黄河流域马莲河枯水期水化学特征及形成机制

为查明马莲河流域水环境现状,于2016年4月采集河水、支流水和地下水样品37组,运用Piper三线图和同位素分析来探究水体主要阴阳离子、氢氧稳定同位素特征及其空间变化,结合Gibbs图、端元图解和相关性分析等方法揭示河水化学组分的形成作用.结果表明:枯水期马莲河水呈弱碱性,总溶解固体TDS均值2685.1 mg·L-1,离子组成以Na~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)为主,水化学特征和中国主要河流有较大差异.沿着流向TDS和Cl~-、Na~+质量浓度呈降低趋势、水化学类型具分带规律.不同水体δD、δ~18O分布特征不一,地下水沿着当地降雨线分布,河水和支流水沿着蒸发线分布.硫酸盐和岩盐是水体离子的主要来源,河水化学组成由蒸发盐风化、蒸发浓缩和地下水补给3种作用控制.其中,蒸发盐风化是首要因素,决定了河水化学组分的宏观特征,蒸发作用和地下水补给影响了河水化学组成的空间变异.     

汉江上游金水河流域河水的化学特征

本文以汉江上游金水河流域为研究区域,通过对大气降水、河水的水化学及氢氧稳定同位素分析,揭示河水水化学特征及其补给来源.结果表明,(1)流域内大气降水和河水的水化学类型为Ca2+-HCO3-型,主要占优势的阴阳离子分别为HCO3-和Ca2+;(2)河水水质总体表征良好,其离子、金属及微量元素和营养盐的含量较低;(3)河水的δD和δ18O关系表明,河流的主要补给来源为大气降水.     

新疆吉木乃诸河水体氢氧同位素和水化学特征

利用2018年6月和11月在新疆吉木乃诸河流域采集的河水、冰雪融水和降水样品,对流域水体的水化学成分和氢氧稳定同位素(D,~(18)O)组成的时间和空间特征进行了系统研究.结果表明,吉木乃诸河在丰水期和枯水期阳离子均以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO~-_3为主,其次分别为Na~+和SO_4~(2-).在空间上,Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-随着海拔的降低呈增加趋势.通过Piper图可以判断出,吉木乃诸河水化学类型为HCO_3-Ca型.利用Gibbs图可知流域内主要离子组成与各类岩石的风化作用有关,大气降水和蒸发作用的影响相对较小.结合当地的水文地质情况,运用离子含量比值法,可以发现离子主要来源于流域内碳酸盐风化和含硫矿物的氧化.丰水期吉木乃诸河地表水中δ~(18)O和δD较枯水期高,冰川融水的同位素值没有明显的季节变化,降水中的同位素值季节变化较大,其区域大气降水线方程为δD=7.5δ~(18)O+5.4 (R~2=0.99).吉木乃诸河河水中稳定同位素与海拔呈现正相关关系,主要原因是蒸发作用的增加,地表水同位素值偏负.该区域地表径流与冰川融水密切相关,冰川融水对该流域水资源的补给贡献较大.     

呼伦湖流域地表水与地下水离子组成特征及来源分析

通过对2017年4月连续采集的呼伦湖湖水、入湖河水、周边地下水与同年降水的主要离子进行水化学分析,结合呼伦湖流域水文地质资料,综合运用统计分析、相关性分析、Piper三角图、Gibbs图及离子比等方法分析了呼伦湖流域地表水与地下水主要离子组成特征及来源。结果表明,呼伦湖流域地表水与地下水水化学组成中优势阴离子为HCO_3~-与Cl~-,优势阳离子组成特征不同。其中,湖水与地下水主要由Na~+与Mg~(2+)组成;河水主要由Na~+、Ca~(2+)组成。湖水与河水TDS值变化范围分别为695~852 mg·L~(-1)与42~193mg·L~(-1),变化范围小,地下水TDS值变化范围为248~4610mg·L~(-1),分布差异明显。流域水体主要受碳酸盐与蒸发岩风化溶解共同作用控制,地下水TDS值变化主要受流域地质条件产生控制下的蒸发作用影响,蒸发作用强度为:呼伦湖湖水东岸地下水南岸地下水西岸地下水河水。呼伦湖流域水体中的离子的主要来源及其变化特征不受大气降水的控制,呼伦湖流域水体中NO_3~-与SO_4~(2-)的来源方式不同,研究区周围硝矿场的污染是导致部分地下水NO_3~-含量超标的主要因素,牧民存储草垛与牛粪堆的不合理方式也是造成地下水中NO_3~-污染因素之一。     

青藏高原盐湖地区水化学特征及成因分析

青藏高原盐湖地区水体在盐湖泄流后,其水文情况发生较大改变,研究盐湖地区的水化学特征及成因分析对高寒区水资源保护和水质演化具有重要意义.本文运用Piper图解法、矿物饱和指数法以及多元统计等方法,探究了泄流后盐湖及其下游清水河等水体的水质特征及离子成因.结果表明,在泄流后,盐湖离子浓度变化较小,而清水河离子浓度扩大至泄流前的2倍.基于盐湖、清水河多年离子浓度对比发现,盐湖受青藏高原气候暖湿化影响而逐渐淡化,清水河主要因盐湖泄流影响由微咸水变为盐水;盐湖、清水河等常年性地表水及其浅层地下水水化学类型均为Cl·SO₄-Na型,以蒸发结晶为主导作用,而北一河水化学类型则为HCO₃-Mg·Ca,其浅层地下水与清水河深层地下水离子组成相似,阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子则以Cl-、SO₄^2-为主,水化学成分主要受岩石风化溶解影响.主成分及相关分析表明盐湖地区内Na⁺、K⁺、Cl^-、Mg^...     

鹰潭地区大气降水中氢氧稳定同位素特征研究

降水中氢氧稳定同位素组成与降水地区各种气象因素变化密切相关。同时,降水中氢氧稳定同位素关系是水同位素应用的主要基础,对深入研究降水中水汽来源,地下水补给等水循环过程具有重要意义。根据江西鹰潭地区2012年4月至2013年3月大气降水中氢氧稳定同位素组成和气象资料,研究了该地区大气降水中氢氧稳定同位素关系及降水量,温度等气象因素对氢氧稳定同位素组成的影响。研究表明,该地区大气降水线方程为δD=8.61δ18O＋18.34（n=72,R2=0.98）,与全球大气降水线方程（δD=8δ18O＋10）相比,鹰潭地区大气降水线的斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关,同时反映了该地区湿润多雨,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点。该地区降水中δD （-113.3‰～7.5‰）、δ18O（-14.9‰～-0.9‰）和氘盈余（3.8‰~23.2‰）变化幅度很大并呈现出明显的季节性变化,夏半年（4-9月）δD、δ18O与氘盈余均显著低于冬半年（10-3月）（P＜0.01）,反映出不同季节降水的水汽来源及蒸发条件的差异。对该地区降水同位素与降水量和温度相关性的分析表明,降水中δ18O 与降水量和温度存在显著负相关关系,方程式分别为：y=-0.056x-4.7（R2=0.39,P＜0.01）和y=-0.203x-2.99（R2=0.23,P＜0.01）,说明该地区降水中氢氧稳定同位素存在显著的降水量效应和反温度效应。     

滇东黔西典型岩溶流域地下水中锶富集特征及成因分析

滇东黔西岔河岩溶流域地下水和地表水中锶超常富集,研究富锶地下水的分布特征和成因机理,可以为天然富锶矿泉水的开发利用提供支撑.通过对含水介质中锶元素含量、地下水分布和水化学特征的分析,结合氢氧同位素和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、离子比例系数和Piper三线图、Gibbs图解等方法,研究了地下水中Sr的来源和成因.结果表明,永宁镇组(T₁yn)和关岭组(T₂g)岩石中锶含量较高,是地下水中锶的主要来源层位.研究区地表水和地下水均以大气降雨补给为主,水化学类型主要为HCO₃-Ca和HCO₃-Ca·Mg型,优势阴阳离子为HCO₃^-、Ca²⁺和Mg²⁺.地表水和地下水水化学均受岩石风化作用的控制,溶滤作用、阳离子交换作用和人类活动综合影响了区内水体的组分特征.水-岩作用是锶在地下水中富集的主要途径,方解石的风化溶解是地下水中Sr的主要来源,白云石和石膏也有一定的贡献;阳离子交换作用不...     

珠江三角洲小流域地下水化学特征及演化规律

珠江三角洲地下水环境日益恶化,已成为制约经济社会发展的重要因素。以珠海市具有典型特征的闭合小流域作为研究对象,分旱、雨两季采集地下水分析主要离子及D、18O同位素,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。结果表明:研究区内地下水主要受大气降水及附近地表水体渗透补给,以蒸发及地下水径流排泄,季节变化对区域内水化学空间变异性影响较小。沿地下水流方向(补给区-径流区-排泄区),地下水化学类型主要从Ca-Na(Mg)-HCO3型向Na-Cl和Na-K-HCO3-CO3型演化,风化-溶滤、离子交换、海陆交互作用是控制当地地下水质演变的主要水文化学过程。     

拒马河的水化学、同位素特征及其指示意义

通过水文地球化学的方法来探究拒马河流域的河水与地下水之间的水力联系,从而为拒马河流域地下水的开采与管理提供一定的科学依据.因此,对太行山山前河流拒马河不同河段水样的水温、pH值、电导率、重碳酸根离子进行了现场测定,对水样中的K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-等阴、阳离子以及D和~(18)O进行了实验室测定.7种常规离子的特征分析表明,拒马河不同河段水样水化学类型属于低矿化度的Ca-MgHCO_3型水;δD和δ~(18)O沿程变化特征表明拒马河河水在径流的过程中,δD和δ~(18)O两者均沿程逐渐变化,并且都出现了富集的现象;氘过量参数沿程变化特征表明拒马河河水在径流的过程中发生"氧漂移"现象的原因主要是水/岩相互作用和蒸发作用,并且径流速度从整体来看比较缓慢;补给来源分析表明拒马河不同河段由大气降水补给,其化学成分是大气降水渗入地下经地下循环中各种水化学作用和蒸发作用影响的结果;补给高程的计算表明研究区内拒马河河段的补给高程在58—908 m之间,推断补给区很可能是北京西南部的中—低山区.     

闭坑铅锌矿区地下水—矿坑水水化学特征及成因分析

矿山关闭后,水位迅速回弹升高,区域水动力场发生改变进而影响到水化学场的演变,并伴随着严重的区域水环境问题。为研究闭坑矿区水体水化学特征和成因,系统采集丰水期、枯水期背景点、地下水和矿井水样测定现场参数、δ¹⁸O和δD值、主量离子等,综合利用多元统计分析、同位素示踪和水化学计量分析等分析方法开展不同水体的水化学特征及成因分析。结果表明,(1)δ¹⁸O和δD组成说明研究区地下水和矿井水主要来源为大气降水,且受到了不同程度的蒸发影响;同一季节内背景点、地下水、矿井水同位素组成具有分区聚集性,丰水期同位素相对亏损,枯水期相对富集,表明不同水体水力联系密切;分层聚类分析和水化学同样揭示了不同含水层之间存在密切的水力联系。(2)研究区水化学具有较大差异。背景点、地下水、矿井水TDS取值范围分别为44.18—138.86、43.39—6 917.6、3 329.22—4 174.20 mg·L^-1,从淡水到咸水均有分布;p H取值范围分别为4.39—8.2、2.75—7.9、2.87—2.92,呈酸性、弱酸性、中性、弱碱性。水化学类型...     

窟野河流域地表水-地下水的水化学特征

通过对窟野河流域地表水和地下水样品进行水化学分析,探讨了该流域不同水体水化学特征和主要离子来源.结果表明,地表水与地下水均偏弱碱性.河水的水质类型由上游的Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-)型演变为下游的Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-HCO_3~-型.上游矿井水距离河道5 km以内的水化学类型与河水较为相近为Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~-型;大于5 km的水化学类型为Ca~(2+)-Mg~(2+)-HCO_3~-型.随着距离的增大,矿井水与河水的联系减弱.上游生活用水井深小于180 m且距离河道小于1 km的地下水水化学特征与河水较为相似,为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-)型;井深大于180 m且距离河道大于1 km的水化学类型为Ca~(2+)-Na~+-SO_4~(2-)-HCO_3~-型和Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~--Cl-型,与河水有一定的差距.下游灌溉用水水化学类型为Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-HCO_3~-型,与下游河水水质一致.上游河水与地下水,SO_4~(2-)与Ca~(2+)、Mg~(2+),Ca~(2+)与Mg~(2+)相关性较强,说明这些离子同源,可能来源于含有碳酸盐、石膏的岩石中,印证了矿物溶解和阳离子交换对水化学演化的影响;下游河水与地下水,K+与SO_4~(2-)、Cl-相关性较强,且K+、Ca~(2+)、Na~+相互间均呈现正相关,这些阳离子可能来源于含长石的砂岩.     

新疆焉耆盆地平原区地下水演化的主要水文地球化学过程分析

地下水资源是焉耆盆地生活、生产及生态用水的主要供水水源.深入研究焉耆盆地地下水演化特征及水文地球化学过程对合理开发地下水资源及保护地下水环境具有重要意义.利用Gibbs图阐明了焉耆盆地平原区地下水所经历的水文地球化学作用(大气降水、蒸发浓缩和岩石风化作用等),平原区采样点主要分布在Gisbbs图的右上角及中部左侧,表明平原区地下水受风化、蒸发浓缩作用影响,且受大气降水作用影响较小;方解石、白云石等碳酸盐矿物,以及岩盐、石膏等蒸发岩的风化溶解是平原区地下水主要离子来源,应用PHREEQC地球化学模拟软件计算了平原区各矿物饱和指数,大部分采样点方解石与白云石未达到饱和状态;随着平原区地下水中的TDS和Cl-浓度的逐渐升高,Mg~(2+)在地下水中的富集受到了白云石沉淀过程的限制,而Ca~(2+)的含量随TDS的增大而持续增加,并结合平原区2011年与2014年地下水水化学Piper三线图,平原区地下水大部分呈Ca·Na型或者Ca·Mg型;地下水ORP值均为正值,表明平原区地下水处于氧化状态;根据离子比例法,γNa+/γ(Na++Ca~(2+)+Mg~(2+))比值深层承压水潜水浅层承压水,表明平原区地下水阳离子交换作用由强到弱依次为深层承压水、潜水、浅层承压水.     

滇东高原牛栏江流域岩溶区地下水化学特征及成因分析

以滇东高原牛栏江流域岩溶区为例,利用水化学数据,探讨区内地下水化学特征及其成因.对研究区24组水样的水化学特征进行分析,结果表明,研究区水化学类型主要是以HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Mg·Ca为主,HCO3-和Ca2+是区内主要阴阳离子,反映了水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响.δD与δ18O的关系显示,研究区内地下水主要受大气降水补给.地下水化学演化过程受地层岩性影响显著,岩石风化使东、西两区的地下水水化学特征有较大差异.Mg2+、Ca2+、HCO3-、SO42-和Cl-主要受岩石风化、大气降雨等自然条件控制,受到人类活动影响较小,Na++K+则是主要受农业活动等人类活动的影响.本研究对牛栏江-滇池补水工程区的水化学特征、水质保护和滇池生态恢复具有重要意义.     

新疆巴里坤-伊吾盆地地下水水化学特征及成因

为查明新疆巴里坤-伊吾盆地地下水水化学特征及其成因,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数等方法对研究区2011年9月的75组地下水水样测试结果进行分析.研究结果表明,潜水以HCO_3和SO_4型水为主,承压水以SO_4型水为主,两者都是矿化度中等、硬度中等的弱碱性水;Gibbs图表明,研究区潜水水化学成分主要受蒸发浓缩和岩石风化双重作用的影响,承压水补给水源的水化学成分主要受蒸发浓缩作用影响;离子比例系数法及饱和指数表明潜水和承压水中离子主要来自岩盐、硫酸盐、硅酸盐的风化溶解.此外,(Na~+-Cl~-)与(Ca~(2+)+Mg~(2+))-(SO_4~(2-)+HCO_3~-)之间的比值关系表明阳离子交换作用也是地下水中化学组分形成的重要作用之一.     

采煤沉陷积水区地表水与浅层地下水的氮、磷动态及相关性

根据2012年11月至2013年9月的9次监测数据,分析了淮南潘集开放型和封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷时间分布特征;通过相关性分析揭示了各类水体内氮、磷之间的响应关系和运移特征;通过各形态氮、磷比对研究区水体营养状态进行了限制性分析.结果表明,两类沉陷积水区内氮、磷时间分布存在一定差异,主要影响因素有降雨、周围农业面源输入、外部河流的互相补给等;各类水体内氮、磷之间均存在不同程度的响应,封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷响应关系更强;两类沉陷积水区均属磷限制性水体.     

广东省信宜-廉江地区地热水中氟的富集过程

为查明信宜-廉江地区地热水中氟的富集过程,于2018年4月采集地热水、河水和井水样品23组,采用Piper三线图、Gibbs图和同位素分析来探究高氟地热水的化学特征和分布规律,结合饱和指数、离子比例系数和相关性分析等方法揭示了高氟地热水的富集过程.结果显示,超过65%样品F~-含量大于1 mg·L~(-1),热水样品中超过83%的样品F~-含量大于1 mg·L~(-1),高氟水的水化学类型主要为HCO_3-Na型,高氟水表现出富钠、贫钙、弱碱性的特点;氢氧同位素数据表明地热水主要来源于大气降水,高氟水循环路径相对较长;水岩作用和含氟矿物的溶解是地热水中氟的主要来源,含钙矿物的溶解沉淀,吸附解吸作用和阳离子交换作用是地热水氟富集的主要影响因素.     

秋浇前后地下水营养盐与水化学演变特征——以乌拉特灌域为例

为明确秋浇前后地下水营养盐变化特征,探究其水化学组成的演变及来源问题,选取乌拉特灌域为研究区,2018年8—11月跟踪监测地下水及灌溉水,收集地下水样160个,采用空间插值、Piper三线图、Gibbs图等方法,分析了灌域地下水与引黄灌溉水中氮磷元素及水化学组成的动态变化特征,对当地农业生产及地下水环境保护具有一定的指导意义.结果表明,乌拉特灌域地下水TN、TP含量差异较大,TN含量受秋浇影响8—11月逐月升高;人类活动差异使秋浇前TN含量呈现非平稳的空间分布特征,秋浇活动及渠系排干密集地区地下水中TN含量明显高于其它地区;由于土壤对磷素的固定能力较强,地下水中TP含量秋浇前后时空间变化无明显规律,TP含量基本不受秋浇影响.根据地下水中主要盐分离子含量分布情况,将乌拉特灌域主要分为4个区,其中,Ⅲ区盐分含量最高,且秋浇后明显增加,11月Na~+、Cl~-均值分别达857.52 mg·L~(-1)、1246.09 mg·L~(-1).灌域地下水水化学类型以Na~+-Mg~(2+)-Cl~--SO■型、Na~+-Cl~-型为主,各月地下水水化学补给来源基本相同,灌溉水补给及土壤淋融作用使Cl~-和Na~+在地下水化学组成中占主导地位.Gibbs图表明,引黄灌溉水水化学组成主要受岩石风化和蒸发作用共同控制,地下水水化学来源主要受蒸发作用和人类活动控制,阴离子受人类活动影响更显著.其中,农田灌溉、污水排放是最主要的影响因素.     

地面封闭对域市水环境的危害

针对全球出现的城市水环境问题，本文提出了地面封闭的概念，阐述了地面封闭的危害，认为地面封闭减少和阻止了大气降水对地表水和地下水的补给，破坏了区域性的水循环，是形成一些城市水环境问题的重要原因之一。认识地面封闭的危害，对解决这些城市水环境问题将具有巨大的社会经济和生态意义。     

巴楚县平原区地下水水化学特征及成因分析

以新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县平原区为研究区,对地下水进行系统取样分析.由描述统计分析结果可知,研究区地下水属于总溶解固体、总硬度偏高的中性-偏弱碱性水,地下水中阳离子以Na~++K~+为主,阴离子以SO■为主.采用Piper三线图对2014年和2017年地下水水化学类型进行划分,结果表明,地下水水化学类型由SO_4·Cl-Na·Ca型和SO_4·Cl-Na型过渡到以SO_4·Cl-Na·Ca型和SO_4·Cl-Na·Ca·Mg型为主.通过Gibbs图解法、离子比值法和饱和指数法等对地下水水化学成因进行分析,结果表明,研究区地下水化学组分主要受蒸发-浓缩作用影响,部分受岩石风化作用影响,大气降水、阳离子交替吸附作用和人类活动对地下水化学组分形成影响较小.     

地面封闭对城市水环境的危害

针对全球出现的城市水环境问题，本文提出了地面封闭的概念，。 地面封闭的危害，认为地面封闭减少和上了大气降水对地表水和地下水的补给，破坏了区域性的水循环，是形成一些城市水环境问题的重要原因之一。认识地面封闭的危害，对解决这些城市水环境问题将具有巨大的社会经济和生态意义。