基于水化学和氢氧同位素的东宫河流域不同水体转化关系研究

为明晰秦皇岛东宫河流域水环境特征,以该流域大气降水、地下水及地表水为研究对象,通过对水化学和氢氧稳定同位素样品测试及特征分析,揭示其时空变化特征及大气降水、地下水和地表水的相互转化关系.结果表明:①东宫河流域地下水（第四系孔隙水、岩溶水、裂隙水）和地表水（河水、泉水）的水化学类型,枯水期较丰水期丰富.丰水期水化学类型主要以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主;枯水期水化学类型以HCO₃-Ca型、HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主.②研究区第四系孔隙水和泉水的离子含量变化受季节影响较大,枯水期离子含量变化较丰水期显著;岩溶水和裂隙水各离子含量变幅较小,基本趋于稳定.岩溶含水层和裂隙含水层中富含石膏,为SO₄2-的主要来源;Na+和Cl-主要来源于易溶解盐NaCl,Ca2+和Mg2+主要来源于方解石的风化溶解.③东宫河流域地下水、地表水及大气降水之间存在密切的水力联系,针对氢氧同位素的组成分析表明,大气降水为地下水和河水的主要来源;不同泉水补给来源存在差异性,泉水主要接受岩溶水补给,同时也受蒸发作用影响;第四系孔隙水接受大气降水和河水的双重补给;裂隙水主要接受山区降水径流补给.研究显示,东宫河流域不同水体中离子含量受降雨量、温度和地质背景等影响,不同水体间联系密切,相互补给排泄.      

德阳市平原区浅层地下水水化学特征与健康风险评价

地下水是德阳市的重要供水水源,了解其水化学特征及生态风险状况对可持续发展至关重要.以德阳市平原区为研究对象,采集78个地下水样,分析其水化学特征及其影响因素,运用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)进行水化学组分来源解析,并综合运用熵权水质指数(EWQI)和人类健康风险评价模型(HHRA)进行地下水水质及健康风险评价.结果表明,地下水中Ca²⁺、HCO₃^-、Mn²⁺和TFe浓度均值超过国家Ⅲ类水质标准;Na⁺、K⁺、Cl^-、NO₃^-、Mn²⁺和TFe变异系数介于1.11～3.72,含量起伏变化大,局部富集程度高;区内地下水化学类型以HCO₃·SO₄-Ca、HCO₃-Ca·Mg、HCO₃·SO₄-Ca·Mg和HCO₃-Ca型为主,...     

崇明岛浅层地下水化学特征及其影响机制

为探究长江口浅层地下水化学特征及其影响机制,选择崇明岛为研究对象,采集22个浅层地下水样本和3个地表水样本,检测11项水化学指标及氢氧同位素.利用描述性统计分析、Arc GIS空间分析、Piper图解和离子比例系数等分析方法,分析研究区浅层地下水化学类型与离子空间分布,讨论控制浅层地下水化学演化过程的主要因素和离子来源,探究地表水与浅层地下水的水力联系.结果表明:崇明岛浅层地下水pH在7.30~7.94之间,整体呈中性硬水,36%为极硬水,围垦地区浅层地下水矿化程度较高;浅层地下水化学类型有13种,以HCO₃-Ca水为主,占样本数的27%,主要分布在崇明岛中部、西南部;从西部到东部阴离子由HCO₃-向Cl-过渡,阳离子由Ca2+向Na+过渡,在围垦区,浅层地下水化学类型以Cl·HCO₃-Na为主.研究显示,水-岩作用、阳离子交换作用和人类活动是影响崇明岛浅层地下水化学特征的主要影响因素,浅层地下水与地表水水力联系紧密.      

河北省顺平县地下水化学特征及其成因分析

为研究顺平县地下水化学特征及离子来源,服务顺平县水资源科学开发与管理,系统采集了县域33组岩溶水和12组孔隙水样品,综合利用Gibbs图、离子比值关系和多元统计分析方法,分析了顺平县各类型地下水水化学类型、组成特征和主要控制因素,评估各来源对地下水溶质的贡献率.结果表明,研究区孔隙水和岩溶水整体呈弱碱性,TDS变化范围分别为245.89～430.00mg·L^-1和223.54～1 347.80mg·L^-1;阴阳离子组分以HCO^-₃和Ca²⁺为主.研究区内地下水聚类分为PW1、PW2类孔隙水和KW1、KW2、KW3类岩溶水,PW1和KW1类为HCO₃-Ca·Mg型水,PW2为HCO₃·Cl-Ca·Mg型水,KW2为HCO₃·NO₃-Ca·Mg型水,KW3为高矿化度的SO₄-Ca·Mg型水.以白云石矿物为主的碳酸盐岩风化和以钠长石、钾长石为主的硅酸盐岩矿物风化是地下水主要的...     

滨州市浅层地下水化学时空变化及成因分析

随着海平面升高和全球气候变化,沿海城市地下水化学的长期演变规律研究变得尤为重要。通过采集2010～2020年滨州市浅层地下水样(250个),运用数理统计、ArcGIS空间插值、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比等方法系统地分析了近10年来地下水化学时空演变规律及成因,结果表明：(1)研究区水体整体呈弱碱性,以微咸水为主,地下水阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主;由陆向海,水化学类型由Ca-SO₄·HCO₃型过渡到Na·Mg-HCO₃·SO₄、Na·Mg-Cl·HCO₃型,近海迅速转化为Na·Mg-Cl及Na-Cl型;(2)水化学组分年际变化表现为：TDS、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-和NO^-₃在2012～2013年显著升高,2013～2020年波动降低,2013年区域TDS突增主要受海水...     

金塔盆地鸳鸯池灌区地下水水化学特征及控制因素

为研究金塔盆地鸳鸯池灌区地下水水化学特征及控制因素,采集浅层地下水(201组)和中深层地下水(5组)样品,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值关系和因子分析等方法,分析了该区地下水水化学特征、水文地球化学过程以及影响因素.结果表明,研究区浅层孔隙水整体呈弱碱性,ρ(TDS)变化范围328.4～12 400 mg·L^-1;阴阳离子分别以SO₄^2-和Mg²⁺/Na⁺为主.研究区地下水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Mg型、SO₄·HCO₃-Mg型、SO₄-Mg·Na型和SO₄·Cl-Na·Mg型.中深层孔隙水p H均值为8.47,较浅层孔隙水高,属弱碱性水,ρ(TDS)变化范围339.0～493.8 mg·L^-1,水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Mg型.研究区地下水水化学特...     

丰沛平原浅层地下水化学特征分析

为研究丰沛平原浅层地下水化学特征及主要离子来源,采集浅层地下水样品27组,采用数理统计、舒卡列夫分类、Gibbs图和离子比例系数等方法,对丰沛平原浅层地下水化学特征及形成作用进行了研究。结果表明：研究区地下水中的阳离子以Na⁺和Ca²⁺为主,阴离子以HCO^-₃为主,HCO^-₃、Mg²⁺和Ca²⁺的空间变异系数相对较小,NO^-₃变异系数较大。根据沉积环境不同,浅层地下水化学类型具有明显的水平分布过渡带,浅层地下水在黄淮海冲积平原沿着浅层地下水流向自西南向北东方向水化学类型阴离子从HCO₃→HCO₃-Cl→HCO₃-SO₄→SO₄-HCO₃型过渡,阳离子从Ca-Na-Mg→Na-Mg-Ca→Na-Mg型过渡,微山湖沿岸冲湖积平原主要分布HCO<...     

基于水化学和氢氧同位素的泰安城区岩溶地下水补给来源及演化过程

泰安市城区岩溶地下水较丰富,是重要的地下水供水水源地.基于泰安城区岩溶水和地表水的水化学和氢氧同位素(δD、δ¹⁸O和³H)特征,结合Gibbs图解、主要离子比值,揭示岩溶地下水补给来源、补给年代、循环更新能力及主要的水-岩作用演化过程.结果表明,区内岩溶地下水阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,K⁺、NO₃^-、Cl^-、Na⁺和SO₄^2-的变异系数较大,空间差异性较强,Ca²⁺和HCO₃^-的含量较稳定.水化学类型复杂多变,主要为HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·Cl-Ca型和HCO₃     

巴伊盆地平原区地下水水化学特征及污染源识别

为探明新疆巴伊盆地平原区地下水水化学特征及形成机制并解析污染源,综合运用数理统计、图解法和PCA-APCS-MLR模型等方法,对2022年8月采集的4组泉水样、 20组潜水样和11组承压水样的测试结果进行分析.结果表明,研究区地下水化学类型复杂多样,泉水以HCO₃·SO₄-Na·Ca型地下水为主,潜水以HCO₃·SO₄-Na·Ca型和HCO₃·SO₄-Ca型地下水为主,承压水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Na·Ca型和HCO₃·Cl·SO₄-Na·Ca型;未利用地承压水水化学类型单一(Cl·SO₄-Na·Ca型),耕地及城乡居民用地承压水水化学类型复杂,表明地下水受到人类活动影响;地下水演化过程主要受到水岩相互作用与阳离子交换作用的影响,从泉水至潜水至承压水阳离子交换作用逐渐增强,石膏及硬石膏的风化溶解作用逐渐减弱、岩盐的风化溶解作用逐渐加强;...     

淮南煤矿区地表水和地下水水化学特征及控制因素

为厘清淮南矿区地表水和地下水水化学特征和控制因素,采集115组地下水和30组地表水样品,基于数理统计、 Piper三线图、 Gibbs图、矿物稳定场图和离子比例系数等方法,分析了淮南煤矿区地表水和地下水的水文地球化学特征,研究了其水化学特征演变规律.结果表明,淮南煤矿区地下水和地表水呈弱碱性,地表水和地下水中优势阴阳离子为HCO^-₃、 Ca⁺和Na⁺.HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Na·Mg型为地表水和地下水的主要水化学类型.地下水和地表水的水化学特征主要受岩石风化作用控制,阳离子交替吸附和蒸发对其有一定的促进作用.水岩作用以硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解为主,碳酸盐岩的溶解制约Ca²⁺、 Mg²⁺和HCO^-₃等离子的变化.地表水和地下水中Cl^-、 SO₄^2-、 NO^-₃     

牟汶河中上游孔隙水化学特征及控制因素

为研究牟汶河中上游孔隙水水化学特征及离子来源,在牟汶河中上游莱芜盆地采集了孔隙水样品29组,综合利用相关性和主成分分析、 Piper三线图和Gibbs图集离子比值等方法,分析了该区孔隙水主要离子特征及其控制因素,揭示了该区孔隙水中的主要物质来源.结果表明,牟汶河中上游孔隙水阴阳离子以HCO^-₃、 NO^-₃、 SO₄^2-和Ca²⁺为主;以TDS>1 000 mg·L^-1为标准,正常值点水化学类型主要为HCO₃·NO₃·SO₄-Ca和HCO₃·SO₄-Ca·Mg型水,异常值点水化学类型主要为NO₃·Cl-Ca型水.地下水化学演化过程主要受岩石风化、阳离子交替吸附和人类活动影响,Na⁺+K⁺主要来自硅酸盐风化溶解作用,HCO^-     

超采背景下地下水化学特征演变及机制分析——以新疆昌吉州东部奇台县为例

地下水超采不仅引发生态与地质环境问题,而且对水质产生影响.探究超采背景下地下水化学演变特征,对区域地下水资源开发利用与保护具有重要意义.本文基于2001―2020年16眼原位井长系列监测数据及2020年30组地下水水质数据,采用Piper三线图、Spearman秩相关系数法、Gibbs图、离子比值法等方法对奇台县近20年地下水化学变化特征进行了分析.结果表明：(1)超采背景下,近20年奇台县平原区矿化度(TDS)呈下降趋势,水质趋于淡化.地下水化学类型主要由SO₄·HCO₃-Ca·Mg型过渡到SO₄·HCO₃-Ca·Na和SO₄-Ca型.(2)2001年和2020年地下水水位与水化学特征空间变化规律具有一致性,地下水位降幅较大区域对应的Mg²⁺、Na⁺、Cl^-含量变幅也相对较大,地下水化学组分受地下水超采影响较大.(3)超采背景下,地下水埋深增大,蒸发浓缩作用减弱甚至消失.地下水化学组分受岩石风化溶滤作用和矿物的...     

黔西拖长江流域水化学演化特征及驱动因素

拖长江为黔西典型的矿业型岩溶山地小流域,研究其水化学演化特征及驱动因素,对当地经济社会发展和水资源科学管理均具有重要的意义.通过采集拖长江流域河水、泉水和矿井水样品,利用水化学图解、数理统计和绝对因子分析-多元线性回归受体模型(APCS-MLR),研究了拖长江流域河水溶质来源及其对河水水化学组分的贡献.拖长江流域河水pH值为7.30～8.31,TDS值为40～520 mg·L^-1,TDS主要由Ca²⁺、 Na⁺、 HCO^-₃和SO₄^2-贡献.河水优势阳离子为Ca²⁺和Na⁺,优势阴离子为HCO^-₃和SO₄^2-,水化学类型从HCO₃-Ca过渡为HCO₃-Ca·Na和HCO₃·SO₄-Ca·Na型;矿井水主要为HCO     

北京南郊平原地下水化学特征及成因分析

地下水是旱区重要的供水水源,水化学组成是决定地下水可利用性的关键因素之一。以北京南郊平原为研究对象,通过系统调查浅层地下水和深层地下水化学组成,利用水文地球化学图解、多元统计及空间插值分析等多种方法,探讨了快速城镇化及剧烈农业活动条件下旱区地下水化学空间演变特征及其成因机制。结果表明:研究区地下水均为弱碱性低矿化水,水化学类型主要为HCO₃-Ca和Cl-Mg·Ca,并有少量HCO₃-Na·Ca型。浅层地下水和深层地下水均存在不同程度的硝酸盐浓度偏高现象,二者水化学演变与NO₃-浓度升高密切相关,随着NO₃-浓度升高优势阴离子逐渐由HCO₃-转变为SO₄2-、Cl-。浅层地下水和深层地下水化学组成受自然因素和人为因素双重作用控制,含水层结构控制着水化学主导因素的空间分布,人为因素主导的水化学区主要分布在单一含水层结构的西北部城镇地区,而自然因素主导的水化学区主要分布于多层含水结构的东南部农业区。水化学组分的自然来源机制包括岩石风化溶解和阳离子交替吸附作用等;人为来源主要为城镇地区地表污染物输入,再生水灌溉对水质影响较小。     

藏东多曲河流域锶富集水化学特征及控制因素

分析高原河流地表水中锶(Sr)富集的水化学特征及其影响因素,有助于指导水资源的合理开发利用和生态环境保护.以金沙江多曲河流域地表水为例,采集地表水样品23组,综合利用相关分析、主成分分析、Gibbs模型和离子比等方法,分析该区地表水中Sr²⁺富集的水化学特征及控制因素,识别主要离子的物质来源.结果表明,多曲河流域地表水阳离子主要以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主.该流域水化学类型以HCO₃-Ca型为主,其次为HCO₃-Ca·Mg型.主成分分析揭示了影响多曲河水质演化的3个主成分因子,碳酸盐岩风化溶解是控制多曲河水化学组成的主要因素.ρ(Sr²⁺)超过0.40 mg·L^-1的富Sr水点占样品总量的30.43%.区内分布的闪长岩及花岗岩为多曲河流域Sr²⁺富集提供了物质基础.Sr²⁺与Ca²⁺相关性较高,二者存在伴生...     

农业活动干扰下地下水无机碳循环过程研究

为准确识别浅层地下水污染来源及污染过程,选择我国北方某集约化蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象,借助水化学组成、氢氧同位素以及溶解性无机碳(DIC)碳同位素组成,探讨浅层地下水来源以及DIC来源和迁移转化特征.结果表明:浅层地下水阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,沿地下水流向,水化学类型由HCO₃^?-Ca²⁺-Mg²⁺型转变为HCO₃^--SO₄^2--Mg²⁺-Ca²⁺型;浅层地下水δD组成范围为-69.6‰~-52.7‰,均值为-63.5‰,δ¹⁸O组成范围为-9.29‰~-6.80‰,均值为-8.45‰.大气降水是浅层地下水重要补给来源,靠近河水的浅层地下水还接受地表水的补给;浅层地下水δ¹³C_DIC组成范围为-11.76‰~-5.85‰,均值为-10.43‰.浅层地下水DIC来源包括土壤CO₂、碳酸盐矿物以及有机质分解.河水DIC侧渗对局部浅层地下水DIC碳同位素造成影响,化学肥料引起的酸性物质参与碳酸盐矿物风化作用以及浅层地下水CO₂去气作用对地下水δ¹³C_DIC组成产生影响,在利用DIC碳同位素识别地下水污染来源时需要引起重视.     

湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究

地下水背景值是衡量地下水是否遭受污染的重要依据,确定区域内地下水背景值是评价该地区地下水可持续发展的重要标尺。依据湖北省平原岗区(江汉平原、南襄盆地、汉江夹道)地形地貌、水文地质条件,划分了6个水环境单元,并选取低洼平原孔隙承压水环境单元(I₁)、冲湖积平原孔隙承压水环境单元(I₂)、岗地平原裂隙水环境单元(I₃)3个水环境单元作为研究对象,运用数理统计方法确定其地下水环境背景值。结果表明:(1)区内地下水中较为丰富的阴阳离子为HCO₃^-、Ca²⁺和Mg²⁺,其水化学类型主要为HCO₃-Ca(Mg)型水;(2)整体来看,低洼平原孔隙承压水环境单元(I₁)地下水组分环境背景值最高,冲湖积平原孔隙承压水环境单元(I₂)次之,岗地平原裂隙水环境单元(I₃)最低,地下水各组分环境背景值具有明显的空间差异性;(3)地下水中TDS、SO₄...     

松嫩平原典型高氟区水库周边浅层地下水化学特征及高氟成因

高氟地下水极大地威胁水源安全,影响人体健康与生态环境.尽管近年来对高氟地下水开展了大量研究,但对水库周边浅层地下水中氟的地球化学背景、时空分布变化以及演变趋势仍缺乏系统认识.该研究综合运用数理统计、Arc GIS空间插值、Piper三线图、端元图、Gibbs图和MINTEQ地球化学模拟等方法,探讨吉林省向海水库浅层地下水中氟离子(F^-)的时空分布特征及影响机制.结果表明：(1)向海水库周边浅层地下水中F^-含量较高,浓度为0.20～5.18 mg?L^-1,平均浓度为1.76 mg·L^-1,高于我国《地下水质量标准》(GBT 14848—2017)中规定的1.00 mg?L^-1的浓度限值,属于高氟地下水,F^-浓度呈西北区域最高、东南次之、东北和西南最低的空间分布趋势;(2)该区域浅层地下水的水化学类型复杂,水化学特征以HCO₃-Na、HCO₃-Na·Ca和HCO₃-Na·Mg型为主;(3)F     

城市化进程中长江经济带长江干流水化学演变特征及影响因素

快速的城市化过程对城市周边水体水化学组成特征产生了诸多影响.为揭示长江经济带城市群发展对长江水化学特征的影响,于2020年10—11月沿长江干流,采集了四川宜宾至上海145个河流水样,并对比了历史水化学数据.同时,运用数理统计、离子比值法等方法探究了长江经济带平水期水化学特征.结果表明：长江河水的主要水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca型,主要受流域内分布的碳酸盐岩等岩石风化作用控制;河水中阳离子以Ca²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,Cl^-浓度沿径流方向升高,Ca²⁺和Mg²⁺浓度沿径流方向先升高后降低,SO₄^2-浓度沿径流方向逐渐上升,HCO₃^-浓度沿径流方向降低;城市化进程中,由于人类活动和工业活动加剧,除HCO₃^-外,Ca²⁺、Mg²⁺     

雅鲁藏布江流域水化学时空变化及其控制因素

为研究雅鲁藏布江全流域水化学特征及其控制因素,2016年先后采集雅鲁藏布江干流及其支流丰、平、枯三个水期水样212个,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了全流域河水的水文地球化学特征,并探讨了流域的水化学演化规律.结果表明,河水中阳离子均以Ca²⁺、Na⁺和Mg²⁺为主;阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主;TDS平均值为204.51mg/L,矿化度较低;水化学类型以HCO₃·SO₄（SO₄·HCO₃）-Ca·Mg（Mg·Ca）型水为主;雅鲁藏布江主干河流内的主要离子含量变化存在波动且季节性变化显著.空间上,河水中绝大多数离子遵循着先增大后减少的趋势;水化学样品均分布在Gibbs模型左中部,说明该流域水化学离子组成受岩石风化作用控制;主成分分析及相关分析表明雅鲁藏布江流域水化学组分受人为影响作用控制,方解石、白云岩的风化及硫酸溶解也起到非常重要的作用.流域三个水期的重金属元素的含量绝大多数能满足地表水I类水体的要求.