雷州半岛地下水化学特征及控制因素分析

雷州半岛地下水资源为雷州半岛经济社会发展提供有力的资源支撑,厘清该区地下水化学特征及形成机制对水资源的合理开采及可持续利用具有重要意义.本研究采集43组雷州半岛地下水样品,运用描述性统计分析、Piper三线图、ArcGIS空间插值、Gibbs图以及离子比值等方法分析地下水水化学特征及其控制因素.结果表明：①研究区地下水阴阳离子以HCO₃^-、Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型以HCO₃-Cl-Na-Ca、HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg、HCO₃-Cl-Na-Mg和HCO₃-Na型为主.研究区地下水中的Cl^-、SO₄^2-和Na⁺在雷州市西部含量较高,在其他区域均较低,HCO₃^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺这5种离子含量较高的区域主要集中在西南和东部沿海.②地下水化学演化过程主要受水岩作用、阳离子交替吸附和人类活动的影响.Na⁺和K⁺来源主要是蒸发盐岩和硅酸盐岩,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩溶解,NO₃^-主要来源于人类活动.     

天津七里海湿地水化学组成及主要离子来源分析

水化学是湿地水环境评价的重要参数.为研究天津七里海湿地的水化学组成和主要离子来源,采集了湿地内的沼泽水、周边的河水和地下水.结果表明：①河水、沼泽水的水化学类型为SO₄·Cl-Na型,地下水水化学类型为HCO₃-Na型和HCO₃-Na·Ca型,沼泽水主要依靠河水补给,浅层地下水与河水交换作用明显;②水体离子组分受大气降水影响小,Na⁺和K⁺来源为盐岩溶解或蒸发浓缩作用,河水、沼泽水中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要受蒸发岩溶解作用,地下水中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩溶解;③河水和地下水的水化学组分受阳离子交换作用明显,而沼泽水阳离子交换作用不明显;各水体的SO₄^2-和NO₃^-受一定人类活动的输入;沼泽水和枯水期河水受蒸发盐岩溶解、蒸发作用及人为输入,丰水期河水主要受碳酸盐溶解及人为活动影响.湿地的水化学组成受到自然因素和人类活动的共同作用.     

滨州市浅层地下水化学时空变化及成因分析

随着海平面升高和全球气候变化,沿海城市地下水化学的长期演变规律研究变得尤为重要。通过采集2010～2020年滨州市浅层地下水样(250个),运用数理统计、ArcGIS空间插值、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比等方法系统地分析了近10年来地下水化学时空演变规律及成因,结果表明:(1)研究区水体整体呈弱碱性,以微咸水为主,地下水阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主;由陆向海,水化学类型由Ca-SO₄·HCO₃型过渡到Na·Mg-HCO₃·SO₄、Na·Mg-Cl·HCO₃型,近海迅速转化为Na·Mg-Cl及Na-Cl型;(2)水化学组分年际变化表现为:TDS、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-和NO₃^-在2012～2013年显著升高,2013～2020年波动降低,2013年区域TDS突增主要受海水入侵影响;水化学组分空间分布为:TDS、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-和SO₄^2-浓度空间变异不大,由陆向海浓度增高,并在博兴县北部沿黄河区域出现极大值,主要受河道补给状况影响;NO₃^-浓度空间变异较大,10年间在小清河流域浓度显著增高,增幅为15.81mg/(L·a);(3)由陆向海,水化学控制因素由岩石风化控制型过渡至蒸发浓缩控制型;(4)Ⅰ区Na⁺、Cl^-主要来源于岩盐及钠长石,Ⅱ区Na⁺来源受到上游生活污水影响,Ⅲ、Ⅳ区部分水体受海水影响较重,Na⁺、Cl^-可能来源于海水,SO₄^2-、Ca²⁺则主要来源于石膏。     

平朔矿区不同水体水化学特征及氟分布成因

为了探明采煤驱动下平朔矿区所在流域内不同水体水化学特征及氟分布成因,综合运用水化学图解、主成分分析和地球化学模拟等方法,对2020~2021年采集的468组地表水、地下水和矿井水样品进行分析.结果表明,地表水、地下水和矿井水均呈近中性至弱碱性;地表水和矿井水中优势阴离子为SO₄^2-,地下水中优势阴离子为HCO₃^-,Ca²⁺是所有水体中的优势阳离子.地表水和矿井水水化学类型以SO₄·HCO₃-Ca·Mg为主.地下水水化学类型主要为HCO₃-Ca·Mg,采煤区的浅层或深层地下水存在HCO₃·SO₄-Ca·Mg型.水体水化学主要受碳酸盐岩风化溶解、采煤活动以及含氟矿物的风化溶解影响,采煤和工农业等人类活动加速了不同水体间水化学转换,尤其是浅层地下水.水体ρ（F^-）介于0.10~1.76 mg·L^-1,其中,42%浅层地下水F^-浓度高于国家饮用水安全限值;时空分布上,西北至东南地下水中F^-浓度平均值呈增加趋势,3月和8月F^-浓度偏高.高氟浅层地下水化学呈现偏碱性和高Na⁺特征.F^-富集主要受采煤活动和含氟矿物风化溶解影响,水体中方解石饱和加速了含氟矿物的风化溶解.     

城市化进程中长江经济带长江干流水化学演变特征及影响因素

快速的城市化过程对城市周边水体水化学组成特征产生了诸多影响.为揭示长江经济带城市群发展对长江水化学特征的影响,于2020年10—11月沿长江干流,采集了四川宜宾至上海145个河流水样,并对比了历史水化学数据.同时,运用数理统计、离子比值法等方法探究了长江经济带平水期水化学特征.结果表明：长江河水的主要水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca型,主要受流域内分布的碳酸盐岩等岩石风化作用控制;河水中阳离子以Ca²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,Cl^-浓度沿径流方向升高,Ca²⁺和Mg²⁺浓度沿径流方向先升高后降低,SO₄^2-浓度沿径流方向逐渐上升,HCO₃^-浓度沿径流方向降低;城市化进程中,由于人类活动和工业活动加剧,除HCO₃^-外,Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、SO₄^2-和Cl^-浓度均升高;沿线工业活动、矿产开发、农业生产活动和生活污水排放可能是SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-的主要来源.     

贵州威宁草海流域地下水水化学特征及无机碳通量估算

贵州威宁县草海是我国最大的岩溶湿地,岩溶地下水是其重要的补给水源和物质来源.本研究在丰水期、枯水期和平水期对草海流域内12处地下水进行了采集并测定,揭示了该流域地下水水化学特征和主要离子来源,并基于水化学径流模数法初步估算了草海流域岩溶碳汇通量.结果表明,草海流域地下水水化学类型以HCO₃-Ca型为主,东南部个别泉点在平水期为SO₄-Ca型.地下水中优势离子均以Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-为主,季节上SO₄^2-和Mg²⁺平均质量浓度呈现出平水期 > 枯水期 > 丰水期,NO₃^-平均质量浓度则表现为丰水期 > 枯水期 > 平水期,其他离子季节变化特征不明显.空间上草海北部地下水中Ca²⁺和HCO₃^-质量浓度相对较高,K⁺、Na⁺和Cl^-在西南部地下水中质量浓度较高,东南部地下水中Mg²⁺、NO₃^-和SO₄^2-质量浓度较高.地下水中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要受到碳酸盐岩溶蚀的控制,碳酸、硫酸和硝酸均参与了流域内碳酸盐岩的风化,三期大部分地下水中NO₃^-主要受土壤氮和生活污水的影响,东南部地下水NO₃^-则主要受农业活动影响,K⁺、Na⁺、Cl^-和SO₄^2-的来源则无明显时空差异,前3种离子主要受人类活动影响,而SO₄^2-则主要来源于地层中含硫化合物的溶解.研究区外源酸参与流域碳酸盐岩风化具有较高比例,季节上表现为平水期外源酸参与流域碳酸盐岩比例最高,丰水期最低的特征,在扣除外源酸参与流域碳酸盐岩风化的比例后,初步估算草海流域无机碳通量平均约为181.5 t·a^-1,岩溶地下水向草海输送HCO₃^-量平均约为1144.1 t·a^-1.     

会仙岩溶湿地地下水主要离子特征及成因分析

以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地下水样品中常规离子进行检测和分析,在分析会仙岩溶湿地地下水主要离子化学特征和不同时期变化基础上,运用单指标污染标准指数法对不同时期地下水进行污染评价,利用多元统计、Gibbs模型和离子比例关系识别地下水主要离子成因.结果表明,研究区内岩溶地下水主要为弱碱性淡水,Ca²⁺和HCO₃^-为优势离子.不同时期地下水主要离子总浓度顺序为：平水期 > 丰水期 > 枯水期,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中K⁺和NO₃^-主要受含水层空间分布差异影响,Mg²⁺、SO₄^2-、NO₂^-、NH₄⁺和TDS受时空尺度综合作用,Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和Cl^-为水体中较稳定离子.受碳酸盐岩控制,丰水期、平水期和枯水期地下水化学类型具有高度一致性,HCO₃-Ca水占比分别为77.78%、77.78%和88.89%.地下水主要受SO₄^2-、NO₃^-和NO₂^-污染,NO₃^-出现极严重程度污染样点,SO₄^2-在丰水期和平水期出现较重污染样点.地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca²⁺和HCO₃^-主要来源于方解石风化溶解,少量水点受白云岩、白云质灰岩及硫铁矿控制导致Mg²⁺和SO₄^2-浓度偏高,K⁺、Na⁺、SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-部分来源于大气降水,Na⁺和Cl^-部分来源于当地居民生活,K⁺与种植施用的钾肥相关,NO₃^-主要来源是化学肥料.     

黄河流域内蒙古段水化学同位素特征及水体转化关系

以黄河流域内蒙古段为研究区,于2021年7月（丰水季）和10月（枯水季）采集降水、黄河干流、黄河支流与季节性河流、乌梁素海、哈素海、岱海、灌区渠系和地下水等水样,测试不同类型水体的水化学组成和氢氧同位素值.综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比例和MixSIAR混合模型等研究方法,分析了黄河流域内蒙古段水化学演变规律,并揭示降水、地表水和地下水的转化关系.结果表明,研究区地下水和地表水均偏弱碱性,水体中优势阴离子为Cl^-,优势阳离子为Na⁺,地表水水化学类型以Cl ·SO₄-Na ·Mg和SO₄ ·HCO₃-Na ·Mg为主,地下水水化学类型以Cl ·SO₄-Na ·Mg和SO₄ ·HCO₃-Na ·Ca.地下水Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于硅酸盐和蒸发岩的溶解,地表水Ca²⁺和Mg²⁺主要源于碳酸盐岩溶解,且水中碳酸和硫酸参与了碳酸盐矿物和硫化矿物溶解的过程,不同水体Na⁺和Cl^-均受人为污染源的影响.受季节效应影响,地表水和地下水δD和δ¹⁸ O丰水期较枯水期高,研究表明,地表水在接受大气降水补给后受到了蒸发分馏作用的影响,地下水补给源复杂.MixSIAR模型揭示出,研究区地表水是地下水的主要补给来源,占总补给量的52.4%~62.2%,大气降水是地表水的主要补给来源,占总补给量的85.4%~97.1%.     

雷州半岛岭北地区地下水水文地球化学特征

地下水是雷州半岛重要的供水水源.本研究在雷州半岛岭北地区开展了水化学和氢氧稳定同位素调查,报道了区域地下水水化学特征;基于水化学及同位素地球化学理论和方法揭示了控制水质的主要水文地球化学过程.结果表明,地下水pH、总硬度、TDS以及K⁺、Cl^-、SO₄^-质量浓度较低;H₂SiO₃和NO₃^-质量浓度较高.孔洞裂隙水水化学类型以Mg-Ca-HCO₃和Mg-Ca-HCO₃-Cl型为主,Cl^-沿径流方向增加明显;浅层孔隙水以Ca-Cl、Na-Ca-HCO₃-Cl和Na-Ca-Mg-HCO₃-Cl型为主;中深层孔隙水以Mg-Ca-HCO₃、Na-Ca-Mg-HCO₃和K-Na-HCO₃-SO₄型为主,K⁺、Na⁺、Cl^-和SO₄^-沿径流方向有所增加.地下水受大气降水补给,Cl^-和Na⁺起源于海洋性大气降水,Mg⁺、Ca²⁺和HCO₃^-源自硅酸盐矿物水解,NO₃^-主要来自化学肥料;浅层孔隙水、裂隙孔洞水受蒸发浓缩作用影响,中深层孔隙水受阳离子交换作用影响.计入硝酸盐后,50.85%的NO₃型水指示着地下水具有污染趋势.本研究结果为可持续开发利用区域地下水提供了依据.     

安徽涡河流域水化学与同位素特征及水体转化关系

以安徽涡河流域为研究区域,通过采集涡河地表水、浅层地下水和中深层地下水样品,运用Gibbs图、离子比例和MixSIAR模型等方法对各类水体的水化学参数和氢氧同位素进行分析,揭示并量化了各类水体之间的转化关系.结果表明,研究区地表水和地下水主要呈现中性至弱碱性,地表水的水化学类型以Cl·SO₄ ·HCO₃ -Na和Cl·SO₄ -Na型为主,浅层地下水以HCO₃ -Ca·Mg和HCO₃ -Mg·Na型为主,中深层地下水主要为Cl·HCO₃ -Na型.各类水体的水化学特征受到岩石风化、蒸发浓缩及正向阳离子交换等多重因素共同影响.地表水和地下水的δ¹⁸O和δ²H分布特征表明大气降水是该区域水体的主要补给来源,且地下水δ¹⁸O和δ²H值与K⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄ ^2-和NO 3^-浓度存在显著相关性.根据MixSIAR模型分析结果,地表水接受大气降水和浅层地下水的贡献率分别为46.5 %和53.5 %;浅层地下水的补给来源分别为大气降水（57.4 %）和地表水（42.6 %）;中深层地下水的补给主要来自上游地下水的侧向径流补给.     

涡河流域中部地区地下水化学特征及其成因分析

地下水是涡河流域中部地区重要的供水水源,但普遍面临着污染及水质异常等问题.本文在调查采样的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图和离子比值等方法对不同深度地下水的水化学特征及其形成机制进行分析和探讨.结果表明：①研究区地下水总体为弱碱性水,不同深度地下水中的优势阴、阳离子均为HCO₃^-和Na⁺.浅层地下水的水化学类型以HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Na·Mg型水为主,中层和深层均以HCO₃·SO₄·Cl-Na型水为主.②基于含水层沉积环境差异及水-岩作用强度不同,地下水化学成分出现明显的垂向差异.随着深度的增加,地下水中TDS、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-平均质量浓度均呈现先增大后减小的趋势,Ca²⁺平均质量浓度呈逐渐降低趋势.③地下水水化学特征的形成受水-岩相互作用、阳离子交换作用和人类活动的共同影响,以水-岩作用为主.水-岩作用以含钠硅酸盐溶解作用为主.人类活动普遍对浅层地下水影响较大,对中层和深层地下水影响较小.④区内深层地下水水质明显优于浅层和中层地下水,为避免增加地面沉降及中层微咸水向深层淡水越流的风险,建议合理布局深层地下水开采井,并合理调控取水量.     

武汉长江新城地下水化学特征及成因分析

为研究武汉地下水水化学特征及形成原因,以长江新城为研究区,于2019年7-9月采集地表水和地下水样品,对区内地下水和地表水进行测试分析.基于水化学结果,运用数理统计、离子比值分析、矿物饱和指数等方法,揭示了长江新城的水化学演化过程和主要离子来源.结果表明,区内地下水阳离子以Ca²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,地下水和地表水的补给来源密切相关.地下水主要受岩石风化作用控制,同时还受一定程度的蒸发浓缩作用影响,主要离子来源受碳酸盐岩溶解沉淀控制,也存在硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解作用的影响.地下水受生活污水和农业肥料施用影响较大.     

北京市南口地区浅层地下水水化学时空变化特征分析

根据对北京市南口地区浅层地下水水质监测结果,综合运用数学统计方法、Piper三线图示法,对该区浅层地下水水化学特征时空变化进行研究.结果表明,研究区浅层地下水化学类型相对比较简单,以HCO3-Ca·Mg型水为主;地下水季节变化对水化学类型空间变异性影响不大;浅层地下水中主要离子成分变化趋势基本相同,在枯水期和丰水期离子...     

粤闽交界中强地震前水化学异常特征分析

研究了粤闽交界90年以来ML≥4.5地震前水化学前兆资料,结果表明:(1)水化学前兆异常形态复杂多样,以短期和短临变化为主;(2)同一台站震前所观测的异常变化具有多测项同步异常的特征;(3)震前异常持续时间、异常形态与震中距有关。同时研究表明,统计水化学异常出现的集中程度无法判定未来震中位置。     

基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源,比例及迁移转化特征,对河北省张家口市宣化区洋河北岸主要供水区的地下水进行取样分析.基于土地利用类型,综合利用水化学分析方法耦合δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-双同位素示踪技术对研究区地下水硝酸盐污染来源,贡献率及迁移转化规律进行判断.研究结果表明：研究区氮污染以NO₃^-为主,12处采样点4次采样过程中约77%超出世界卫生组织标准（10mg/L）的限值,其污染在2018年8月（夏季）较为严重,空间浓度插值结果显示硝酸盐呈现出沿河及远岸点位浓度相对较低,中间较为稳定区域浓度较高的空间特征,并表现出不同土地利用类型上污染程度的差异性：旱地浓度最高,城镇次之.稳定同位素模型（SIAR）显示地下水硝氮污染来源中粪肥及生活污水占45.37%,土壤氮来源为41.39%,降水和化肥中NH₄⁺来源占13.24%,与研究区以城镇和耕地为主的土地利用现状较为一致.此外,同位素特征值结果显示氮的迁移转化过程以硝化作用为主.文可为地下水氮的污染来源解析提供更加精准,全面的分析方法进而为污染的防治提供优先治理建议.     

地下水舒卡列夫水化学分类法的改进及应用——以福建省晋江市地下水为例

在原舒卡列夫水化学分类法的基础上,通过增加NO-3指标,判断地下水是否属于硝酸型水并予以标识,提出对舒卡列夫分类法的改进。提出硝酸根离子与其他常规阴离子的七种可能组合,实际应用中证实这七种组合全部存在。利用改进的舒卡列夫分类法对福建晋江市地下水重新进行水化学分类,指出在新分类法中标识硝酸型水的意义。     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

青藏高原清水河流域水化学特征分析

在野外实地调查的基础上,利用地球物理勘探、水化学分析等技术方法,对青藏高原融冻期内清水河源头上升泉的成因及清水河水化学类型进行了研究,初步探索了清水河流域河流、湖泊水化学特征的变化趋势。结果表明:清水河从源头至清水湖出口段河水的水化学类型由HCO3.Cl-Na.Ca型过渡为Cl.SO4-Na.Mg型;清水河中游的清水湖水化学类型为硫酸钠亚型,没有碳酸盐类型的水化学特征存在,表明清水湖正处于盐化浓缩阶段。