汾河流域地表水水化学同位素特征及其影响因素

汾河是山西的母亲河.由于水资源过度开发及社会经济发展影响,生态环境恶化.经过一系列治理保护措施,水质得到改善.利用统计学、Piper三线图和Gibbs模型等方法,分析了汾河流域地表水水化学和氢氧同位素特征及其来源,揭示了汾河流域地表水水质演化过程.结果表明,汾河干流地表水中主要水化学组分沿着径流路径含量逐渐增加;汾河上游地表水水化学类型主要以HCO₃·SO₄·Cl-Ca·Na·Mg为主,中游和下游地表水水化学类型主要以SO₄·HCO₃·Cl-Ca·Na·Mg为主.汾河流域地表水水化学组成主要受岩石风化作用和蒸发结晶作用影响,而降雨影响较小.Na⁺和K⁺主要来源于蒸发盐岩的溶解以及周边黄土中含Na矿物溶解,水体中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩的溶解,SO₄^2-除来源于石膏的溶解,还可能来源于汾河周边黄土层中硫化矿物的溶解.干流地表水δD和δ¹⁸ O平均值分别为-62.60‰和-8.42‰,氢氧同位素特征进一步表明其主要受蒸发作用的影响.流域内支流及岩溶水水化学组分差异较大.结果可为汾河流域生态修复保护及生态文明建设提供依据.     

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.     

黄河流域内蒙古段水化学同位素特征及水体转化关系

以黄河流域内蒙古段为研究区,于2021年7月（丰水季）和10月（枯水季）采集降水、黄河干流、黄河支流与季节性河流、乌梁素海、哈素海、岱海、灌区渠系和地下水等水样,测试不同类型水体的水化学组成和氢氧同位素值.综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比例和MixSIAR混合模型等研究方法,分析了黄河流域内蒙古段水化学演变规律,并揭示降水、地表水和地下水的转化关系.结果表明,研究区地下水和地表水均偏弱碱性,水体中优势阴离子为Cl^-,优势阳离子为Na⁺,地表水水化学类型以Cl ·SO₄-Na ·Mg和SO₄ ·HCO₃-Na ·Mg为主,地下水水化学类型以Cl ·SO₄-Na ·Mg和SO₄ ·HCO₃-Na ·Ca.地下水Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于硅酸盐和蒸发岩的溶解,地表水Ca²⁺和Mg²⁺主要源于碳酸盐岩溶解,且水中碳酸和硫酸参与了碳酸盐矿物和硫化矿物溶解的过程,不同水体Na⁺和Cl^-均受人为污染源的影响.受季节效应影响,地表水和地下水δD和δ¹⁸ O丰水期较枯水期高,研究表明,地表水在接受大气降水补给后受到了蒸发分馏作用的影响,地下水补给源复杂.MixSIAR模型揭示出,研究区地表水是地下水的主要补给来源,占总补给量的52.4%~62.2%,大气降水是地表水的主要补给来源,占总补给量的85.4%~97.1%.     

安徽涡河流域水化学与同位素特征及水体转化关系

以安徽涡河流域为研究区域,通过采集涡河地表水、浅层地下水和中深层地下水样品,运用Gibbs图、离子比例和MixSIAR模型等方法对各类水体的水化学参数和氢氧同位素进行分析,揭示并量化了各类水体之间的转化关系.结果表明,研究区地表水和地下水主要呈现中性至弱碱性,地表水的水化学类型以Cl·SO₄ ·HCO₃ -Na和Cl·SO₄ -Na型为主,浅层地下水以HCO₃ -Ca·Mg和HCO₃ -Mg·Na型为主,中深层地下水主要为Cl·HCO₃ -Na型.各类水体的水化学特征受到岩石风化、蒸发浓缩及正向阳离子交换等多重因素共同影响.地表水和地下水的δ¹⁸O和δ²H分布特征表明大气降水是该区域水体的主要补给来源,且地下水δ¹⁸O和δ²H值与K⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄ ^2-和NO 3^-浓度存在显著相关性.根据MixSIAR模型分析结果,地表水接受大气降水和浅层地下水的贡献率分别为46.5 %和53.5 %;浅层地下水的补给来源分别为大气降水（57.4 %）和地表水（42.6 %）;中深层地下水的补给主要来自上游地下水的侧向径流补给.     

四川安宁河流域水化学特征及物源探讨

安宁河河谷地区是四川省第二大粮仓,区内人口较多、矿业发达。查明流域水化学特征及物质来源,对于探讨地质背景与人为活动对河流水化学特征的影响具有重要意义。研究显示,安宁河河水整体偏弱碱性,pH均值为8.18,TDS值高于世界河流平均值。河水中阳离子浓度平均值顺序为Ca²⁺ > Na⁺ > Mg²⁺ > K⁺,阴离子浓度平均值顺序为HCO₃^- > Cl^- > SO₄^2- > NO₃^-。空间上,自上游至下游,安宁河河水的TDS值和阴阳离子含量呈整体上升的趋势,SO₄^2-、NO₃^-浓度波动较大。控制流域水化学特征的主要因素是硅酸盐岩的风化,其次是碳酸盐岩的风化。流域内的NO₃^-主要来源于农业活动和土壤有机氮,矿业活动对安宁河河水中SO₄^2-浓度的影响较大,人为活动对安宁河流域水化学的影响不可忽视。     

店埠河流域地表水-地下水水化学特征及其成因分析

巢湖是我国水污染防治的重点水体,但近年来一直处于较高的富营养化水平.以巢湖二级支流店埠河流域内的地表水和地下水为研究对象,测试不同水体水化学组成和氢氧同位素值,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图和离子比值等方法,分析其季节性和空间变化特征,探讨地表水和地下水的水化学特征和形成机制.结果表明,①大气降水是店埠河流域地表水和地下水的主要补给来源,地表水的蒸发分馏效应比地下水更显著.不同时期,地表水比地下水更富集氢氧稳定同位素.地表水和地下水中氢氧稳定同位素均呈季节性变化特征,丰水期相对富集,枯水期相对贫化.②店埠河流域地表水和地下水均为弱碱性水,地表水中各离子浓度明显小于地下水,地表水中阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,地下水中阳离子以Ca²⁺为主,水体中的优势阴离子均为HCO₃^-.地表水的水化学类型以HCO₃·Cl-Na·Ca型水为主,地下水以HCO₃-Na·Ca型水为主.③地表水和地下水主要水化学指标浓度具有一定的时空差异性.从丰水期到枯水期,地表水中TDS、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO₄^2-浓度整体呈现上升趋势.地下水中Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺浓度整体变化不大,略有增加趋势,Cl^-、SO₄^2-和NO₃^-浓度整体呈上升趋势.从上游到下游,地表水中主要水化学指标浓度呈现先减小后增大的趋势,NO₃^-浓度增幅最大.地下水在径流方向上主要水化学指标浓度整体变化不大,但呈现出排泄区大于补给区的规律.④水体水化学特征的形成主要受水-岩作用控制,同时还受到人为因素影响.水-岩作用主要为硅酸盐岩、盐岩和碳酸盐岩等矿物的风化溶解.污水处理厂污水、生活污水和粪肥等污染物已明显改变了局部水体的水化学特征.⑤与2016年相比,地表水中的NO₃^-浓度已有不同程度地减少,当地政府进行的氮污染控制工作已取得一定成效,但仍需在店埠河下游、部分支流（定光河和马桥河）和部分居民点加强对污水及粪肥的污染防控.     

基于水化学与硫同位素的卡林型金矿区岩溶水文地球化学特征及控制因素

采矿活动通过抽排改变地下水水位和流动条件,促进了地下水与含水层岩石之间的相互作用,同时矿山排水排入地表水系,从而影响整个岩溶水系统的水文地球化学过程.基于水文地球化学和δ³⁴ S同位素,揭示了典型卡林型金矿区及其周边矿山废水、岩溶地下水、地表水等水文地球化学过程、特征及其主要控制因子.结果表明,未受金矿开采活动影响的地下水和地表水的丰、枯水期水化学组分主要受灰岩和白云质灰岩风化作用控制,离子以Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-为主,水化学类型均为Ca-HCO₃型.而矿山废水及其下游受纳水体受碳酸盐和硅酸盐矿物溶蚀与离子交换作用影响,离子以Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和SO₄^2-为主,水化学类型由Ca-HCO₃型逐步演化为Ca-SO₄型.受矿山开采影响的各类水体中SO₄^2-是特征组分,SO₄^2-浓度在井下呈现从上至下逐渐降低的显著规律.未受矿山废水影响的地下水和地表水δ³⁴ S值偏正,SO₄^2-主要来源于雄黄矿的氧化,而矿山废水及其下游受纳水体δ³⁴ S值偏负,SO₄^2-主要受雄黄矿氧化和大气降水两个端元混合作用的影响,黄铁矿也有一定贡献.同时,各类水体的NO₃^-源于农业化肥施用和农村生活污水直排的输入.     

贵州威宁草海流域地下水水化学特征及无机碳通量估算

贵州威宁县草海是我国最大的岩溶湿地,岩溶地下水是其重要的补给水源和物质来源.本研究在丰水期、枯水期和平水期对草海流域内12处地下水进行了采集并测定,揭示了该流域地下水水化学特征和主要离子来源,并基于水化学径流模数法初步估算了草海流域岩溶碳汇通量.结果表明,草海流域地下水水化学类型以HCO₃-Ca型为主,东南部个别泉点在平水期为SO₄-Ca型.地下水中优势离子均以Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-为主,季节上SO₄^2-和Mg²⁺平均质量浓度呈现出平水期 > 枯水期 > 丰水期,NO₃^-平均质量浓度则表现为丰水期 > 枯水期 > 平水期,其他离子季节变化特征不明显.空间上草海北部地下水中Ca²⁺和HCO₃^-质量浓度相对较高,K⁺、Na⁺和Cl^-在西南部地下水中质量浓度较高,东南部地下水中Mg²⁺、NO₃^-和SO₄^2-质量浓度较高.地下水中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要受到碳酸盐岩溶蚀的控制,碳酸、硫酸和硝酸均参与了流域内碳酸盐岩的风化,三期大部分地下水中NO₃^-主要受土壤氮和生活污水的影响,东南部地下水NO₃^-则主要受农业活动影响,K⁺、Na⁺、Cl^-和SO₄^2-的来源则无明显时空差异,前3种离子主要受人类活动影响,而SO₄^2-则主要来源于地层中含硫化合物的溶解.研究区外源酸参与流域碳酸盐岩风化具有较高比例,季节上表现为平水期外源酸参与流域碳酸盐岩比例最高,丰水期最低的特征,在扣除外源酸参与流域碳酸盐岩风化的比例后,初步估算草海流域无机碳通量平均约为181.5 t·a^-1,岩溶地下水向草海输送HCO₃^-量平均约为1144.1 t·a^-1.     

娘子关泉群水化学特征及成因

娘子关泉群流量7.19m³·s^-1,提水量约1.7 m³·s^-1,其是阳泉市区和平定县城主要供水水源.查明其泉群水化学特征及成因,对合理利用水资源与污染防治具有重要意义.以娘子关泉域岩溶大泉为研究对象,通过样品采集和水化学同位素,以地球科学系统理论为指导综合运用地质构造、水化学监测和同位素方法分析娘子关泉群水化学特征及成因.娘子关泉群其pH值7.2~7.5.钙离子112.1~135.2 mg·L^-1.硫酸根离子185.6~271.8 mg·L^-1.水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg.泉群水化学特征总体表现为高Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-,低Na⁺、K⁺和Cl^-.城西泉的补给路径较短,其次是五龙泉.其余5组泉补给路径较远.娘子关泉群水化学特征表现为：煤矿酸性排水的污染有加剧趋势,生活污水的污染有减缓趋势.环境同位素示踪显示城西泉的SO₄^2-主要来源于大气降水和石膏溶解.五龙泉的SO₄^2-值增加,其变化主要受煤矿酸性水污染量的影响.     

雷州半岛岭北地区地下水水文地球化学特征

地下水是雷州半岛重要的供水水源.本研究在雷州半岛岭北地区开展了水化学和氢氧稳定同位素调查,报道了区域地下水水化学特征;基于水化学及同位素地球化学理论和方法揭示了控制水质的主要水文地球化学过程.结果表明,地下水pH、总硬度、TDS以及K⁺、Cl^-、SO₄^-质量浓度较低;H₂SiO₃和NO₃^-质量浓度较高.孔洞裂隙水水化学类型以Mg-Ca-HCO₃和Mg-Ca-HCO₃-Cl型为主,Cl^-沿径流方向增加明显;浅层孔隙水以Ca-Cl、Na-Ca-HCO₃-Cl和Na-Ca-Mg-HCO₃-Cl型为主;中深层孔隙水以Mg-Ca-HCO₃、Na-Ca-Mg-HCO₃和K-Na-HCO₃-SO₄型为主,K⁺、Na⁺、Cl^-和SO₄^-沿径流方向有所增加.地下水受大气降水补给,Cl^-和Na⁺起源于海洋性大气降水,Mg⁺、Ca²⁺和HCO₃^-源自硅酸盐矿物水解,NO₃^-主要来自化学肥料;浅层孔隙水、裂隙孔洞水受蒸发浓缩作用影响,中深层孔隙水受阳离子交换作用影响.计入硝酸盐后,50.85%的NO₃型水指示着地下水具有污染趋势.本研究结果为可持续开发利用区域地下水提供了依据.     

苏州河和黄浦江2002年春夏季营养盐变化

于2002年4～7月在苏州河、黄浦江4个采样点采集水样,并用连续流动分析仪进行NH3-N、NO2-N、NO3-N、PO4．P、SiO3-Si等5个项目含量的测定。对比分析北新泾、河南路桥、十六铺和嫩江码头4个站点营养盐之间的情况,发现苏州河春、夏季节营养盐的变化比黄浦江强烈,而5个营养盐项目之间,NH3-N比其他项目变化较大;苏州河的营养盐通量在黄浦江通量上占一定比重,其中以NH3-N比重最大;另外,黄浦江水体中,营养盐浓度在嫩江码头站位较上游十六浦站位有不同程度的增加,同样的,以NH3-N增加为最。     

长江、黄河、松花江60-80年代水质变化趋势与社会经济发展的关系

对我国“水年鉴”上所载长江、黄河和松花江自５０年代末至８０年代中期所有站点的水化学监测数据进行统计分析，发现，在此时段内，就天然水主要离子成分而言，长河、黄河和松花江表现出各自独特的水质变化趋势。对其成因和机理进行了探讨，认为长江中上游水质的酸化趋势起因于该地区不断增长的燃煤硫排放所引起的严重酸沉降过程和不断增加的农田流失氮肥的氧化成酸过程。松花江水质的碱化趋势主要与黑龙江省造纸废水排放所引起的     

渭河关中段典型支流非点源污染监测与负荷估算

2009年,对渭河关中段3条典型支流泾河、沣河和灞河进行了洪水期和非洪水期水质水量同步监测,水质监测指标包括COD、DP、TP、NH4+-N和TN.根据监测结果及水文站实测流量资料,分别采用水文分割法和平均浓度法对各条支流的非点源污染负荷进行了计算,分析了非点源污染的特点.结果表明：①3条河流洪水期间各指标的平均浓度基...     

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.     

Development and preliminary application of a method to assess river ecological status in the Hai River Basin, north China

The river ecosystem in the Hai River Basin(HRB), an important economic region in China, is seriously degraded. With the aim of river restoration in the HRB, we developed a method to assess the river's ecological status and conducted a preliminary application of the method.The established method was a predictive model, which used macroinvertebrates as indicator organisms. The river's ecological status was determined by calculating the ratio of observed to expected values(O/E). The method included ecoregionalization according to natural factors, and the selection of reference sites based on combinations of habitat quality and macroinvertebrate community. Macroinvertebrate taxa included Insecta,Crustacea, Gastropoda, and Oligochaeta, with 39 families and 95 genera identified in the HRB. The HRB communities were dominated by pollution tolerant taxa, such as Lymnaeidae, Chironomus, Limnodrilus, Glyptotendipes, and Tubifex. The average Shannon–Wiener index was 1.40 ± 0.5, indicating a low biodiversity. In the river length of 3.31 × 10~4 km, 55% of the sites were designated poor, with a bad ecological status. Among nine secondary river systems, Luan and Zi-ya had the best and worst river conditions,respectively. Only 17 reference site groups were selected for river management in the 41 ecoregions examined. This study lays the foundation for river restoration and related research in the HRB, and we anticipate further developments of this novel method.     

清河流域水环境质量监测与评价研究

近年来,随着全球各地城市化和工业化进程的不断加快,以及人类对河流水生态系统资源的不合理、掠夺式利用,河流水生态系统遭到严重破坏,各地河流相继出现水质恶化、水文条件改变、物种多样性退化、生境条件恶劣等诸多问题。文章对辽河主要支流清河水生态系统的水质状况进行了研究,并于2012年6月,对清河流域22个监测断面水质状况进行了实地调查,对其水质状况进行了评价,结果表明:22个监测断面中,达到Ⅲ类水质断面的有8个,Ⅳ类7个,Ⅴ类1个,劣Ⅴ类6个。其中6个劣Ⅴ类断面分别因氟化物、氨氮、总磷浓度超标而为劣Ⅴ类。     

三峡库区不同河段支流丰水期叶绿素a和营养盐的空间分布特征

三峡水库建设对流域水生态环境产生了一定的影响,使得三峡库区支流库湾频频暴发水华.为了探究夏季三峡库区不同支流水体氮、磷营养盐和叶绿素a浓度的空间分布差异,于2018年6月对三峡库区不同河段的三条支流——香溪河、神农溪和大宁河流域水生态环境进行了调查分析.结果表明香溪河、神农溪和大宁河流域水体中总氮浓度均值依次为1. 86、1. 90和1. 43 mg·L~(-1).这3条河流水体中总磷浓度均值依次为0. 09、0. 07和0. 05 mg·L~(-1).单因素ANOVA分析表明,总氮空间差异较显著,表现为神农溪香溪河大宁河;总磷空间分布差异显著,表现为香溪河神农溪大宁河.香溪河、神农溪和大宁河水体中叶绿素a浓度的均值依次为6. 41、21. 39和9. 85μg·L~(-1). Pearson相关性分析结果显示,这3条河流的叶绿素a浓度与总磷浓度均有显著相关性,其中神农溪与大宁河的叶绿素a浓度还与真光层和混合层之比(Zeu/Zmix)存在显著相关,且香溪河、神农溪和大宁河的氮磷比的均值依次为22. 36、26. 76和28. 6,表明总磷是影响这3条河流水体中浮游植物生长的关键性指标.     

"十二五"期间辽河流域的典型流域土地利用组成和变化分析研究

在遥感影像数据基础上,采用ERDAS和ArcGIS分析得出"十二五"期间清河、凡河和蒲河3个流域的土地利用组成及变化.结果表明:清河流域和凡河流域土地利用以林地为主,自然类型面积之和占流域总面积比例超过50%,蒲河流域则以耕地和建设用地等人工类型为主,面积之和占比超过80%;"十二五"期间各流域的土地利用类型均存在不同程度自然类型向人工类型转化的现象,清河流域变化最大,蒲河最小.     

浑河中、上游水生生物多样性及其保护

对浑河中、上游水生生物多样性现状与变化态势进行了评述 ,分析了水生生物多样性丧失的原因 ,认为水体环境污染、围河筑堤、乱捕、大量施用化肥农药和不合理开发荒山等是造成水生生物减少的主要威胁 ,并提出了一系列的保护对策。     

黄浦江某支流河水生物毒性研究

用鱼类回避试验和微生物毒性检测等两种生物检测技术来判断黄浦江某支流的生物毒性，结果表明，该支流河水能引起鱼类强烈回避，毒性显著，河水污染以有机物为主，河水中的１．２￣１．４μｍ悬浮颗粒物上吸附有大量的微生物抑制物，在碱性条件下，这些物质有释放趋势并产生生物毒性，可抑制微生物群落的功能，而酸性提取物不显微生物毒性。