张家口地区枯水期地下水水化学特征及其成因机制分析

为更好支撑首都水源涵养功能区和生态环境支撑区建设,开展张家口地区枯水期地下水水化学特征及其形成机制研究,对地下水资源合理开发利用具有重要参考意义.采集41组地下水样品,运用描述性统计分析、Piper三线图、相关性分析、Gibbs图及离子比值等方法,分析了研究区地下水水化学类型、组成特征和控制因素.结果表明,研究区地下水整体呈弱碱性,总硬度变化范围为105.00~1 433.00 mg·L^-1,ρ（TDS）变化范围在137.00~2 286.00 mg·L^-1,坝上地区地下水中总硬度和TDS质量浓度均高于坝下地区.研究区地下水中HCO₃^-和Na⁺为主要优势阴、阳离子.地下水中主要组分超标率最高的为总硬度,超标率为36.59%,坝上地区地下水中各组分的超标率和最大超标倍数均大于坝下地区.研究区地下水水化学类型以HCO₃-Ca·Mg·Na型为主,坝上地区和坝下地区水化学类型差异较小,SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-、Na⁺和Mg²⁺对TDS的贡献最大.地下水水化学特征受盐岩、钠长石和白云岩等岩石矿物风化溶滤作用、阳离子交换作用和人类活动的共同影响,蒸发结晶和大气降水对研究区地下水主要离子来源贡献较小.坝上地区地下水受人类活动影响要大于坝下地区,其中NO₃^-主要来源于农业活动.     

盐城地区地表水化学空间特征及控制因素分析

地表水资源是东部沿海地区经济发展的基础之一,在高强度的人类活动影响下,广泛面临着水质异常及污染等问题.在调查采样的基础上,以区域地质为背景,通过Gibbs图、Pipper三线图、离子当量和摩尔比关系,利用数理统计,探讨盐城地区地表水的化学组成特征及控制因素.结果表明：①研究区地表水pH值偏低及TDS偏高,前者可能受人类活动排放的酸性有机污染物及土壤中厌氧生物分解形成的酸类物质的控制,后者呈显著地西低东高,北低南高的趋势.②溶质中阳离子以Na⁺为主,阴离子以HCO₃^-和Cl^-为主,水化学组成整体呈HCO₃-（Ca+Na）型为主,但次类型在不同区域存在显著差异.③因研究区淤积层主要以黏土、亚黏土和砂岩为主,地表水中可溶性物质主要来源于碳酸化作用引起的钠长石为主的硅酸盐岩碎屑物分解,并辅以碳酸化作用导致的碳酸岩分解.其中滩涂湿地扩张区还因地势低洼,地下水位浅,溶质显著地受蒸发-浓缩作用的影响,并伴有蒸发盐岩风化补给.④不同区域的地表水虽然受到人类活动的影响存在一定差异,但影响作用显著.特别是在废黄河区和滩涂湿地扩张区,水质不仅显著受到农业生产的影响,还受区域以化工为主的产业废水排放的作用.     

云南鹤庆西山岩溶地下水主要离子雨季和旱季对比及来源分析

鹤庆西山岩溶地下水是当地居民的主要生活用水来源,本文综合运用统计学分析方法对地下水主离子的雨季和旱季变化特征及其来源进行了研究。结果表明,研究区岩溶地下水主要补给来源为大气降水,TDS介于113.3~180.76mg/L属弱矿化度水,总硬度(Ca2++Mg2+)介于38~53 mg/L之间属于极软水。HCO-3和(Ca2++Mg2+)分别占主要阴阳离子的79.6%~95.5%和75%~94%,按照O.A.阿列金分类法研究区水质为HCO3-Ca·Mg型水。Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4及HCO-3均未出现季节性变化,Na+与NO-3为丰水期枯水期,K+出现异常为丰水期枯水期。参照我国及世界卫生组织饮用水标准,锰矿黑龙潭泉受人为活动的影响较大,不宜长期饮用;其他地区主要离子浓度不会对人体产生危害。     

乌蒙山重点地区地下水水化学特征及成因分析

乌蒙山区是中国西南贫困连片分布区,水资源短缺问题已成为制约当地生态环境建设和社会经济发展的重要因素。本文选取乌蒙山重点地区赫章县和纳雍县作为研究区,采用描述性统计、Piper三线图、相关性分析和离子比例系数法对地下水化学特征及成因进行了分析。结果表明:(1)Ca~(2+)和Mg~(2+)为地下水中主要阳离子,HCO-3和SO2-4为地下水中主要阴离子,微量元素检出率较高,部分含量超标。HCO3·SO4-Ca型、HCO3-Ca型、HCO3·SO4-Ca·Mg型为主要地下水水化学类型;(2)碳酸盐的溶解作用和硫化物的氧化作用是地下水中两种主要的水文地球化学过程,共同决定了地下水的离子构成和水化学类型,部分地区还存在石膏和岩盐的溶解,人类活动对地下水也有一定的影响。     

武汉长江新城地下水化学特征及成因分析

为研究武汉地下水水化学特征及形成原因,以长江新城为研究区,于2019年7-9月采集地表水和地下水样品,对区内地下水和地表水进行测试分析.基于水化学结果,运用数理统计、离子比值分析、矿物饱和指数等方法,揭示了长江新城的水化学演化过程和主要离子来源.结果表明,区内地下水阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,地下水和...     

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.     

涡河流域中部地区地下水化学特征及其成因分析

地下水是涡河流域中部地区重要的供水水源,但普遍面临着污染及水质异常等问题.本文在调查采样的基础上,综合运用数理统计、Piper 三线图、Gibbs图和离子比值等方法对不同深度地下水的水化学特征及其形成机制进行分析和探讨.结果表明:①研究区地下水总体为弱碱性水,不同深度地下水中的优势阴、阳离子均为HCO3-和Na+.浅层...     

雷州半岛地下水化学特征及控制因素分析

雷州半岛地下水资源为雷州半岛经济社会发展提供有力的资源支撑,厘清该区地下水化学特征及形成机制对水资源的合理开采及可持续利用具有重要意义.本研究采集43组雷州半岛地下水样品,运用描述性统计分析、Piper三线图、Arc GIS空间插值、Gibbs图以及离子比值等方法分析地下水水化学特征及其控制因素.结果表明:(1)研究区地下水阴阳离子以HCO₃^-、Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型以HCO₃-Cl-Na-Ca、HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg、HCO₃-Cl-Na-Mg和HCO₃-Na型为主.研究区地下水中的Cl^-、SO₄^2-和Na⁺在雷州市西部含量较高,在其他区域均较低,HCO₃^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg^2+...     

乌蒙山云贵交界处地下水水化学特征及成因分析

采集103组常规地下水化学组分分析水样,采用Piper三线图、相关性分析对研究区碳酸盐岩裂隙岩溶水、碎屑岩孔隙裂隙水与玄武岩裂隙孔洞水三种不同类型地下水进行了分析,结果表明:研究区地下水中阴离子以HCO3-和SO2-4为主,阳离子以Ca2+、Mg2+为主,水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg型水为主...     

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...     

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     

崇左响水地区岩溶地下水主要离子特征及控制因素

以崇左响水地区为研究区域,于2016年丰水期、枯水期、平水期在研究区内采集210个地下水样品并测定,分析岩溶地下水的主要离子化学特征和季节变化,运用多元统计分析法研究地下水主要离子的控制因素.结果表明,研究区岩溶地下水为弱碱性淡水,优势离子均为Ca~(2+)、HCO_3~-为主,分别占全部阳离子和阴离子的75%、70%以上,K~+、Na~+、Cl~-和NO_3~-平均质量浓度表现为丰水期平水期枯水期,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、p H值、TDS、TZ+和TZ-未出现明显的季节性变化.受碳酸盐岩地层的控制,地下水化学类型以HCO_3~-Ca型为主,丰水期和平水期少部分水点为HCO_3·Cl-Ca和HCO_3·SO_4-Ca型水,平水期出现Cl·NO_3-Ca型水,枯水期可见HCO_3~-Ca·Mg型水,反映出少部分水点受地层中白云岩和铁质泥岩溶解、人类源NO_3~-和Cl~-的影响.地下水中Ca~(2+)、HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩灰岩的溶解,Na~+、Cl~-、K~+、NO_3~-来源于大气输入与人为活动的贡献,Mg~(2+)、SO_4~(2-)来源于地层中白云岩、铁质泥岩溶解.地下水化学成分主要受水岩相互作用的控制,碳酸盐岩含水层中的地下水主要受碳酸盐岩溶解因子控制,村庄和人口密集区的地下水主要受大气输入与人为活动因子控制.     

河套灌区地下水化学演变特征及形成机制

地下水资源是我国西北干旱区的重要资源,但不合理的开发利用导致系列生态环境问题,深入探究地下水化学演变特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义.以河套灌区永济灌域为研究区,综合运用聚类分析和因子分析等统计学方法,研究了该区域地下水化学演化特征并阐明了地下水化学的形成机制,说明不同因子的影响程度.结果表明,研究区地下水阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子分别以Cl^-和HCO^-₃为主,且Na⁺+K⁺和Cl^-离子具有较高的空间变异性,是决定地下水盐化的主要因子,地下水化学类型以Cl-Na、 HCO₃·Cl·SO₄-Na和HCO₃-Na型为主;通过聚类分析,研究区地下水可分为4类(A₁、 A₂和B₁、 B₂类),其中A₁类地下水为高矿化度Cl...     

济南趵突泉泉域水化学特征空间差异性及控制因素分析

为掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征及离子来源,着眼于趵突泉泉域间接补给区、直接补给区和汇集出露区这3个功能区,以地下水流动系统理论为指导,基于区域自然地理和水文地质条件,分别采集分析了不同功能区的地下水样品,并采用水化学参数统计、多元统计、自组织神经网络（SOM）分析、水化学图形分析和离子比例系数等分析方法,研究各功能区地下水水化学特征空间差异性,并揭示其控制因素.结果表明,由于地下水径流路径的不同,不同功能区水化学参数存在差异,但总的来说趵突泉泉域各功能区地下水均呈碱性,表现出典型的碳酸盐矿物溶解特征;汇集出露区地下水同时受到直接补给区和间接补给区的补给,地下水从间接补给区到汇集出露区水化学类型由HCO₃-Ca型向HCO₃·SO₄-Ca型转变,含水层内存在少量的石膏溶解作用生成了Ca²⁺与SO₄^2-;地下水中离子主要来源于含水层岩石矿物的溶滤作用,同时受阳离子交换作用、矿物溶解-平衡及人类活动的综合影响.趵突泉泉域地下水受人类活动影响较大,人类活动在一定程度上影响了泉域地下水水化学的演化.     

盐城市地下水资源预测评价

盐城市是江苏省苏北沿海的新兴城市，区内从上至下分布有供水意义的含水层分别为中更新统第Ⅱ承压含水层，下更新统第Ⅲ承压含水层和中、上新统第Ⅳ承压含水层，其间以弱含水的粘性土层相分隔，并发生强烈的水力联系。本文将采用三维数值模型，在模型识别、验证的基础上，结合对地面沉降、咸水入侵等地质环境控制的要求，以2003年的地下水开采布局为基础。规划、预测了到2020年12月底，第Ⅱ承压含水层、第Ⅲ承压含水层和第Ⅳ承压含水层中的最低地下水位分别恢复到-20m、-30m和-40m时，各含水层中地下水的开采量及地下水的最优开采布局，并预测了未来各含水层地下水位降落漏斗趋于稳定的地下水开采量。     

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K~+、Na~+、Cl~-主要来源于盐岩的溶解;而Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na~+、C~l-和SO_4~(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca~(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na~+、Cl~-质量浓度较低,Ca~(2+)和Mg~(2+)、HCO_3~-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl~-、Na~+明显超过了HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.     

老化土壤中As的人体可给性控制因素及健康风险

采用UBM(unified bioaccessibility model)模拟胃肠消化的方法测试了来自湖南省、广西壮族自治区和大连市的13个不同理化参数污染土壤中As的人体可给性,分析了考虑As人体可给性对风险评估结果的影响. 结果表明:①供试土壤样品模拟胃提取阶段As的人体可给性因子为3.9%~49.5%,平均值为19.6%;模拟肠提取阶段的人体可给性因子为1.2%~10.8%,平均值为6.0%,前者是后者的1.2~9.1倍. ②影响供试土壤样品胃提取阶段As人体可给性浓度的最显著性因素是w(TAs)(R2=0.94,P<0.01,n=13),其次为w(TP)(R2=0.82,P<0.01,n=13)和w(TMn)(R2=0.79,P<0.01,n=13);影响肠提取阶段As人体可给性浓度的显著因素依次为土壤w(TAs)(R2=0.83,P<0.01,n=13)、w(TP)(R2=0.80,P<0.01,n=13)、胃提取阶段As的人体可给性浓度(R2=0.76,P<0.01,n=13)、pH(R2=0.74,P<0.01,n=13)、w(TMn)(R2=0.65,P<0.02,n=13)以及w(TOM)(TOM为有机质)(R2=0.59,P<0.04,n=13). ③基于土壤w(TAs)和w(黏粒)构建的模型能较好地预测As在胃提取阶段的人体可给性浓度,预测值与实测值的R2达到0.97,ME(平均误差)、RMSE(均方根误差)、r_p2(可决系数)分别为0.02、0.17、0.95;仅基于土壤w(TAs)构建的模型能较好地预测As在肠提取阶段的人体可给性浓度,R2达到0.90,ME、RMSE、r_p2分别为-0.03、0.26、0.80. ④以供试土壤样品中w(TAs)为暴露浓度计算的健康风险分别是考虑As在胃及肠提取阶段人体可给性因子的2.0~15.0和7.3~81.0倍. 可见,基于土壤w(TAs)所制定的风险管理对策可能过于保守.