长河流域矿区地表水水化学特征及驱动因子分析

为了研究晋城市长河流域采煤区地表水水质情况、查清其水化学特征,明晰其影响因素及主要离子来源。现场采集了地表水水样9组,采用数理统计方法分析水化学特征,运用Piper三线图分析水化学类型,通过Gibbs图和离子相关分析等方法探讨了地表水主要离子的来源及其影响因素。结果表明,研究区地表水TDS为126—604 mg·L−1,平均值为344.11 mg·L−1;pH值为7.43—8.17,平均值为7.79,属于弱碱性水。地表水阳离子以Ca2+和Mg2+为主,阴离子主要是${{rm{HCO}}_3^{-} }$,水化学类型为${{rm{HCO}}_3^{-}} $ Mg。通过主要离子的相关性分析可知,TDS与Na+、 K+、 ${{rm{HCO}}_3^{-}} $、${{rm{SO}}_4^{2-}} $和Cl−都存在显著的正相关性,这些离子对TDS都有贡献。${{rm{HCO}}_3^{-}} $与Na+相关,与K+存在显著相关性,可能来源于含钠或钾硅酸盐。通过水岩模型分析可知,研究区地表水水化学成因主要受岩石风化作用控制,多数离子是由硅酸盐岩与碳酸盐岩风化溶解作用,少数阳离子受到水体离子交换作用影响。相关的研究成果可为研究区水资源规划配置提供科学的参考意见。     

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+-Ca2+-HCO3--SO42-型演变为下游的Na+-Ca2+-SO42--HCO3-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Ca2+-Na+-HCO3-型;大于5 km的水化学类型为Ca2+-Mg2+-HCO3-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+-Ca2+-HCO3--SO42-型;井深大于180 m且距离河道大于1 km的水化学类型为Ca2+-Na+-SO42--HCO3-型和Ca2+-Na+-HCO3--Cl-型,与河水有一定的差距.下游灌溉用水水化学类型为Na+-Ca2+-SO42--HCO3-型,与下游河水水质一致.上游河水与地下水,SO42-与Ca2+、Mg2+,Ca2+与Mg2+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SO42-、Cl-相关性较强,且K+、Ca2+、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.     

淄河流域岩溶地下水化学特征及控制因素分析

选取淄河流域2018年枯水期及丰水期各采集的70件地下水样品,综合运用水化学（piper三线图、Gibbs模型、相关性分析、离子比例分析）和多元统计分析（主成分分析、因子分析）方法,探讨了该流域岩溶地下水化学特征及控制因素. 结果表明：（1）流域岩溶地下水化学类型以$ {mathrm{H}mathrm{C}mathrm{O}}_{3}-mathrm{C}mathrm{a} $型及$ {mathrm{H}mathrm{C}mathrm{O}}_{3}cdot{mathrm{S}mathrm{O}}_{4}-mathrm{C}mathrm{a} $型为主,化学组分主要来源于广泛分布的灰岩、白云岩等可溶性碳酸盐岩,并受岩石风化程度能力控制. 丰水期地下水位抬升,增加了岩盐、硫酸盐等矿物的溶解. （2）沿淄河乡镇一带居民及工农业聚集区,地下水TDS明显增高,主要影响离子为总硬度、$ {mathrm{C}mathrm{l}}^{-} $、$ {mathrm{S}mathrm{O}}_{4}^{2-} $、$ {mathrm{N}mathrm{O}}_{3}^{-} $. 淄河下游临淄区堠皋一带,水质较差,反映化工企业对该区域地下水水质造成影响. （3）$ {mathrm{C}mathrm{l}}^{-} $、$ {mathrm{N}mathrm{O}}_{3}^{-} $受人类活动影响较大,可能来自生活污水和农业活动等不同的污染物,并且丰水期加速了污染物质的溶解. （4）水岩作用因子分析反映出方解石和石膏等溶解、工农业生产生活、白云岩溶解等对水化学组分影响,贡献率分别为37.21%、21.38%、15.98%.     

郑州市中牟县地下水水化学特征及控制因素

地下水是维持人类生存和发展的重要资源。近年来,由于人类活动的强烈干扰,导致地下水的水化学特征发生改变,严重影响了其使用价值和生态功能。本研究以郑州市中牟县作为研究地区,联合应用Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数法和多元统计技术,探究该地区地下水化学演变特征及形成机制,结果表明,中牟县地下水主要的阳离子是Ca²⁺ 和Na⁺,主要的阴离子是${{rm{HCO}}_3^{-}} $和 Cl⁻。地下水主要的水化学类型为HCO₃-Ca(Mg)型,占总水样的46.2%。农业用地受到施肥的影响,水化学类型出现了Cl型水（20.8%）和SO₄型水（6.25%）,住宅用地由于受到生活污水的影响,出现了高比例的Na型水（55.0%）。而在湿地,地下水受到黄河水和污水处理厂回水混合影响,导致其主要的水化学类型转变为HCO₃-Ca(Mg)·Na型。中牟县地下水水化学组分主要控制因素是岩石风化作用,并且主要受控于硅酸盐岩风化,而人类活动对水化学组分也存在一定的影响。相关性分析表明,在不同土地利用类型下,除${{rm{NH}}_4^{+}} $、${{rm{NO}}_3^{-} }$和${{rm{NO}}_2^{-} }$外,其余水化学组分之间表现出显著的正相关关系,表征它们主要来自地层岩石风化。${{rm{NH}}_4^{+}} $和${{rm{NO}}_3^{-}} $表现出显著的负相关关系,说明二者主要来自于化肥和生活污水。在农业用地和住宅用地中地下水可能发生强烈的硝化作用,但是,湿地地下水可能发生了反硝化作用。研究结果可为中牟县地下水可持续开发利用提供理论依据和数据支撑。     

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⁻、SO₄²⁻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⁻、Mg²⁺和SO₄²⁻主要来源于岩盐、镁硫酸盐等蒸发盐岩,Ca²⁺、HCO₃⁻主要来源于白云石以及钙长石等硅酸盐岩,此外Ca²⁺还受石膏、萤石等矿物溶解影响,NO₃⁻存在明显的区域差异,地区人类活动极少,可能主要来源于冰川融水.     

伊敏矿区地下水水化学特征及其形成作用分析

煤矿区地下水水化学特征及其形成作用对矿井突水水源识别及水害防治具有重要的意义。本文采集伊敏矿区水样21组,综合利用Piper三线图、同位素、Schoeller图、Gibbs图及离子比例关系分析了地下水化学特征及其控制因素。结果表明,矿区不同类型水样主要阳离子为Na⁺,阴离子主要为HCO₃⁻,平均pH值为7.92,TDS平均值为420.59 mg·L⁻¹;大气降水、地表水、第四系水以及Ⅰ含水层水化学类型均为HCO₃-Ca型,它们之间联系密切,Ⅱ含水层水化学类型为HCO₃-Ca型和HCO₃-Na型,Ⅲ含水层水与矿井水水化学类型为HCO₃-Na型,且Ⅲ含水层水与矿井水δD和δ¹⁸O平均值最接近,矿井水主要来源于Ⅲ含水层补给;伊敏矿区地下水及矿井水主要离子形成作用受岩石风化控制,主要离子来源于钾长石、钠长石、钙长石等硅酸盐矿物的溶解,并受到Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺阳离子交换作用的影响.     

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.     

赣江水系水化学时空特征及影响因素

为研究赣江水系水化学的时空特征,于2015年1月、7月采集干流与主要支流水样37个,测定了水体离子浓度.结果表明,各离子浓度排序为：阳离子Ca2+ > Na+ > K+ > Mg2+ > NH4+,阴离子HCO3- > SO42- > Cl-,水化学类型为HCO3-Ca型且为弱矿化度水,枯水期离子浓度显著高于丰水期.基于各采样点离子浓度聚类分析结果,将赣江流域在空间上分为3个区域,A1（桃江、袁水和锦江流域）、A2（琴江、梅江、平江、恩江、泸水流域）,A3（A1和A2以外的赣江流域）.3个区域的总溶解固体（TDS）大小顺序为：A1 > A3 > A2.从自然因素看,赣江流域的水化学组成主要受到岩石溶滤作用的影响,枯水期A3蒸发作用较明显.受工业和采矿废水影响,A1的NH4+、SO42-、Cl-、Na+含量最高,同时酸性废水的排放促进了溶滤作用,Ca2+浓度也最高;A3受城市生活污水的排放影响明显,Cl-、Na+含量较高;A2的各离子浓度最小,水化学组分主要受到岩石溶滤的作用.     

渭干河流域浅层地下水水化学特征及成因分析

为探明新疆渭干河流域浅层地下水的水化学特征及其主要离子来源,综合运用数理统计、Durov图、Gibbs图、离子比例系数、绝对主成分得分-多元线性回归受体模型（APCS-MLR）等方法对渭干河流域2018年65组浅层地下水水样的检测数据进行分析. 研究结果表明,流域内多数地下水取样点总硬度偏高,溶解性总固体中等,地下水以淡水为主. 潜水水化学类型种类复杂多变,主要有HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca、SO₄·Cl-Na·Ca·Mg、HCO₃·Cl-Na·Ca·Mg和HCO₃·SO₄-Ca型;浅层承压水水化学类型以SO₄·Cl-Na型与HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca·Mg型为主. 流域内地下水形成主要受到蒸发-浓缩作用,其次为岩石溶滤作用,其中Na⁺主要来自岩盐的溶解,少量来自于硅酸盐岩的溶解,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩的溶解,部分来源于蒸发盐岩和硅酸盐岩的溶解. 此外,阳离子交换作用与人类活动影响对流域内地下水中化学组分的形成也有一定贡献.     

沂河流域地下水水化学特征及水质评价

为了解沂河流域地下水水化学特征、水质以及硝酸盐对人体产生的潜在健康危害风险,选取2017年枯、丰水期采集的156个地下水水样,运用数理统计、Piper三线图、舒卡列夫分类、Gibbs模型和离子比值等方法,分析了沂河流域地下水的主离子特征及其形成机制,分别运用模糊评价和健康风险评价模型对地下水水质和硝酸盐污染产生的健康风险进行了评估。结果表明,研究区枯、丰水期主要阳离子为Ca²⁺,主要优势阴离子为${{rm{HCO}}_3^{-} }$;按TDS划分,均属于淡水和微咸水;水化学类型在空间上变化较大,出现了11种类型,以HCO₃·SO₄-Ca型为主;水化学组分主要受碳酸盐岩的风化溶解控制。研究区地下水水质较差,主要为Ⅳ类水,枯、丰水期分别占51.2%和41.0%。健康风险评估结果表明,研究区枯、丰水期对成人的健康风险均值分别为1.41和1.47,儿童为2.62和2.75,硝酸盐健康风险较高,长期饮用该地区的地下水对人们的身体健康存在潜在威胁,应引起高度重视。     

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,${rm{HCO}}_3^{-} $和Ca2+是区内主要阴阳离子,反映了水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响。δD与δ18O的关系显示,研究区内地下水主要受大气降水补给。地下水化学演化过程受地层岩性影响显著,岩石风化使东、西两区的地下水水化学特征有较大差异。Mg2+、Ca2+、${rm{HCO}}_3^{-} $、${rm{SO}}_4^{2-} $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。     

艾比湖流域水化学指标平面分布特征

为了解艾比湖流域地表水的水化学特征,利用SPSS17.0,ArcGIS等软件分析了该流域58个点位水化学指标,并按照地表景观特征分为6条路线,分别为绿洲①、沿沙漠边缘、艾比湖周边、绿洲②、山区周边和博河(博尔塔拉河)至艾比湖沿线.结果表明:⑴基本特征:除pH外,其余各指标在艾比湖湖区周边的变异性很强,其余各处的变异较小.(2)各指标间的相关性:Cl-与Na+、Ca2+呈极显著相关,与SO42-、K+、Mg2+呈显著相关,说明极易形成NaCl盐和硫酸盐.(3)空间分布:电导率、矿化度等指标的高值空间分布格局大体一致,都是以艾比湖为中心向南北两个方向逐步减小的空间分布格局,但pH的高值分布范围偏流域的西北部,并且HCO3-的高值分布范围比其它离子指标的范围大;各指标等值线的变异强度以艾比湖为中心向东西方向骤降.     

滹沱河流域地下水水化学特征演化及成因分析

为研究滹沱河流域地下水的水化学特征及其演化规律,2018年1月（枯水期）和9月（丰水期）分别采集该地区地下水样品33组,运用Piper三线图、Gibbs图以及离子比例系数法,全面分析了研究区地下水的时空动态变化、水化学特征及其演化过程。结果表明,研究区地下水主要的污染因子是TH和NO₃^-,其超标率高达69.7%和36.4%,水化学指标的空间变化主要受到人类活动、地下水埋深和地层岩性的控制,其浓度表现为岗南水库-黄壁庄水库间沟谷地带大于冲洪积扇地区;水化学指标的时间变化主要受到季风气候（降雨）的影响,水化学参数的浓度表现为枯水期要高于丰水期。岗南水库-黄壁庄水库间沟谷地带水化学类型以HCO₃·SO₄-Ca型水和HCO₃·Cl-Ca型水为主,滹沱河冲洪积扇地下水水化学类型以HCO₃·SO₄-Ca(Mg)型为主。该地区地下水水化学形成主要以岩土风化-溶滤作用为主,同时受蒸发浓缩作用的影响。地下水中的化学组分主要来源于岩盐溶解和大气降水,同时,离子交换作用也有一定的贡献。     

山东省柴汶河上游地区地下水化学特征分析

为了解柴汶河上游地区地下水补给来源及循环规律,对不同水体进行了取样工作。通过运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、地下水离子比值及氢氧同位素等方法,综合分析了研究区地下水化学特征。研究结果表明,区内地下水化学类型多样,以HCO₃·SO₄-Ca、HCO₃-Ca型为主,地下水主要离子组分受水岩相互作用影响,离子主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解作用,阳离子交换作用较弱;地下水主要补给来源为大气降水,补给来源主要是近10年内的新水;水循环速度较快,以浅部径流为主。     

丹河流域(泽州段)不同水体水化学特征及水质评价

为研究丹河流域不同水体水化学特征及水质现状,采用相关性分析、Piper三线图、氯碱指数及主要阴阳离子比值等多种水化学方法,对地表水、浅层水、深层水及泉水的水化学特征进行分析,并基于熵权-模糊综合评价法和Wilcox、USSL图解法进行水质评价,结果表明:(1)区内水体均呈弱碱性;TDS和F-浓度由上至下逐渐减小.(2)地表水和浅层水的水化学类型主要为HCO3 SO4-Ca·Na;深层水和泉水主要为HCO3·SO4-Ca;在地表水下渗过程中,阳离子倾向于由Ca-Na型向Ca型转变,阴离子倾向于由SO4型向HCO3型转变.(3)研究区水化学特征主要受岩石风化作用控制;水化学组分主要来源于硅酸盐岩溶解,且还存在蒸发盐岩溶解、碳酸盐岩溶解及阳离子交换作用.(4)水质评价结果显示,66.7％的浅层水、100％的深层水和泉水适合人体饮用;部分地表水的灌溉盐害风险较高.该研究明确了区内不同水体水化学特征及水质现状,结果可为水资源开发及保护提供有效依据.     

瓯江流域地下水水质评价及水化学组分来源分析

地下水是瓯江流域生活用水的重要来源之一,研究其水质状况及污染成因分析对该地区的水资源开发利用及生态环境保护至关重要. 对野外调查及采样结果数据进行水化学特征分析,并应用熵权水质指数（EWQI）开展地下水质量评价,利用绝对因子得分-多元线性回归受体模型（APCS-MLR）定量评估地下水化学组分来源. 结果表明,Cl⁻、HCO₃⁻、Na⁺、Ca²⁺、SO₄²⁻于瓯江流域地下水中的绝对质量浓度相对偏高;CO₃²⁻、pH、HCO₃⁻分布较为均匀,质量浓度比较稳定,Cl⁻、SO₄²⁻、Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺和TDS局部富集显著,存在空间分布异质性;主导的地下水化学类型为HCO₃-Na·Ca型,HCO₃·Cl-Na·Ca型和HCO₃-Ca型次之,分别占37.96%、12.41%及11.68%. 熵权水质指数（EWQI）评价表明地下水质量评价为Ⅰ级的占比为77.37%,Ⅱ级的占比为8.76%,共计86.13%的地下水达到优良水平;地下水质量为Ⅲ级与Ⅳ级的占比均为3.65%,为Ⅴ级的占比为6.57%,差或极差的地下水共计10.22%. 各参数对研究区地下水质量的控制程度依次为：NH₄⁺>Mn>Cl⁻. APCS-MLR受体模型来源贡献解析显示,各来源对区内地下水化学组分的贡献率分别为自然因子（21.84%）、环境因子（42.71%）、工业生活因子（13.49%）、农业生活因子（12.11%）及未知源（9.84%）;自然地质环境及水岩相互作用是区内地下水形成的主控因素且受人类活动的驱动.     

离子色谱法同时测定北京市不同区域水体6种阳离子

建立离子色谱法测定不同区域水体Li⁺、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等6种阳离子的方法,以及验证方法在实际应用的可行性. 以 ICS1000型离子色谱仪配有DionexIonPac CG12A 阳离子保护柱（4 mm×50 mm）和CS 12A 阳离子分离柱（4 mm×250 mm）,CSRS 300 型抑制器（4 mm）,甲基磺酸为淋洗液,流量为1.0 mL·min⁻¹,6种阳离子的质量浓度在0.01—0.50 mg·L⁻¹到5.0—100.0mg·L⁻¹范围内线性较好,相关系数＞0.9995,方法检出限为0.002—0.020 mg·L⁻¹,与有证标准溶液相对误差−2.50%—4.38%（n=6）,不同环境水样加标回收率90.7%—107.5%. 利用以上色谱条件分析北京市不同区域地表水阳离子分布特征,结果显示城乡结合部、城区和郊区水体pH稳定,呈弱碱性;城乡结合部水体6种阳离子总浓度为150.05 mg·L⁻¹,明显高于城区和郊区25.35%和63.54%,阳离子浓度均值大小为：Ca²⁺＞ Na⁺＞Mg²⁺＞ K⁺＞NH₄⁺＞Li⁺,其中Ca²⁺和 Na⁺是3个区域水体的优势离子,NH₄⁺和Li⁺质量浓度最低;城乡结合部和城区水体阳离子浓度在夏季和秋季低于春季和冬季. 实验结果表明,离子色谱法样品处理简便,分析速度快,准确可靠,灵敏度高,重复性好,适用于地表水中6种水溶性阳离子的快速批量测定.