吸附作用对原煤渗透特性的影响

０１２年３月　２

中　国　矿　业

ＣＨＩＮＡ　ＭＩＮＩＮＧ　ＭＡＧＡＺＩＮＥ

ｏｌ．２１，Ｎｏ．３　Ｖ

Ｍａｒ．０１２　２

　矿业纵横　吸附作用对原煤渗透特性的影响

２２

，李小亮１，覃世福１，

（重庆地质矿产研究院，外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室，重庆４１．０００４２；

）煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心，重庆４２．０００４２

　　摘　要：为了解吸附作用对原煤渗透特性的影响，利用自制的煤岩三轴渗透仪，在不同轴压和围压组合条件下，对以打通一矿低渗透突出煤层的原煤试样，采用稳态渗流法进行ＣＯ２和Ｎ２渗流试验。从渗流力学的观点，分析不同吸附性气体对原煤渗透率的影响。试验结果表明：气体吸附作用越强，气体吸附量越多，则煤样渗透率越低；气体吸附性越强，煤样受围压影响越小，煤样对气体吸附量增加幅度越大；气体压力与原煤渗透率呈乘幂函数关系。同时，给出了吸附膨胀应力与渗透率的关系表达式。研究结果对探索煤层真实的瓦斯运移规律具有一定的参考价值。　　关键词：突出原煤；吸附作用；渗透速度；渗透率；吸附量

）０６４７．３１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４－４０５１（２０１２３－００９２－０４　　中图分类号：Ｏ

Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｒｔｉｏｎｏｎｓｅｅａｅｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌａｓ　　　　　　　　ｐｇｐｇ

１２１２，ＬＱＩＮＳｈｉｆｕＩＸｉａｏｌｉａｎ　－　－ｇ

，

，

（，１．ＣｈｏｎｉｎＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｏｆＥｘｏｅｎｉｃＭｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＭｉｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＣｈｏｎｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏ　　　　　　　ｇｑｇｙｙｇｇｑｇｇｙ　　　　，；２．ＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｈｏｎｉｎ４０００４２，ＣｈｉｎａＣｈｏｎｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｔａｔｅＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒａｎｄ　　　　　　ｇｑｇｇｑｇｙｙ　　　

，Ｃ）ｏｆＣｏａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳａｆｅＭｉｎｉｎｈｏｎｉｎ４０００４２，Ｃｈｉｎａ　　　　　ｇｇｑｇ　

：ｂｓｔｒａｃｔＦｏｒｋｎｏｗｉｎｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｒｔｉｏｎｏｎａｓｓｅｅａｅｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｂｓｅｌｆｄｅｖｅｌｏｅｄｔｒｉａｘｉａｌｓｅｅ　　Ａ　　　　　　　　　　－　　－ｇｐｇｐｇｙｐｐ　　，ｐａｅｔｅｓｔｓｓｔｅｍ．ａｎｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｏｆｍｅｔｈａｎｅａｉｒｆｌｏｗｉｎｏｕｔｂｕｒｓｔｓａｍｌｅｓｒｏｕｃｅｄｂＤａｔｏｎｃｏａｌ　　　　　　　　　　　ｇｙｐｙｐｙｇ　　　，ｆｉｅｌｄｉｓａｗｉｔｈｓｅｌｆｄｅｖｅｌｏｅｄｔｒｉａｘｉａｌｌｏａｄｓｓｔｅｍａｎｄｂｗａｏｆｓｔｅａｄｓｔａｔｅｆｌｏｗｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｒｆｏｒｍｅｄ　　　　－　　　　　　－　　　ｐｙｙｙｙｐ　　ｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｒｔｉｏｎｏｆａｉｒｏｎａｉｒｓｅｅａｅｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌ．Ｉｔｉｓｂｅｘｃｏｎｆｉｎｉｎｒｅｓｓｕｒｅｓ．Ｅｆｆｅｃｔｒｏｖｅｄ　　　　　　　　　　　　　　　－ｐｐｇｙｇｐｐ　　：ａｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｈａｔｉｒｓｅｅａｅｖｅｌｏｃｉｔｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｓａｍｌｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎ　　　　　　　　　　　　　－ｐｐｇｙｐ　，ｓａｓｒｅｓｓｕｒｅｒｅｓｓｕｒｅｓａｓｅｓａｒａｃｒｅａｓｅｏｆｕｎｄｅｒｆｉｘｅｄａｘｉａｌａｎｄｃｏｎｆｉｎｉｎｔｒｏｎａｂｓｏｒｔｉｏｎｏｆｏｂｅｔｈｅ　　　　　　　　　　　　－ｇｐｐｇｐｇｇｐｙ　　　，ｗ；Ａｂｏｌｉｃｅｕａｔｉｏｎｅａｋｌａｄｓｏｒｂｅｄａｓｅｘｏｎｅｎｔｉａｌｅｕａｔｉｏｎｄｓｏｒｔｉｏｎｉｓｓｔｒｏｎｅｒａｎｄｔｈｅａｓａｄｓｏｒｔｉｏｎｉｓ　　　　　　　　　　　ｑｙｇｐｑｐｇｇｐ　，；Ｔ，ｍｏｒｅｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｏｆｃｏａｌｈｅｍｏｒｅａｂｓｏｒｔｉｏｎｃｏａｌｅｆｆｅｃｔｂｃｏｎｆｉｎｉｎｒｅｓｓｕｒｅｔｈｅｓｍａｌ　　　　　　　　　　－ｐｙｐｙｇｐ　　　；Ｇｒｅｓｓｕｒｅｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｌｅｒｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｃｏａｌｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｉｔｓａｂｓｏｒｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｅｒａｓａｎｄｏｆｃｏａｌ　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｐｙｐ　，ｗａｓａｏｗｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｒｅａｌｓｅａｍａｓｅｘｌｏｒａｔｉｏｎｍｉｒａｔｉｏｎｌａｗｈａｓｓｏｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅ　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｇｃｏａｌｓｅａｍａｓｉｎｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．　　　　　　ｇｊ

：；ｓ；ｐ；ｐ；ａｅｗｏｒｄｓｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｏｒｔｉｏｎｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒａｔｅｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｄｓｏｒｔｉｏｎ　　Ｋ　　ｐｐｙｙ　

　　煤矿瓦斯灾害是煤矿生产中的一种严重自然

有害”气体处灾害，长期以来瓦斯一直被当作“

理。２０世纪８０年代，美国首先从地面开采煤层气获得成功，使瓦斯变害为宝，成为一种洁净能源供人们使用，引起了世界各国的高度重视。据近年来的测算，中国瓦斯资源总量为３１．４６万亿

收稿日期：２０１１－０９－１６

，男，重庆大足人，高级工程师，重作者简介：覃世福（１９６３－）

庆地质矿产研究院八所所长，主要从事地质、矿产与环境方面的工作。

３［１］

，对瓦斯的合理利用，能较好的解决我国能ｍ

源短缺的问题。但是，抽采瓦斯是一项新的技术

难题，要求掌握煤层瓦斯运移的基本规律，而渗透率是进行煤层瓦斯流动分析的重要参数，提高瓦斯渗透率是解决问题的关键所在。

国内外学者对煤层瓦斯渗透特性进行了大量

２］

研究，周世宁和林柏泉［研究了有效应力作用下瓦］３４－研究了瓦斯压力对原斯的渗透特性；曹树刚等［

５］

煤渗透特性的影响；唐巨鹏等［研究了加载和卸载

过程中，有效应力对煤层气解吸渗流影响；张健

第３期覃世福，等：吸附作用对原煤渗透特性的影响

９３

６］

等［研究了煤层应力对裂隙渗透率的影响；Ｅｎｅｖｅｒ据的真实可靠。具体实验步骤如下：

０４硅橡胶，以防止试验过①在煤样侧面涂上７

程中油、气相互渗透。②将煤样安装在自压式渗流装置上，套上热缩管，用吹风机加热，使其紧贴试件壁和两端压头，以保证其良好的气密性。根据试验要求连接好各系统。③对煤样施加轴压和围压，通入二氧化碳，再次检查气密性。让煤样充分吸附２４ｈ。④轴压、围压变动时，让煤样吸，待二氧化碳流量稳附气体８ｈ，释放气体３０ｍｉｎ定后，记录数据。试验中采用轴向应力控制方式／。三轴试验轴压、围压都加载，加载速率０．２ｋＮｓ、３、４、５分为２．０ＭＰａ．０ＭＰａ．０ＭＰａ．０ＭＰａ和６．０ＭＰａ五个等级。

试验过程中，为防止试件内的气体由于较大的孔隙压力而溢出，保持围压不小于气体压力，保证二氧化碳在煤样中通过。当煤样中充入氮气做渗透实验时，重复上述步骤。

本试验的缺点是，忽略气体压力下降时，煤体由吸附引起的残余变形。２　试验结果及分析２．１　渗透率的计算

在正常压力范围内，煤体内瓦斯流动状态属于层流运动。所以，可以根据达西直线渗透定律，

８］

：得到实验室测定煤样渗透率的计算公式为［

ＲＥ７研究了在不同有效应力状态下，煤体渗透Ｊ　　

率的变化规律。但前人的研究多集中于有效应力和瓦斯压力对煤层渗透特性的影响，而有关吸附作用对原煤渗透特性的影响报道较少。本文以典型突出煤层的原煤试样为研究对象，利用自主研制的煤岩三轴渗流装置，开展了不同吸附性气体渗流特性的对比研究，寻找吸附作用对原煤渗透特性的影响规律。１　实验系统及实验方法１．１　试样制备

试验岩样取自重庆市松藻煤电集团打通一矿７＃煤层回采工作面。该煤层为突出煤层，属二叠系上统龙潭组。采用刻槽法在回采工作面刻取块状煤体，按《煤与岩石物理性质测定方法》的要求，沿垂直层理方向制取试样，尺寸为：Φ＝５０ｍｍ，ｈ＝１００ｍｍ。１．２　试验设备

试验设备采用重庆大学自行研制的煤岩三轴渗透装置，该装置可以模拟各种不同状态下的瓦斯渗透特性。试验加载设备采用国产液压伺服力学试验机，全数字计算机自动控制。高压气罐提供所需模拟气体。气体流量监测设备，采用电子气体流量计。试验装置如图１所示。

［］

２Ｌｐ０Ｑμ（）１２２

Ｆ　－ｐｐ１２（）

－３２

；μ为气体的式中：Ｋ为煤样的渗透率，１０μｍ

·ｓ；ｐ；Ｑ为黏度，ＰａＰａ０为实验室的大气压，Ｍ

３／；Ｌ为煤体试件长度，ｃ气体流量，ｃｍｓｍ；Ｆ为

Ｋ＝

２

；ｐ有效渗透面积，ｃｍｐ１、２分别为入口、出口压

。力，ＭＰａ

２．２　吸附性对渗透率的影响

）对试验数据进行处理，得到两种利用式（１

１—高压气罐；２—压力表；３—控制阀；４—进气管；５—保护垫；６—排气管；７—液压油；８—带孔活塞；９—试样；１０—引伸计；１１—出油管；１２—出气管；１３—进油管；１４—油箱；１５—电子气体流量计；１６—计算机

图１　煤岩三轴渗透装置示意图

不同气体的压力值与渗透率之间的关系，如图２所示。

从图２可知，不同吸附性气体下，得到渗透率与气体吸附强弱，有以下５种规律：

）对于同一煤样，在相同应力状态和气体压１

力下，气体吸附性越强，煤样渗透率越低，随着气体压力的增大，这种关系越明显。例如，在轴、围压２，气体压力在５种不同等级压３ＭＰａＭＰａ下，ＣＯ８．２％、２的渗透率分别是Ｎ２的渗透率的３

２３．３％、１６．３％、１３．６％和７．７％。）当轴压３、围压２）固定２ＭＰａＭＰａ（３ＭＰａ

时，随着气体压力的增加，氮气的原煤渗透率在

１．３　试验方法

为了考察吸附作用对原煤渗透特性的影响，开展了吸附性强的ＣＯ２和吸附性弱的Ｎ２条件下的

２］

。气体压力分为０、０、渗透试验［．３ＭＰａ．６ＭＰａ、１０．９ＭＰａ．２ＭＰａ和１．５ＭＰａ五个等级。试验前，

用金属试件对系统进行气密性检测，保证试验数

９４

中国矿业

第２１卷

初期，均大幅度降低，其降低幅度为５９．５％（；气体压力达到０７０．１％）．８９ＭＰａ（１．３７ＭＰａ）后，又表现出略微增大的趋势，其增大幅度为。而二氧化碳的原煤渗透率，只１３．２％（８．８％）

、围压２有在轴压３ＭＰａＭＰａ时，气体压力达到１．３７ＭＰａ后，以１５．６％的增大幅度回升；气体压

力达到１．３７ＭＰａ以前，以８６．５％的降低幅度下降。

）当轴压３、围压超过３３ＭＰａＭＰａ（２ＭＰａ）后，氮气（二氧化碳）的原煤渗透率开始表现出大幅度降低，最终变化趋于平缓。

）当轴压为３、气体压力为０，围４ＭＰａ．３ＭＰａ

、３、压从２ＭＰａ增加到３ＭＰａＭＰａ增加到４ＭＰａ５ＭＰａ增加到６ＭＰａ的条件下，氮气的原煤渗透率

下降幅度，分别是二氧化碳的原煤渗透率下降幅度的１．４５、１．６３和０．６３倍。因此，说明当气体压力和轴压不变、围压小于５ＭＰａ时，气体吸附性越弱，受围压影响越大；围压大于５ＭＰａ后，气体吸附性越强，受围压影响越小。

）在相同条件下，随着气体压力的增加，气５

体吸附性越强，渗透率减小率越大。这说明了气体吸附性越强，煤对其吸附量增加幅度越大。

压力的增大，煤样气体吸附量增多，煤样吸附层增厚，煤样膨胀变形增大，使气体在煤体中的渗透能力受到影响，导致了煤样渗透率降低。当气体压力超过一定值时，煤样对气体的吸附达到饱和，吸附膨胀引起的变形趋于稳定，气体压力的继续增大，由吸附作用引起的体积膨胀，使孔隙通道减小程度逐渐小于由气体应力引起的基质压缩使孔隙通道增大程度，即对外表现出渗透率有，氮气围压３所回升。当围压超过一定值后（ＭＰａ），由吸附膨胀引起的变形，二氧化碳围压２ＭＰａ相对于围压对煤体的压缩变形可以忽略。因此，渗透率－气体压力关系曲线，前阶段表现出下降趋势，后阶段变化趋于平缓。２．３　数据拟合

对试验数据进行整理分析，拟合得到５种不同固定轴压和围压组合下，两种不同气体的气体压）和（）。力和渗透率的关系，见式（３４

－１．２０９５　

Ｋ＝０．０６５５Ｒ２＝０．９１６９ｐ烌－１．４３４５　Ｋ＝０．０５１４Ｒ２＝０．９９１４ｐ－１．５１４５　

ＣＯ２Ｋ＝０．０４２９Ｒ２＝０．９９１１ｐ烍－１．６９９０　

Ｋ＝０．０３６８Ｒ２＝０．９９９０ｐ－１．７６０５　Ｋ＝０．０３００Ｒ２＝０．９９７８ｐ烎－０．５０７４　Ｋ＝０．４０７３Ｒ２＝０．７３４１ｐ烌－０．７１４２　Ｋ＝０．２６８７Ｒ２＝０．８８２８ｐ－０．８２８１　

Ｎ２Ｋ＝０．１９８６Ｒ２＝０．９２１１ｐ烍－０．９３５５　

Ｋ＝０．１５２５Ｒ２＝０．９３３３ｐ－０．１０７０　Ｋ＝０．１２１２Ｒ２＝０．９４９８ｐ烎－３２

式中：Ｋ为渗透率，１０μｍ；ｐ为气体压力，

；；；Ｒ２为ＭＰａＰａＰａσσ１为轴压，Ｍ２为围压，Ｍ

（）２

（）３

拟合相关系数。

）和（从式（３４）可看出，气体压力和渗透率的关系基本上服从乘幂方程，具有如下的形式：

－ｍＫ＝ｌｐ、ｍ是拟合常数且是大于零。式中，ｌ３　吸附量对原煤渗透率的影响

（）４

２］

，煤对气体的吸附属于单分前人的研究表明［

子层物理吸附。因此，可以运用Ｌａｎｍｕｉｒ单分子ｇ层吸附的状态方程，得出气体吸附量与气体压力

图２　不同气体渗透率与气体压力关系曲线

之间的关系：

分析以上情况的原因可能为：气体吸附性越强，在煤体孔隙内形成的吸附层越厚，引起的吸附膨胀变形越大，从而使渗透孔隙通道减小，渗透率越低。当轴压和围压固定时（氮气围压不超，二氧化碳围压不超过２），随着气体过３ＭＰａＭＰａ

ａｂｐ（）５１＋ｂｐ式中：Ｘｘ为单位质量固体表面吸附的瓦斯量，３／；ｍｔａ为给定温度下单位质量固体的极限吸附

Ｘｘ＝

３－１

／；；Ｐ量，ｍｔｂ为Ｌａｎｍｕｉｒ压力常数，ＭＰａｇ

。为气体压力，ＭＰａ

第３期覃世福，等：吸附作用对原煤渗透特性的影响

９５

）的Ｐ反解得到：将式（４的影响起着重要作用。因此，我们可以考虑运用

（）６

煤对各种气体的吸附不同，来提高瓦斯抽采。文］指出，当ＣＨ４和Ｃ献［２Ｏ２混合时，在正常压

力范围内，煤对ＣＯＨ４的吸２的吸附始终大于对Ｃ附。在煤层气抽采前，先向抽采区注入ＣＯ２，由于ＣＯＨ４分子的吸附势２分子的吸附势阱深度大于Ｃ阱深度，在竞争相同的吸附位中ＣＯ２占得优势。所以，吸附的ＣＨ４分子逐步被游离的ＣＯ２分子置换，经过一段时间后，游离的ＣＨ４分子逐步增多，再进行抽采，就有可能达到高效抽采瓦斯的目的。如果抽采煤层为不可采煤层，还可以用该层来封存ＣＯ２，即解决了环境问题，又达到了高效抽采。此理论是否可行，将是下一步研究的方向，同时煤对ＣＯＨ４和混合组分吸附的研究，将是下２、Ｃ一步所作的工作。

６　结　论

本文通过对打通一矿典型的突出煤层进行了ＣＯ２和Ｎ２渗流的试验研究，可得出以下结论：

）在相同条件下，吸附性越强，原煤渗透率１越低，且受围压影响越小。在气体压力较低范围内，吸附作用是原煤渗透率的主导因素。

）在围压较低范围内，随着气体压力的增加，２

两种不同气体下的原煤渗透率，均表现出开始时渗透率大幅度降低，随后表现出增加的趋势，其中气体吸附性越强，渗透率下降幅度越大，而后期上升幅度越小。同时，气体吸附性越强，原煤渗透率最小值对应的气体压力值增大越快。）随着气体压力的增大，气体吸附性越强，３

煤对其吸附量增加幅度越大。同时，吸附量的增加，原煤渗透率下降。

）给出了吸附膨胀应力Ｋ与渗透率ｐ的关系４表达式。

３Ｖσｐ熿燄ｅｘ－１ｐ

Ｋ＝ｌ２ａＲＴ　１－２（ρμ）ｂ燀燅Ｘｘｐ＝（ｂａ－Ｘｘ））代入式（）得到：５３　　再将式（

－ｍＸｘ（）Ｋ＝ｌ７

ｂａ－Ｘｘ）　（

６）可以看出，随着气体吸附量的增　　从式（

（）加，原煤渗透率下降。

４　吸附膨胀应力和渗透率的关系

煤吸附气体必然会产生膨胀变形，煤粒变形向孔隙空间发展必然会受到有限空间的限制而产生一种力，即吸附膨胀应力。而煤的吸附能力越强，吸附的瓦斯越多，发生的膨胀变形越大，使渗透孔隙通道减小的越多。因此，寻找由吸附膨胀变形而滋生的吸附膨胀应力和渗透率的关系，也显得十分重要。

］煤吸附膨胀线应变ε：根据文献［９

２ａＲＴ　１－２ｌｎ１＋ｂ　ｐ）（（ρμ）（）８

３ＶＥ３／；Ｔ为绝对温度，Ｋ；式中：ｔｍρ为煤的视密度，

ε＝

－３　３

；Ｅ为弹性Ｖ为摩尔容积，取２２．４×１０ｍ／ｍｏｌ

；。模量，Ｐａａμ为煤的柏松比；Ｐ为孔隙压力，ＭＰ

气体在煤层中主要呈吸附态，其对煤的力学作用主要是吸附气体引起的。吸附能使煤产生膨胀变形，在约束条件下产生膨胀应力，而煤粒接触点处相当于单向受压状态，所以吸附膨胀应力与吸附膨胀变形服从Ｈｏｏｋｅ定律。那么可得出吸

附膨胀应力σｐ表达式：２ａＲＴ　１－２ｌｎ１＋ｂ　ｐ）（（（ρμ））９

３Ｖ）反解，可求出孔隙压力和吸附膨胀应力由式（９

的关系：

σε＝ｐ＝Ｅ３Ｖσｐ－１

２ａＲＴ　１－２（）ρμ（）１０ｐ＝

ｂ，得到吸附膨胀应力和在将式（１０）代入式（３）

渗透率Ｋ的关系：

ｅｘｐ

（）（）－ｍ－ｍ３Ｖσｐ熿燄ｅｘ－１ｐ

Ｋ＝ｌ２ａＲＴ　１－２（ρμ）ｂ燀燅５　讨　论

（）参考文献

（）１１

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卸应力对煤体的渗透性影响十分显著，可认为“压是提高低渗透煤层瓦斯渗透率的唯一有效的技。但先后采用多种卸压试验来提高瓦斯的术途径”

渗透率，其效果收效甚微。本试验研究结果表明，在气体压力较低范围内，吸附作用对原煤渗透率

（下转第１１０页）

１１０

中国矿业

参考文献

第２１卷

交换态钙镁吸附在土壤胶体上，一般难溶于水，但在适宜条件下可被置换进入地下水，是地下水硬度升高潜在的物质来源。一定条件下，土壤颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，在水样与土

］１３１４－。柱作用的过程中发生阳离子交换作用［

＋２＋２＋

（（水）＋Ｃ土壤颗粒）幑幐Ｃ２Ｎａａａ＋

（（水）＋２土壤颗粒）Ｎａ

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２Ｎａ

＋

（（水）＋２土壤颗粒）Ｎａ

＋

２＋２＋

（水）＋Ｍ土壤颗粒）幑幐Ｍｇ（ｇ

＋

由于地下水中的Ｎａ＋Ｋ＋含量高，对土壤中的交换态钙镁置换能力越强，能将土壤或含水层２＋２＋

，Ｍ中吸附的Ｃａｇ离子置换出来，从而造成地

下水硬度的增高。３．３　盐效应

在难溶盐溶解的过程中，溶解度受其他离子浓度的影响。溶液中的离子浓度度增大，增大了离子间的静电作用，使离子受到牵制从而活动性有所降低，因而在单位时间内离子与沉淀表面碰撞次数减少，使沉淀过程变慢，于是难溶盐的溶解过程超过沉淀过程，平衡向溶解的方向移动，当建立起新的平衡时，难溶盐的溶解度就增大了，这个过程叫做盐效应

［１５］

。在地下水样中，离子总

／浓度１９８３ｍＬ，在淋溶的过程中，离子强度大，ｇ促进化合态钙镁的溶解度增大，使总硬度升高。４　结论

）在试验条件下，水－土相互作用会导致淋滤１液硬度升高，前期升高加快，后期升高缓慢，其中污染土，农田土淋滤液总硬度升幅较大。

＋）淋滤液中可溶盐、Ｋ＋、Ｎ阳离子和２ａＴＤＳ与硬度生成有密切的关系。

）在水－土相互作用过程中发生溶解作用、阳３

离子交换作用和盐效应，导致游离态钙镁，交换态钙镁及化合态钙镁进入地下水，引起地下水总硬度大幅升高。

櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜（上接第９５页）

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ｌｉｃａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｒｅｓｏｒｔｔｏｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｅｘｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄ　　　　　　　ｐｐｐ／ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｍｏｄｅｌｉｎＣ］／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｓｏｆｔｈｅ１９９７Ｉｎｔｅｒｎａ　　　　－ｇ［ｇ］：［］，ｔｉｏｎａｌＣｏａｌｂｅｄＭｅｔｈａｎｅＳｍｏｓｉｕｍ．［Ｓ．１．Ｓ．ｎ．　　　ｙｐ１９９７：１３－２２

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