咸淡水过渡带水-岩相互作用研究
淡水和海水是可混溶的流体，由于流体动力弥散作用，它们之间的接触带将以混合水的过渡带形式出现。所以咸、淡水之间存在盐分浓度过渡带，即咸-淡水过渡带。在近海的水文地质条件下，由于自然变化和人为的影响，咸淡水过渡带并不是固定在一个位置上，咸水和淡水的互相驱替，使得咸淡水过渡带会来回摆动，同时也伴随着复杂的水文地球化学过程，主要包括阳离子交换吸附和矿物溶解沉淀。世界上几乎所有的滨海地区，由于过量开采地下水，都出现了不同程度的海水入侵，很多地区采取了相应的治理措施。因此咸淡水过渡带水．岩相互作用的深入研究迫在眉睫，有助于推动海水入侵、海退机理的研究，为海水入侵的定量评价与防治提供科学依据，这对于咸水入侵的预测和防治以及在各学术领域都具有非常重要的理论意义和实用价值。
本文在现场地质、水文地质调查的基础上，测定了研究区(青岛市大沽河下游)含水介质、水样理化性质及组成。通过批量混合试验和PREEQC软件，系统研究了海淡水混合过程中混合溶蚀(沉淀)作用；通过离子交换试验，对阳离子交换平衡时间与规律进行了研究，并采用不同质量作用方程进行拟合，分析了温度、粒径对阳离子交换吸附作用的影响；采用中型土柱，模拟咸淡水相互驱替的动力学过程，分析咸淡水驱替过程中多组分的运移规律，离子交换作用和矿物溶解/沉淀过程。通过上述一系列研究，得出了一些新的认识和结论，主要包括：
(1)开放体系中海水与淡水的混合并不是一个简单的机械混合过程，而是复杂的物理-化学过程。不同比例的海淡水混合均出现了白云石混合沉淀，且为严格意义上的混合沉淀作用；方解石则出现混合溶蚀现象，部分混合比例为广义混合溶蚀作用，部分混合比例为严格意义上的混合溶蚀作用。
(2)砂样中各交换性阳离子90分钟可以达到交换吸附平衡。与以往把15分钟作为离子交换平衡时间的结果不同。
(3)砂样中离子交换吸附/解吸量表现为：砂砾偏细组<粉砾偏粗组<粘粒；Gaines-ThomaS方程能够较准确的模拟离子交换吸附过程；温度对于钾、钠、钙、镁等阳离子的吸附/解吸量影响很小。
(4)海淡水驱替试验表明，水-岩间阳离子交换作用明显。海水驱替淡水过程中以Na<'+>-ca<'2+>之间的交换为主，当Na<'+>-Ca<'2+>交换达到交换极限时，Mg<'2+>开始加入阳离子交换的行列，发生Na<'+>-Mg<;2+>之间的交换。在这两个交换吸附达到平衡后，Mg<'2+>由解吸变为吸附与Ca<'2+>发生交换反应。K<'+>在整个驱替过程主要表现为化学吸附。河水驱替海水过程中，Ca<'2+>-Na<'+>间发生离子交换吸附，即Ca<'2+>吸附、Na<'+>解吸；随后Ca<'2+>、Mg<'2+>发生离子交换，即含水层中吸附的Mg<'2+>被解吸，水溶液中ca<'2+>被含水层吸附；K<'+>离子交换量很少。
(5)海水入侵过程中，水溶液对石膏始终具有侵蚀性；海侵比例在40﹪左右，白云石、方解石、文石开始产生沉淀直到入侵完全。尽管白云石、方解石、文石、石膏的溶解/沉淀量都很小(5mg/L内)，但其作用也是不容忽视的。
咸淡水过渡带;阳离子交换;水文地质;海水入侵
中国海洋大学
硕士
环境工程
郑西来
2007
中文
P641.1
86
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）