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.     

基于水化学和氢氧同位素特征的小屯煤矿充水条件研究

充分辨识小屯煤矿充水条件是矿区防排水工作布置的关键。在梳理矿区水文地质结构的基础上,利用水化学和氢氧同位素方法分析了矿区不同含水层地下水的化学类型与水化学组成特征,辨识了不同含水层地下水与矿井水之间的水力联系,探讨矿井可能的充水来源。结果表明:以三叠系夜郎组玉龙山段岩溶裂隙含水层为代表的地下水主要表现为以HCO~-_3、Ca~(2+)为主要水化学组成,水化学类型为HCO_3-Ca型,且地下水中NO~-_3浓度偏高、较为富集重同位素,而矿井水表现为高浓度SO~2-_4、Na~+、TDS等水化学组成特征,水化学类型为SO_4·HCO_3-Na型,且矿井水中NO~-_3浓度普遍偏低、氢氧同位素组成偏轻,与二叠系长兴-大隆组、龙潭组等裂隙水水化学和氢氧同位素组成近似;小屯煤矿仍主要以二叠系长兴-大隆组、龙潭组等为主要充水含水层,两者之间水力联系密切,而局部通道可能受到上覆三叠系夜郎组玉龙山段岩溶裂隙水的影响。     

焦作地区岩溶地下水铬(Ⅵ)污染过程研究

岩溶地下水是焦作市主要饮用水水源,受人类活动影响,局部地下水中铬(Ⅵ)浓度逐渐升高。利用氢氧稳定同位素在辨析不同水体水力联系方面的原理,结合不同水体的水化学组成,判定岩溶地下水中铬(Ⅵ)污染来源。结果表明,研究区岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高与粉煤灰有关,主要污染过程为含铬粉煤灰的灰水渗滤液借助凤凰山断层破碎带进入岩溶地下水G6,同时进入下游岩溶地下水G1,泉水、大气降水、河水以及土壤等不会引起岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高。     

用环境同位素研究灰场灰水对周围地下水的影响

应用环境同位素理论,根据燃煤火电厂灰场灰水中的氢、氧、硫同位素与天然地下水中的氢、氧、硫同位素存在的差异,建立了鉴别天然地下水和灰水的方法,并研究了灰场灰水对周围地下水的影响程度、范围和主要途径,为今后开展灰场对周围地下水影响的研究,确定地下水是否受到污染,提供了一条新的研究途径.      

矿井水是工业废水吗

我国地域辽阔,人口已逾12亿,人均占有水资源量仅为世界平均水平的1/4.经济的飞速发展使用水量急剧增加.我国煤矿有75%的矿区缺水,其中40%严重缺水.我国许多煤矿都远离城市,水源贫乏,矿区用水非常紧张,生活和生产用水主要靠地下水.煤炭资源开发时,从地下抽排出大量矿井水.矿井水主要来源于地下水,是采煤层及开拓巷道附近的地下水.我国北方矿井水主要来自奥陶纪灰岩水、砂岩裂隙水、溶洞水、第四纪冲积层水及极少量井下生产废水等.煤矿生产抽排的地下水,初始流入井筒均未受污染,在煤炭开采过程中才被污染呈灰黑色,主要含悬浮煤粉和岩石粉.我国东北、华北矿区的矿井水水质特性基本为中性,矿化度低、不含有毒有害物质,经混凝、沉淀、分离和杀菌消毒后完全可达生活用水要求.     

大冶铁矿区地下水水化学演化过程及铁和硫酸盐污染机制

大冶铁矿区由于长期采矿活动，生态环境、地下水环境均衡受到严重的影响，并伴生地下水污染。通过地下水水化学特征和同位素分析，查明了大冶铁矿区地下水污染物分布特征，并通过反向地球化学模拟，探讨了地下水径流过程中区域地下水主要水文地球化学演化过程以及特征污染物的迁移过程和污染机理。结果表明：大冶铁矿区地下水赋存于弱碱性氧化环境，地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型水；碳酸盐岩和硅酸盐水解是研究区地下水水化学组分的主要来源，且受到不同程度蒸发盐岩溶解、矿坑排水和人类生活污染的影响；区域地下水中Fe和SO₄^2-浓度高值区主要分布在洪山溪尾矿库、矿渣堆存处附近，上邹国控点DYTKQ04泉水中硫酸盐浓度超标(>250mg/L)，而Fe浓度较低；沿地下水流动路径方向，主要发生了脱白云石化、离子交换作用和黄铁矿的氧化作用，地下水中SO₄^2-浓度增加，但氧化条件下释放出的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺形式，并形成难溶的氢氧化...     

云南会泽铅锌矿区地下水同位素特征及其意义分析

在研究云南会泽铅锌矿区水文地质调查的基础上,通过对地表水、地下水的氢氧稳定同位素(δD、δ18O)和放射性同位素氚(T)取样测试,分析了矿山深部地下水的补给来源、水力联系及年龄。研究表明:矿区地下水的补给来源主要为大气降水;矿区浅层地下水氚年龄小于30 a,深部中段地下水氚年龄在40 a左右及以上,地下水年龄由浅部到深部逐渐变老;由矿区浅部到深部中段,地下水的循环交替及可更新能力逐渐减弱,深部中段开拓将以消耗地下水静储量为主。     

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。     

江苏洋口港地区地下水的环境同位素组成及其形成演化研究

江苏洋口港地区是江苏沿海开发重点建设的深水港区,水质优良的地下水是港区经济社会发展的重要基础.本研究利用近期获得的钻孔剖面地层对比数据资料,沿水文径流剖面分层采集水样,通过识别地表水、各含水层地下水的环境同位素(δD、δ~(18)O、~3H、~(14)C)组成指纹特征,以揭示研究区地下水的形成演化规律.结果表明,研究区浅层地下水主要来源于现代大气降水的入渗补给,大气降水在补给地下水过程中经历了明显的蒸发过程;研究区深层地下水的放射性~(14)C年龄主要为15000~26000 a,其稳定同位素δ~(18)O、δD值比现代降水低,是晚更新世末次冰期(大理冰期)的盛冰期降水入渗补给.地下水含水层的氘、氧、碳同位素分布具有明显的呈层性,随着地下水埋藏深度增加,地下水中的δD、δ~(18)O值呈下降趋势.浅层地下水与地表水水力联系紧密,可更新能力较强;深层地下水径流缓慢,总体上处于封闭-半封闭状态,可更新能力弱.江苏沿海平原天然地下水流动是自晚更新世末期以来,伴随着冰退、海平面上升而调整到目前的模式.末次盛冰期以来的自然地理及地质发展史,决定着研究区第四系地下水流系统的演变格局,现代人类活动加强了浅层与深层地下水之间的水力联系.研究在高强度开发地下水条件下的区域水文循环特征,可为沿海地区地下水演变机理和调控研究提供技术支持.     

龙子祠泉域岩溶地下水水化学特征及成因

龙子祠岩溶水是临汾市工农业生产和城市水源地.查明污染特征及成因,对合理开发利用岩溶地下水资源与泉域生态保护具有重要的意义.本研究以龙子祠泉域岩溶地下水系统为研究对象,通过样品采集与同位素分析,综合运用水化学(Durov图、离子比例、Gibbs图、硫同位素和氢氧同位素)方法分析地下水水化学特征.揭示了龙子祠泉水的水文地球化学特征和环境同位素特征.龙子祠泉域岩溶地下水水化学场从深埋滞留区到补给区到径流、排泄区具有明显的分带性.龙子祠岩溶地下水主要为SO_4·HCO_3-Ca和SO_4·HCO_3-Ca·Mg型水,SO_4~(2-)值为61.6～1 503 mg·L~(-1),均值为481.4 mg·L~(-1),SO_4~(2-)超标比例为70.3%.其SO_4~(2-)主要来源于石膏的溶解和煤系地层FeS_2氧化,其中龙子祠泉水中SO_4~(2-)源于FeS_2氧化的比例为20.2%.依据氢氧、硫同位素得出70%的岩溶地下水不同程度的受到煤矿酸性水的污染.利用Phreeqc软件模拟得出:研究区水化学特征主要受白云石、岩盐和石膏的溶解作用与去白云石化作用.     

淮南新集矿区主要充水含水层水化学特征及成因

为探明新集矿区深层地下水离子组成及其演化特征,采集了研究区砂岩水和太灰水等共20个水样,测试分析常规离子和氢氧同位素数据,采用Piper三线图、相关性分析、离子比例系数与饱和指数等方法,探讨了研究区深层地下水水化学特征及其成因。结果表明:(1)研究区砂岩水为高矿化度水,平均矿化度为2 743. 73mg/L,水化学类型主要为Cl-Na型,太灰水多为中矿化度水,平均矿化度为1 468. 33mg/L,水化学类型主要为HCO3·Cl-Na型和Cl-Na型;(2)研究区地下水的补给不仅有大气降水和地表水,还有古气候条件下形成的古溶滤-渗入水,且由于矿物质与深层地下水的水岩作用使得氧同位素发生漂移;(3)含水层中主要发生的水岩相互作用有硅酸盐和蒸发盐岩的溶解及阳离子交替吸附作用,盐岩和石膏在研究区地下水中是反应性矿物,白云石和方解石的溶解在矿区地下水中呈过饱和状态。     

矿区地下水硝酸盐来源的解析

石拐矿区是内蒙古重要的煤炭供应地,地下水受到矿山活动的影响,面临着污染和水质异常等问题,为保障该地区居民的饮水安全,矿区地下水的硝酸盐污染分布特征分析和污染源追踪具有重要意义。该文通过双同位素对石拐矿区的地下水硝酸盐污染源进行定性分析,分析其污染特征和同位素特征值,利用IsoSource模型定量评估地下水中硝酸盐中不同来源的贡献率。结果表明,研究区有40%的取样点硝酸盐超标,有显著的空间特征和时间特征。沿着地下水流向,矿区下游及居民区上游硝酸盐浓度超标,居民区硝酸盐浓度在雨季有明显增幅。地下水的δ15N-NO3-的变化范围为0.07‰～2.69‰,δ~(18)O-NO_3~-的变化范围在-5.09‰～-2.85‰。根据不同污染源的同位素值范围,确定土壤有机氮和NH4+硝化是地下水硝酸盐的主要来源,且距离矿区越近,土壤有机氮的贡献率越高。     

滹沱河流域地下水硫酸盐污染特征及源解析

滹沱河流域地下水是石家庄地区居民的重要饮用水源。近年来,随着工业化和城市化的快速发展,导致该地区地下水中硫酸盐污染问题日益严重。该研究于2015年1月和2016年8月各采集了滹沱河流域地下水水样28组,运用水化学理论和多元统计技术研究了该地区地下水硫酸盐的污染特征,并识别了硫酸盐的污染来源。结果表明:滹沱河流域地下水硫酸盐污染较重,枯水期和丰水期地下水硫酸盐的浓度均值分别为192.9 mg/L和185.4 mg/L,超标率分别为21.4%和21.4%。该地区地下水硫酸盐受到人类活动的严重影响,其浓度的高低与地下水水位埋深密切相关。滹沱河流域地下水水化学类型主要为HCO_3.SO_4-Ca(Mg)。在枯水期和丰水期SO_4型水出现的比例分别高达82%和75%。主成分分析结果表明,地下水硫酸盐的主要污染来源在枯水期是生活污水、工业污水(点源污染)和水岩交互作用(诱因);而在丰水期转变为生活污水(点源污染)和水岩交互作用(诱因)、面源污染和工业污水(点源污染)。     

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.     

煤矿环境保护知识和污染防治技术索解[续七]

五、水污染及其防治 48.煤矿生产及利用中主要排出的废水煤矿生产及利用中排出的废水主要有:矿井水、洗煤水、火药厂废水、矿区电厂冲灰水,煤制气厂含酚废水、机厂乳化液废水、电镀车间含铬废水、矿灯厂含铅废水,还有医院废水、矿区生活污水和矸石山淋溶水等等。这些废水都具有不同的污染物质,未经处理直接排放,不但污染地面水质,而对人体健康也带来极大的危害。 49.矿井水的产生及处理矿井水是煤矿主要排放废水之一,据不     

不同地下水端元选取对222 Rn质量平衡模型量化湖底地下水排泄的影响

~(222)Rn质量平衡模型是量化湖底地下水排泄最为有效的方法之一,其中地下水的~(222)Rn活度是~(222)Rn质量平衡模型中最重要的端元之一。为研究不同地下水端元选取对~(222)Rn质量平衡模型的影响,以长江中游典型牛轭湖——天鹅洲湿地为研究区,利用野外采样数据,基于~(222)Rn质量平衡模型,分别以湖区周边井水、湖岸孔隙水、沉积物孔隙水这3个端元或端元组合的~(222)Rn活度作为地下水端元值,估算了地下水向天鹅洲湿地的排泄通量,评估了不同地下水端元或端元组合的选取对~(222)Rn质量平衡模型量化湖底地下水排泄的影响。结果表明:(1)湖水中~(222)Rn活度仅比不同类型地下水低1个数量级,指示了地下水强烈地向湖泊排泄的过程;(2)在湖泊~(222)Rn通量的源项中,地下水排泄的~(222)Rn通量占99%,而沉积物扩散的~(222)Rn通量仅占1%;(3)选取不同地下水端元所得湖底地下水排泄通量依次为:湖区周边井水(2.00×10~6 m~3/d)湖岸孔隙水(1.44×10~6 m~3/d)沉积物孔隙水(0.96×10~6 m~3/d)。根据天鹅洲湿地区孔隙承压含水层与湖泊在大尺度上较为强烈的水力联系和湖泊内部小尺度上浅层地下径流向湖泊的排泄,以及十分有限的沉积物扩散渗透,综合考虑将井水和湖岸孔隙水中~(222)Rn平均活度作为地下水端元值来进行湖底地下水排泄通量的估算最为合适。     

复杂岩溶矿床延深水平涌水量的预测

随着岩溶矿床的延深开采,矿坑涌水量的计算成为防治水害首先要解决的难题。文章创造性地采用国外广泛采用的岩溶水衰减动态分析法,选择了我国南方复杂岩溶含水层中有代表性的重庆市红岩煤矿,将丛林采区茅口组岩溶水动力单元和该单元南大巷(标高+370 m)的茅口灰岩岩溶含水层的主要排水点-1号突水点作为研究对象,建立了该单元岩溶含水层的计算模型-衰减动态(流量和水位)方程,求出了岩溶水动力单元水均衡、地下水储量计算和矿坑涌水量预测的水文地质参数:a、T、K、S、μ、Ie,建立了该单元岩溶裂隙-管道水的水均衡方程, 根据连续观察一个水文年以上的丰富地下水动态资料,预测了红岩煤矿370 m标高以下的延伸开采水平(295- 370 m)矿坑涌水量。     

15N和18O在桂林岩溶水氮污染源示踪中的应用

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征及其迁移转化过程,选择桂林东区地下水与地表水共27个采样点,分别在雨季和旱季进行取样分析.结果显示:桂林东区地下水NO3--N污染较严重,是最主要的无机氮形态.雨季地下水采样点的NO3--N平均浓度为12.5mg/L,超过了世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10mg/L);旱季地下水采样点的NO3--N平均含量为8.8mg/L,虽有明显的降低,但也濒临超标.而少数地表水采样点由于受到直接排污影响,NH4+和NO2-浓度较高,其余离子浓度均较低.该区地下水中硝酸盐的δ15N值范围在5‰~25‰,δ18O值范围在5‰~10‰,表明该区地下水硝酸盐来源为家畜粪便和生活污水,也可能有土壤有机氮和化肥的混合,并发生微生物的硝化作用产生同位素分馏.其中一部分采样点NO3-的N、O同位素比值在1.3~2.1的变化范围内,而另有一部分采样点NO3-的N、O同位素比值不在这个范围之内,表明该区地下水中反硝化作用并不明显,存在空间差异性.     

东川因民矿区地下水-选厂水水化学特征及资源化影响因素

矿区水质分析结果表明,地下水属弱碱性淡水软水-微硬水。泉水水化学类型为HCO3-Ca·Mg。坑道水水化学类型为HCO3-Mg·Ca、HCO3·SO4-Mg·Ca、SO4·HCO3-Mg·Ca和SO4-Mg·Ca。地下水水化学成分的变化与(SO42-)浓度相关。泉水与坑道水具有一定的水力联系。选厂排放水中Pb、As含量高于坑道水。坑道水、选厂排放水具有弱侵蚀性。采矿活动和选矿过程对地下水-选厂水水质有较大影响,地下水水化学演变受控于矿业活动和矿区地球化学背景。     

贵州鬃岭煤矿区水环境污染特征及成因分析

贵州省是我国南方煤炭资源的主要生产区,煤矿开采引起的环境污染问题十分严重。其中,贵州鬃岭煤矿区水环境已遭受严重的污染,威胁了周边生态环境。以贵州鬃岭煤矿区小流域为研究区,调查分析了流域水环境污染特征,结合相关性分析和主成分分析对水污染来源进行探讨,并采用单指标评价和综合评价相结合的方法对研究区沉积物污染进行综合评价。结果表明:研究区河流水体主要污染指标为TP、NH_3-N、COD_(Cr),在流域内无矿井的河道以Ⅰ类或Ⅱ类水为主,矿井集中河段为Ⅵ类水;研究区河流沉积物中Fe和Mn含量严重超标,水环境污染来源于农村面源污染、矿坑水和煤矸石堆场。该研究结果对煤矿区环境污染防治以及区域可持续发展具有重要的意义。