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温泉水的成分
2019-09-20
温泉的化学成分

如果你到过不同的温泉区,你可能会感到迷惑不解:为什么有的温泉清澈见底,有的温泉一片混浊;有的温泉清凉可口,有的温泉苦涩不堪;有的温泉气味纯正,使人心旷神怡,有的温泉奇臭难闻,叫人掩面而逃。到底是什么因素造成温泉水色、香、味如此大的差异呢?这得归因于不同的温泉水化学成分的不同。

温泉水中溶解有各种各样的化学组分,它们呈阳离子、阴离子、络合离子和分子等形式存在于水溶液中。常见的阳离子有钠、钾、钙、铁、锰、铝,另外还有氢离子。氢离子虽然浓度不大,却具有腐蚀周围矿物岩石(又称围岩)的能力,使温泉水和围岩长期接触之下产生变化,岩石内原有的大部分矿物可能完全分解消失,变成另外一种新的矿物。

除氢离子外,某些温泉水也可能含少量锂和氨,或含一些微量金属如砷、铅、锌、汞、铜、银、金等。

温泉水中的同价离子之间的比例相当固定,有些比值与热水温度以及矿物之间维持一种规则和平衡关系,甚至可以利用地下热水中的某些化学组分的含量与温度的关系,测定深部热储的温度。

世界上的温泉为数众多,温泉水的化学组成也因地而异,变化极大。不过,我们可以根据温泉中的三种主要阴离子(Cl--、HCO3、SO42)的相对含量将其划分成以下四种类型:

1、氯化钠型水。

氯化钠就是我们人类生活中少不了的食盐,所以可以把它们叫做盐水。水中的阳离子主要是钠、阴离子主要是氯。这种水尝起来有咸味。它们常常是中性或微碱性的。水中一般富含HBO2、F、As、Li、Cs和SiO2。许多高温热泉常常排放这种类型的水。当有冷水掺合时,就变成氯化—重碳酸钠型水;当冷水掺合很多时,就可变成重碳酸—氯化钠型水。如果这种类型水含A很高,就形成砒石泉,有毒。

2、硫酸型水。

这种水的阴离子主要是硫酸根。再根据阳离子的差别,可以分为硫酸钠亚型和硫酸钙亚型。硫酸钠亚型的水温度比较高,它常常处在高温泉区水流不畅的小水塘中,是由于地下热水中的H2S在地表氧化形成,或是地热蒸汽在接近地表时加热地表冷水形成的。这种水是酸地热蒸气在接近地表时加热地表冷水形成的。这种水是酸性的,而且就像硫酸一样,有着强烈的腐蚀性。硫酸钙亚型水的温度比较低,它们化合成石膏,这种水尝起来有涩味。

3、重碳酸型水。

阴离子中HCO3占绝对优势,它们也常是中性的或微酸性的。水中的氯离子含量很少,与氯离子有关的那些元素如F、Li、Rb、Cs、As、HBO2等的含量都很少。阳离子主要是钠或钙,有时镁的含量也很高。在重碳酸型水中,如果钠含量较高,水温也通常比较高;如果钙或镁的含量比较高,水温则比较低。如果碳酸水出现在现代火山区,它们常常是火山活动晚期的典型代表。碳酸水是一种珍贵的含气体矿泉水,其中矿化度低的、含铁的重碳酸钙水为最珍贵的冷矿泉水。如俄罗斯的基斯洛沃德斯克的纳尔赞泉、布里亚特泉和蒙古的阿尔善泉,我国辽宁皮口矿泉都属于这种类型,它们常常是优良的可供饮用的矿泉水。

4、混合型水。

除了上述三种基本类型之外,世界上有许多温泉是属于混合型的热水,它们不是单纯含有氯化物或碳酸氢盐或硫酸盐,而是同时含有两种以上的盐类,例如氯化物与硫酸盐的混合或氯化物与碳酸氢盐的混合,甚至也可以为氯化物、硫酸盐和碳酸氢盐三者的混合。如我国台湾北投的酸性硫酸盐—氯化物水,是由于冷的地下水稀释深部酸性氯化物水而形成。

从温泉浴疗的角度来看,上述分类满足不了人们的要求,故另有医疗矿泉分类方案。

节录自《神奇的地热》“院士科普”系列

作者:汪集 孙占学

出版社:清华大学出版社、暨南大学出版社

版次:2001年1月第1版

作者简介:汪集院士,江苏吴江人,中国科学院地质与地球物理研究所研究员。目前任国际地热协会(IGA)主席团成员、中国能源研究会地热专业委员会副主任、中国科学院能源研究委员会委员等职务。1995年当选为中国科学院院士。

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