所有天然水都含有一些与土壤,岩石和其他天然物质接触的溶解固体(盐度)。但是,过多和溶解的固体会损害用水。令人不快的味道,高昂的水处理成本,矿物质在管道中的积聚,染色,腐蚀以及灌溉使用受限等都是与溶解固体浓度升高相关的问题。
水中溶解的固体浓度是溶解在水中的所有有机和无机物质的总和。这也称为总溶解固体或TDS。钙,镁,钠,钾,碳酸氢盐,硫酸盐,氯化物,硝酸盐和二氧化硅通常构成水中大部分溶解的固体。这些离子(例如,钠和氯离子)的组合形成盐,盐度是另一个通常用来描述水中溶解固体含量的术语。 通过测量其替代物比电导率,可以实时监测地表水和地下水中的总溶解固体。通过电导率测定仪测量水传输电流的能力比,该能力随水中溶解离子的数量而增加。
盐碱化(盐分在土壤中积累至对植物有害的水平)是一个全球性问题,影响了美国约四分之一的灌溉土地。影响包括作物减产和对可种植作物种类的限制。例如,棉花是加利福尼亚州种植的耐盐作物之一。
水中溶解固体的浓度可能很高,以至于水不适合饮用,灌溉或其他用途。浓度超过饮用水500 mg / L的推荐值会使水产生令人不快的咸味。水分配系统中溶解固体的浓度升高会导致管道固定装置腐蚀,并缩短设备的使用寿命。
当用于灌溉时,具有高溶解固体的水会降低农作物的产量,因为溶解的盐使植物更难从土壤中提取水。灌溉水中溶解的固体会导致盐在土壤和含水层中积聚,最终使该土地不适合种植农作物。
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是什么导致溶解固体含量高?
与地表水相比,地下水中高浓度的溶解固体更有可能成为问题。这是因为当地下水流过构成含水层的岩石和沉积物时,这些岩石和沉积物中的某些矿物质溶解了,这一过程称为风化。与最近补给的地下水相比,存在于含水层中很长一段时间的地下水与含水层中的物质发生反应的时间更长。
地下水年龄只是可能影响溶解固体浓度的因素之一。其他因素包括气候,地质和人类行为。 | | |
气候通过降水,蒸发和地下水补给影响地下水中溶解固体的浓度。在干旱少,蒸发率高的干旱地区,很少有水可以稀释岩石风化产物。地下水位靠近陆地表面的浅层地下水蒸发也使干旱地区的地下水中的溶解性固体富集。气候差异遍及整个空间尺度,导致溶解固体浓度的区域格局广泛。因此,美国干旱西部地区的地下水中溶解固体的浓度往往高于潮湿东部地区。在美国九个地区的主要含水层中的地下水研究中。 | 地质影响溶解固体的浓度,因为某些类型的岩石比其他类型的岩石更容易风化。一些沉积岩,例如页岩,碳酸盐岩和蒸发岩,比富含石英的砂岩或结晶岩(例如花岗岩)更易溶,并且更容易风化。地质可以在区域和地方范围内变化,甚至可以随着含水层的深度而变化。 | 人类活动会影响地下水中溶解固体的浓度。抽取地下水可以将深层盐水向上拉至很浅的深度,或者从海岸带入淡水含水层。灌溉可以多种方式增加地下水中溶解固体的浓度,特别是在干旱地区。当灌溉水蒸发或被植物吸收时,它会将溶解的盐留在土壤中。过量的灌溉水会冲洗掉数千年来累积在土壤和非饱和区直至地下水位的矿物质。灌溉可以使地下水位提高到接近地表的水平,因此,浅层地下水的直接蒸散可以进一步浓缩溶解的固体。人类的活动可以将溶解的固体添加到地下水中。洗涤剂,软水剂,肥料,道路盐分,城市径流以及动物和人类废物都含有较高浓度的溶解固体,这些固体通过废水处理,化粪池系统或直接施用于土地表面输送到地下水中。结果,城市,郊区或农业地区下方地下水位附近的浅层,最近补给的地下水中的溶解固体浓度比未开发地区或较深层地下水中的浅层地下水中的溶解固体浓度更高。 |
了解有关主要固体含水层中溶解性固体及其在地下水中升高的过程的更多信息。城市化和氯化物-对溪流和地下水的关注。
氯化物是溶解固体的主要成分。使用路用盐(氯化钠与食盐相同的化学物质)除冰是地表水和地下水中氯的主要人造来源。自1970年代以来,美国道路用盐的使用量增加了两倍,而盐的其他用途则保持稳定或减少。
国溪流中的氯化物浓度一直在增加,特别是在受雪影响的城市地区。溪流中氯化物浓度升高可能对某些水生生物有毒。另外,氯化物的存在增加了水的潜在腐蚀性。供水系统中的腐蚀会影响基础设施和饮用水质量。
氯化物也是地下水中的一个问题,全美国许多含水层中的氯化物浓度都在增加。在遍布美国北部的冰川含水层系统中,城市地区以下浅层地下水中的氯化物浓度最高,在某些情况下超出了指导水平。饮用250 mg / L的饮用水以获取味道和气味。在低流量条件下,当地下水是溪流的主要水源时,该含水层系统中地下水中的高浓度氯化物会导致溪流中的氯化物超过为保护鱼类和其他水生生物而制定的慢性水生标准。
高浓度的溶解性固体有时会伴有其他有害成分。例如,总溶解固体含量高的水通常是坚硬的,因为钙和镁(定义水中硬度的两个元素)是地下水中溶解固体的两个主要成分。硬水与肥皂的反应较差,有时会在水管和热水器中留下水垢沉积物。尽管高溶解固体本身并不是健康问题,但有时也可能表示地下水中砷,铀,镭或其他微量元素的浓度升高。因此,饮用水中高溶解固体的发生可能表明,可能需要对更广泛的成分进行测试,以评估可能的风险并确定降低这些风险的选择。