重庆市万州区浅层地下水化学特征及控制因素

浅层地下水作为重庆市万州区居民生活用水和工农业生产用水的主要来源,是推动该区社会经济可持续发展和维持区域生态环境稳定的重要保障.为研究重庆市万州区浅层地下水化学特征及控制因素,于2021年10月采集浅层地下水样品56组.综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例关系、Pearson相关性分析、因子分析和水文地球化学模拟等方法,对万州区浅层地下水化学特征、离子来源和控制因素进行分析.结果表明,研究区浅层地下水以淡软水为主,且呈弱碱性,阴阳离子以HCO₃^-、Ca²⁺为主,浅层地下水类型以HCO₃-Ca为主;由研究区中部至边缘地区,阴离子类型由HCO₃型向HCO₃·SO₄、HCO₃·Cl·SO₄和Cl·SO₄型演变,阳离子类型由Ca型向Ca·Mg、Na·Ca和Na·Ca·Mg型演变;浅层地下水离子主要来源于碳酸盐岩、硅酸盐岩和岩盐溶滤;浅层地下水化学组分受岩石...     

喀斯特地区河流水化学季节变化特征及成因分析——以平寨水库上游流域为例

为探究平寨水库上游水化学沿程变化情况,采用因子分析、Piper三线图、Gibbs及离子关系对比等经典地质化学分析方法,分析平寨水库上游水化学变化特征及成因.结果表明,水化学类型主要为HCO₃-Ca型,沿程河段区-河库区-库区水化学呈现由SO₄·Cl^-Na·Ca·Mg型到HCO₃·NO₃-Ca·Mg再到HCO₃-Ca·Mg型的演变特征.离子浓度季节变化明显,冬季高于夏季;空间上,除Na⁺和SO₄^2-外,其余离子浓度整体表现为库区、河-库区大于各河段.Gibbs图表明水体水化学组成受岩石风化影响显著,离子关系对比图表明河段区水体受人为活动影响较强,因子分析结果表明研究区四季水化学组分主要受自然盐岩风化以及较小程度的人类源污染.     

琼北地区地热水中氟的富集规律

以海南岛的琼北地区地热水为研究对象，对研究区的地热水、地下水和地表水水样进行测试分析，运用piper图、δ²H和δ¹⁸O图、钠碱指数等方法探究琼北地区高氟地热水的富集规律及分布特征.结果表明，地热水氟浓度均超标，平均值高达14.25 mg·L^-1；而地下水和地表水的氟含量未超标，变化范围为0.02—0.44 mg·L^-1.沿海地区到内陆地区地热水氟含量呈现逐渐增大的趋势，内陆地区平均含量高达21.69 mg·L^-1.地热水水化学类型以HCO₃-Na为主，温度、pH和地层中的含氟矿物类型对地热水氟的富集具有重要的影响.地下热水补给来源为现代大气降水，并且存在轻微的“氧漂移”现象，受到一定程度的蒸发浓缩的影响.随着文石、方解石的沉淀反应、络合反应形成的络合物以及Na⁺、K⁺置换出Ca²⁺、Mg²⁺的离子交换反应，地热水中氟浓度不断增大.     

新疆和田东部平原区地下水化学特征及演化规律

以2018年新疆和田东部平原区116组地下水水质检测数据为基础,综合运用因子分析、Piper三线图、Gibbs模型、离子比值法和水文地球化学模拟等方法对其水化学特征及演化规律进行分析.结果表明：研究区地下水中Na⁺和Mg²⁺为主要阳离子,Cl-和SO₂^4-为主要阴离子,地下水类型为SO₄·ClCa·Mg型高硬度高咸水;因子分析表明该区地下水水化学组分受岩石溶滤作用和蒸发浓缩作用控制;水中离子主要来源于蒸发盐岩的溶解,其次为碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解.单一结构潜水主要受蒸发浓缩作用、岩石溶滤作用和人类活动等因素影响,承压水受阳离子交换作用影响.水文地球化学模拟结果表明：沿地下水流向,水中离子总量累积,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石发生沉淀.     

西安主城区地下水化学特征及水质评价

城市地下水环境对城市的可持续发展具有重要意义.本文运用数理统计分析、改进的模糊综合评价、综合评价法、水化学和因子分析法对研究区地下水水化学特征及水质进行分析评价.结果表明,研究区地下水中钠离子、钙离子、硫酸根和碳酸氢根相对含量较高,承压水水化学组分比潜水稳定.潜水的水化学类型主要是HCO₃-Ca·Mg和SO₄·Cl-Ca·Mg·Na,承压水的水化学类型主要是HCO₃-Na和HCO₃-Ca·Mg.两种评价方法均显示,研究区潜水以Ⅱ类和Ⅲ类水居多,模糊综合评价法显示研究区承压水大部分为Ⅰ类水,而综合评价法显示研究区多为Ⅱ类、Ⅲ类水.水岩作用是水化学组分的主要控制因素.相较于承压水而言,潜水水质存在不同程度的污染,潜水污染的原因主要包括原生地质背景污染和人为污染两大类.该研究为研究区地下水资源的合理开发利用和生态环境保护与建设提供了理论依据.     

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^...     

黄河流域下游德州地区地下水水化学成因及生态环境影响

德州市位于黄河流域下游平原，是主要农业粮食作物产区，地下水资源影响着农业安全和人民健康安全.研究地下水化学成因及生态环境影响，对地下水可持续开发利用具有重要意义.采集243组地下水样品，运用描述性统计分析、因子分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比值等方法，结合地质背景条件，运用PHREEQC计算矿物饱和指数，分析区内地下水化学特征及成因，并分析其生态环境影响.结果表明，德州市地下水为弱碱性水，TDS介于234—28162 mg·L^-1之间，区内占优势的阴、阳离子为Cl^-、 SO₄^2-和Na⁺、 Mg²⁺，浅层地下水化学类型以HCO₃·Cl^-Ca·Mg型，HCO₃·Cl-Na·Ca、 HCO₃·SO₄-Na·Ca型等为主，深层地下水以HCO₃·SO₄-Na型水为主.德州地区地下水化学特征受岩石风化溶...     

华南滨海小流域地下水中PPCPs的分布、来源及影响因素——以珠海市唐家湾镇为例

药物和个人护理用品(Pharmaceutical and Personal Care Products,PPCPs)是在环境中长期存在并对人类乃至整个生态系统的健康造成威胁的两类化学消费品。珠江三角洲流域PPCPs的检出水平总体较高,沿海地区地下水中的PPCPs污染有待进一步探究。于2021年9月在珠海市唐家湾镇采集了16个地下水样本,使用LC-MS/MS分析技术对21种PPCPs进行检测,使用数理统计方法和相关性分析对研究区地下水中PPCPs浓度特征和污染来源进行解析,并结合地下水化学特征及统计分析对其影响因素进行探究,旨在为滨海地区地下水的PPCPs特征分析提供案例依据。研究发现,1)研究区地下水呈弱酸至弱碱性,水化学类型多属于HCO₃-Ca型,沿地下水流方向受人为污染的影响越来越显著。2)研究区地下水中检测到6种PPCPs,平均质量浓度和检出率分别为：磺胺甲恶唑(5.51 ng·L^-1,81%)、磺胺甲基嘧啶(1.18 ng·L^-1,100%)、磺胺二甲基嘧啶(0.168 ng·L^-1,25%...     

黄河下游地区河水主要离子和锶同位素的地球化学特征

对黄河下游地区河水主要阴阳离子、锶元素及其同位素组成进行了分析.结果发现其水化学组成主要以Ca~(2+),Na~+,HCO_3~-和SO_4~(2-)离子为主,分别占阴阳离子组成的75%以上.干流与支流间在化学组成上存在显著差异,黄河干流的SO_4~(2-),NO_3~-和Cl~-具有共同的来源,而支流河水中的SO_4~(2-),NO_3~-和Cl~-来源不同.黄河下游具有较高的锶含量及较低的锶同位素组成,锶含量变化范围在0.0429 mg·l~(-1)-0.936mg·l~(-1)之间,平均含量为0.394 mg·l~(-1),锶同位素组成变化范围在0.70986-0.71139之间,平均值为0.71118,其中黄河人海口的锶同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.70986)与现代海水锶同位素比值(0.70916)相近,表明其锶同位素组成受海水作用影响较大.对主要元素、微量元素锶及其同位素组成分析研究发现,黄河下游地区河水锶同位素组成主要源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的风化溶解作用,而人类活动的影响相对较小.由锶同位素平衡方程计算得出,黄河下游地区河水锶同位素组成由大气降水和岩石风化作用混合而成,其中大气降水对黄河下游地区~(87)Sr/~(86)Sr的贡献率约为30%,而岩石风化对其贡献率约为70%.     

新疆阿拉尔市苦咸水水化学特征、分布及成因分析

准确查明苦咸水分布、水化学特征及成因对此类非常规水资源的开发利用及当地水安全保障能力的提高具有重要意义.通过对新疆阿拉尔市地下水进行采样分析,利用水化学图解、描述性统计分析、离子比值法、饱和指数法等方法分析苦咸水的水化学特征及形成机制.结果表明,研究区苦咸水水化学类型以HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca·Mg、SO₄·Cl-Na·Mg和SO₄·Cl-Na型为主,苦咸水分布面积2163.45 km²,占总面积的77.26%,主要分布在平原水库下游及塔里木河在该市范围内的后段,苦咸水的形成主要受蒸发-浓缩作用的影响,其次是岩石风化作用,同时,人类活动对研究区苦咸水的空间分布也施加了一定的积极影响.     

鄱阳湖流域天然劣质地下水中锰富集特征及其健康风险评估

为对鄱阳湖流域的天然劣质地下水进行锰富集研究,对在该流域收集的243组地下水监测数据,应用水文地球化学方法和地理信息系统,分析了地下水中锰的分布特征及富集原理,并结合美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency, US EPA)的非致癌健康风险评价模型进行了地下水中锰的健康风险评估。结果表明：(1)研究区地下水类型主要为HCO₃-Ca型和Cl-Ca·Mg型;(2)约有38.2%的区域地下水中锰浓度为0.1～0.4 mg·L^-1,34.7%的区域锰浓度>0.4 mg·L^-1;高浓度锰在山地丘陵和平原区域均有分布,分别受到氧化还原环境控制;(3)鄱阳湖流域范围内高锰地下水分布较为广泛,但对所有成人和绝大部分儿童均不存在非致癌风险,绝大部分区域无需进行额外管控。该研究结果可为鄱阳湖流域的水源地选取和保护提供依据。     

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...     

新疆阿克苏地区平原区高砷地下水分布特征及富集因素分析

地下水砷污染是全球化环境问题.本文基于阿克苏地区平原区2017年75个地下水砷实测含量进行分析.结果表明,研究区地下水砷含量变化范围为ND—98.70μg·L^-1,平均值为9.42μg·L^-1,超标率达26.7%.水平方向上,高砷地下水主要集中在研究区的中部偏南一带;垂直方向上,山麓斜坡冲洪积砾质平原潜水区地下水砷含量平均值表现为深层潜水>浅层潜水,中下游河流冲积平原区承压水区地下水砷含量平均值表现为深层承压水>浅层承压水>潜水.采用绘制Piper三线图、Gibbs图、离子比例图等方法对研究区地下水砷的富集因素进行研究.结果表明,研究区地下水砷主要为自然来源;封闭的地质构造和造山带与河流等沉积环境相结合的水文地质条件有利于研究区地下水砷的富集;研究区高砷地下水水化学类型主要为HCO3·SO4-Na,还原性-弱碱性环境利于地下水砷富集;研究区地下水砷受强烈的蒸发浓缩作用进一步浓缩,同时地下水阴离子浓度增大加剧了地下水中阴离子与砷酸根、亚砷酸根之间的竞争吸附,利于地下水砷的富集.     

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.     

高效液相色谱-串联质谱法同时检测水体中26种药物及个人护理品

通过优化固相萃取条件和高效液相色谱-串联质谱参数,建立了可以同时检测地表水和地下水中26种典型药物及个人护理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs),包括磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类、酰胺醇类、精神类、消炎止痛类以及个人护理品的检测方法.通过将水样pH值调节至7,利用HLB固相萃取柱对水样中PPCPs进行富集,以甲醇和含0.005%甲酸的水溶液作为正离子模式流动相,甲醇和含0.5 mmol·L^-1乙酸铵的水溶液作为负离子模式流动相进行梯度洗脱,采用多反应监测的质谱扫描模式(MRM)分析测定.26种PPCPs的检出限为0.007—1.78 ng·L^-1,定量限为0.02—5.68 ng·L^-1,回收率为52.28%—115.24%.利用该方法检测北京潮白河地表水和地下水中PPCPs的浓度,结果表明,地表水中PPCPs的含量普遍高于地下水,磺胺甲恶唑、舒必利、咖啡因、卡马西平和布洛芬在地表水和地下水中的含量相对较高,检测浓度分别高达147.83、52.48、78.35、166.58、30.63 ng·L^-1.     

赣江上游河水中主元素、锶和锶同位素端元组分的探讨

对赣江上游河水中主要离子的水化学特征进行研究,结果显示:Ca/Sr=480-897(均值为717),Mg/Sr=191-296(均值为231),Ca/Na=0.60-2.79(均值为1.19),Mg/Na=0.19-0.66(均值为0.38),Si的浓度在4.06-6.57 mg·1-1之间,赣南流域河水中富集Na 和K ,而Mg2 和Ca2 含量相对较少,Si的含量较高且变化不大.通过海盐校正分析得出,研究区域内大气降水对河流组分的贡献率为9.90%.根据质量平衡方程模型算出流域主元素的69%来源于硅酸盐岩的风化.硅酸盐岩、碳酸盐岩和蒸发盐岩风化对溶解态锶的贡献率依次为48.3%,27.4%和4.3%.通过对主元素、锶(0.20-0.45μmol·1-1,平均值0.32 μmol·1-1)以及锶同位素比值(0.7165-0.7249,平均值为0.721)的综合研究,赣南流域87Sr/86Sr与1/Sr呈显著的正相关关系,并且从Mg/Na*,Ca/Na*,Mg/Ca,HCO3-/(HCO3- SO42-)和87Sr/86Sr的关系图中发现:硅酸盐岩的风化对赣南流域水体的化学组成起主要控制作用,碳酸盐岩次之,蒸发盐岩风化的影响不大,人为活动影响较小.通过锶同位素的平衡方程得出:赣南流域为大气降水和岩石风化的混合型,大气降水对赣江上游87Sr/86Sr的贡献率约为9.7%,岩石风化对其贡献率约为90.3%.     

天津地区地表水咸化的水化学证据

为了解天津滨海地区咸/海水入侵的水化学特征,对该区地表水的化学组成进行了全面研究.结果显示,由山前平原到滨海平原,水化学的组成呈明显的地带性分布.研究水体TDS的含量较高,咸化程度明显,由淡水逐渐向卤水演化;同时,水化学类型由HCO3-Ca型,以及其它混合类型逐渐向Cl-Na型演化.Gibbs图解分析表明,蒸发-浓缩作用是控制该区地表水化学组成的主要原因;而咸/海水入侵以及由其导致的阳离子交换反应、碳酸钙的沉淀/溶解等对其也有重要的影响.     

济源盆地地表水和地下水的水化学及氢、氧同位素特征

运用氢氧同位素和水化学成分作为水循环过程的示踪剂,研究济源盆地地表水和地下水之间的转化关系.通过现场调查,系统地采集了该区浅层、中深层地下水和河水样品,并在实验室进行了水化学成分(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3)和氢氧稳定同位素组分(D、18O)测定.基于水化学和同位素测定结果,揭示盆地地表水和地下水循环特征.水化学分析结果显示,济源盆地水体的水化学类型主要为HCO3-SO4-Ca-Mg,属于低矿化度水,浅层地下水和河水联系紧密,不同水体水化学成分主要受到岩石风化作用的影响.氢氧稳定同位素研究表明,大气降水是盆地不同水体的主要补给源,地下水在接受降水的补给后经过了不同程度的蒸发作用,中深层地下水受蒸发影响较小,浅层地下水和河水受蒸发影响较大.浅层地下水和河水的主要补给方式是地表大气降水的垂直渗入补给,中深层地下水接受北部太行山区的径流补给,补给高程为620—1185 m.     

新疆伊犁喀什河流域地表水水化学特征及控制因素

利用2019年1月至7月伊犁喀什河流域的水化学测试数据,采用Piper三线图、相关性分析、Gibbs模型等方法,分析喀什河流域的地表水水化学特征及其控制因素,并对其物质来源进行探讨.结果 表明,喀什河流域地表水呈弱碱性(7.77≤pH≤8.16),TDS介于184.8-588.12 mg.L-1之间,其浓度均值(243.48 mg.L-1)低于世界半干旱区地表水TDS的均值(370 mg·L-1),同时低于干旱区地表水TDS的均值(440 mg·L-1),但高于世界河流的均值(115 mg·L-1);阳离子以Ca2+为主,HCO3-为其主要阴离子,两者分别占其相应离子总量的82.8％和82.6％;研究区主要离子浓度总体随海拔升高而降低,主要原因是高海拔流域冰雪融水占比高;水化学类型以HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca型为主;地表水主要离子受岩石风化作用和阳离子交换作用的影响,主要离子来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解,HCO3-、Mg2+、Ca2+与SO42-主要来自白云岩等碳酸岩盐的风化溶解,Na+与K+主要来自长石类硅酸盐岩的风化溶解,人类活动对离子组分的影响较弱.     

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.