青海湖流域水化学主离子特征及控制因素初探

系统收集了青海湖流域湖水、河水、地下水、雨水,分析了各端元水体主量离子组成。结果表明:青海湖流域水样化学组成均落在Gibbs提出的Boomerang Envelope模型中上翼,暗示研究区水样化学组成受到岩石风化以及蒸发/结晶作用影响。雨水总溶解固体含量(TDS)高于世界雨水平均值,其阳离子和阴离子分别以Ca2+和HCO3-为主;落于Gibbs模型左端,即有很低的Na+/(Na++Ca2+)、Cl-/(Cl-+HCO3-)比值,暗示大气中CaCO3颗粒的溶解可能是影响研究区雨水化学组成的重要因素。河水丰水期TDS明显高于枯水期TDS。枯水期河水的阳离子分布在(Na++K+)-Ca2+线上靠近Ca2+端元,阴离子分布在HCO3--Cl-线上靠近HCO3-一端。与枯水期相比,丰水期河水的阳离子和阴离子分别向Ca2+端元和HCO3-端元靠拢。河水的(Ca2++Mg2+)/TZ+,(Ca2++Mg2+)/(Na++K+),HCO3-/Na+以及Cl-/Na+对比分析表明,青海湖流域枯水期风化作用弱于丰水期,河水化学组成主要受碳酸盐岩溶解控制。     

大王洞地下河水化学分析及污染状况初探

本文主要通过对安徽大王洞各采样点水质的分析,揭示大王洞地下水化学组成,进而揭示地下河水的物质来源及污染状况。结果表明,地下河水中Ca2+、Mg2+、HCO3-主要来自碳酸盐岩的溶解,土壤和岩石的元素通过岩溶地球化学过程向水中迁移致使水中存在大量元素,Ca2+在阳离子中占主导地位,HCO3-在阴离子中占主导地位,K+、Na+、NO3-、SO42-、Cl-浓度较高,明显受到人为污染影响,Ca2+与HCO3-,EC与TDS、Ca2+、HCO3-,Na+与SO42-、Cl-表现出了较强的相关性。整个地下河水主要由洞外水、支流水、滴水汇聚而成,洞外水、支流水、滴水对地下河水的贡献量约为62%、23%、15%。     

青藏高原淡水湖泊水化学组成特征及其演化

青藏高原淡水湖具有高生态价值和高脆弱性并存的特点.以海拔5 080 m±10 m的打加芒错湖水为研究对象,测试及分析了湖水化学组分,探讨了其主要离子来源、控制因子和湖泊水化学演化趋势.结果表明,湖水阳离子以Ca2+和Na+为主,阴离子以HCO3-为主,为HCO3-Ca型水;TDS为71.2～199.8 mg·L-1,矿化度低;受地表径流的稀释作用和富铝贫钙的地质背景约束湖区东南部水体的EC、Ca2+和HCO3-浓度均较低.湖水的Na+/(Na++Ca2+)为0.08～0.75,Cl-/(Cl-+HCO3-)为0.11～0.35,Ca/Na值为0.58,Mg/Ca值为0.12,HCO3/Na值为1.46,据Gibbs模型和元素化学计量分析表明,其化学组成主要受硅酸盐岩风化控制.湖区流域参与风化的矿物岩石包括斜长石(钙长石、钠长石)、钾长石、云母、石膏、盐岩等,但以斜长石风化为主,湖水的K/Na值平均为0.059,表明流域钾长石风化程度较低.湖水中方解石、白云石、石英、石膏等矿物饱和指数(SI)大于0,石盐的SI则小于0,揭示了青藏高原上淡水湖泊演变成咸水湖的变化趋势.     

典型岩溶地下水系统地球化学敏感性研究

通过研究典型岩溶地下水系统地球化学敏感性表明,地下水系统水化学阳离子以Ca2+、Mg2+为主,平均敏感指数分别为0.73和0.19;阴离子以HCO3-和SO24-为主,平均敏感指数分别为0.92和0.37;主量元素表现出明显的地球化学敏感性特征.研究区主量元素的地球化学敏感性依次为:HCO3-Ca2+SO42-Mg2+Cl-Na+NO3-K+.运用敏感性最强的HCO3-敏感性指数(GSIHCO3-)对地下水系统进行敏感区域区划,GSIHCO3-0.5的区域为低敏感区,0.5GSIHCO3-1的区域为中度敏感区,GSIHCO3-1的区域为高敏感区.高敏感区域地下水系统可能成为污染物的汇和源,地下水与地表水之间的频繁快速转化和相互补给可能形成两者交叉污染和叠加污染的恶性循环.     

巴中北部岩溶山区地下水化学特征及演化分析

为研究我国南、北岩溶发育过渡带地下水的水文地球化学特征及形成机制.采集巴中市北部双峰垭地区25组地下水样品,运用描述性统计分析、变异系数、Schoeller图、舒卡列夫分类、Piper图解、Gibbs与离子比例系数等方法对研究区岩溶水化学及分布特征进行分析,并探讨控制地下水化学演化的主要过程.结果表明,研究区南、北地下水存在一定的差异,北区地下水阴阳离子以HCO3-、Ca2+和Mg2+为主,水化学类型以HCO3-Ca·Mg型为主,南区地下水阴阳离子以HCO3-和Ca2+为主,水化学类型以HCO3-Ca型为主;地下水水文地球化学演化过程均受水-岩作用和阳离子交替吸附作用的控制,但对比之下南区蒸发结晶作用比北区更加强烈,北区大气降雨作用更加显著;气候与岩性的差异是导致研究区南、北部地下水化学存在差异的主要原因.     

锡林河流域地表水水化学主离子特征及控制因素

通过对2006~2008年锡林河主要径流期内13个河水断面239个水样以及同期地下水和大气降水主离子水化学进行分析,结合锡林河流域的气象和水文资料,利用Piper三线图和Gibbs图分析了锡林河河水的水化学特征及主离子组成变化特征.结果表明,锡林河河水TDS变化范围在136.7~376.5 mg·L-1之间,平均245.1 mg·L-1,为低矿化度河水;河水中主要阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO-3为主,河水的水化学类型从HCO-3-Ca2+过渡到HCO-3-Ca2+·Mg2+;河水主离子平均浓度年内、年际变化均不大,年内变化表现在5月主离子浓度高于其他月,年际变化表现为主离子在2007年的平均浓度均较小;空间上,Ca2+、Na+、Mg2+、K+、Cl-和HCO-3的浓度呈现沿程逐渐增加的趋势,SO2-4的浓度变化呈先增加后减小的趋势;河水中主离子浓度值介于大气降水和地下水之间,并且十分接近地下水浓度,说明地表水同时受大气降水和地下水补给并主要依靠地下水补给;Gibbs图显示河水离子组成主要与流域内的岩石风化有关,流域有一定量的蒸发岩存在,但蒸发岩对水化学的贡献弱于碳酸盐岩.     

粤北岩溶区星子河流域水化学离子特征及其时空变化分析

星子河流域位于粤西北典型岩溶区,岩溶地貌类型发育齐全。该流域是北江最大支流连江的上游源头,其水资源状况在粤西北和珠江三角洲核心区社会和经济发展中扮演着重要的角色。因此弄清楚其水质状况及其变化规律,非常必要而且具有重要的经济和社会意义。鉴于此,分冬夏季系统采集星子河流域水样进行分析和处理。结果表明:该流域Ca2+和HCO3-含量在水化学中占绝对优势,Ca2+占阳离子平均质量浓度70%以上,HCO3-占阴离子平均质量浓度的80%以上;其次是Mg2+和SO42-,分别约占阳离子和阴离子总量的12%和8%,属于软水和弱矿化度水;星子河流域水化学类型以碳酸盐岩石风化物质和蒸发岩溶解物质来源为主的HCO3--Ca2+、HCO3--Ca2+·Mg2+型,只有很少水样表现为HCO3-·SO42--Ca2+型;从Gibbs图的分析可知:星子河流域水化学组分主要来源于岩石风化,是岩石风化控制型,大气降水输入和蒸发-浓缩作用对该流域水化学离子的贡献有限;该流域水化学时间变化上表现出明显的降水稀释效应,大部分离子组分冬季含量高于夏季;相关分析表明星子河流域水化学空间变化特征明显,岩溶地质背景深刻的影响着其水文地球化学特征。     

赤水河流域上游枯水期水化学特征及其影响因素分析

赤水河上游流域处于我国西南喀斯特岩溶地貌广泛发育的地区,其河流的水化学组成代表了典型喀斯特地区河流的水化学组成。对河水的各离子含量分析表明,赤水河上游河水水化学组成以Ca2+、HCO3-离子为主,其次为Mg2+、SO42-,表现了典型喀斯特地区河流的特征。上游河水的Na+/(Na++Ca2+)、Cl-/(Cl-+HCO3-)比值较低,所有水样都落在GIBBS图的左中端,河水水化学组成主要受岩石风化控制。阴阳离子三角图及河水中的主要元素的比值对比分析表明,河水水化学组成主要受碳酸盐岩风化溶解控制。水化学的时空对比分析表明,农业活动等人为活动对河水的化学组成有一定影响。     

疏勒河流域天然水质研究及水环境保护

疏勒河流域河水的化学组成虽不尽相同,但大部分河段阴离子中以HCO3-占优势,阳离子中以Ca2+为主。以每升水中的毫克浓度为单位,阴离子HCO3->Cl->SO42-,阳离子Ca2+>Mg2+>Na++K+;只有党河下游段敦煌所采水样则是HCO3->Cl->SO42-,Ca2+>Na++K+>Mg2+。按照水文地质学的常用方法,根据每升水中主要阴、阳离子的浓度,将河水分为3种类型押重碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物类熏但大部分河段属重碳酸盐类。根据取样测试,河水的总矿化度值256.12～413.74mg/l,河水总硬度变化在3.37～7.16me/l之间,其总碱度值2.62～4.25me/l。文章还对疏勒河流域河水中微量元素的含量进行了分析、研究,对水质状况进行了评价并提出了水环境保护的意见和措施。     

石羊河流域地下水循环的同位素和地球化学演化特征

石羊河流域是我国水资源开发程度最高的内陆河流域之一,是干旱区典型的水资源脆弱带,其生态环境问题日益严重,因此,研究石羊河流域地下水循环和地球化学演化规律具有重要意义.本研究从祁连山顶到红崖山水库沿径流剖面采集水样,对降水、地表水和地下水的水化学及同位素δ18O、δD进行分析,以揭示地下水的补给、径流和排泄规律.结果表明,地下水径流系统在向下游输送的过程中不断接受河流的渗漏补给和农田灌溉入渗补给,通过河床溢流、人工开采的形式排泄,盆地平原区地下水以垂向运动为主.盆地下游是地下水的主要排泄区,盆地北端地下水随基底抬升而上升溢出,转化为地表水排出.流域地下水从上游到下游矿化度逐渐升高,溶解性总固体(TDS)值在131 ～1750mg·L-1之间;水化学类型从HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+型逐渐转化为SO42--HCO3-Mg2+-Ca2+型,呈现明显的分带特征.     

羊卓雍流域雪坑中化学离子记录研究

2006年8～9月在西藏南部羊卓雍流域采集了3个不同地点的50个雪坑样品,分析了所有样品的阳离子(Na 、NH 4、K 、Ca2 和Mg2 )、阴离子(C1-、SO2-4和NO-3)和氧稳定同位素.分析表明,3个雪坑的化学特征一致,阴离子中NO-3的浓度最高,为93.7μg·L-1(16.1～187.2μg·L-1);阳离子中Ca2 浓度最高,为81. Oμg·L-1,(19.0～236.7μg·L-1),分析结果同青藏高原南部其它地区的雪坑离子浓度相当(两者比值为0.5～2.0),而仅为高原北部离子浓度的2/5～1/25.该区域雪坑中离子浓度在季风季节和非季风季节差异显著,在季风季节NO-3、NH 4浓度升高30%～40%,是因为受植被、牲畜、人为活动以及雷暴的影响; Ca2 、Mg2 陆源离子浓度在季风季节降低了80%,是由于季风季节来自北方的沙尘、大风减少和印度季风带来丰富的降水对岩屑气溶胶的"淋洗"使Ca2 、Mg2 浓度显著降低.阴、阳离子浓度的变化受到海拔高度的差异和沉积后作用的影响,表现为Ca2 、Mg2 浓度随海拔降低而升高, SO2-4、NO-3随海拔降低和沉积后作用的影响而降低.     

西藏羊卓雍错沉积物沉积速率的测定

利用~(210)Pb和~(137)Cs测定了西藏羊卓雍错湖泊沉积物的沉积速率。结果表明,羊卓雍错湖心和北部湖区沉积柱中的~(137)Cs都只有一个蓄积峰。假定对应的时标为1963年,据此得出的沉积物累积率分别为0. 014 5 g/(cm~2·a)和0. 025 2g/(cm~2·a),对应的年均沉积速率分别为0. 041 cm/a和0. 068 cm/a;而~(210)Pb的结果显示,羊卓雍错湖心和北部湖区的沉积物累积率分别为0. 014 6 g/(cm~2·a)和0. 014 7 g/(cm~2·a),对应的年均沉积速率分别为0. 040 cm/a和0. 041 cm/a。~(210)Pb和~(137)Cs的定年结果在北部湖区的定年结果差别较大,很可能是由于湖水在北部湖区的渗漏,导致沉积物中Cs的纵向迁移造成的。     

羊卓雍错水体pH偏高的成因

羊卓雍错（简称“羊湖”）流域是我国生态环境保护的重点区域,但羊湖水体pH往往超标,令当地管理部门倍感压力.针对羊湖pH偏高的问题,利用地球化学方法,从水化学和流域风化的角度寻找相关线索,以揭示羊湖水体pH偏高的成因.结果表明:①羊湖水体pH在8.5~9.3之间,超标率为49%,同时具有季节性变化特征;而羊湖流域水源（包括地表水、地下水和冰川融水等）pH中间值为8.52,基本代表该流域水源pH的背景值.②羊湖流域水源水化学类型为Ca-HCO₃或Ca-SO₄,汇入羊湖经历长期蒸发浓缩和复杂地球化学过程后,水化学类型转化为Mg-SO₄.③羊湖流域不但存在碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化,还有硫化物矿物风化特征.羊湖水体pH超标与羊湖流域水源无关,而是流域风化和其自身长期自然演化的结果.流域风化为羊湖水体提供的大量HCO₃-,是羊湖pH在特定条件下自然演化的物质基础.羊湖封闭型水动力学特征使HCO₃-滞留并累积在水体中,这为羊湖pH自然演化提供了一个必要条件.在长期蒸发浓缩过程中,水体中一部分HCO₃-转化为CO₃2-,导致水体pH逐渐上升,这是羊湖水体pH偏高的充分条件.简言之,羊湖pH偏高是流域风化、封闭型的水动力学和水体长期蒸发浓缩共同作用的结果.鉴于羊湖水体pH偏高是长期自然演化的结果,建议将pH从羊湖水质管理的考核指标中排除,以免造成不必要的管理成本和压力.      

“三江”河源地区主要河流的水资源特征

该文在长江、黄河、澜沧江河源地区水资源特征分析研究的基础上,重点对河源地区主要河流的水化学特征进行了较为全面的研究。分析了各干、支流河水的主要离子成分、水化学类型、河水的矿化度、总硬度、总碱度以及河水的主要微量元素组成。并根据中国生活饮用水水质标准和工农业生产用水标准的要求,对“三江”河源地区主要河流的水质状况进行了评价。     

Pu在处置库地下水中的种态模拟及影响特征

采用PHREEQC对Pu在西南某低放废物处置库、甘肃北山高放处置库五一检测井和三号井地下水中的种态及影响进行对比分析,并探讨了pH、pE和离子浓度对Pu在地下水溶液中的影响分布。结果表明:Pu在地下水中主要以Ⅳ价的Pu(OH)_4和Pu(OH)_3~+为主,其次有少量Ⅴ价的PuO_2~+存在。pE和pH对Pu在地下水中的种态存在影响较大,强酸环境中溶液主要以Pu(Ⅲ)存在,中性及碱性环境中,溶液主要以Pu(Ⅳ)存在。离子浓度对Pu在地下水中的种态有一定影响,主要原因是CO_3~(2-)和SO_4~(2-)易与Pu结合形成新的络合物。因此,放射性废物处置库选址与安全评价工作等需要充分考虑周边地下水溶液的离子浓度、pH和pE等影响因素。     

艾比湖流域地表水水化学特征及空间变异特征分析

为了更好地了解艾比湖流域的水化学特征变化,采用2014年5月和10月2次的野外实地考察数据,利用多元统计和空间变异特征的方法分析艾比湖流域地表水化学特征。结果表明:1)流域水化学组成以Na+、Cl-离子为主,其次为Mg~(2+)、SO_4~(2-)。2)通过因子分析可得,第一主成分包括TDS、矿化度和Mg2+,第二主成分为p H。3)聚类分析结果显示在以5为阈值的前提下将丰水期的水化学参数聚为两类,一类为HCO-3、K+、Ca~(2+)、Cl~-、Na~+、SO_4~(2-)、p H和Mg2+,另一类为TDS、电导率和矿化度;而枯水期可聚为3类,第一类为HCO-3、K+、Ca2+、Cl-、Na+、SO_4~(2-)和Mg2+,第二类为TDS、电导率和矿化度,第三类为p H。4)根据水化学参数的空间分布特征分析得出,从丰水期到枯水期各水化学参数空间变异较为明显,并且均呈下降趋势,其中K+的空间变异最为显著,p H的最不显著。     

泸沽湖沉积物－水界面扩散作用对上覆水体基本化学组成的影响

通过云南泸沽湖──半封闭深水湖泊湖水和沉积物孔隙水中Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｎａ＋、ＨＣＯ等基本组分及ｐＨ等剖面分布的研究,结果表明,这些基本组分可以自底部沉积物向上覆水体扩散迁移。定量地估算了扩散通量及其对上覆水体的影响程度,说明湖泊沉积物－水界面作用在控制整个水体水化学基本组成中起着重要的作用。     

黑河水资源特征及水环境保护

黑河是我国西北地区较大的内陆河,横跨山地、盆地和沙漠三大地貌类型区,用水矛盾尤其是经济建设与生态环境用水矛盾突出。该文在对黑河流域自然概况及水文特征研究的基础上,重点对黑河的水化学特征进行了较为全面的研究。分析了干流河水的主要离子成分、水化学类型、河水的矿化度、总硬度、总碱度及河水的微量元素组成,并对水质状况进行了评价,提出了水环境保护的意见和建议。     

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.