排除鹽分，使冰層附近的河水礦化度增高。 ? ④大西洋表面鹽度高于太平洋和印度洋（同緯度相比） ? 平均而論，北大西洋的表面鹽度最高（ ‰ ），南大西洋和南太平洋次之（ ‰ ），北太平洋最低（ ‰ ）。 ?這種緯度地帶性，在南半球中高緯海區(qū)尤其明顯。在同緯地帶，暖流經(jīng)過的海區(qū)，鹽度值偏高；寒流經(jīng)過的海區(qū)，鹽度值偏低；寒暖流交匯處，鹽度的水平梯度大。所以氯度可定義為： ? 在每千克海水中，將溴和碘以氯代替后，所含氯的總克數(shù)，稱為氯度，單位：克 /千克、 ‰ 和10－ 3，符號(hào) Cl%。而海水濃度則用鹽度和氯度表示。雖然河水所含的碳酸鹽最多，但當(dāng)河水入海后，一部分碳酸鹽便沉淀；另一部分碳酸鹽被大海中的動(dòng)物所吸收，構(gòu)成它們的甲殼和骨骼等，因此海水中的碳酸鹽大大減少。 ? 凡是嘗過海水的人都知道，海水又咸又苦。 ? 海水組成恒定性規(guī)律為研究海水的鹽度提供了極為有利的條件。此外，就目前所知，海洋中已發(fā)現(xiàn)的天然化學(xué)元素有 80多種，但含量差別極大。呈弱酸性，對(duì)于各種可溶性鹽類遠(yuǎn)未飽和。 ?溶解氣體的含量近于飽和 ?水汽蒸發(fā)上升及雨滴在凝結(jié)降落過程中與空氣充分接觸，在一定溫度、壓力條件下， O N CO2 在降水中都近于飽和。 ? （ 2）按總礦化度不同，分成四組： ? A組 礦化度＜ ∕ 升； B組 礦化度 － 10克 ∕ 升； C組 礦化度 10－ 40克 ∕ 升； D組 礦化度＞ 40克 ∕升。 ?Ⅳ 型：［ HCO3］ =0。 ② 其次，對(duì)每一類天然水按占多數(shù)的陽離子分為鈣質(zhì)（ Ca）、鎂質(zhì)（ Mg）、鈉質(zhì)（ Na）三組。 ?總硬度：指水中鈣、鎂離子總含量。 三、天然水的分類 ? 環(huán)境條件的不同，必然導(dǎo)致天然水的礦化度和化學(xué)成分不同。 ? 在蒸發(fā)濃縮過程中，各種鹽類的沉淀順序?yàn)椋?Al、 Fe、Mn的氫氧化物 → Ca、 Mg的碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽 → Na的硫酸鹽 → Na、 K的氯化物 → Ca、 Mg的氯化物 → 最后為硝酸鹽。如： ?CH4+CaSO4=CaS+CO2↑+2H2O ?硫化物與 CO H2O進(jìn)一步作用生成 CaCO3沉淀，而水中失去了硫酸鹽，富集了 H2S。 ? 黃鐵礦是巖石中常見的硫化物，含氧的水滲入地下，使黃鐵礦氧化。腐殖質(zhì)膠體的吸附容量可達(dá) 350摩爾 /100克。 ?作用結(jié)果：改變天然水的成分，化學(xué)成分復(fù)雜化，礦化度升高。 二、天然水的礦化過程 ? 地殼中含有 87種化學(xué)元素，目前在天然水中基本都已發(fā)現(xiàn)。 ? 2）膠體物質(zhì)（粒徑 Φ為 1－ 100納米） ? 粒徑為 100— 1納米（ 107米）的多分子聚合體，為水中的膠體物質(zhì)。 ? 沿岸海區(qū)尤其大河口海區(qū)，海水透明度和水色低。也是指海水清澈的程度。 ? 到達(dá)海面的太陽光線，一部分被海面反射，另一部分則折射進(jìn)入海水之中。 (2)垂直分布 在垂直方向上，海水的結(jié)構(gòu)總是穩(wěn)定的， 隨深度增加，水溫降低，壓力加大，海水 密度 由表層 向 深層遞增。因此，一般地，隨海水溫度的降低，海水的密度是增加的。 海水的密度，是鹽度、水溫和壓力的函數(shù)。 ? ③液態(tài)水由最大密度溫度 ℃ 向低和向高變化，密度均減小；固態(tài)冰隨溫度下降密度增大。 地下水的溫度類型 ? 地下水的溫度差異可分為如下幾類（表 14）。 ②水溫變幅很小，一般小于 ℃ 。低緯太陽輻射和氣溫年變??；，高緯地區(qū)盡管太陽輻射的年變大，但受結(jié)冰融冰影響及地下凍土層導(dǎo)熱性能差的原因，則地溫和水溫變幅并不大。 Ⅰ 、變溫帶（外熱帶、太陽輻射熱帶） ?（ 1）概念：指地殼表層，地溫和水溫隨外界溫度（氣溫）變化而變化，其熱源主要是太陽輻射熱。 ? ③ 湖溫年較差隨水深增加而減小。（水的熱容量大，具有熱惰性）。這種水溫的垂直分布，稱為逆溫層，見圖 1－ 10。 ? （ 2）渦動(dòng)、對(duì)流、混合作用 ? 渦動(dòng)、對(duì)流、混合作用是湖泊深層水溫的主要影響因素。從穩(wěn)定冰蓋開始破裂到河冰全部消融為止，稱為解凍期。 ? （ 1）結(jié)冰期（結(jié)冰階段） ? 從河水開始結(jié)冰起，到最初形成穩(wěn)定冰蓋時(shí)為止，稱為結(jié)冰期。 ? （ 2）水溫的沿程變化 ? 水溫沿流程的變化，與河流長(zhǎng)度、流程所在的氣候條件、補(bǔ)給狀況及流向等因素有關(guān)。 (2)水溫的年變規(guī)律 ? ① 水溫年變趨勢(shì)大體與氣溫一致，但年變幅比氣溫小，河流年平均水溫比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁芈愿摺? ? 此外，河流水溫還受補(bǔ)給水源、上游來水及冰情等的影響。 ? 海冰主要分布在高緯海區(qū)。 ? ①一方面，鹽度＞ 10－ 3時(shí) ，海水的最大密度溫度 TM低于冰點(diǎn)溫度 Ti，隨著海面溫度的不斷下降，表層海水密度總是不斷增大，必然導(dǎo)致表層海水下沉而形成對(duì)流。 海冰 圖 1－ 9 冰點(diǎn)溫度、最大密度溫度與鹽度關(guān)系 （ 2）海冰中含有少量鹽分 海冰呈蜂窩狀，由淡水冰晶和鹽室中的鹽汁構(gòu)成。 ? 2）水溫的年變影響水溫年變的因素有：太陽輻射、洋流性質(zhì)、季風(fēng)和海陸位置。則從海面向海底，水溫呈不均勻遞減。冬半年不僅太陽高度隨緯度增加而減小，而且白晝時(shí)間也隨緯度增加而縮短（極圈內(nèi)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象），則南北輻射梯度大，所以水溫南北梯度也大；但是，夏半年，盡管太陽高度隨緯度增加而減小，而白晝時(shí)間卻隨緯度增加而增長(zhǎng)（極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象），所以太陽輻射的南北梯度小，水溫的南北梯度比冬半年小。在寒暖流交匯處，等溫線特別密集，水溫的水平梯度大。 N－ 7176。 海水的熱量收支 收 入 支 出 、生物的放射性物質(zhì)放出的熱量 的熱量 消耗的熱量 量 中耗掉的熱量 ? （ 1）海水熱量的收入 ? 有太陽輻射、大氣對(duì)海面的長(zhǎng)波輻射（大氣逆輻射）、海面水汽凝結(jié)釋放的熱量、暖于海水的降水和大陸徑流帶入的熱量，地球內(nèi)部通過海底傳導(dǎo)給海水的熱量、海洋中物理、化學(xué)、生物的反應(yīng)產(chǎn)生的熱量以及海水的對(duì)流、平流和混合運(yùn)動(dòng)所得的熱量等，其中太陽短波輻射和大氣長(zhǎng)波輻射最為重要 ，太陽輻射是海水熱量最主要的來源。 ?水的熱容量與潛熱特性，對(duì)整個(gè)地球上的熱量變化具有重要的調(diào)節(jié)作用，使冬季不致過冷，夏季不致過熱。 二、水的熱學(xué)性質(zhì) ? 水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。第一章 地球上水的性質(zhì) 第一節(jié) 地球上水的物理性質(zhì) 第二節(jié) 地球上水的化學(xué)性質(zhì) 第一節(jié) 地球上水的物理性質(zhì) 一、水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化 （一）水分子的結(jié)構(gòu) 隨著水溫的變化，三態(tài)水分子的聚合體也在不斷的變化。相反，水汽凝結(jié)和水結(jié)成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的。 ?結(jié)論： ? 水是所有固體和液體中熱容量最大的物質(zhì)之一，能吸收相當(dāng)多的熱量而不損害其穩(wěn)定性。洋流帶來的熱量只對(duì)局部海區(qū)有較大影響，其它方式所提供熱量較少 。 N，水溫最高。 （ 3）南北半球水溫有較大差異 ? ①南半球等溫線比較規(guī)則，尤其高緯度海區(qū)幾乎與緯線平行。 世界大洋表面水溫分布具有如下規(guī)律： ? 大洋水溫的垂直分布 ? 大洋水溫的垂直分布，從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢(shì)。 ? 世界大洋水溫的垂直分布規(guī)律是：從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢(shì)；在南北緯 400之間，海水可分為表層暖水對(duì)流層和深層冷水平流層（圖 5． 31）。水溫年變的地理分布為：從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減??；在同一熱量帶，大洋西側(cè)較東側(cè)變幅大，靠近海岸地區(qū)更大；南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球，見表 13。海冰中所含鹽分的多少取決于海冰冰齡（成冰時(shí)間長(zhǎng)短）、結(jié)冰速度、原始海水鹽度。這種對(duì)流過程將一直持續(xù)到結(jié)冰時(shí)為止，這種對(duì)流作用可達(dá)到很大的深度乃至海底。北冰洋終年有9000萬 KM2的海面被冰覆蓋，冬季的范圍更廣，可一直延伸到大西洋西北部 45176。 ?河流水溫的日變化與年變化 ? （ 1）日變規(guī)律 ? 水溫的日變化與氣溫的日變化大體一致，早晚較低，午后升高，水溫最高值落后于氣溫 2－ 3小時(shí)，日變幅常在 1－ 3℃ 左右，比氣溫日變幅小。 ? 春夏季，收入熱量大于支出熱量，水溫升高，最高值多出現(xiàn)在盛夏，且水溫小于氣溫；秋冬季，收入熱量小于支出熱量，水溫降低，最低值多出現(xiàn)在氣溫最低的時(shí)期，且水溫高于氣溫。 ①流程長(zhǎng)度 ：流程越短，水溫與補(bǔ)給水源的溫度越接近；流程越長(zhǎng)，水溫受流程內(nèi)氣溫影響越顯著?？煞譃槿齻€(gè)過程： ? ①岸冰、水內(nèi)冰和水面薄冰的形成 ：隨著氣溫降低，水溫下降，當(dāng)氣溫降到 0℃ 以下，河面水溫亦降到 0℃ 時(shí)，水面尤其水流緩慢的河灣附近開始出現(xiàn)冰晶。 ?（ 4）凌汛 ?在秋冬結(jié)冰期和春季解凍期，若河流由低緯流向高緯的河段比較長(zhǎng)，則在結(jié)冰期，上游封凍比下游晚；而在解凍期，上游解凍早于下游，這樣上游流動(dòng)的冰塊常在下游受阻而壅積起來，形成冰壩，引起上游水位抬高，以致泛濫成災(zāi)的現(xiàn)象，叫做凌汛。 ? 一般地，水深 Z＞ 10m的湖泊，深層水通常不受上層水溫的影響而保持一定的溫度（ 4－ 8℃ ）； 水深 Z＜ 10m的湖泊，則整個(gè)湖泊水溫均可受到太陽輻射的影響。 ③同溫層： 當(dāng)湖溫上下層一致，即水溫垂直梯度等于零時(shí)，將出現(xiàn)上下層水溫完全相同，這種水溫的垂直分布，成同溫狀態(tài)。 2．湖水溫度的變化 2．湖水溫度的變化 湖水溫度具有日變化和年變化的特點(diǎn)。 （ 2）湖面水溫的年變化 除結(jié)冰期外，水溫變化與當(dāng)?shù)貧鉁刈兓嗨?，但最高、最低水溫出現(xiàn)的時(shí)間要遲半個(gè)月到一個(gè)月左右。又叫“外熱帶”、“太陽輻射熱帶”、“可變溫度帶”。中緯地區(qū)太陽輻射年變較低緯大，巖石土層導(dǎo)熱性能比高緯好，地溫和水溫變幅大。 Ⅲ 、增溫帶（內(nèi)熱帶） ? 大量觀測(cè)資料表明：在年常溫層以下，地溫和地下水溫則隨深度的增加而逐漸升高，其熱量來源于地球內(nèi)部，又叫內(nèi)熱帶。 ?地下水在一定地質(zhì)條件下，因受地球內(nèi)部熱能的影響而形成地下熱水。 四、水的密度 （一）純水的密度： 0℃ 的冰密度為 ； 0℃ 的水密度為 ； ℃ 時(shí)純水密度為 1 g/cm3； 50℃ 水的密度為 。因此，海水密度可用產(chǎn) s,t,p來表示。 全球而論，由于水溫變幅大，由 2 ℃ 30 ℃ ，而鹽度變幅小，一般在 2－ 3，因此水溫是影響海水密度的主導(dǎo)因素。在南北緯 20176。進(jìn)入海水中的光線，一部分被海水質(zhì)點(diǎn)和懸浮物質(zhì)所吸收，一部分被散射。它表示水體透光的能力，但不是光線所能達(dá)到的絕對(duì)深度。我國(guó)南海透明度為 20－ 30m，黃海只有 3－ 15m。其中無機(jī)膠體主要是次生粘土礦物和各種含水氧化物。這些元素在天然水中的含量與巖石圈的平均組成（克拉克值）相差很大。 陽