第37卷第2期 2010年4月
中国地质 GEOLOGYINCHINA
Vol.37,No.2 Apr.,2010
咸淡水过渡带的多组分离子交换行为研究
任加国武倩倩
（山东科技大学地质科学与工程学院，山东青岛266510)
提要：以大估河下游海水人侵砂质含水层为研究对象，采集地下淡水、海水和含水介质样品，并测定其组成和性质。通过净流装置模拟成淡水累替过程，测定驱替过程中含水介质的渗透性参数和主要离子的变化规律，并尝试用数值模拟方法定量研究水敏感性影响下的多组分离子交换过程。研究结果表明，海水驱替淡水情况下，Na能将砂土吸附的 Ca、Mg*、K*交换出来，Na*-Ca*、Na*-K*交换速度很快，而Na*-Mg*交换反应持续时间较长；在淡水驱替海水的过程中，溶液中的Ca"、Mg*将介质吸附的Na、K*交换出来，但Ca"-Na*交换起主导作用。含水介质的动力学参数和突破曲线的拐点变化均进一步验证了成淡过渡带的水敏感性现象，多组分离子的交换行为导致了水敏感现象的发生。关键调：威淡水驱替：离子交换；水敏感性
中图分类号：P592
文献标患码A
文章编号：1000-3657(2010)02-0530-06
咸淡水过渡带是指在地下含水层的咸淡水之间
因水动力弥散作用而形成的盐分浓度过带，是一个从高盐度威水到低矿化地下水的过渡带。在近海水文地质条件下，由于自然变化和人为因素影响，威淡水过渡带必定会来回摆动（威淡水互相驱替），同时伴随着含水介质的渗透性变化和复杂的水文地球化学作用[1-]。
国内外对咸淡水过渡带水化学作用的研究主要集中于海水人侵过程中阳离子交换过程。Vicente Gomis指出海水入侵是个复杂的多组分化学反应过程，主要包括Na*-Ca2+和Na*-Mg2+离子交换；二是离子交换过程中Ca2+和Mg*的释放会导致碳酸盐矿物的沉淀。国内对该领域的研究主要集中于水化学空间分布特征及影响因素，对咸淡水相互驱替过程中的水敏感性影响下的多组分离子交换作用研究尚未见报道网。吴吉春等对莱州湾海水人侵过程中阳离子交换作用进行了研究，但其研究所用的含水层岩土试样均采用粘土，粘土层可以近似认为是隔水层，地下水几乎不能通过，研究尚缺乏代表性和实际意义。
收稿日期：20090720；改图日期；20091016
基金项目；山东科技大学科学研充“春誉计划"项目资助。
当不配伍的外来流体和多孔介质里的粘粒接触后，会引起粘粒的膨胀和分散迁移，导致渗透性降低，这种现象称为"水敏性"。笔者对咸淡水过渡带水敏感性影响下的多组分离子交换行为进行研究，通过咸淡水驱替装置模拟驱替过程，测定驱替过程中含水介质的渗透性参数和主要离子的变化规律，采用数值模拟方法定量研究驱替过程的多组分离子交换运移行为，为海水入侵的预测与防治提供科学依据。
试验材料与方法 1
1.1试验材料
试验所用的水样和砂样为现场采集。地下水取自远离大沽河河口的东小埠村，海水取自胶州湾的小青岛附近。试验用水取样后就地密封、保存，试验前用 0.45μm微孔滤膜过滤，以除去杂质，水样中的Na*、 K*、CaMg用原子吸收分光光度计测定，HCO;测定用双指示剂中和法测定，SO和CI采用离子色谱
法测定，pH用酸度计测定，分析结果见表1。 1.2试验装置
咸淡水驱替试验采用定水头水流系统，主要由
作者简介：任加国，男，1976年生，博士，副教授，主要从事水文水资源及地下水污染控制研究；E-mail：renjiaguo2008@126.com。万方数据