西藏拉萨河流域河水主要离子化学特征及来源

为掌握拉萨河流域水化学的时空变化特征、来源以及主要控制因子,于2014年8月~2015年7月在拉萨河拉萨水文站断面定点采集水样,并对其主要的化学离子进行分析.结果表明:HCO_3~-是主要的阴离子,占离子总量的68.73%,SO_4~(2-)含量其次,Ca~(2+)是主要的阳离子,占离子总量的67.75%,其次为Mg~(2+),拉萨河流域四季的pH值介于8.31~8.90,平均值为8.59,整体偏碱性,其中夏季的pH平均值最高,主要是因为水生植物光合作用以及浮游植物生长的影响.EC值介于155.0~257.0μS·cm-1之间,平均值为210.5μS·cm-1,TDS均值为181.35 mg·L-1,高于世界河流平均值.这是因为高原构造抬升活动频繁,造成岩石机械风化加强,从而加速岩石溶解.拉萨河流域的主要离子浓度大小表现为冬季春季秋季夏季的变化规律.离子来源分析表明,HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来源于碳酸盐岩的风化,Cl-、SO_4~(2-)、NO_3~-离子主要来源于大气和岩石风化.此外,由于降雨和冰川融水的稀释作用,河流中的主要离子浓度与河流径流量呈现负相关的关系.     

典型西南岩溶区工业城市降水酸化缓解原因探究——以柳州市为例

利用柳州市环境保护监测站2013—2017年大气降水监测数据,分析近年来柳州岩溶区工业城市降水酸化缓解原因,并对离子来源进行探究.结果表明:①统计柳州近5年的降水pH值发现研究区降水酸化问题有了明显的改善,同时具有季节性差异,春冬季降水酸化相对夏秋季较重.②通过分析降水中主要离子组成及变化特征、计算中和因子(NF)和相对酸度(FA)发现,降水中主要离子浓度出现减少趋势,酸化类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,且99.97%的酸性离子被NH~+_4、Ca~(2+)等离子所中和,所以得出酸性物质的减少和碱性离子的中和作用可能是降水酸化改善的重要因素.③采用Hysplit模型对研究区降水酸化较严重的2016年(共60场)的降水水汽来源进行后向轨迹追踪及聚类分析,显示降水离子组成与浓度不仅与当地污染源有关,还与来自大陆内部西北和西南远距离物质输送有关.上述结果指示由于喀斯特化学风化作用、柳州市严格执行环保规定、大环境改善导致远程传输污染减弱等原因使得柳州市降水酸化情况得到极大改善.此外值得注意的是柳州市酸雨类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,指示随着工业污染的控制得到减弱,日益增长的机动车尾气排放或许成为研究区下一步治理重点方向.     

云南荞麦地流域地下水水化学特征及物质来源分析

为研究荞麦地流域地下水的水化学特征及物质来源,2017年7月在研究区共采集地下水的水样32个,综合运用聚类分析、因子分析和路径模型分析等方法,分析了荞麦地流域地下水水化学特征,并定性和定量探讨了荞麦地流域地下水水化学的物质来源.结果表明,研究区内水体整体呈弱碱性,Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-和N_3O~-等主要阴阳离子具有较高的空间变异性.通过聚类分析可知,研究区内地下水可分为两大类:A类和B类,分别具有两个子集:A_1、A_2、B_1和B_2,并且从A类地下水到B类地下水化学类型开始变得复杂,A类地下水水化学类型均为HCO_3-Ca型,B_1类地下水和B_2类地下水分别有HCO_3-Ca型、HCO_3-Na·Ca型、HCO_3-Na·Ca·Mg型和HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca·Mg型、HCO_3-Na·Ca型各3类.为进一步探讨地下水水化学的影响因素,通过因子分析和路径模型分析可确定碳酸盐岩、人类活动、蒸发岩和硅酸盐岩是地下水的主要物质来源.其中人类活动的作用和MgSO_4型蒸发岩的溶解,是形成以碳酸盐岩为地下水化学组分的主要来源,同时具有多元地下水水化学特征的重要原因.     

酸雨对广西典型碳酸盐岩地区碳源效应研究

选取广西两个典型碳酸盐岩地区桂林(代表灰岩地区)与柳州(代表白云岩地区)作为研究区域,研究酸雨与岩石表面反应,并计算出由酸雨对碳酸盐岩的化学风化过程中形成CO2成为碳源的量。利用溶蚀试片溶蚀速率以及GIS技术得到研究区由酸雨产生的CO2源为41.066×108 g/a,其中桂林市区速率为33.349×108 g/a,柳州市区速率为7.717×108 g/a。单位面积源桂林与柳州分别为66.967×105 g/a.km2和42.777×105 g/a.km2,虽然低于两地的单位面积汇分别为273.891×105 g/a.km2与43.660×105 g/a.km2,但已不容忽略。柳州市区CO2源的释放速率比桂林市区慢的原因主要有二:桂林市区碳酸盐岩的代表面积为柳州市区2.77倍;由于柳州酸雨总体强度比桂林低,导致碳酸盐岩的溶蚀速率较低。     

亚热带典型岩溶区地表溪流水文地球化学昼夜变化及其影响因素研究

为了解岩溶区地表溪流水文地球化学的昼夜变化过程及其影响因素,于2013-07-09～2013-07-14期间,在广西壮族自治区融安县官村地下河出口(G1)和下游雷崖村(G2)设置两个监测点同时展开了为期5 d的高分辨率昼夜监测工作,每15min监测水温(T)、pH、溶解氧(DO)和电导率(Spc),每2 h进行人工采样工作,样品测试Ca2+、HCO-3和NO-3等主要离子以及δ13CDIC.结果发现:1 G1和G2点都是HCO3-Ca型水,但是两个监测点表现出不同的水文地球化学昼夜变化过程;2监测期间官村地下河出口(G1)的物理化学参数和主要离子(Ca2+、HCO-3和NO-3等)基本上保持稳定,而雷崖监测点(G2)的物理化学参数(T、pH、DO、Spc)和Ca2+、HCO-3和NO-3离子表现出有规律的昼夜变化特征;3 G2监测点的溶解无机碳(DIC)和δ13C值表现出相反的昼夜变化特征,DIC在白天下降晚上升高而δ13C值白天上升晚上下降,并表现出较好的负相关关系(相关系数为-0.87,P<0.01).结果表明,水生植物的光合作用和呼吸作用、水温以及脱气作用共同影响岩溶区地表溪流水文地球化学的昼夜变化,控制了岩溶地表溪流内部物质循环过程.     

柳江流域柳州断面水化学特征及无机碳汇通量分析

用河流水化学的离子组成特征来揭示流域化学风化过程及其碳汇效应成为了当前全球变化研究的一个重要方面.对2013年1月至12月柳州段河水每月2~3次采样分析,结果表明,水化学类型为舒卡列夫分类法中的HCO3-Ca型,离子组成以Ca2+和HCO-3为主,这主要体现了流域内碳酸盐岩溶解对河水水化学特征的控制作用.河水的主要离子质量浓度表现出明显的季节变化特征,总体上冬季最高,秋季和春季次之,夏季最低.其中Ca2+和HCO-3离子质量浓度受稀释效应和CO2效应的共同作用,表现为夏季最低,秋季最高;其它离子的质量浓度变化受稀释效应、农业活动或两者的共同作用的影响.对河水的化学计量分析表明碳酸和硫酸共同参与了流域碳酸盐的风化,并且δ34S的值为7.65‰~8.55‰,通过分析SO2-4可能主要来自矿床硫化物的氧化和大气酸沉降.为了准确估算岩溶碳通量,运用化学质量平衡法,估算出[HCO-3硫酸]/[HCO-3]=28.26%,在扣除硫酸作用产生的无机碳(HCO-3)的基础上,运用水化学-径流法估算出柳江柳州断面无机碳通量(以CO2计)为8.95×105t·a-1.并且通过分析碳通量与流量和HCO-3之间的关系,表明河流流量是影响岩溶碳通量的主控因素.     

岩溶流域洪水过程水化学动态变化及影响因素

岩溶流域河流水化学对暴雨/洪水过程有着快速响应,是岩溶碳循环的重要过程,不应忽视.本文通过2015年11月8～12日阳朔断面洪水过程水化学特征的动态监测,分析了各主要离子变化特征和影响因素,计算不同来源无机碳浓度和通量.结果表明,阳朔断面洪水过程各阶段水化学类型为Ca-HCO_3型.水化学离子主要源自碳酸盐岩风化,同时有硅酸盐岩风化、降雨及人类活动的贡献.洪水过程中,受控于水文过程,碳酸盐岩风化强度先急剧减弱后缓慢加强,HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)的浓度也呈现一致的变化趋势.而SO_4~(2-)、Cl~-、Na~+和K~+动态变化主要受大气降水和人类活动的影响.碳酸风化碳酸盐岩是无机碳的主要来源,平均占总无机碳74. 3%;因硫酸/硝酸的输入,硫酸/硝酸风化碳酸盐岩在洪水过程中对无机碳的贡献明显增加,最高可达31. 7%.阳朔断面地质碳汇通量在洪水前、第一次洪水过程和第二次洪水过程分别为1. 28×10~8、5. 28×10~8和11. 52×10~8g·d~(-1).洪水前地质碳汇通量与年平均通量相当,而洪水过程数倍于年平均通量.并且,因两次洪水过程碳酸盐岩风化强度存在显著差异,第一次洪水过程地质碳汇通量在相同流量情况下仅为第二次洪水过程的58%.     

石期河西南子流域地下水重金属来源解析及健康风险评价

为了探讨地下水中重金属元素的污染来源及健康风险状况,以石期河西南子流域为研究区,对该区域内41组具有代表性的地下水样品中的10种重金属元素As、 Cr、 Cd、 Al、 Cu、 Zn、 Ni、 Co、 Mn和Hg进行检测,利用相关性分析和主成分分析解析研究区地下水中重金属元素的可能污染来源,运用单因子污染指数(P_i)、内梅罗综合污染指数(P_N)和健康风险评价模型评估10种重金属元素的浓度特征和健康风险水平.结果表明：(1)研究区地下水重金属元素的浓度平均值均未超过地下水质量标准Ⅲ类水标准限值(GB/T 14848-2017),仅Al的浓度最大值超出,其次Al、 Mn和Cr的浓度变幅较大,平均贡献率最大的重金属元素是Al(65.74%).(2)单因子污染指数评价结果显示仅重金属元素Al超出清洁水平,内梅罗综合污染指数评价结果表明研究区处于低污染水平,地下水质良好.(3)多元统计分析结果显示,Zn、 Co和Mn为地质成因和生活废弃物组成的混合源,Al、 As和Cu为农业源,Cd、 Cr和Ni为工业源,Hg来自于大气的长距离传输.(4)研究区各重金...     

不同地质背景下河流水化学特征及影响因素研究:以广西大溶江、灵渠流域为例

2013年5月至2014年4月,对漓江上游两个具不同地质背景的地表河流域进行一个完整水文年的观测和采样,探讨河流水化学的季节性变化特征和主要影响因素.结果表明,无论是碳酸盐岩占一半的灵渠流域,还是仅占9%的大溶江流域,其水化学类型均为Ca-HCO_3型,HCO_3~-和Ca~(2+)是主要的阴阳离子.河水的主要离子浓度整体表现为冬高夏低的特征,主要受流量变化的影响.Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要源自流域内碳酸对碳酸盐岩的风化溶解,同时存在硫酸风化碳酸盐岩和硅酸盐岩风化的贡献.此外,相较于灵渠,大溶江流域上游具较强侵蚀性外源水对下游碳酸盐岩的侵蚀,增加了碳酸盐岩风化对河流水化学的贡献.而K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)主要受大气降水和人类活动的影响,相较而言,灵渠流域受人类活动影响更为显著.     

人类活动影响下水化学特征的影响: 以西江中上游流域为例

对西江中上游3个代表性断面进行一个完整水文年每月3次的观测和取样,利用水化学、流量等数据,探讨自然过程和人为活动影响下的河流水化学演化过程.对研究区116个水样的水化学特征进行分析.研究区的类型为HCO-3-Ca2+型,化学风化类型主要属于岩石风化,Ca2+和HCO-3是主要的阳离子和阴离子,反映了岩溶地区河水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响.Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-主要受自然条件控制,人类活动影响对其影响不大.K+、NO-3、SO2-4、HCO-3不同程度地受到人类活动的影响并且显示出不同的影响途径.本研究对我国南方季风区河流水化学变化、水质特征、下游珠江物质输送通量的影响、水质保护具有重要意义.