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.      

大汶河流域中下游浅层地下水水化学特征及其影响因素

泰安市是黄河流域下游高质量发展的主战场,地下水是其重要的供水水源.为查明大汶河流域中下游地区浅层地下水水化学特征及其影响因素,采集浅层地下水80组,对其12项化学指标进行检测分析.综合运用数理统计、离子比值、水化学图解、饱和指数等方法系统地分析了水化学组分的空间分布、水化学特征,讨论了控制水化学组分的主要离子来源及其影响因素.结果表明：(1)大汶河流域中下游浅层地下水pH介于6.52～8.00之间,TDS(溶解性总固体)浓度介于364.00～2 627.00 mg/L之间,以淡水、微咸水为主,由东向西沿着地下水流向逐渐升高;TH(总硬度)介于245.06～1 235.02 mg/L之间,以硬水、极硬水为主.(2)地下水中阳离子以Ca²⁺为主,阴离子无主导成分,以混合型为主,研究区内浅层地下水水化学类型较为复杂,以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型为主,同时出现了NO₃型水,建设用地水化学类型多达14种,其次为耕地(13种)和林地(6种).(3)地下水中主要离子来源于碳酸...     

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     

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     

祁连山东端地表及地下水水化学时空变化特征

于2016~2017年5~9月采集祁连山东端（乌鞘岭、古浪、天祝）的地表水和地下水样品进行水化学分析,综合运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图以及离子比值等方法探究了祁连山东端地表水和地下水主要离子组成特征、来源以及时空变化.结果表明,祁连山东端地表水和地下水化学组成中优势阳离子为Ca²⁺和Na⁺,Ca²⁺的平均浓度为76.897mg/L,占比73.89%;Na⁺的浓度为16.592mg/L,占比15.94%.优势阴离子为HCO₃^-和SO₄^2-,HCO₃^-浓度190.117mg/L,占比68.71%;其次是SO₄^2-,平均值为67.565mg/L,占比为24.42%.乌鞘岭河水、地下水,天祝河水、地下水的水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺型,古浪河水、地下水水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺-Mg²⁺型,处于水化学易变区.不同水体离子来源于岩石风化,主要受碳酸盐与硅酸盐风化溶解共同作用控制,人类活动在一定程度上贡献了水体的离子来源.不同水体主要离子浓度的时间变化特征各不相同,整体上大部分水体的离子浓度随时间变化不明显,总体趋势较平缓.     

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...     

白洋淀流域地表水化学特征及控制因素

为探究半干旱区地表水化学特征及物质来源,以白洋淀流域为研究对象,利用Piper三线图和Gibbs水岩模型,对地表水的主要离子组成特征及其来源进行分析。结果表明:白洋淀流域地表水pH为7.56~8.23时,呈弱碱性,且溶解性总固体（TDS,100~650 mg/L）在流域的不同空间区域表现为淀区 > 下游 > 上游。白洋淀流域地表水阳离子以Na+和Ca2+为主,离子总量占比76.60%;阴离子以HCO₃-为主,约占阴离子总量61.52%。地表水的水化学类型为HCO₃-Ca型（上游水体）和HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca型（下游河流和淀区）。白洋淀水文地球化学过程受到人类活动和自然作用的双重控制;自然作用下,白洋淀流域地表水中的离子来源于岩石风化（碳酸盐岩及硅酸盐岩的风化溶解）,同时受到蒸发-结晶作用影响。     

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...     

草原流域地下水化学时空特征及环境驱动因素——以内蒙古巴拉格尔河流域为例

为查明内蒙古草原流域地下水水化学特征、成因及其环境意义,选择巴拉格尔河流域为研究对象,以Piper三线图、Gibbs图、主成分分析法（PCA）和内梅罗指数法等对2018~2019年丰水期、枯水期46处92个浅层地下水水样进行分析.结果表明：研究区地下水呈现弱碱性环境,属于淡水,枯水期多数离子含量高于丰水期,空间分布整体呈现出西高东低的特点;地下水水化学类型多样,以HCO₃^–-Ca²⁺·Na⁺型占主导,HCO₃^–-Ca²⁺型、HCO₃^–--Ca²⁺·Mg²⁺型、HCO₃^–-Na⁺型和HCO₃^–-Ca²⁺·Na⁺·Mg²⁺型等多种共存;不同河段枯水期水化学差异不显著,但丰水期地下水离子具空间特征,地下水化学成分来源变化复杂;地下水化学离子主要受岩石风化作用控制,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于碳酸盐、硅酸盐和蒸发岩的溶解,其中碳酸盐占主导,Na⁺、K⁺来自岩盐的溶解;地下水级别较好水居多,其次为较差和良好,极差、优良水占比最小,总体水质偏好;碳酸盐岩石风化、水岩溶滤作用和人类活动是研究区地下水化学特征演化的主要驱动因素.研究成果可为区域草原生态环境保护与恢复、水资源开发利用及流域生态水文研究提供技术参考与依据.     

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^-     

奎屯河流域平原区地下水水化学特征及成因分析

奎屯河流域是中国西北干旱内陆地区典型的地下水高氟、高砷区,由于该地水资源匮乏,地下水是奎屯河流域农业灌溉、工业及生活供水的主要水源.识别奎屯河流域地下水水化学特征、演变规律及其形成原因对于合理开发利用与保护管理该流域地下水资源,保障流域社会经济可持续发展与生态安全具有重要意义.为评价奎屯河流域平原区地下水质量及变化趋势,于2017—2019年采集地下水样品316组,综合运用描述性统计、空间分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值法、饱和指数等方法系统分析了地下水水化学组分空间分布、水化学特征、演变规律和成因.结果表明:①地下水化学组分在空间分布上存在较大的离散型和波动性,山前砾质平原区潜水化学类型为HCO₃·SO₄-Na·Ca型,细土平原区潜水为SO₄·Cl-Na·Ca型,承压水为HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄·Cl-Na型.②地下水中离子主要来源于岩石溶滤与蒸发浓缩作用,其中K+、Na+主要来源于岩盐溶解,SO₄2-、Cl-主要来源于蒸发岩溶解,Mg2+和Ca2+部分来源于蒸发岩溶解,部分来源于硅酸盐和碳酸盐溶解.CaCO₃及CaMg（CO₃）₂在细土平原区潜水中呈饱和状态,在承压水及砾质平原区潜水中未饱和,而CaSO₄在地下水中均未达饱和.③研究区地下水均发生了不同程度的阳离子交替吸附作用,作用的强弱程度表现为细土平原区承压水>细土平原区潜水>砾质平原区潜水.研究显示,研究区由南向北离子浓度逐渐增大,蒸发岩溶解为离子的主要来源.      

采煤驱动下神东矿区地下水化学特征及成因

为查明神东矿区地下水化学特征,使用Piper三线图、Gibbs图、主成分分析法、改进内梅罗指数法等对23个地下水水样进行分析.结果表明,研究区地下水呈弱碱性,化学类型从上游HCO₃^--Na⁺为主导型,逐渐过渡为下游HCO₃^-·SO₄^2--Na⁺·Ca²⁺主导、Cl^--K⁺·Na⁺、F^--K⁺·Na⁺等多种类型共同存在.地下水化学类型主要受蒸发浓缩和岩石风化控制,HCO₃^-主要来源于碳酸盐的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于硫酸盐岩的溶解,Cl^-来源于岩盐的溶解和生活用水的污染,SO₄²来源于岩盐溶解,NO₃^-主要来源于生活用水和人畜排便.整体水质良好,个别地区存在一定程度的离子富集现象.研究成果可为当地水资源的高效利用,生态环境的保护与恢复提供理论支撑与参考.     

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。     

京津冀西北典型流域地下水化学特征及补给源分析

为揭示京津冀西北典型流域地下水循环特征,运用环境同位素和水化学技术等方法分析张家口市不同流域水体氢氧同位素特征、水化学特征及时空变化特征、地表地下水转化关系。结果表明：地表水化学类型主要为HCO₃-Mg·Na和HCO₃·Cl-Na型;地下水化学类型不同时期表现出不同的类型,水化学类型更为多样,主要以HCO₃-Mg·Na型、HCO₃·Cl-Na型、HCO₃·Cl-Na·Mg为主。地表河水和地下水中离子均主要来源于岩石风化作用;张北和桑干河流域地下水中离子偏向于蒸发浓缩作用控制。张家口市各流域地表地下水δ¹⁸O、δD组成较为接近,表明了当地地表水和地下水均受到大气降水的补给。大气降水和地表河水对地下水的补给比例均值分别为37.74%和62.26%,以地表河水的补给为主要方式。     

南水北调典型受水区浅层地下水水化学特征及成因

以邯郸黑龙港平原作为典型受水区,运用描述性统计、Piper图、离子比例分析、饱和指数和氯碱指数等方法,开展浅层地下水水化学变化特征及其成因分析研究.结果表明:南水北调中线工程通水后浅层地下水总体上由咸水向微咸水转化,浅层地下水水质的改善与水位恢复存在密切的相关性;6月和12月浅层地下水主要水化学类型分别是Na-SO₄-Cl型和Na-HCO₃型.蒸发岩(岩盐、石膏和芒硝)和碳酸盐岩矿物(方解石和白云石)的溶解/沉淀作用控制着浅层地下水主要离子浓度的变化.大部分区域发生了正向阳离子交换作用,而地下水位降落漏斗区或钠离子浓度相对富集区域则主要发生了反向离子交换作用.工业和生活污水排放、农业化肥使用可能在一定程度上造成部分浅层地下水的污染.研究结果对南水北调中线受水区地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

贵州三岔河流域平寨水库水化学特征及控制因素

为研究贵州黔中水利枢纽工程水源地平寨水库的水化学特征及成因,利用变异系数、空间插值和因子分析等方法分析研究区2017-2018年40组库水水样测试结果,并探讨了平寨水库水化学特征的时空分布及水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明:1）库水主要的阴阳离子为HCO₃-和Ca2+,水化学类型主要为HCO₃--Ca2+型。2）除SO₄2-和NO₃-外,枯水期离子浓度大于丰水期;空间上,离子浓度整体表现为三岔河干流大于各支流,且水公河浓度最小。3）Gibbs图分析表明,研究区水库水化学特征主要受到岩石风化的影响,因子分析表明,对水库水化学组成的影响程度表现为:水岩作用 > 人类活动 > 大气降水。建议对于黔中水利枢纽水源地平寨水库的保护必须控制生活污水的排放、化肥农药的使用以及加强周边区域工矿企业的管理。     

黄土高原中部浅层地下水化学特征及影响因素

通过采集黄土高原中部沿黄流域57个浅层地下水水样,采用定性（Gibbs模型、Na端元和离子相关关系）和定量（正向演替模型）分析方法探究了该地区地下水水化学特征、沿程变化规律和控制因素.结果表明,黄土高原中部沿黄流域浅层地下水均呈弱碱性;优势阴阳离子分别为HCO₃^-和Na⁺;水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主,占40%.研究区地下水主要离子自北向南变化趋势有所差异,其中Cl^-浓度保持动态稳定,SO₄^2-、HCO₃^-、Mg²⁺和Na⁺浓度沿程增加,而NO₃^-、Ca²⁺和K⁺浓度沿程降低,矿产资源开发是研究区地下水SO₄^2-重要来源,而强烈的阳离子交替吸附作用是引起Na⁺富集的重要因素.研究区地下水溶质来源主要受岩石风化作用控制,以硅酸盐岩石风化为主;大气输入、人类活动和岩石风化对地下水溶质的相对贡献分别为5%±3%、6%±13%和89%±13%.此外,下垫面因素改变、人类活动以及气候变化通过改变地下水补给与排泄等过程直接或间接的影响了地下水水量和水质.本研究结果将为黄河流域和其他类似地区当前和未来的地下水质量管理项目提供参考.     

海拉尔盆地地下水铀的分布特征及富集规律

通过采集海拉尔盆地地表水样品12件,地下水样品67件,运用Durov图、等值线图和铀形态计算理论,结合数理统计方法,分析研究区域地下水铀的分布特征和赋存形态,结果表明:海拉尔盆地赫尔洪德凹陷地区主要为HCO₃-Ca·Na型,蹉岗隆起、乌尔逊凹陷和贝尔凹陷地区主要为Cl-Na型和HCO₃-Na型,巴彦山隆起地区主要为HCO₃-Na型,红旗牧场和新宝力格凹陷主要为Cl-Na型.研究区域铀的分布范围为17~425μg/L,平均值为80μg/L,标准偏差为70μg/L,引发了区域地源性地下水铀污染问题.地下水中以UO₂(CO₃)₃^4-和UO₂(CO₃)₂^2-的主要形式存在,与Eh表现的氧化还原环境具有一致性,其中呼伦贝尔湖东南部属于地下水铀成矿有利区域.潜在铀成矿范围属于重碳酸铀酰占优势的HCO₃型含铀地下水,铀酰碳酸盐复合物应占主导地位,铀的溶解与HCO₃^-的增加有关,地下水中的铀存在参与碳酸盐岩和硫酸盐岩的混合溶滤作用的可能性,UO₂(CO₃)₃^4-、UO₂(CO₃)₂^2-、U₄O₉和沥青铀矿等处于饱和状态,总Fe和(Ca²⁺+Mg²⁺)浓度较低,各种水化学指标对铀富集具有指示意义,因此可将其视为潜在铀源的参考依据.     

雅鲁藏布江上游夏季水化学特征及来源解析

为探究雅鲁藏布江上游干支流的无机水化学特征,于2020年8月在雅鲁藏布江上游河源和河流段采集干支流水样,分析了水体主要离子的化学组成和空间变化规律,并对离子来源进行了解析.结果表明,雅鲁藏布江上游干支流水体中的阴离子以HCO3、SO42为主,分别占阴离子总量的71.11％、23.16％;优势阳离子为Ca2+、Na+,分...