无定河流域地表水硝酸盐浓度的时空分布特征及来源解析

无定河流域作为黄河的一级支流,其水生态环境质量深刻影响着黄河流域生态保护与高质量发展.为识别无定河流域硝酸盐污染来源,对2019～2021年期间无定河的地表水样品进行了采集,探究了流域地表水体硝酸盐浓度的时空分布特征及影响因素,借助水化学方法、氮氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定性和定量地确定了地表水硝酸盐各来源及其贡献率.结果表明,无定河流域硝酸盐浓度存在显著时空差异.时间上,丰水期地表水NO^-₃-N浓度均值高于平水期;空间上,下游地表水NO^-₃-N浓度均值高于上游.地表水硝酸盐浓度的时空差异主要受降雨径流、土壤类型以及土地利用类型的影响.无定河流域地表水丰水期硝酸盐的主要来源是生活污水及粪肥、化学肥料和土壤有机氮,其贡献率分别为43.3%、 27.6%和22.1%,降水的贡献率仅占7.0%.不同河段地表水硝酸盐污染源贡献率存在差异,上游土壤氮贡献率明显高于下游,为26.5%;而下游生活污水及粪肥的贡献率明显高于上游,为48.9%.可为无定河乃至干旱及半干旱地区的河流硝酸盐来源解析和污染治理...     

雅鲁藏布江河水氢氧同位素时空变化特征

为揭示流域内水汽循环过程变化规律、揭示河水稳定同位素与气象要素及海拔之间的关系,2018年先后采集雅鲁藏布江干流丰、平、枯,水期水样90个,对河水的氢氧同位素组成进行了分析.结果表明：利用δ¹⁸O与纬度和海拔定量关系模型研究了雅江流域降水氢氧同位素空间变化特征,发现降水中δ¹⁸O值变化呈现东西部（雅江上、下游）高中部（雅江中游）低的趋势;建立了雅江丰、平、枯水期河水氢氧同位素方程,研究发现δD与δ¹⁸O的线性方程斜率低于中国大气降水线,河水δD与δ¹⁸O有一定的季节性特征,其受大气降水的影响较大,且丰水期较平水期以及枯水期相比更为明显;雅江河水中δ¹⁸O空间特征表现为,从上游至下游整体表现出先降低再升高的变化趋势.南北空间上表现为河水δD-δ¹⁸O从南至北逐步增高的趋势.δD-δ¹⁸O值与海拔高度具有较弱的负相关关系;受地表蒸发分馏、降水云团迁移以及流域岩石风化的影响,雅江河水d值季节性、空间性变化明显.     

胶莱平原大气降水氢氧稳定同位素特征研究

区域大气降水稳定同位素组成是利用同位素技术研究区域水循环所必须的前提,对于深入了解水循环过程具有重要意义。本研究基于降水样品,分析了胶莱平原及周边地区降水氢氧稳定同位素特征,探讨了降水同位素的环境效应,并通过对比分析不同水汽输送路径站点的降水同位素季节变化趋势,揭示了胶莱平原大气降水水汽来源。结果显示：胶莱平原大气降水线LMWL为δ²H=6.38δ¹⁸O+0.72,胶莱平原大气降水δ¹⁸O存在较显著的温度效应和降水量效应,高程效应不显著。6—9月,胶莱平原降水水汽主要受控于东亚季风,水汽主要来自相邻太平洋海域蒸发水汽;10月—次年5月,胶莱平原降水水汽主要受控于西风,水汽来源于局地蒸发,受极地水汽影响较小。本研究结果将为胶莱平原地表水—地下水—海水之间的相互转化及水循环研究提供基础。     

典型西北山地-绿洲系统不同水体水化学特征及其水力关系分析

开都河流域是西北内陆区典型的山地绿洲系统,其水化学信息对了解区域水文过程和优化水资源配置具有重要意义.基于2020年内不同季节山区、绿洲区多种水体样品的采集及测试,分析了该区域水化学特征及其水力联系.结果表明：(1)研究区水体整体呈微碱性,pH和TDS值呈现绿洲区高、山区低的分布特征;HCO^-₃和Ca²⁺为主要的阴阳离子,区域水化学类型多为HCO^-₃-Ca²⁺型,绿洲区地下水水化学类型较之山区更复杂;区域水化学特征受岩石风化和人类活动影响较为明显.(2)河水δ¹⁸O和δD值呈现夏季贫化、春季富集的季节变化特征,而地下水为冬春贫化,秋季富集;降水和冰川水年内变化不显著;河水及地下水的δ¹⁸O和δD值则表现为绿洲区富集、山区贫化的空间分布特征.(3)研究区地表水和地下水的相互关系密切,且在夏季转化频繁;绿洲区地表水与地下水的转化特征呈显著的时空差异性.研究结果对于我国西北内陆区水资源的优化配置具有重要意义.     

安徽淮北临涣矿区地表水水化学及硫氢氧同位素组成特征

以淮北临涣矿区为研究对象,系统的采集了研究区河水、沉陷区积水和矿井排水等共23个水样,分析测试其常规水化学指标及氢氧硫同位素特征值。采用Piper三线图、Gibbs图与线性回归分析等方法,探讨了研究区不同类型地表水水化学组份特征及影响因素、SO_4~(2-)来源等问题。结果表明:研究区地表水TDS含量较高,属高矿化度水质类型,阳离子主要为Na~+和Ca~(2+),阴离子主要为HCO3-与SO_4~(2-),其中浍河河水水化学类型主要为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~-型,沉陷积水主要为Na~+-Cl~--SO_4~(2-)型;研究区河水和沉陷区积水SO_4~(2-)含量较高,平均值分别为412. 90 mg/L和490. 61 mg/L,河水中SO_4~(2-)主要来源于蒸发岩溶解、废水排放,沉陷区积水SO_4~(2-)来源于河水补给及矿井排水的影响;地表水的δD和δ~(18)O值变化范围为-55. 3‰～-29. 3‰和-7. 2‰～-2. 6‰,均落在大气降水线下方,表明其受到不同程度蒸发作用,河水、沉陷积水主要补给来源是大气降水; Gibbs图分析结果表明河水离子组成主要受岩石风化的控制,而沉陷区积水主要受蒸发作用影响。     

沿海城市降水中总汞及汞同位素特征研究

大气汞沉降是汞从排放源进入地表系统最主要的迁移途径,利用汞同位素追踪汞在大气中的迁移转化规律及潜在来源对研究汞的生物地球化学循环具有重要意义.本研究于2012—2013年对厦门市小坪、坂头、鼓浪屿和洪文站点降水中总汞(THg)浓度和汞同位素的变化特征进行了研究.结果表明,厦门降水中THg浓度为1.0～59.4 ng·L~(-1),大气THg湿沉降量为13.1μg·m~(-2)·a~(-1).厦门冷、暖季降水中THg浓度相当,但由于暖季丰沛的降水量,导致暖季THg的湿沉降量约为冷季的2.5倍.降水样品中均表现出负的偶数汞同位素质量分馏(δ~(202)Hg,-2.2‰～-1.5‰)、正的奇数汞同位素非质量分馏(Δ~(199)Hg,0.08‰～0.22‰),以及轻微偏正的偶数汞同位素非质量分馏(Δ~(200)Hg,0.01‰～0.07‰).厦门降水中奇数汞同位素非质量分馏是大气汞液相光致还原反应的结果.偶数汞同位素非质量分馏不明显与其处于较低的纬度有关.厦门降水中δ~(202)Hg接近于厦门当地及贵州燃煤烟气中的δ~(202)Hg值,表明厦门降水中汞可能受到本地或传输过来的燃煤排放的影响.     

Predicting δCDIC dynamics in CCS: A scheme based on a review of inorganic carbon chemistry under elevated pressures and temperatures

Stable carbon isotopes are important tools to assess potential storage sites for CO₂, as they allow the quantification of ionic trapping via isotope mass balances. In deep geological formations high p/T conditions need to be considered, because CO₂ dissolution, equilibrium constants and isotope fractionation of dissolved inorganic carbon (DIC) depend on temperature, pressure and solute composition. After reviewing different approaches to account for these dependencies, an expanded scheme is presented for speciation and carbon isotope fractionation of DIC and dissolution of CaCO₃ for pCO₂ up to 100 bar, pH down to 3 and temperatures of up to 200 °C. The scheme evaluates the influence of respective parameters on isotope ratios during CO₂ sequestration. The pCO₂ and pH are the dominant controlling factors in the DIC/δ¹³C/pH system. The fugacity of CO₂ has major impact on DIC concentrations at temperatures below 100 °C at high pCO₂. Temperature dependency of activities and equilibrium dominates at temperatures above 100 °C. Isotope ratios of DIC are expected to be about 1–2‰ more depleted in ¹³C compared to the free CO₂ at pCO₂ values above 10 bar. This depletion is controlled by carbon isotope fractionation between CO₂ and H₂CO₃* which is the dominant species of DIC at the resulting pH below 5.     

鲜水河断裂带虾拉沱盆地断面地下水化学特征及控制因素

为研究鲜水河断裂带内地下水水化学特征及离子来源,在采集虾拉沱盆地内降水、地表水、地下水、温泉水样品的基础上,综合运用离子比值、相关性分析、Gibbs图、Piper三线图和饱和指数等方法,分析了地下水中主要离子特征,并结合氢氧同位素信息分析了地下水的补给来源.结果表明,虾拉沱盆地地下水均为弱碱性,阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)和Na~+为主,Ca~(2+)占总离子2. 6%～53. 6%,平均为28. 84%,Mg~(2+)占总离子2. 7%～57%,平均为40. 6%,Na~+占总离子6. 2%～93. 1%,平均为28. 6%;阴离子以HCO_3~-为主,占总离子82. 4%～98%,平均为89. 6%,而章谷温泉主要以HCO_3~-和Na~+为主,分别占阴阳离子的93. 1%和98%,TDS介于116. 11～372. 75 mg·L~(-1),均值281. 91 mg·L~(-1);地下水水化学类型为HCO_3~-Mg·Ca和HCO_3~-Ca·Mg型,水文地球化学过程受碳酸盐岩风化溶解控制;温泉受断裂带控制明显,主要发育在鲜水河主断层附近,水化学类型为HCO_3~-Na型,水文地球化学过程受硅酸盐岩溶解控制.     

Varying Stable Nitrogen Isotope Ratios of Different Coastal Marsh Plants and Their Relationships with Wastewater Nitrogen and Land Use in New England, USA

The stable nitrogen isotope ratios of some biota have been used as indicators of sources of anthropogenic nitrogen. In this study the relationships of the stable nitrogen isotope ratios of marsh plants, Iva frutescens (L.), Phragmites australis (Cav.) Trin ex Steud, Spartina patens (Ait.) Muhl, Spartina alterniflora Loisel, Ulva lactuca (L.), and Enteromorpha intestinalis (L.) with wastewater nitrogen and land development in New England are described. Five of the six plant species (all but U. lactuca) showed significant relationships of increasing δ ¹⁵N values with increasing wastewater nitrogen. There was a significant (P < 0.0001) downward shift in the δ ¹⁵N of S. patens (6.0 ± 0.48‰) which is mycorrhizal compared with S. alterniflora (8.5 ± 0.41‰). The downward shift in δ ¹⁵N may be caused by the assimilation of fixed nitrogen in the roots of S. patens. P. australis within sites had wide ranges of δ ¹⁵N values, evidently influenced by the type of shoreline development or buffer at the upland border. In residential areas, the presence of a vegetated buffer (n = 24 locations) significantly (P < 0.001) reduced the δ ¹⁵N (mean = 7.4 ± 0.43‰) of the P. australis compared to stands where there was no buffer (mean = 10.9 ± 1.0‰; n = 15). Among the plant species, I. frutescens located near the upland border showed the most significant (R ² = 0.64; P = 0.006) inverse relationship with the percent agricultural land in the watershed. The δ ¹⁵N of P. australis and I. frustescens is apparently an indicator of local inputs near the upland border, while the δ ¹⁵N of Spartina relates with the integrated, watershed-sea nitrogen inputs.     

西藏盐井地区盐泉同位素特征示踪研究

对西藏盐井地区盐泉、曲孜卡泉、地表水及重要地层进行了同位素测定和分析,结合区域地质构造条件、辅以水化学证据确定泉水的补径排模式。δD~δ18O规律指示出盐泉和温泉的补给类型的差异;用δ18O对泉水的补给区海拔高程进行恢复;泉水、岩样的δ13C~δ18O规律指示出盐泉流经的主要相关层位为上三叠统地层T3b~T3d;其排泄主要受到芒康-盐井复式向斜次级背斜核部的张性裂隙所控制。