松嫩平原典型高氟区水库周边浅层地下水化学特征及高氟成因

高氟地下水极大地威胁水源安全,影响人体健康与生态环境.尽管近年来对高氟地下水开展了大量研究,但对水库周边浅层地下水中氟的地球化学背景、时空分布变化以及演变趋势仍缺乏系统认识.该研究综合运用数理统计、Arc GIS空间插值、Piper三线图、端元图、Gibbs图和MINTEQ地球化学模拟等方法,探讨吉林省向海水库浅层地下水中氟离子(F^-)的时空分布特征及影响机制.结果表明：(1)向海水库周边浅层地下水中F^-含量较高,浓度为0.20～5.18 mg?L^-1,平均浓度为1.76 mg·L^-1,高于我国《地下水质量标准》(GBT 14848—2017)中规定的1.00 mg?L^-1的浓度限值,属于高氟地下水,F^-浓度呈西北区域最高、东南次之、东北和西南最低的空间分布趋势;(2)该区域浅层地下水的水化学类型复杂,水化学特征以HCO₃-Na、HCO₃-Na·Ca和HCO₃-Na·Mg型为主;(3)F     

奎屯河流域高氟地下水对微生物多样性的影响

高氟地下水不仅对人体有害而且影响微生物群落结构,为探究高氟地下水环境对微生物多样性的影响,作者在奎屯河流域采集了15组地下水样本进行高通量16S rDNA基因测序,分析高氟和低氟地下水化学特征、微生物的群落结构以及微生物群落与环境的关系。结果表明,研究区地下水偏弱碱性,溶解性总固体(TDS)相对偏高,F^-平均含量为1.5 mg/L,地下水类型主要为HCO₃·SO₄-Na型。低氟组样品在物种丰度与多样性方面占优势且微生物群落相似,而高氟组样品微生物群落存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是研究区地下水的优势细菌门。科水平上,优势菌科均属于变形菌门。化学需氧量(COD)、TDS和F^-浓度与地下水中微生物群落结构存在显著关联,TDS、COD和F^-浓度与大部分细菌门丰度呈负相关。研究发现高氟地下水环境对微生物丰度和多样性起抑制作用,微生物群落能通过代谢途径减轻高氟地下水的毒性,形成独特的...     

金塔盆地鸳鸯池灌区地下水水化学特征及控制因素

为研究金塔盆地鸳鸯池灌区地下水水化学特征及控制因素,采集浅层地下水(201组)和中深层地下水(5组)样品,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值关系和因子分析等方法,分析了该区地下水水化学特征、水文地球化学过程以及影响因素.结果表明,研究区浅层孔隙水整体呈弱碱性,ρ(TDS)变化范围328.4～12 400 mg·L^-1;阴阳离子分别以SO₄^2-和Mg²⁺/Na⁺为主.研究区地下水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Mg型、SO₄·HCO₃-Mg型、SO₄-Mg·Na型和SO₄·Cl-Na·Mg型.中深层孔隙水p H均值为8.47,较浅层孔隙水高,属弱碱性水,ρ(TDS)变化范围339.0～493.8 mg·L^-1,水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Mg型.研究区地下水水化学特...     

新疆典型高砷地下水区域碘的空间分布特征及其影响因素分析

高碘、高砷地下水作为原生劣质地下水,具有区域性、伴生性和相似富集机理等特点.奎屯河流域是中国典型原生高砷水分布区,本研究基于奎屯河下游区域39组地下水水样,通过分析地下水水化学特征、赋存环境和水文地球化学过程,明确了该地区地下水中碘的分布特征与碘富集影响因素.结果表明：研究区地下水赋存环境为还原性弱碱性,I-浓度范围为13.96～574.85μg·L^-1(平均值为111.79μg·L^-1), 38.46%的地下水为高碘地下水(ρ>100μg·L^-1),87.18%的地下水处于高砷环境(ρ>10μg·L^-1).地下水以低碘高砷地下水(53.85%)为主,其次为高碘高砷地下水(33.33%)、低碘低砷地下水(7.69%)、高碘低砷地下水(5.13%).地下水I^-浓度整体由南向北逐渐升高,高碘地区主要集中分布在研究区北部(126团、127团场、128团北侧靠近北山山前冲洪积砾土平原一带),占比为32.26%,适碘地区分布在研究区中部(128团场东部与南侧、127团和下游奎...     

黄土高原中部浅层地下水化学特征及影响因素

通过采集黄土高原中部沿黄流域57个浅层地下水水样,采用定性（Gibbs模型、Na端元和离子相关关系）和定量（正向演替模型）分析方法探究了该地区地下水水化学特征、沿程变化规律和控制因素.结果表明,黄土高原中部沿黄流域浅层地下水均呈弱碱性;优势阴阳离子分别为HCO₃^-和Na⁺;水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主,占40%.研究区地下水主要离子自北向南变化趋势有所差异,其中Cl^-浓度保持动态稳定,SO₄^2-、HCO₃^-、Mg²⁺和Na⁺浓度沿程增加,而NO₃^-、Ca²⁺和K⁺浓度沿程降低,矿产资源开发是研究区地下水SO₄^2-重要来源,而强烈的阳离子交替吸附作用是引起Na⁺富集的重要因素.研究区地下水溶质来源主要受岩石风化作用控制,以硅酸盐岩石风化为主;大气输入、人类活动和岩石风化对地下水溶质的相对贡献分别为5%±3%、6%±13%和89%±13%.此外,下垫面因素改变、人类活动以及气候变化通过改变地下水补给与排泄等过程直接或间接的影响了地下水水量和水质.本研究结果将为黄河流域和其他类似地区当前和未来的地下水质量管理项目提供参考.     

衡水市桃城区浅层地下水咸化成因

为了解衡水市桃城区浅层咸水特征及成因,通过分析典型钻孔易溶盐以及浅层地下水(井深≤100 m)的水化学及氢氧稳定同位素数据,对浅层地下水补给来源和咸化过程进行了研究.结果表明：研究区浅层地下水为弱碱性咸水,TDS变化范围176.06～17 569.65 mg·L^-1,钻孔全盐量为1.830～6.509 g·kg^-1,易溶盐水化学与浅层水化学类型相似,均为SO₄·Cl-Na·Mg型和Cl·SO₄-Na·Ca型.不同时期的大气降水是浅层地下水的主要补给来源.地下水中盐分主要来源于岩盐及硫酸盐矿物的溶解;同时蒸发作用和还原环境对于地下水盐分的积累也有一定贡献,但地下水咸化过程受到人类活动及海水入侵的影响较小.     

山东省平度北部富锶地下水水化学特征及形成机制

地下水是平度地区重要供水源,本次调查中发现富锶地下水,研究其水化学特征和成因机理具有重要意义.2020年9月采集了地下水和地表水样品,结合水文地质条件,运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值、矿物饱和指数等方法,揭示了平度北部地区富锶地下水的成因机制.结果表明,平度北部地区富锶地下水分布广泛,锶含量为0.08～2.92 mg·L^-1.平均含量为0.68 mg·L^-1,水化学特征受溶滤作用、蒸发浓缩作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素.地下水径流强化了Sr²⁺的富集.区内以硅酸盐岩矿物和碳酸盐岩矿物溶解为主.Na⁺、K⁺、Cl^-、Sr²⁺主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-主要来源于碳酸盐岩的溶解.人类活动对研究区水化学特征有较大影响.     

珠江三角洲高砷地下水赋存环境特征及成因分析

为了弄清珠江三角洲地区浅层地下水中砷迁移、富集的主控因素及砷的来源,利用珠江三角洲地区地下水污染调查所取得数据资料,运用聚类分析方法对研究区进行分区,分别对砷异常分布特征以及地下水赋存环境进行分析.结果表明,研究区地下水砷浓度范围为从未检出至560μg·L-1,主要以As(Ⅲ)的形式存在;高砷地下水主要分布在第四系松散沉积物覆盖的平原区,其中佛山顺德地区最高,广州市中部与中山市次之;研究区地下水水化学类型以HCO3-Ca型水为主,高砷地下水具有p H值较高,NH+4、Fe、Mn、耗氧量浓度较高,且NO-3浓度低的特征.通过对高砷地下水各指标散点图与因子分析,结合人类活动对珠三角地下水环境影响推断:在天然沉积环境与污染输入的共同影响下,平原区形成有利于高砷地下水赋存的中性至弱碱性还原环境.浅层地下水在微生物作用与有机污染物输入下,引起含砷铁锰氧化物的还原溶解,导致砷的释放.而佛山市南部顺德等地区工业污染则是地下水中砷污染的主要来源.     

北京南郊平原地下水化学特征及成因分析

地下水是旱区重要的供水水源,水化学组成是决定地下水可利用性的关键因素之一。以北京南郊平原为研究对象,通过系统调查浅层地下水和深层地下水化学组成,利用水文地球化学图解、多元统计及空间插值分析等多种方法,探讨了快速城镇化及剧烈农业活动条件下旱区地下水化学空间演变特征及其成因机制。结果表明:研究区地下水均为弱碱性低矿化水,水化学类型主要为HCO₃-Ca和Cl-Mg·Ca,并有少量HCO₃-Na·Ca型。浅层地下水和深层地下水均存在不同程度的硝酸盐浓度偏高现象,二者水化学演变与NO₃-浓度升高密切相关,随着NO₃-浓度升高优势阴离子逐渐由HCO₃-转变为SO₄2-、Cl-。浅层地下水和深层地下水化学组成受自然因素和人为因素双重作用控制,含水层结构控制着水化学主导因素的空间分布,人为因素主导的水化学区主要分布在单一含水层结构的西北部城镇地区,而自然因素主导的水化学区主要分布于多层含水结构的东南部农业区。水化学组分的自然来源机制包括岩石风化溶解和阳离子交替吸附作用等;人为来源主要为城镇地区地表污染物输入,再生水灌溉对水质影响较小。     

塔里木盆地绿洲带地下水咸化机制

采用Durov图、PMF模型、Gibbs图、离子比值法和饱和指数法对2016～2018年采集的1326组地下水样品进行分析,揭示研究区地下水中盐分的来源及高盐地下水形成的驱动因素.结果表明:在研究区绿洲带微咸水和咸水占比分别为37.2%和19.1%,水化学类型主要为SO₄·Cl型;在微咸水、咸水、盐水和卤水中岩盐、石膏等蒸发盐岩的持续溶解是导致高盐地下水形成的主要驱动因素,Cl^-、SO₄^2-、 Na⁺与TDS(P<0.001)及岩盐、石膏的SI值与TDS(P<0.001)之间均呈现出极显著的正相关性,也证实了这一点;冲积平原区较差的地下水动力条件、细粒岩性和弱碱性的水化学环境为地下水中盐分的富集创造了有利条件,蒸发浓缩作用和阳离子交换作用是形成高盐地下水的次要因素;由于人类活动的影响,导致承压水区高TDS潜水沿井壁入渗补给承压水含水层,也是加剧深层地下水咸化的潜在因素.     

区域地下水不同深度微生物群落结构特征

为了揭示区域地下水不同深度微生物群落结构特征及其与地下水环境相互作用关系,选取北京琉璃河地区,采集不同深度地下水样品,用于水化学分析和微生物16S rRNA基因V4-V5区测序.水化学分析结果显示,地下水中8种主要离子浓度随深度增加均呈减小趋势,Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-变化规律显著,工业较发达区NO₃^-浓度达155.30mg/L,SO₄^2-浓度达321.00mg/L,部分浅层地下水受NO₃^-和SO₄^2-污染.微生物分析结果显示,地下水中微生物群落多样性受深度影响显著,随深度增加微生物群落组成丰富.地下水中优势菌门为Proteobacteria （26.2%~95.2%）,优势菌属为Pseudomonas（1.5%~32.2%）,不同深度微生物菌属组成差异明显,浅层、中层和深层地下水特有菌属数目分别为74,60,54.NO₃^-、SO₄^2-、深度是影响地下水微生物群落的主要因子,且NO₃^-、SO₄^2-浓度受地下水深度影响程度大.地下水深度是影响微生物群落结构差异的重要原因.     

运城盆地高砷区地下水-沉积物中砷的地球化学特征研究

山西运城盆地是干旱半干旱地区,是我国典型的高砷高氟地下水污染区。在对运城盆地七级镇高砷地下水分布区地下水和钻孔沉积物开展地球化学特征研究的基础上,分析了地下水中砷的物质来源以及控制高砷地下水形成的地球化学过程。结果表明:研究区沉积物的主要矿物成分为硅酸盐、碳酸盐矿物以及少量铁氧化物和黄铁矿等,沉积物中砷的赋存形态主要为碳酸盐结合态/吸附态和Fe-Mn氧化物结合态,是地下水中砷富集的主要物源;研究区地下水中有机物含量较低,微生物活动较弱,属于典型的氧化性弱碱性高砷地下水,在此环境中沉积物中微量黄铁矿的氧化性溶解成为地下水中砷的主要物源,此外由于碳酸盐和硅酸盐矿物的风化和水解作用使地下水中富集大量HCO~-_3,故地下水水化学类型多为HCO_3-Na型,而地下水的弱碱性环境和较高浓度的HCO~-_3会通过竞争性吸附导致沉积物中吸附态砷的溶解或解吸附,促进了地下水中砷的富集。     

松嫩平原西部地下水氟和砷的富集机理与动态变化特征

为揭示松嫩平原西部地下水中氟和砷的演变趋势,以通榆县为典型研究区,系统开展地下水氟和砷浓度现状调查,利用离子比图、自组织映射网络等方法进行水质数据分析.结果表明:潜水氟含量受含水介质沉淀溶解作用的制约,蒸发浓缩作用对大部分浅层高、低氟地下水形成都有一定影响,但并非高氟地下水形成的主导作用.水中铁、锰氧化物的溶解促进浅、深层地下水As的解吸释放.1995年以来区内中东部浅层地下水氟浓度整体水平有所降低,可能与当地大规模开发地下水所导致的地下水位下降、蒸发减弱等因素有关;虽然深层高氟地下水浓度变化不大,但分布范围扩大,可能与浅层高氟地下水经破损井管道渗漏进入承压含水层有关.1995～2021年区内中部与东北部浅层地下水砷浓度整体水平远高于世卫组织饮用水的指导值(10μg/L),虽然深层高砷地下水浓度变化不大,但较浅层地下水高砷区分布更广、富集区更多、污染更严重,这可能与承压含水层的还原条件促进砷的释放有关.因此,通榆县深层地下水的开采,需要避开地下水高砷污染区,且需要合理确定开采水平避免劣质水入侵;同时也要关注开采井止水和开采井的破坏导致的串层污染问题.     

兰州市地下水氟分布规律及影响因素分析

以地下水污染调查数据为基础,分析兰州市地下水中氟分布规律及影响因素。结果表明氟含量具有浅层地下水大于深部地下水的垂直分带性,由于受人类活动的影响,水平分带性不明显。地层中含氟矿物的溶解是地下水中氟的重要来源,土壤盐渍化成为氟释放的积极促进因素;氟的富集与贫化与水化学特征关系紧密,高硫酸根、钠离子的碱性水环境有利氟的溶解与富集;受径流路径及地形条件的影响,河谷平原区氟含量大于丘陵山地及其边缘地区;工业污染源是引起地下水氟升高的潜在因素,水源地开采对氟分布具有明显的驱动作用。     

淮南煤矿区地表水和地下水水化学特征及控制因素

为厘清淮南矿区地表水和地下水水化学特征和控制因素,采集115组地下水和30组地表水样品,基于数理统计、 Piper三线图、 Gibbs图、矿物稳定场图和离子比例系数等方法,分析了淮南煤矿区地表水和地下水的水文地球化学特征,研究了其水化学特征演变规律.结果表明,淮南煤矿区地下水和地表水呈弱碱性,地表水和地下水中优势阴阳离子为HCO^-₃、 Ca⁺和Na⁺.HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Na·Mg型为地表水和地下水的主要水化学类型.地下水和地表水的水化学特征主要受岩石风化作用控制,阳离子交替吸附和蒸发对其有一定的促进作用.水岩作用以硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解为主,碳酸盐岩的溶解制约Ca²⁺、 Mg²⁺和HCO^-₃等离子的变化.地表水和地下水中Cl^-、 SO₄^2-、 NO^-₃     

河南黄河改道区浅层地下水化学特征与主控污染源解析

黄河下游的河南北部平原是黄河频繁发生改道的地区.该地区浅层地下水水质较差且超标组分类型多,但是多种因素影响下各环境因子对水质的贡献作用仍需进一步得到量化.为了明确研究区浅层地下水的水质成因,采集330组浅层地下水样品进行区域性水质调查,通过主成分-绝对主成分得分-多元线性回归（PCA-APCS-MLR）模型揭示豫北黄河改道区的浅层地下水水质演化来源.结果表明,研究区浅层地下水超标率从高到低依次为：锰>铁>总硬度>溶解性总固体>钠>氟>砷>氯离子>硫酸根>铵根,特别是锰的超标率达到76％.水-岩溶滤富集作用、土壤来源、氧化还原条件和农业活动这4种因素是导致地下水水质较差的主要原因,四者方差累积解释率达到71.24％,同时地表水的补给也会影响地下水质.新乡等北部的黄河故道区地下水中,铁、砷、铵根、总硬度和TDS等组分主要受到水-岩溶滤作用和氧化还原条件影响造成浓度增加;黄河沿岸的水-岩溶滤作用、土壤来源与黄河侧向补给造成水中氟的富集;高锰地下水受到土壤组分影响广泛存在于研究区,而个别地区农业活动和地表水补给造成硝酸盐的点状污染.     

南水北调典型受水区浅层地下水水化学特征及成因

以邯郸黑龙港平原作为典型受水区,运用描述性统计、Piper图、离子比例分析、饱和指数和氯碱指数等方法,开展浅层地下水水化学变化特征及其成因分析研究.结果表明:南水北调中线工程通水后浅层地下水总体上由咸水向微咸水转化,浅层地下水水质的改善与水位恢复存在密切的相关性;6月和12月浅层地下水主要水化学类型分别是Na-SO₄-Cl型和Na-HCO₃型.蒸发岩(岩盐、石膏和芒硝)和碳酸盐岩矿物(方解石和白云石)的溶解/沉淀作用控制着浅层地下水主要离子浓度的变化.大部分区域发生了正向阳离子交换作用,而地下水位降落漏斗区或钠离子浓度相对富集区域则主要发生了反向离子交换作用.工业和生活污水排放、农业化肥使用可能在一定程度上造成部分浅层地下水的污染.研究结果对南水北调中线受水区地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

海南岛北部剥蚀平原区浅层地下水水化学特征的形成与演化

海南岛北部剥蚀平原区浅层地下水是区域内重要的供水来源,同时作为区域地下水重要的补给区和径流区,对整个琼北地区地下水水化学特征的形成与演化具有重要意义。以龙门地区浅层地下水为研究对象,结合水文地质条件并应用多元统计、水化学和同位素地球化学分析方法,对影响该地区浅层地下水水化学特征的主要控制因素和演化过程进行了分析。结果表明:该地区浅层地下水水化学特征的形成与演化受大气降水补给、局部蒸发浓缩作用的影响强烈,地下水水化学组成主要受到大气降水溶滤作用的控制,以硅酸盐矿物溶解为主,并伴生蒸发盐及碳酸岩矿物溶解;60%以上的地下水样品受到不同程度的硝酸盐污染,化学肥料的使用是其主要来源;地下水环境变化促进地下水介质中硫化物矿物氧化,加速了地下水中硅酸盐矿物的溶解和阳离子交换过程的发生。该研究结果可为该地区地下水资源的可持续开发利用和区域地下水环境演化认识提供重要依据。     

大冶铁矿区地下水水化学演化过程及铁和硫酸盐污染机制

大冶铁矿区由于长期采矿活动，生态环境、地下水环境均衡受到严重的影响，并伴生地下水污染。通过地下水水化学特征和同位素分析，查明了大冶铁矿区地下水污染物分布特征，并通过反向地球化学模拟，探讨了地下水径流过程中区域地下水主要水文地球化学演化过程以及特征污染物的迁移过程和污染机理。结果表明：大冶铁矿区地下水赋存于弱碱性氧化环境，地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型水；碳酸盐岩和硅酸盐水解是研究区地下水水化学组分的主要来源，且受到不同程度蒸发盐岩溶解、矿坑排水和人类生活污染的影响；区域地下水中Fe和SO₄^2-浓度高值区主要分布在洪山溪尾矿库、矿渣堆存处附近，上邹国控点DYTKQ04泉水中硫酸盐浓度超标(>250mg/L)，而Fe浓度较低；沿地下水流动路径方向，主要发生了脱白云石化、离子交换作用和黄铁矿的氧化作用，地下水中SO₄^2-浓度增加，但氧化条件下释放出的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺形式，并形成难溶的氢氧化...     

新疆奎屯河流域高砷、高氟地下水的分布特征

以中国大陆第一个砷中毒病区新疆奎屯地区为研究区域,测定了该地区95个水样中砷、氟的含量和主要水化学因子。结果表明:奎屯河地表水为低砷低氟水,地下水中高砷水占61.36%,高氟水占28.41%。该地区高砷高氟地下水主要分布在奎屯河流域下游的西北部和中北部。高砷、高氟岩石是奎屯河流域地下水中砷、氟的原生来源,水文地质环境和强烈的蒸发使地下水中砷和氟逐渐富集,地下水的碱性和还原环境有利于含水层中砷和氟的释放。