南太行山山前平原地下水和地表水氢氧同位素组成及环境意义

借助氢氧同位素和水化学方法对南太行山山前平原地下水补给运移规律进行研究,阐明人类活动对地下水的影响过程。研究结果表明:(1)区内不同水体δD、δ~(18)O、氘盈余值(d-excess)和氚同位素(T)值差异明显,深层地下水均值分别为-74.0‰、-9.4‰、1.5‰和8.73TU,浅层地下水均值分别为-72.1‰、-8.8‰、-1.9‰和17.46TU,河水均值分别为-71.3‰、-8.9‰、-0.4‰和18.60TU,工业废水均值分别为-68.3‰、-7.2‰、-10.7‰和21.11TU;(2)补给区深层地下水δD、δ~(18)O和d-excess年均值分别为-68.08‰、-9.24‰和5.84‰,径流区深层地下水δD、δ~(18)O和d-excess年均值分别为-62.30‰、-8.50‰和5.66‰,排泄区深层地下水δD、δ~(18)O和d-excess年均值分别为-75.14‰、-10.26‰和6.94‰;(3)深层地下水补给源包括大气降水和河水,受污染河水通过断层导水裂隙带补给深层地下水。浅层地下水补给源包括大气降水和河水,受污染河水通过河流侧渗方式补给浅层地下水;(4)受河水影响的深层地下水氘盈余值变低,T含量升高,因此结合氘盈余值与T含量可以很好地识别区内深层地下水污染过程。     

基于稳定同位素和水化学的内陆地下水咸化过程研究:以焦作市为例

内陆地区地下水咸化有别于海水入侵,以焦作市为例,利用不同水体的稳定同位素(如O18和H2)和水化学组成,判定地下水咸化来源。结果发现,焦作市深层地下水氯化物浓度升高与工业废水有关,工业废水借助断层破碎带对研究区深层地下水(D8)产生影响;焦作市浅层地下水氯化物浓度升高与工业废水和生活污水的混合水有关,混合水透过河床底部包气带进入浅层地下水对其产生影响。泉水、农业面源和大气降水不是研究区地下水氯化物污染的来源。     

汾河流域浅层地下水水化学和氢氧稳定同位素特征及其指示意义

汾河流域是黄河的第二大支流,本文利用Piper三线图、Gibbs模型、主成分分析法、相关矩阵和正向演替模型等方法,分析了汾河流域浅层地下水的水化学和氢氧稳定同位素分布特征及其控制因素,揭示了流域水循环及水质演化过程.结果 表明,汾河流域地下水属弱碱性和微硬水;优势阴阳离子分别为HCO3-和Ca2+;地下水水化学类型以M...     

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%.     

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     

安徽淮北临涣矿区地表水水化学及硫氢氧同位素组成特征

以淮北临涣矿区为研究对象,系统的采集了研究区河水、沉陷区积水和矿井排水等共23个水样,分析测试其常规水化学指标及氢氧硫同位素特征值。采用Piper三线图、Gibbs图与线性回归分析等方法,探讨了研究区不同类型地表水水化学组份特征及影响因素、SO_4~(2-)来源等问题。结果表明:研究区地表水TDS含量较高,属高矿化度水质类型,阳离子主要为Na~+和Ca~(2+),阴离子主要为HCO3-与SO_4~(2-),其中浍河河水水化学类型主要为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~-型,沉陷积水主要为Na~+-Cl~--SO_4~(2-)型;研究区河水和沉陷区积水SO_4~(2-)含量较高,平均值分别为412. 90 mg/L和490. 61 mg/L,河水中SO_4~(2-)主要来源于蒸发岩溶解、废水排放,沉陷区积水SO_4~(2-)来源于河水补给及矿井排水的影响;地表水的δD和δ~(18)O值变化范围为-55. 3‰～-29. 3‰和-7. 2‰～-2. 6‰,均落在大气降水线下方,表明其受到不同程度蒸发作用,河水、沉陷积水主要补给来源是大气降水; Gibbs图分析结果表明河水离子组成主要受岩石风化的控制,而沉陷区积水主要受蒸发作用影响。     

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ¹⁸O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ¹⁸O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ¹⁸O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO₃型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.     

水化学和环境同位素在示踪枣庄市南部地下水硫酸盐污染源中的应用

岩溶地下水是枣庄市工农业生产以及居民饮用水的重要供水水源.近年来,随着工业化及城市化的发展,硫酸盐污染日益突出.于2014年8月共采集枣庄市南部不同深度地下水和地表水样品36组,在分析其水化学及δD、δ~(18)O-H_2O、δ~(34)SSO_4~(2-)同位素组成的基础上,通过分析区域地下水水文地球化学演化过程及人为输入的影响,识别了地下水硫酸盐污染的范围和途径.结果表明,区内地下水水化学类型主要为HCO_3·SO_4-Ca型,水化学组分主要来源于碳酸盐岩和硫酸盐矿物的溶解、黄铁矿氧化以及人为活动的影响;地下水主要来源于大气降水补给,地表水与不同深度地下水水力联系密切;地下水中δ~(34)SSO_4~(2-)含量的变化范围为0.2‰~9.3‰,与SO_4~(2-)含量的关系分析显示,硫酸盐具有多种来源,主要包括石膏溶解、黄铁矿氧化、化肥淋滤与工业废水下渗污染.除原生地质成因影响外,工矿企业的废水下渗是造成当地地下水硫酸盐含量升高的主要原因.     

基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源,比例及迁移转化特征,对河北省张家口市宣化区洋河北岸主要供水区的地下水进行取样分析.基于土地利用类型,综合利用水化学分析方法耦合δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-双同位素示踪技术对研究区地下水硝酸盐污染来源,贡献率及迁移转化规律进行判断.研究结果表明：研究区氮污染以NO₃^-为主,12处采样点4次采样过程中约77%超出世界卫生组织标准（10mg/L）的限值,其污染在2018年8月（夏季）较为严重,空间浓度插值结果显示硝酸盐呈现出沿河及远岸点位浓度相对较低,中间较为稳定区域浓度较高的空间特征,并表现出不同土地利用类型上污染程度的差异性：旱地浓度最高,城镇次之.稳定同位素模型（SIAR）显示地下水硝氮污染来源中粪肥及生活污水占45.37%,土壤氮来源为41.39%,降水和化肥中NH₄⁺来源占13.24%,与研究区以城镇和耕地为主的土地利用现状较为一致.此外,同位素特征值结果显示氮的迁移转化过程以硝化作用为主.文可为地下水氮的污染来源解析提供更加精准,全面的分析方法进而为污染的防治提供优先治理建议.     

岩溶区不同土地利用下地下水碳同位素地球化学特征及生态意义

通过分析贵州洪家渡盆地地下水水化学和溶解无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)同位素(δ13CDIC)季节变化特征,探讨岩溶区不同土地利用类型下影响地下水δ13CDIC特征的自然过程和人为因素.结果表明:洪家渡盆地地下水中DIC主要来源于碳酸盐岩风化和土壤CO2.地下水δ13CDIC值冬季为-14. 8‰～-4. 1‰,平均值-10. 1‰;夏季为-14. 5‰～-6. 3‰,平均值-10. 2‰.含煤地层中硫化物氧化和酸雨带来的H2SO4参与碳酸盐岩风化使地下水δ13CDIC值整体偏正.由于土壤CO2效应,人类活动干扰程度小的林地地下水δ13CDIC值夏季冬季.夏季农业活动施用的大量肥料产生的HNO3参与了碳酸盐岩风化,使耕地地下水δ13CDIC值夏季冬季.居住区人为输入的有机质降解对地下水DIC贡献较大,冬夏季δ13CDIC平均值分别-11. 9‰和-11. 6‰,季节差异较小.不同季节、不同土地利用类型下,人类活动方式不同导致地下水δ13CDIC值与水化学存在差异.因此,δ13CDIC可以反映人类活动对岩溶含水层的影响,具有良好的生态指示意义.     

新疆喀什三角洲地下水SO2-4化学特征及来源

"水质型"缺水问题是新疆喀什地区水资源紧缺的主要原因之一.位于喀什地区西部的喀什三角洲面积13 329 km~2,73. 2%面积的潜水和53. 2%面积的承压水SO_4~(2-)浓度超过地下水质量Ⅲ类标准,同时伴随有高TDS、高硬度等特征.运用δD、δ~(18)O-H_2O和δ~(34)S-SO_4~(2-)同位素等手段分析地下水SO_4~(2-)化学特征及来源.结果表明:①区内剥蚀山区钙质粉砂岩、钙质细砂岩和石膏等盐类矿物的溶解控制了流域水化学组成,形成了水化学类型以SO_4型为主的地表水和地下水.地下水化学类型演变方向为HCO_3·SO_4→SO_4→SO_4·Cl,山麓斜坡冲洪积砾质平原为溶滤-径流带,河流冲积平原为径流-累积带,上游至下游地下水化学成分趋向盐化;②区内地下水初始补给源主要为大气降水,且受一定蒸发作用影响.不同水文地质单元地下水δD和δ~(18)O分布特征明显,上游至下游,同位素值由低到富集,受蒸发作用由弱到强;冲积平原承压水同位素分布较离散,受到上覆潜水混合作用影响;③南部、北部山麓斜坡冲洪积砾质平原潜水SO_4~(2-)来源分别为海陆交互相和陆相蒸发岩的溶滤;河流冲积平原潜水SO_4~(2-)除了陆相蒸发岩溶滤来源外,还存在化肥淋滤的污染;承压水受蒸发岩溶滤外,还受到潜水的混合作用和细菌还原硫酸盐作用影响.     

北京西山大气降水中D和18O组成变化及水汽来源

论文利用北京西山鹫峰地区2011年7月—2012年7月观测站点内大气降水δD和δ¹⁸O数据,研究了北京西山山前丘陵区降水稳定同位素的变化特征。结果表明：研究区的大气降雨δD和δ¹⁸O的平均值要低于中国和全球降水同位素的平均值,并与北京地区的降水同位素组成平均值之间显示出较大的差异,且同一个月份内降水的同位素特征也具有较大的变化范围。由于季风气候以及局地水汽循环的共同影响,使得夏季降水中的δD和δ¹⁸O值较小,并且在4—7月随着月降水量的增加和温度的升高,在温度效应和降雨量效应的交互作用中,降雨量效应此时起主导作用,月均δD和δ¹⁸O值呈现减小的趋势,而在7—9月,温度效应呈现出主导作用,δD和 δ¹⁸O值呈现增加的趋势,而冬季来自偏北风的大陆性气团形成的降水δD和δ¹⁸O值较大。同时局地水汽循环过程中降水的二次蒸发,也导致在典型长历时场降水过程中δD和δ¹⁸O值呈现出分段波动式下降的特征。研究区大气降水线方程为 δD = 7.17 δ¹⁸O + 1.46,斜率和截距小于全球和中国大气降水线方程,而与北京地区大气降水线方程的对比发现,斜率差异较小而截距差异明显,说明海洋水汽不是研究区唯一的水汽来源,同时受到大陆性气团以及局地较强的水汽循环和北京地区近年的干旱化过程的影响。而氘盈余的年内变化的无规律则间接反映了研究区水汽来源的复杂性。     

乌鞘岭南、北坡降水稳定同位素特征及水汽来源对比

为了揭示季风边缘区降水中稳定同位素特征及水汽来源,利用2016年10月至2017年10月采集的97个降水样品,采用相关分析和HYSPLIT模型,对乌鞘岭南、北坡降水稳定同位素的特征、大气水线方程、温度和降水量效应、水汽来源进行了对比分析.结果表明,南坡大气降水线的斜率与截距低于全球大气水线(GMWL)和北坡大气降水线;南、北坡的同位素温度效应和季节效应明显,但北坡的温度效应比南坡更为明显;除北坡夏季和南坡降水量小于5 mm时降水稳定同位素表现出微弱的降水量效应,南、北坡其它季节或其它降水量级均无明显的降水量效应;来自西北和北方的水汽占90%以上,北坡受季风水汽影响极少,南坡夏季会受到东南季风影响,局地水汽再循环对乌鞘岭南、北坡水汽也有贡献.本研究可提高对高寒山区降水同位素演化的认知,为寒旱区同位素水文学的进一步研究奠定基础.     

升金湖河湖交汇区地表-地下水水化学特征及成因分析

以升金湖河湖交汇区为研究区,测试不同类型水体水化学组成和氢氧同位素值,分析其季节变化特征,探究地表-地下水中化学离子来源,最后估算混合水源对地下水中化学离子的贡献量.结果表明:①研究区地表-地下水主要离子浓度均高于大气降水,理化参数呈现季节变化特征;②地表水以Ca-HCO3类型水为主,且在夏季占比明显高于其他季节,而地...     

广东省从化温泉热矿水水化学与同位素特征

从化温泉位于广东省从化市东北,地处广从断裂带北东段,泉点沿NW及NE向次级断裂出露,热水出露于燕山期花岗岩中。温泉为中低温、偏碱性的低矿化水。热水中的阳离子以K⁺、Na⁺、Ca²⁺为主,阴离子以HCO^-₃为主,属于HCO₃-Na及HCO₃-Na·Ca水。热水中偏硅酸、氟含量较高,同时含有锂、锶、钡、硼酸等微量组分及放射性组分镭、氡。由D和¹⁸O组分表明热水起源于大气降水。根据玉髓温标计算的热储温度为82.14~93.52℃。由镭-氡法测定热水年龄,可知热水在地下滞留时间较短,循环较快,如开采量不大且采用采停交替的方式,有助于热水的可持续利用。     

高寒干旱区地表水与地下水水化学特征及转换关系：以大通河流域为例

全球气候变暖和区域极端气候会导致高寒干旱山区平原降雨失衡、冰川融化和冻土退化,进而改变区域水文循环.其中,地表水与地下水转化关系是高寒干旱区水文循环气候响应的重要科学问题之一.以祁连山南麓大通河流域为研究区,基于119组基本水化学参数和38组氘氧同位素数据,利用多元统计分析和同位素技术,研究了流域地表水与地下水的水化学特征及其相互转化过程.结果表明,流域地表水以HCO₃-Mg·Ca型水为主,受控于岩石风化作用;地下水以HCO₃-Mg·Ca型和Cl·SO₄-Na型水为主,受岩石风化作用和蒸发浓缩共同控制.上游地下水存在少量钙、镁长石的溶解,中游地下水化学组分主要为碳酸盐岩的风化溶解,下游地下水中各离子组分蒸发富集使地下水溶解性总固体升高.风化溶滤、人为活动、原生沉积环境、阳离子交替吸附及其他因素对研究区地表水和地下水化学组分的贡献率依次为39.1%、 15.0%、 12.6%、 13.8%和19.5%.δD和δ¹⁸O同位素测试结果表明,沿地下水流向大通河河水氘氧同位素含量呈富集到贫化的变化趋势,大通河...