新疆喀什三角洲地下水化学特征及演化规律

"水质型"缺水问题严重阻碍着新疆喀什地区经济的发展.为研究位于喀什地区西部的喀什三角洲地下水水化学特征及主要离子来源,于2016年6～10月采集地下水水化学样品402组,地下水氢氧同位素样品114组.综合运用数理统计、Gibbs图、离子比、Schoeller图和水文地球化学模拟等方法,分析了喀什三角洲地下水的水文地球化学特征,探讨了水化学演化规律及主要离子来源.结果表明:①该区地下水中阴离子以SO_4~(2-)为主,其次为Cl-;阳离子以Na+为主,地下水类型以SO4·Cl-Na型为主;②该区地下水离子组分受岩石溶滤作用和蒸发浓缩作用控制.水中离子主要来源于蒸发岩的溶解,其次为碳酸岩的溶解.河流冲积平原潜水受蒸发浓缩作用影响,承压水还受反向阳离子交换作用和混合作用影响;③沿地下水流向,地下水离子组分浓度呈递增趋势,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石沉淀.     

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.     

疏勒河上游地表水水化学主离子特征及其控制因素

在系统收集了疏勒河流域上游河水、地下水、降水和冰雪融水水样的基础上,综合运用描述性统计、Gibbs图和Piper阴阳离子三角图等方法,对疏勒河上游地表水中主离子组成特征及其控制因素进行了分析.结果表明,流域内不同水体(大气降水、河水和地下水)之间的主离子组成以及水化学类型差异显著.河水TDS的变化范围为51.7~432.3 mg·L-1,平均值为177.7 mg·L-1;河水中阳离子Ca2+、Mg2+的百分比为45%和31%,优势阴离子为HCO-3,占阴离子总量的75%,河水的水化学类型主要为HCO-3-Ca2+-Mg2+型;河水中主离子浓度值介于大气降水和地下水之间,并且十分接近地下水浓度,说明地表水同时受大气降水和地下水补给并主要依靠地下水补给;地表水样品的水化学组成落在Gibbs分布模型的中翼偏左端,表明研究区的水化学离子组成受到岩石风化作用和蒸发结晶作用的共同影响,且岩石风化作用对水化学离子组成的影响更加显著.     

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.     

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.     

西北盐湖流域地下水水化学特征及控制因素

以内蒙古吉兰泰盐湖盆地图格力高勒流域为研究对象,2021年丰、枯水期采集22组地下水样品并测定主要水化学特征指标,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值和因子分析等方法对不同时期地下水化学特征和主要控制因素进行了分析和探讨,利用水质指数（WQI）法评价了地下水水质,并综合健康风险评价模型对地下水Cr⁶⁺和F^-的潜在风险进行了评估.结果表明,研究区内地下水整体呈弱碱性,不同时期地下水中的优势阴、阳离子均为Cl^-和Na⁺,水化学类型均以Cl^--Na⁺型为主;研究区地下水水质整体较好,在丰水期和枯水期水质差异不显著;健康风险评价表现为成人和儿童在枯水期均有较高的致癌风险,儿童的健康风险明显高于成人,成人和儿童由Cr⁶⁺经饮水途径暴露的致癌健康风险最大值均高于最大可接受风险水平（5×10^-5）;研究区地下水化学演化过程主要受蒸发浓缩作用、蒸发盐岩溶解和阳离子交换作用综合影响,主要控制因素分别是蒸发浓缩作用（贡献率为54.19%）、原生地质环境因子（贡献率为12.99%）和碳酸盐岩溶解作用（贡献率为11.66%）.研究成果对盐湖流域地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

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...     

黄土区洛川塬地下水化学特征及影响因素分析

地下水是黄土塬区的主要水源,探讨其水化学特征及控制因素对于地下水资源合理利用和有效管理具有重要意义.以洛川塬为研究区域,通过该区2015～2017年采集的地下水的阴阳离子测定,运用Piper图、Gibbs图、相关性分析和正演模型等方法,对地下水的水化学特征及其控制因素进行了分析.结果表明:①地下水为弱碱性低矿化度水,水化学类型为CaMg-HCO_3型;②地下水的离子浓度特别是Na~+、Ca~(2+)和HCO_3离子有时空变异,可能受降水淋溶土壤、阳离子交换和地下水的水平流动等因素影响.③影响地下水离子浓度的主要因素为碳酸岩和硅酸岩风化作用,其中碳酸盐岩风化平均贡献率介于47%～85%,硅酸盐岩风化的贡献率介于6%～38%.蒸发岩溶解、人类活动及大气输入的贡献非常小,平均贡献率均小于5%.可见,深厚的黄土为优质地下水的储存提供了良好的条件,目前水质仍然受自然因素主导.     

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,地下水和地表水的补给来源密切相关.地下水主要受岩石风化作用控制,同时还受一定程度的蒸发浓缩作用影响,主要离子来源受碳酸盐岩溶解沉淀控制,也存在硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解作用的影响.地下水受生活污水和农业肥料施用影响较大.     

山东省平度北部富锶地下水水化学特征及形成机制

地下水是平度地区重要供水源,本次调查中发现富锶地下水,研究其水化学特征和成因机理具有重要意义.2020年9月采集了地下水和地表水样品,结合水文地质条件,运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值、矿物饱和指数等方法,揭示了平度北部地区富锶地下水的成因机制.结果表明,平度北部地区富锶地下水分布广泛,锶含量为0.08～2.92 mg·L^-1.平均含量为0.68 mg·L^-1,水化学特征受溶滤作用、蒸发浓缩作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素.地下水径流强化了Sr²⁺的富集.区内以硅酸盐岩矿物和碳酸盐岩矿物溶解为主.Na⁺、K⁺、Cl^-、Sr²⁺主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-主要来源于碳酸盐岩的溶解.人类活动对研究区水化学特征有较大影响.     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

青藏高原清水河流域水化学特征分析

在野外实地调查的基础上,利用地球物理勘探、水化学分析等技术方法,对青藏高原融冻期内清水河源头上升泉的成因及清水河水化学类型进行了研究,初步探索了清水河流域河流、湖泊水化学特征的变化趋势。结果表明:清水河从源头至清水湖出口段河水的水化学类型由HCO3.Cl-Na.Ca型过渡为Cl.SO4-Na.Mg型;清水河中游的清水湖水化学类型为硫酸钠亚型,没有碳酸盐类型的水化学特征存在,表明清水湖正处于盐化浓缩阶段。     

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...     

丰沛平原浅层地下水化学特征分析

为研究丰沛平原浅层地下水化学特征及主要离子来源,采集浅层地下水样品27组,采用数理统计、舒卡列夫分类、Gibbs图和离子比例系数等方法,对丰沛平原浅层地下水化学特征及形成作用进行了研究。结果表明:研究区地下水中的阳离子以Na⁺和Ca²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,HCO₃^-、Mg²⁺和Ca²⁺的空间变异系数相对较小,NO₃^-变异系数较大。根据沉积环境不同,浅层地下水化学类型具有明显的水平分布过渡带,浅层地下水在黄淮海冲积平原沿着浅层地下水流向自西南向北东方向水化学类型阴离子从HCO₃→HCO₃-Cl→HCO₃-SO₄→SO₄-HCO₃型过渡,阳离子从Ca-Na-Mg→Na-Mg-Ca→Na-Mg型过渡,微山湖沿岸冲湖积平原主要分布HCO₃-Cl·Ca-Mg-Na型水。岩石风化作用、蒸发结晶作用、离子交换作用是影响研究区地下水化学组分的主要因素。部分地区地下水受工矿活动影响较大,受农业活动和生活污水排放影响较小,呈点状分布。     

西南喀斯特流域水化学空间变异性分析

本文以后寨河流域为研究对象,基于地统计学分析方法,研究喀斯特地区含量较高的四种离子(HCO_3~-、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Mg~(2+))的空间变异特征。结果表明:选取的离子都呈正空间自相关性,其中SO_4~(2-)和Ca~(2+)的空间集聚作用更显著。由于离子来源和影响因素的不同,离子的自相关程度和变程范围有所不同,由C0/(C0+C)比值判断,HCO_3~-、Ca~(2+)和SO_4~(2-)为中等强度空间相关,Mg~(2+)表现为强相关且变程较小,结构性因素对Mg~(2+)作用更为显著。离子在一定的距离内都表现为各向同性,超出该距离,受到岩性、构造、人类活动等因素的影响,则表现出了明显的各向异性特征。     

地下水舒卡列夫水化学分类法的改进及应用——以福建省晋江市地下水为例

在原舒卡列夫水化学分类法的基础上,通过增加NO-3指标,判断地下水是否属于硝酸型水并予以标识,提出对舒卡列夫分类法的改进。提出硝酸根离子与其他常规阴离子的七种可能组合,实际应用中证实这七种组合全部存在。利用改进的舒卡列夫分类法对福建晋江市地下水重新进行水化学分类,指出在新分类法中标识硝酸型水的意义。     

粤闽交界中强地震前水化学异常特征分析

研究了粤闽交界90年以来ML≥4.5地震前水化学前兆资料,结果表明:(1)水化学前兆异常形态复杂多样,以短期和短临变化为主;(2)同一台站震前所观测的异常变化具有多测项同步异常的特征;(3)震前异常持续时间、异常形态与震中距有关。同时研究表明,统计水化学异常出现的集中程度无法判定未来震中位置。     

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.