塔里木河下游地下水化学特征对输水响应的阶段性研究

通过对塔里木河下游英苏断面地下水化学特征在生态输水作用下变化的观测资料研究发现,地下水化学特征对间歇性输水的响应表现出阶段性的特点:在受输水影响的初期地下水中矿化度和主要离子含量呈现上升变化,随着输水的进行,矿化度和主要离子的含量逐步下降,最后又表现出上升态势.根据地下水盐变化特点可将地下水化学对输水的响应划分为3个阶段:初期阶段(盐分横向累积阶段)、中期阶段(淡化压盐阶段)和后期阶段(蒸发溶盐阶段);输水间歇地下水化学特征的变化与地下水化学对输水响应表现出的阶段性特征相一致的特点.在“盐随水来,盐随水去”规律作用下,地下水化学特征的阶段性变化受土壤盐分含量、与河道距离、输水水质、水量的影响,其中土壤盐分、输送水的水质与地下水位的抬升是主导因素,而距河道远近与水量的多寡则是导致与河道不同距离处阶段性变化时间差异的重要原因.从水盐运移规律的角度考虑,河道输水方式比面上输水方式更利于生态恢复.     

粉煤灰对酸性矿井水处理的研究

粉煤灰是火力发电厂的主要废弃物,能够污染地下水,造成严重的环境问题,而酸性矿井水也是工业污染和地下水资源损失的重要因素.用粉煤灰直接与模拟酸性矿井水作用,探讨作用过程中体系pH,总硬度以及总铁浓度的变化,说明混合灰水作用既有中和又有吸附和絮凝等协同作用.     

平朔矿区不同水体水化学特征及氟分布成因

为了探明采煤驱动下平朔矿区所在流域内不同水体水化学特征及氟分布成因,综合运用水化学图解、主成分分析和地球化学模拟等方法,对2020~2021年采集的468组地表水、地下水和矿井水样品进行分析.结果表明,地表水、地下水和矿井水均呈近中性至弱碱性;地表水和矿井水中优势阴离子为SO₄^2-,地下水中优势阴离子为HCO₃^-,Ca²⁺是所有水体中的优势阳离子.地表水和矿井水水化学类型以SO₄·HCO₃-Ca·Mg为主.地下水水化学类型主要为HCO₃-Ca·Mg,采煤区的浅层或深层地下水存在HCO₃·SO₄-Ca·Mg型.水体水化学主要受碳酸盐岩风化溶解、采煤活动以及含氟矿物的风化溶解影响,采煤和工农业等人类活动加速了不同水体间水化学转换,尤其是浅层地下水.水体ρ（F^-）介于0.10~1.76 mg·L^-1,其中,42%浅层地下水F^-浓度高于国家饮用水安全限值;时空分布上,西北至东南地下水中F^-浓度平均值呈增加趋势,3月和8月F^-浓度偏高.高氟浅层地下水化学呈现偏碱性和高Na⁺特征.F^-富集主要受采煤活动和含氟矿物风化溶解影响,水体中方解石饱和加速了含氟矿物的风化溶解.     

桂林市峰林平原区岩溶水文地球化学特征

峰林平原区往往作为岩溶地下水系统的主要径流、排泄地段且人类活动密集,其水文地球化学特征具有一定的独特性.对典型峰林平原区岩溶水文地球化学特征进行合理分析,不仅能够反应峰林平原区在丰水期的补给模式,而且也能够反应出人类活动对岩溶盆地中水化学组分的影响.通过对桂林市典型峰林平原区的补给区、内排泄区、补给径流区、排泄区岩溶地下水主要出露点和漓江上下游在丰水期与枯水期的野外取样、现场测试,对各化学指标进行空间和时间上的对比分析,结果表明:桂林市峰林平原区水文地球化学性质在丰水期与枯水期均呈现出明显的空间分布规律,且含水层介质岩性对地下水主要离子组分具有强烈的控制作用;丰水期的岩溶水文地球化学信息反应了在峰林平原区内排泄与补给径流区的补给模式以快速流为主,第四系土壤孔隙水垂向补给次之;桂林市峰林平原区人类活动对岩溶水化学性质具有一定的影响,主要为生活污染与农业污染,其重点防护区为内排泄区与补给径流区.     

Quantification of changes in zero valent iron morphology using X-ray computed tomography

Morphological changes within the porous architecture of laboratory scale zero valent iron （ZVI） permeable reactive barriers （PRBs）, after exposure to different groundwater conditions, have been quantified experimentally for different ZVI/sand ratios （10%, 50% and 100%, W/W） with the aim of inferring porosity changes in field barriers. Column studies were conducted to simulate interaction with different water chemistries, a synthetic groundwater, acidic drainage and deionised （DI） water as control. Morphological changes, in terms of pore size and distribution, were measured using X-ray computed tomography （CT）. CT image analysis revealed significant morphological changes in columns treated with different water chemistries. For example, 100% ZVI （W/W） columns had a higher frequency of small pores （0.6 mm） was observed in ZVI grains reacted with typical groundwater, resulting in a porosity of 27%, compared to 32% when exposed to DI water. In comparison, ZVI grains treated with the acidic drainage had higher porosity （44%） and larger average pore size （2.8 mm）. 10% ZVI PRB barrier material had the highest mean porosity （56%） after exposure to any water chemistry whilst 100% ZVI （W/W） columns always had the lowest （34%） with the 50% ZVI （W/W） in between （40%）. These results agree with previously published PRB field data and simultaneously conducted geochemical monitoring and mass balance calculation, indicating that both the geochemical and hydraulic environment of the PRB play an important role in determining barrier lifespan. This study suggests that X-ray CT image analysis is a powerful tool for studying the detailed inter pores between ZVI grains within PRBs.     

模拟实验研究煤矿酸性水中Co、Ni、Zn、Cd、Al、Cr、As、Pb可溶性金属迁移行为

通过模拟煤矿酸性水环境,对来自2个不同产地的煤系非均质黄铁矿样品进行了不同固液比的淋滤实验,对反应体系物理化学状态以及其中的Co、Ni、Zn、Cd、Al、Cr、As、Pb8种元素的释放行为进行了长达312h跟踪检测和对比.结果显示,在2种不同来源的煤系黄铁矿样品反应体系中,Co、Ni、Zn、Cd的释放行为均为持续升高,说明这些元素的释放受体系中物理化学状态的影响相对较小,在液相中具有较高的迁移行为;Al、Cr、As、Pb在不同样品体系中的释放行为差异较大,受到体系pH值、吸附及共沉淀作用等因素的影响,是相对不易迁移的元素.煤矿酸性水环境中元素释放和迁移行为主要受到黄铁矿的氧化还原反应速率、反应体系介质pH值和围岩矿物学性质3个宏观因素控制.     

Hydrological setting of infertile species-rich wetland--a case study in the warm temperate Japan

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｐｅａｔｌｅｓｓｍｉｒｅ(Ｗｏｌｅｊｋｏ ,1986;Ｆｉｇ .1ａ)ｉｓｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅａｂａｎｄｏｎｍｅｎｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ,ｉｎｆｌｏｗｏｆｔｈｅｗａｓｔｅｄｗａｔｅｒ,ｆｉｒｅ,ｍｏｗｉｎｇ ,ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｍｐａｃｔｓｉｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎｌａｎｄｓｃａｐｅｏｆｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＪａｐａｎ(Ｆｕｊｉｗａｒａ ,1979) .Ｍｉｒｅｏｆｔｈｉｓｔｙｐｅｉｓｎｏｗ…     

德兴铜矿不同年份废石产酸规律研究

矿山选矿废石、尾矿在长期堆积过程中氧化产生的酸性废水会对环境造成严重危害.实验选取德兴铜矿1、5、10和20年废石进行产酸规律研究,静态评价结果显示,4种废石均有产酸潜势,且除1年废石以外均已产酸.为期9个月的动态评价结果表明,4个年份的废石pH均与电导率呈显著负相关,检出离子主要为氟化物、Cu2+、Zn2+、SO2-4、Fe3+.1年废石在整个实验进行中并未产酸,5、10年废石产酸稳定,20年废石产酸缓慢,可推断废石的产酸过程为:不产酸-高速产酸-稳定产酸-产酸速率下降.     

酸性矿井水运移的动力学预测模型及模型参数分析

分析了酸性矿井水在含水层中运移的规律,充分考虑了地下水密度变化对浓度分布的影响,提出了酸性矿井水迁移转化的动力学环境预测耦合模型,采用Galerkin有限元方法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散,并对酸性矿井水迁移问题进行了模拟分析,通过室内土柱实验求得了基本参数,探讨了模型参数的变化对酸性矿井水运移的影响,为定量研究土壤中酸性矿井水在土壤-水环境中分配与去向提供理论依据。     

黔西北威宁—水城铅锌矿带动力成矿作用研究

地质地球化学证据显示 ,黔西北铅锌矿带铅锌主要来自基底碎屑岩系 ,硫来自于赋矿地层 ,成矿流体主要来自于构造动力压泌的地层水 ;初始成矿流体特征可能为中低温、较高盐度、较还原、弱酸至弱碱性 ,具Ca2 + (Mg2 + ) -Na+ -F-(Cl-)型 ,Pb、Zn、Ba在其中呈氟氯配合物形式搬运 ,水岩相互作用是Pb、Zn沉淀的重要因素 ;铅锌成矿可分为两个阶段 :第一阶段主要是使原始沉积的黄铁矿层改造富化和改变矿源岩中Pb、Zn的赋存状态 ,第二阶段的构造动力热流泵作用使Pb、Zn叠加富集成矿     

丽江盆地地表-地下水的水化学特征及其控制因素

2008年11月～2009年10月在丽江盆地-玉龙雪山地区采集白水河、三束河、哥吉河、束河河水及流域内地下水样品,使用离子色谱法分析了样品主要阴阳离子含量,研究了岩溶地区地表及地下水体的水化学特征、季节变化及其控制因素.结果表明,研究区水体均呈现弱碱性,主要离子组成以Ca2+和HCO3-为主,分别占阳离子和阴离子总量的54.8%和92.4%;不同季节河水的离子浓度差别较大,季风期离子浓度仅为西风期离子浓度的80%左右,表明季风期丰沛的大气降水输入对河水离子特征有较为显著的影响;河水离子浓度普遍低于盆地地下水主要阴阳离子浓度;河水和地下水的无机离子浓度都呈现出从高海拔到低海拔离子含量递增的规律.碳酸盐的风化溶解作用是水体离子的主要来源,季风期降水对水体的离子特征也有一定的影响,人类活动对人类聚居区部分天然水体已造成轻度污染.     

北京市南口地区浅层地下水水化学时空变化特征分析

根据对北京市南口地区浅层地下水水质监测结果,综合运用数学统计方法、Piper三线图示法,对该区浅层地下水水化学特征时空变化进行研究.结果表明,研究区浅层地下水化学类型相对比较简单,以HCO3-Ca·Mg型水为主;地下水季节变化对水化学类型空间变异性影响不大;浅层地下水中主要离子成分变化趋势基本相同,在枯水期和丰水期离子...     

Influence factors for the oxidation of pyrite by oxygen and birnessite in aqueous systems

The oxidation of exposed pyrite causes acid mine drainage, soil acidification, and the release of toxic metal ions. As the important abiotic oxidants in supergene environments, oxygen and manganese oxides participate in the oxidation of pyrite. In this work, the oxidation processes of natural pyrite by oxygen and birnessite were studied in simulated systems, and the influence of pH, Fe(II) and Cr(III) on the intermediates and redox rate was investigated. SO₄^2 − and elemental S were formed as the major and minor products, respectively, during the oxidation processes. Ferric (hydr) oxides including Fe(OH)₃ and goethite were formed with low degree of crystallinity. Low pH and long-term reaction facilitated the formation of goethite and ferric hydroxide, respectively. The rate of pyrite oxidation by birnessite was enhanced in the presence of air (oxygen), and Fe(II) ions played a key role in the redox process. The addition of Fe(II) ions to the reaction system significantly enhanced the oxidation rate of pyrite; however, the presence of Cr(III) ions remarkably decreased the pyrite oxidation rate in aqueous systems. The introduction of Fe(II) ions to form a Fe(III)/Fe(II) redox couple facilitated the electron transfer and accelerated the oxidation rate of pyrite. The present work suggests that isolation from air and decreasing the concentration of Fe(II) ions in aqueous solutions might be effective strategies to reduce the oxidation rate of pyrite in mining soils.     

塔里木河下游输水间歇地下水埋深及化学组分的变化

基于适时监测资料,对塔里木河下游2006年11月第11次输水停止后地下水埋深和地下水化学特征时空变化进行分析总结,结果发现,塔里木河下游上段地下水埋深自2007年3月～2009年9月呈增加变化,地下水主要离子含量以增加变化为主;中段地下水埋深呈增加变化,但主要离子的含量以下降变化为主要特征;下段地下水埋深从2008年8月起呈减小变化趋势,地下水中主要离子含量随地下水位的上升而增加.在各断面距离输水河道远处,地下水埋深变化首先与断面距离水源地大西海子水库的远近有关,距离大西海子水库较近的英苏断面在输水间歇地下水埋深呈增加变化,但变化幅度不大;喀尔达伊断面地下水埋深在输水间歇以增加变化为主;阿拉干和考干断面地下水埋深在2008年8月以后才开始受到输水的影响,地下水化学特征的变化则表现出较复杂的变化.     

鄱阳湖典型湿地地下水—河湖水转化关系

选取鄱阳湖典型洪泛湿地为研究对象,分析了2018年4~10月降水、湖水、河水和湿地地下水的氢氧同位素变化特征,利用δ¹⁸O~δD关系确定了不同水文时期湿地各类水体的转化关系,并结合同位素端元混合模型估算了不同水源对湿地地下水的贡献分量.结果表明,研究区降雨δ¹⁸O和δD值在6~7月份偏小,其余月份较高,存在明显季节变化和雨量效应.河水、湖水同位素与降水同位素的季节变化规律基本一致,但受蒸发分馏影响,重同位素更为富集,且变化幅度远小于降水同位素.湿地地下水同位素的季节变化较小,δ¹⁸O、δD均值（-5.26‰,-31.1‰）高于大气降水（-6.32‰,-40.1‰）、低于湖水（-3.60‰,-26.4‰）,与河水同位素（-5.09‰,-34.4‰）较为接近,表明湿地地下水受降水、湖水和河水的共同影响.涨水期（4~5月）河水的补给源为降雨和流域内地下径流,湖水主要受河水和降水共同补给,湿地地下水主要受前期降水和河水补给的滞后影响,河水的贡献比重更大.丰水期（6~8月）地下水主要接受湖水和河水共同补给,湖水的补给贡献比例超过50%,退水期（9~10月）湿地地下水向河道和湖泊等地表水体排泄.     

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.      

凡口铅锌矿床地球化学特征及成矿作用分析

凡口铅锌矿床是发育于碳酸盐岩建造中的海底热泉喷溢沉积矿床,以“一大二富三集中”的特点和典型的地质地球化学特征吸引着中外矿床地质工作者。常量元素和矿化元素的分布、矿物包裹体特征、稀土元素组成和硫同位素组成反映出该矿床与外生作用有关。铅同位素组成具有壳源和下地壳来源铅的特征,矿物包裹体水氢、氧同位素组成表明,成矿溶液可能与深层建造水有关,后期与大气降水有关。矿区主要矿层经历海底热泉喷溢沉积-成岩的演化。     

甘肃武山地热田水化学与地热水起源

通过对武山地热田地热水和地下冷水的水化学和同位素分析,结果表明武山地热水的出露温度为18.2~42.1℃,TDS含量为238~255 mg/L,属于低矿化度的HCO3型水。相对于地下冷水,地热水有更高的S iO2、F含量,说明经历了比冷水更长的循环深度。水化学特征表明武山地热水为大气降水与岩石相互作用的初级阶段。武山冷水和地热水的同位素沿着西北大气降水线分布,由于地热水的水岩相互作用时间较长,有更低的δD和δ18O值,说明武山地热水是大气来源的。综合运用各种地热温标估算武山地热水的热储温度范围在70~106℃之间,按照甘肃东部的平均地温梯度(35℃/km),得出武山地热水循环深度为1.74~2.77 km,属于中低温地热系统。此研究为今后可持续开发武山地热水提供了科学依据。     

高分辨率监测岩溶地下水NO-3的动态变化及对外界环境的响应

为深入揭示岩溶地下水文系统对外界环境的响应,利用多指标高分辨率在线监测技术对受农业活动影响的重庆青木关地下河水文地球化学变化进行研究.主要的高分辨率监测指标包括水位、电导率(EC)、pH值、降雨和NO 3-.在观测的6场降雨内,地下河水化学特征快速地反映着外界环境的变化.研究区地下水pH值的变化主要受到酸雨的影响,在降雨后都表现出明显的下降趋势,但在农业废水进入地下河系统后,它的变化受到两者的共同影响.EC受到雨水化学、稀释效应及农业活动废水的影响.NO 3-主要是农业活动的产物,受雨水水化学特征的影响较小,它的变化主要受农业废水及稀释效应的影响.在R1降雨影响下,水位上升,EC和NO 3-总体呈相反的快速变化过程而pH值的变化主要受酸雨影响而下降.在R2、R3、R4和R6降雨期,水位受降雨影响而快速的变化,pH值受酸雨影响而下降,EC和NO 3-受稀释效应影响也下降.但随着农业活动废水进入地下河系统,EC和NO 3-浓度在最快5 h最慢仅27 h的时段内同步地急剧升高,pH值也受影响而加速下降.在R5大暴雨期,水位急剧上升,EC和NO 3-受稀释效应影响而急剧下降,pH值先受到酸雨影响而下降,后由于稀释效应...     

广西环江铅锌矿尾砂坝坍塌对农田土壤的污染及其特征

广西环江县因铅锌金属矿区尾砂坝坍塌导致大面积农田污染甚至绝收.为此,对矿区下游污染区和非污染区的农田土壤、尾砂和河流沉积物进行了系统调查和研究.调查结果表明,农田遭受As、Pb、Zn和cd污染,土壤酸化严重,pH值最低至2.5,全硫含量高达2.29%.X-衍射鉴定结果表明,受污染土壤中存在大量硫铁矿,这是导致土壤酸化的主要物质.由于强酸性淋溶作用的影响,污染农田中La、Ce和Nd等稀土元素发生明显的向下淋溶现象,导致表层土壤La、Ce和Nd元素含量明显低于未污染农田.从土壤剖面分布来看,污染点的土壤中As、Pb和Zn仍主要集中分布在表层0～30 cm范围,发生土壤酸化现象的土层深度仍局限于0～70 cm范围.