渭河和泾河流域浅层地下水水化学特征和控制因素

渭河和泾河流域是黄河流域的重要支流,了解这两个流域地下水的水质状况对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义.本文利用Piper图、Gibbs模型、Na端元图和离子相关关系等方法,解释了两流域地下水水化学组成特征及其控制因素的特征与差异.并利用WQI法、Wilcox图、USSL图和Doneen图等方法,评估研究区地下水水质的饮用和灌溉适宜性.结果表明,渭河和泾河流域浅层地下水均以淡水为主,呈弱碱性;除Na⁺外,渭河流域地下水离子浓度整体上均大于泾河流域;两流域优势阴阳离子均为HCO₃^-和Na⁺;渭河流域水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主,占50%,而泾河流域以HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-Na-K为主,各占32.5%.渭河和泾河流域水化学组成均主要受岩石风化作用控制,其中又以硅酸盐岩石风化为主;其次,研究区地下水水化学组成受到工矿活动的影响,且农业活动中化肥的施用也是其重要的控制因素;此外,渭河流域的浅层地下水水化学特征受到了明显的阳离子交替吸附作用的影响,而泾河流域有些地区却并不明显.对于饮用水水质评价而言,两流域地下水水质整体较好,且泾河流域地下水整体上优于渭河流域;根据SSP、SAR和PI指标对地下水作为灌溉水水质评价表明,研究区部分地区地下水不能直接进行灌溉,否则会造成盐害进而引起抑制植物生长,南部的水质优于北部;此外,3种灌溉水质评判方法均表明泾河流域地下水作为灌溉水水质整体上优于渭河流域.本研究能对渭河和泾河流域地下水水资源可持续利用、科学开发治理提供依据,并为黄土高原主要流域和其他类似地区水质管理及评价提供借鉴.     

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.     

汾河流域浅层地下水水化学和氢氧稳定同位素特征及其指示意义

汾河流域是黄河的第二大支流,本文利用Piper三线图、Gibbs模型、主成分分析法、相关矩阵和正向演替模型等方法,分析了汾河流域浅层地下水的水化学和氢氧稳定同位素分布特征及其控制因素,揭示了流域水循环及水质演化过程.结果表明,汾河流域地下水属弱碱性和微硬水;优势阴阳离子分别为HCO₃^-和Ca²⁺;地下水水化学类型以Mg-Ca-HCO₃和Mg-Ca-Cl-SO₄为主,水质整体较好,Ⅰ~Ⅲ类水占比超94%.地下水δD和δ¹⁸O平均值分别为-70.2‰和-9.6‰,与7~9月降水同位素值相似,指示地下水可能主要来源于该时期的降水,并发现地下水补给方式（优势流和活塞流）存在一定的空间变化.岩石风化是地下水溶质的主要来源（87%）,而大气输入和人类活动相对较小,分别占8%和5%.在岩石风化中,硅酸盐岩、蒸发盐岩和碳酸盐岩对地下水溶质的贡献相当,分别占32%、28%和26%.本研究结果可为促进可持续开发利用汾河流域地下水资源提供依据.     

黄土塬区土地利用变化对硝态氮累积和淋溶的影响

为了分析黄土塬区土地利用变化对土壤中NO₃--N迁移规律的影响,在陕西长武黄土塬区沿东西方向设置6个样地,每个样地内均选择耕地、由耕地转变来的果龄10 a和20 a左右的苹果园(下称耕地、10 a果园和20 a果园)3种土地利用方式采集土壤样品,分析土地利用变化对NO₃--N迁移的影响,并初步评估其对地下水污染的潜在风险. 结果表明:不同土地利用方式下土壤中NO₃--N均出现累积现象,达到累积峰时的土层深度表现为果园＞耕地,NO₃--N最大累积量表现为20 a果园＞10 a果园＞耕地. 耕地、10 a果园和20 a果园土壤w(NO₃--N)平均稳定深度分别为300、400和500 cm,平均稳定值分别为2.4、2.5和2.6 mg/kg. 地下水中ρ(NO₃-)为15.3 mg/L,而3种土地利用方式下土壤中ρ(可移动态NO₃-)分别为14.2、26.2和26.3 mg/L,可见,与耕地相比,果园土壤中NO₃--N淋溶至地下水的风险更大. 但由于土地利用变化导致的土壤水分运动和地下水补给存在差异,各土地利用方式对地下水中NO₃--N的贡献率尚需进一步量化.      

黄土高塬沟壑区不同坡位和植被下的土壤硝态氮特征研究

地形和植被会改变水分在土壤中的运移,进而影响土壤中硝态氮(NO_3~--N)的分布,并可能导致对水体污染的差异.在黄土高塬沟壑区黑河流域选取3个样点,采集刺槐林和草地在不同坡位(上、中和下坡位)的6 m深土样,分析了坡位和植被对NO_3~--N迁移的影响,并初步评估了其对地表水及地下水污染的潜在风险.不同坡位及植被条件下,土壤中硝态氮均没有出现累积,在表层土壤达到最大值后逐渐减小.2种植被下NO_3~--N达到稳定时的深度约为200 cm,稳定浓度均为下坡位上坡位中坡位,但在同一坡位的稳定浓度均有草地高于刺槐林的特点,说明坡位及植被覆盖类型均会影响NO_3~--N在土壤中的分布.整个流域地表水NO-3含量枯水期及汛期分别为(6.90±2.10)mg·L~(-1)和(5.84±2.86)mg·L~(-1),而坡地表层土壤(0~20 cm)中可移动态NO_3~-为(29.55±6.59)mg·L~(-1),明显大于地表水中的浓度,很有可能随径流流失造成地表水氮素污染.地下水枯水期和汛期的NO_3~-含量分别为(24.61±23.72)mg·L~(-1)和(15.70±10.78)mg·L~(-1),而坡地深层土壤(200 cm)中NO-3为(0.78±0.16)mg·L~(-1),由于浓度较低,对地下水造成污染的可能性较小.