Isotope tracing of submarine groundwater discharge offshore Ubatuba, Brazil: results of the IAEA–UNESCO SGD project

Results of groundwater and seawater analyses for radioactive (³H, ²²²Rn, ²²³Ra, ²²⁴Ra, ²²⁶Ra, and ²²⁸Ra) and stable (D and ¹⁸O) isotopes are presented together with in situ spatial mapping and time series ²²²Rn measurements in seawater, direct seepage measurements using manual and automated seepage meters, pore water investigations using different tracers and piezometric techniques, and geoelectric surveys probing the coast. This study represents first time that such a new complex arsenal of radioactive and non-radioactive tracer techniques and geophysical methods have been used for simultaneous submarine groundwater discharge (SGD) investigations. Large fluctuations of SGD fluxes were observed at sites situated only a few meters apart (from 0 cm d⁻¹ to 360 cm d⁻¹; the unit represents cm³/cm²/day), as well as during a few hours (from 0 cm d⁻¹ to 110 cm d⁻¹), strongly depending on the tidal fluctuations. The average SGD flux estimated from continuous ²²²Rn measurements is 17 ± 10 cm d⁻¹. Integrated coastal SGD flux estimated for the Ubatuba coast using radium isotopes is about 7 × 10³ m³ d⁻¹ per km of the coast. The isotopic composition (δD and δ¹⁸O) of submarine waters was characterised by significant variability and heavy isotope enrichment, indicating that the contribution of groundwater in submarine waters varied from a small percentage to 20%. However, this contribution with increasing offshore distance became negligible. Automated seepage meters and time series measurements of ²²²Rn activity concentration showed a negative correlation between the SGD rates and tidal stage. This is likely caused by sea level changes as tidal effects induce variations of hydraulic gradients. The geoelectric probing and piezometric measurements contributed to better understanding of the spatial distribution of different water masses present along the coast. The radium isotope data showed scattered distributions with offshore distance, which imply that seawater in a complex coast with many small bays and islands was influenced by local currents and groundwater/seawater mixing. This has also been confirmed by a relatively short residence time of 1–2 weeks for water within 25 km offshore, as obtained by short-lived radium isotopes. The irregular distribution of SGD seen at Ubatuba is a characteristic of fractured rock aquifers, fed by coastal groundwater and recirculated seawater with small admixtures of groundwater, which is of potential environmental concern and has implications on the management of freshwater resources in the region.     

石期河流域地下水化学特征及物质来源分析

为明确典型岩溶溶丘洼(谷)地区域地下水化学特征及其成因,以石期河流域为研究对象,运用Gibbs图、Piper图、端元分析及离子比例系数等方法,对地下水水化学特征及物质来源进行了定性和定量分析.结果表明,研究区内地下水pH值介于6.06～8.07之间,Ca~(2+)、 Mg~(2+)和HCO~-_3是地下水中的主要离子,其质量浓度范围分别为2.61～108.7、 0.54～27.61和8.1～370.74mg·L~(-1),符合岩溶水高钙弱碱性特征;地下水物质成分中, Ca~(2+)和Mg~(2+)主要受到碳酸参与的灰岩和白云岩风化作用的控制, Na~+主要来源于硅酸盐岩的溶解,同时, Ca~(2+)和Na~+在地下水流动过程中进行阳离子交替吸附作用; K~+、 Cl~-和NO~-_3主要受到农业化肥施放和生活废水排放的影响.此外,大气降水作为该区域地下水的主要补给来源,对当地地下水化学特征和物质来源也有一定的影响.     

京津冀西北典型流域地下水化学特征及补给源分析

为揭示京津冀西北典型流域地下水循环特征,运用环境同位素和水化学技术等方法分析张家口市不同流域水体氢氧同位素特征、水化学特征及时空变化特征、地表地下水转化关系。结果表明：地表水化学类型主要为HCO₃-Mg·Na和HCO₃·Cl-Na型;地下水化学类型不同时期表现出不同的类型,水化学类型更为多样,主要以HCO₃-Mg·Na型、HCO₃·Cl-Na型、HCO₃·Cl-Na·Mg为主。地表河水和地下水中离子均主要来源于岩石风化作用;张北和桑干河流域地下水中离子偏向于蒸发浓缩作用控制。张家口市各流域地表地下水δ¹⁸O、δD组成较为接近,表明了当地地表水和地下水均受到大气降水的补给。大气降水和地表河水对地下水的补给比例均值分别为37.74%和62.26%,以地表河水的补给为主要方式。     

东平湖DOM荧光特征及与氢氧同位素指标的相关性

本研究在运用三维荧光光谱示踪平水期东平湖DOM荧光特征的基础上,进一步分析其与氢氧同位素指标的相关性,并在此基础上尝试对大气降水的DOC贡献进行估算,以期为东平湖的污染控制及治理提供依据.结果表明,东平湖平水期DOM主要由类蛋白组分（C1和C4）和类腐殖质组分（C2和C3）构成,以类酪氨酸组分C1为主,C1所占比重将近50%.平水期东平湖DOM同时受陆源、内源及大气降水的影响,但以内源输入为主;外源输入中大气降水补给与大汶河输入所占比例相当;大气降水中的溶解性有机碳输入可能会对东平湖DOM产生不可忽视的影响,需进一步系统研究.氢氧稳定同位素与溶解态有机碳以及类腐殖质荧光之间呈显著相关关系,可以在一定程度上指示DOM的变化趋势.     

利用电除尘器降低蓄电池生产中铅尘排放量研究

阐述了利用电除尘器降低蓄电池铅尘排放量的方法和效果     

腕足类生物壳体在沉积、成岩过程中同位素平衡问题研究

综合分析了现代腕足类生物壳体方解石中的C、O同位素特征，以及有关古生代腕足类生物壳体方解石构造和地球化学研究成果，分析结果证明：只有那些无发光性特点、无胶结和溶蚀构造特点、有较好纤维构造特点、含高Sr、Na和低Mn、Fe（Mg）的第二层腕足类生物壳体方解石的δ18O值不受成岩作用影响；而原始层和壳体中的特殊部位如铰合轴、腕骨、茎孔、交互面、肌痕等在沉积、成岩过程中与海水处于非同位素平衡状态。     

N_2O的氮、氧稳定同位素真空制样系统探讨

氮、氧稳定同位素指标在N2 O源汇识别、全球源汇质量估算中具有独特的定量作用。本文主要讨论N2 O的氮、氧稳定同位素真空制样系统的基本原理、总体设计和技术难点 ,为建立N2 O氮、氧稳定同位素真空制样系统提供理论基础。     

上海市大气中非甲烷烃与机动车尾气排放研究

采用特征性化合物法和统计法相结合的方法,对上海市大气中非甲烷烃(NMHC)与作为机动车尾气特征性化合物的CO与Pb进行了相关性分析。结果发现,NMHC与Pb在显著性水平0.01下显著性相关,相关系数达到0.593(n=18);NMHC与CO小时均值相关系数达到0.495(n=2329),日均值相关系数达到0.581(n=114)。从而判断机动车尾气排放已经逐渐成为上海市大气中NMHC的主要贡献者。     

显像管玻壳铅尘污染特性的研究

以石家庄市显像管玻壳厂排放的铅尘为研究对象，通过在该玻壳厂周围土壤布点采样，较系统地研究了铅尘在大气和周围土壤中的迁移和转化规律，研究表明，用高斯模式能成功地预测铅尘在大气中的迁移扩散规律，玻壳厂周围土壤表层铅含量较大值出现在当地年主导风向（SSE，N）下风向，铅在土壤中的分布主要集中在0－20cm的耕作层，在20－40cm深度范围内，铅含量呈下降趋势，最大降幅达50％。     

铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数的研究

针对目前铅芯橡胶支座等效线性分析模型动力参数选取不够合理的现状 ,笔者通过对铅芯橡胶支座水平动态试验分析 ,系统研究了铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数与其几何结构及外加动力荷载特性的关系。研究结果表明 :铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数 (水平耗能、等效刚度及等效阻尼比 )主要由其本身的几何构造及组成材料决定 ,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性。笔者对试验数据进行数学统计分析 ,归纳出一些经验公式 ,为其等效线性化动力分析模型参数的合理选取提供了计算方法 ,从而提高其动力分析结果的安全性。