泰莱盆地孔隙水水化学特征及其控制因素分析

为了解泰莱盆地孔隙水水化学特征及控制因素,运用数理统计、相关性分析、Piper图、Gibbs图等方法,分析了研究区孔隙水的主要离子及水化学特征,并探讨了其控制因素.结果表明,泰莱盆地孔隙水中主要阳离子为Ca~(2+)、Na~+,占阳离子总量的86%以上,而阴离子则以HCO~-_3、NO~-_3、SO■为主,占阴离子总量的85%以上;水化学类型较为复杂,以HCO_3·SO_4(SO_4·HCO_3)-Ca·Mg(Ca)为主;pH均值为7.42,其pH变异系数较小,整体呈现弱碱性;研究区TDS均值为866.09 mg·L~(-1),其北部及南部靠近基岩区的TDS值整体较小,呈现出南、北两侧值低,越向泰莱盆地中部越高的现状.Gibbs图及离子端元图结果表明,水化学组分主要受水-岩作用控制,以硅酸盐岩风化溶解为主且存在碳酸盐岩风化溶解,分析与研究区南、北部基岩裂隙水和岩溶水的补给有关.     

池武溪流域岩溶水SO_4~(2-)的空间变化特征及其来源分析

SO_4~(2-)作为岩溶地区水化学环境变化的重要指标之一,对研究流域水文地球化学过程的演化以及水资源的保护具有重要的意义.为探究白云岩地区池武溪流域SO_4~(2-)的分布特征及主要来源,通过运用Piper图、Gibbs图、主成分和灰色关联度方法,对该区域内地下水和地表水共44个水样的水化学相关阴阳离子(Sr~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)、SO_4~(2-)和HCO_3~-等离子)进行系统性分析,结果表明,池武溪流域水化学类型主要分为两类:HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca·Mg型,部分地下水水点是以SO_4-Ca型和SO_4-Ca·Mg型为主.在空间分布方面,地表水SO_4~(2-)浓度空间变化较平缓,SO_4~(2-)含量较高的区域主要集中在洞穴密集分布的水样点及其邻近区域,在河流交汇处SO_4~(2-)含量少,最低处仅有9.727 mg·L~(-1),地下水呈现以石膏晶洞、皮硝洞为中心,向两级逐渐递减的规律,最高值出现在石膏晶洞、皮硝洞附近,高达634.579 mg·L~(-1).Gibbs图表明,流域内岩溶水中的离子主要来源于岩石风化作用.主成分分析(PCA)结果说明,地表水与地下水存在明显的水力联系且流域内的离子来源于碳酸盐岩与硫酸盐岩的风化作用.灰色关联度排序结果表明,在天青石中SrSO_4的溶解和还原过程为主要作用,FeS_2、CaMg(CO_3)_2与石膏的综合作用,对流域内岩溶水的SO_4~(2-)有着重要的贡献,在地表水中的贡献率分别为0.772、0.701、0.681和0.663;地下水中分别为0.893、0.791、0.799和0.772.     

新疆巴里坤-伊吾盆地地下水水化学特征及成因

为查明新疆巴里坤-伊吾盆地地下水水化学特征及其成因,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数等方法对研究区2011年9月的75组地下水水样测试结果进行分析.研究结果表明,潜水以HCO_3和SO_4型水为主,承压水以SO_4型水为主,两者都是矿化度中等、硬度中等的弱碱性水;Gibbs图表明,研究区潜水水化学成分主要受蒸发浓缩和岩石风化双重作用的影响,承压水补给水源的水化学成分主要受蒸发浓缩作用影响;离子比例系数法及饱和指数表明潜水和承压水中离子主要来自岩盐、硫酸盐、硅酸盐的风化溶解.此外,(Na~+-Cl~-)与(Ca~(2+)+Mg~(2+))-(SO_4~(2-)+HCO_3~-)之间的比值关系表明阳离子交换作用也是地下水中化学组分形成的重要作用之一.     

巴楚县平原区地下水水化学特征及成因分析

以新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县平原区为研究区,对地下水进行系统取样分析.由描述统计分析结果可知,研究区地下水属于总溶解固体、总硬度偏高的中性-偏弱碱性水,地下水中阳离子以Na~++K~+为主,阴离子以SO■为主.采用Piper三线图对2014年和2017年地下水水化学类型进行划分,结果表明,地下水水化学类型由SO_4·Cl-Na·Ca型和SO_4·Cl-Na型过渡到以SO_4·Cl-Na·Ca型和SO_4·Cl-Na·Ca·Mg型为主.通过Gibbs图解法、离子比值法和饱和指数法等对地下水水化学成因进行分析,结果表明,研究区地下水化学组分主要受蒸发-浓缩作用影响,部分受岩石风化作用影响,大气降水、阳离子交替吸附作用和人类活动对地下水化学组分形成影响较小.     

滹沱河流域地下水水化学特征演化及成因分析

为研究滹沱河流域地下水的水化学特征及其演化规律,2018年1月(枯水期)和9月(丰水期)分别采集该地区地下水样品33组,运用Piper三线图、Gibbs图以及离子比例系数法,全面分析了研究区地下水的时空动态变化、水化学特征及其演化过程.结果 表明,研究区地下水主要的污染因子是TH和NO3-,其超标率高达69.7％和36.4％,水化学指标的空间变化主要受到人类活动、地下水埋深和地层岩性的控制,其浓度表现为岗南水库-黄壁庄水库间沟谷地带大于冲洪积扇地区;水化学指标的时间变化主要受到季风气候(降雨)的影响,水化学参数的浓度表现为枯水期要高于丰水期.岗南水库-黄壁庄水库间沟谷地带水化学类型以HCO3·SO4-Ca型水和HCO3·Cl-Ca型水为主,滹沱河冲洪积扇地下水水化学类型以HCO3·SO4-Ca(Mg)型为主.该地区地下水水化学形成主要以岩土风化-溶滤作用为主,同时受蒸发浓缩作用的影响.地下水中的化学组分主要来源于岩盐溶解和大气降水,同时,离子交换作用也有一定的贡献.     

偃师市浅层地下水流动系统水化学特征

在水文地质调查和样品分析的基础上,应用水化学统计、离子相关性分析等方法对偃师市浅层地下水流动系统特征和水化学特征进行分析.研究表明:偃师市地下水化学特征具有明显的水平分带性,在沿着补给—径流—排泄的方向上,地下水化学类型由SO4·Cl-Na型水向HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Mg型水演化.总体上研究区地下水中TDS不高,均值为515.29 mg/L,与Mg2+、Ca2+、SO42-、Cl-质量浓度的分布规律具有明显的正相关性,主要表现为平原地区浓度高于南北两侧的丘陵山地.图3,表1,参15.     

窟野河流域地表水-地下水的水化学特征

通过对窟野河流域地表水和地下水样品进行水化学分析,探讨了该流域不同水体水化学特征和主要离子来源.结果表明,地表水与地下水均偏弱碱性.河水的水质类型由上游的Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-)型演变为下游的Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-HCO_3~-型.上游矿井水距离河道5 km以内的水化学类型与河水较为相近为Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~-型;大于5 km的水化学类型为Ca~(2+)-Mg~(2+)-HCO_3~-型.随着距离的增大,矿井水与河水的联系减弱.上游生活用水井深小于180 m且距离河道小于1 km的地下水水化学特征与河水较为相似,为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-)型;井深大于180 m且距离河道大于1 km的水化学类型为Ca~(2+)-Na~+-SO_4~(2-)-HCO_3~-型和Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~--Cl-型,与河水有一定的差距.下游灌溉用水水化学类型为Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-HCO_3~-型,与下游河水水质一致.上游河水与地下水,SO_4~(2-)与Ca~(2+)、Mg~(2+),Ca~(2+)与Mg~(2+)相关性较强,说明这些离子同源,可能来源于含有碳酸盐、石膏的岩石中,印证了矿物溶解和阳离子交换对水化学演化的影响;下游河水与地下水,K+与SO_4~(2-)、Cl-相关性较强,且K+、Ca~(2+)、Na~+相互间均呈现正相关,这些阳离子可能来源于含长石的砂岩.     

滇东高原牛栏江流域岩溶区地下水化学特征及成因分析

以滇东高原牛栏江流域岩溶区为例,利用水化学数据,探讨区内地下水化学特征及其成因.对研究区24组水样的水化学特征进行分析,结果表明,研究区水化学类型主要是以HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Mg·Ca为主,HCO3-和Ca2+是区内主要阴阳离子,反映了水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响.δD与δ18O的关系显示,研究区内地下水主要受大气降水补给.地下水化学演化过程受地层岩性影响显著,岩石风化使东、西两区的地下水水化学特征有较大差异.Mg2+、Ca2+、HCO3-、SO42-和Cl-主要受岩石风化、大气降雨等自然条件控制,受到人类活动影响较小,Na++K+则是主要受农业活动等人类活动的影响.本研究对牛栏江-滇池补水工程区的水化学特征、水质保护和滇池生态恢复具有重要意义.     

流溪河流域地下水水化学时空特征及源辨析

流溪河承担了广州市白云区供水的重任,流域内的地下水作为应急水源具有重要的战略意义和生态维持作用.为合理开发利用流溪河流域地下水,了解地下水的形成及其离子的迁移和转化规律,分别于2015年8月和12月共采集90个地下水水样,通过分析地下水化学特征、稳定同位素D和18O分布规律,并利用Gibbs分布图和相关性分析揭示旱季和雨季的地下水化学时空分布特征、地下水及离子来源.结果表明,研究区地下水主要受降水补给.空间上,上游区受人类活动影响比中下游区小,从上游到下游区,水化学类型总体从Ca-HCO_3型和Ca-Na-HCO_3型向Ca-Na-HCO_3-Cl型、Ca-Na-Cl-HCO_3型和Na-Ca-Cl-HCO_3型转变,地层的岩性对于地下水类型影响较大;时间上,水化学特征季节性差异不显著.流域内主离子的来源主要为岩石风化,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+与HCO_3~-的来源以碳酸盐岩和硅酸盐岩风化为主,其中,碳酸盐岩的风化占主导地位;NO_3~-和Cl~-主要来自人类生活污染的输入,NH_4~+与TP主要来源于面源污染.     

基于多元统计方法的岩溶地下水化学特征及影响因素分析

为研究广西红水河中下游流域马山地区岩溶地下水化学特征及影响因素,综合应用描述性分析、聚类分析和因子分析等多元统计的方法,对研究区36组水样的12项指标进行系统分析.结果表明,研究区地下水化学类型以HCO_3-Ca型为主,地下水化学成分具有明显的空间变异性;地下水化学特征受灰岩的风化-溶滤作用、人类活动、白云岩的溶解、工矿业活动等因子的共同影响,4个因子能够解释地下水成分形成的82.88%,其中灰岩的风化-溶滤作用是主要影响因子;地下水中的Ca~(2+)、总硬度(CaCO_3)、TDS、HCO_3~-主要受灰岩的风化-溶滤作用的控制,Cl~-、Na~+、NO_3~-和K~+主要受人类活动特别是农业和生活废水等因素的影响,Mg~(2+)受白云石矿物溶解的控制,SO_4~(2-)和F~-反映了工矿业活动的影响.     

赣江水系水化学时空特征及影响因素

为研究赣江水系水化学的时空特征,于2015年1月、7月采集干流与主要支流水样37个,测定了水体离子浓度.结果表明,各离子浓度排序为:阳离子Ca~(2+)Na~+K~+Mg~(2+)NH_4~+,阴离子HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-,水化学类型为HCO_3-Ca型且为弱矿化度水,枯水期离子浓度显著高于丰水期.基于各采样点离子浓度聚类分析结果,将赣江流域在空间上分为3个区域,A1(桃江、袁水和锦江流域)、A2(琴江、梅江、平江、恩江、泸水流域),A3(A1和A2以外的赣江流域).3个区域的总溶解固体(TDS)大小顺序为:A1A3A2.从自然因素看,赣江流域的水化学组成主要受到岩石溶滤作用的影响,枯水期A3蒸发作用较明显.受工业和采矿废水影响,A1的NH_4~+、SO_4~(2-)、Cl~-、Na~+含量最高,同时酸性废水的排放促进了溶滤作用,Ca~(2+)浓度也最高;A3受城市生活污水的排放影响明显,Cl~-、Na~+含量较高;A2的各离子浓度最小,水化学组分主要受到岩石溶滤的作用.     

奎屯河及玛纳斯河流域平原区地下水中氮素对砷迁移富集的影响

研究奎屯河及玛纳斯河流域氮素对地下水中As浓度的影响,可以深入了解研究区高砷地下水的迁移富集机理.通过对奎屯河和玛纳斯河流域的34个地下水样品的采集和测试,分析了研究区地下水的水化学成分以及地下水中硝酸盐、氨氮与砷浓度之间的关系,并探讨了地下水系统中氧化还原环境对砷迁移富集的影响.结果表明,奎屯河和玛纳斯河流域高砷地下水水化学类型分别主要为SO_4·HCO_3-Na和HCO_3·SO_4-Na型.研究区高砷地下水赋存于低Eh和NO_3~-,高NH_4~+/NT、Fe、Mn的还原性环境中,在水平上主要分布于流域的地下水排泄区、湖积平原处,奎屯河流域地下水样中砷浓度都超标且明显高于玛纳斯河流域;在垂直方向上,主要集中在80—200 m.地下水中砷浓度和NO_3~-浓度呈负相关关系,这是因为在由NO_3~-指示的处于氧化环境的地下水系统中,铁锰化合物未被还原,因此其吸附的砷的化合物也没有释放.地下水中砷浓度随着NH_4~+/NT增大而增大,NH_4~+/NT可以指示地下水系统的还原环境的强弱程度,NH_4~+/N_T越大,地下水系统还原环境越强,含砷化合物越容易产生还原性溶解,将其吸附的砷释放到地下水中,且五价砷被还原成三价砷.     

新疆喀什地区地下水氟的空间分布规律及其富集因素分析

高氟地下水严重影响当地居民的身体健康.基于新疆喀什地区571个地下水样的氟离子实测含量,运用Mapgis软件绘制研究区地下水氟含量分布图,结果表明,研究区地下水氟含量呈西部、北部高于东部、南部,中部最低的特点;山麓斜坡冲洪积砾质平原区氟含量表现为浅层潜水高于深层潜水,中下游河流冲积平原区地下水氟含量表现为潜水浅层承压水深层承压水.采用绘制Gibbs图、Piper三线图、离子比例图等方法对研究区水化学环境特征及地下水氟的富集因素进行研究,结果表明,研究区地下水氟源于山前含氟基岩;受地下水径流条件影响,研究区地下水氟含量平均值表现为中下游河流冲积平原区山麓斜坡冲洪积砾质平原区;蒸发浓缩作用使F~-浓度进一步增大;研究区高氟地下水水化学类型主要为HCO_3-Na和Cl·SO_4-Na型,地下水弱碱性环境有助于F~-的富集.     

某铀尾矿库周边地下水的水化学特征分析

选取某铀尾矿周边地下水作为研究对象,对比分析地下水与排放水在主要水化学成分、水化学参数、水化学类型及放射性元素铀和微量元素氟含量上的差异,探明铀尾矿库对其周边地下水的影响程度.分析结果表明:地下水主要水化学成分为HCO-3和Na+,水化学类型以HCO3·Cl-Ca·Na为主,排放水主要水化学成分为SO2-4和Ca2+,水化学类型以SO4-Ca为主.说明在主要水化学成分、水化学参数、水化学类型上,可能尾矿库对地下水的影响不大;地下水中铀和氟含量分别超过美国EPA标准和我国《地下水质量标准》,超标率分别为100%和85.7%.可能是受矿山开釆产生的废石和铀尾矿库堆积的矿砂及p H的影响,说明尾矿库对地下水铀、氟含量的增加有一定影响.     

新疆焉耆盆地平原区地下水演化的主要水文地球化学过程分析

地下水资源是焉耆盆地生活、生产及生态用水的主要供水水源.深入研究焉耆盆地地下水演化特征及水文地球化学过程对合理开发地下水资源及保护地下水环境具有重要意义.利用Gibbs图阐明了焉耆盆地平原区地下水所经历的水文地球化学作用(大气降水、蒸发浓缩和岩石风化作用等),平原区采样点主要分布在Gisbbs图的右上角及中部左侧,表明平原区地下水受风化、蒸发浓缩作用影响,且受大气降水作用影响较小;方解石、白云石等碳酸盐矿物,以及岩盐、石膏等蒸发岩的风化溶解是平原区地下水主要离子来源,应用PHREEQC地球化学模拟软件计算了平原区各矿物饱和指数,大部分采样点方解石与白云石未达到饱和状态;随着平原区地下水中的TDS和Cl-浓度的逐渐升高,Mg~(2+)在地下水中的富集受到了白云石沉淀过程的限制,而Ca~(2+)的含量随TDS的增大而持续增加,并结合平原区2011年与2014年地下水水化学Piper三线图,平原区地下水大部分呈Ca·Na型或者Ca·Mg型;地下水ORP值均为正值,表明平原区地下水处于氧化状态;根据离子比例法,γNa+/γ(Na++Ca~(2+)+Mg~(2+))比值深层承压水潜水浅层承压水,表明平原区地下水阳离子交换作用由强到弱依次为深层承压水、潜水、浅层承压水.     

新疆伊犁喀什河流域地表水水化学特征及控制因素

利用2019年1月至7月伊犁喀什河流域的水化学测试数据,采用Piper三线图、相关性分析、Gibbs模型等方法,分析喀什河流域的地表水水化学特征及其控制因素,并对其物质来源进行探讨.结果 表明,喀什河流域地表水呈弱碱性(7.77≤pH≤8.16),TDS介于184.8-588.12 mg.L-1之间,其浓度均值(243.48 mg.L-1)低于世界半干旱区地表水TDS的均值(370 mg·L-1),同时低于干旱区地表水TDS的均值(440 mg·L-1),但高于世界河流的均值(115 mg·L-1);阳离子以Ca2+为主,HCO3-为其主要阴离子,两者分别占其相应离子总量的82.8％和82.6％;研究区主要离子浓度总体随海拔升高而降低,主要原因是高海拔流域冰雪融水占比高;水化学类型以HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca型为主;地表水主要离子受岩石风化作用和阳离子交换作用的影响,主要离子来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解,HCO3-、Mg2+、Ca2+与SO42-主要来自白云岩等碳酸岩盐的风化溶解,Na+与K+主要来自长石类硅酸盐岩的风化溶解,人类活动对离子组分的影响较弱.     

新疆和田东部平原区地下水化学特征及演化规律

以2018年新疆和田东部平原区116组地下水水质检测数据为基础,综合运用因子分析、Piper三线图、Gibbs模型、离子比值法和水文地球化学模拟等方法对其水化学特征及演化规律进行分析.结果表明：研究区地下水中Na⁺和Mg²⁺为主要阳离子,Cl-和SO₂^4-为主要阴离子,地下水类型为SO₄·ClCa·Mg型高硬度高咸水;因子分析表明该区地下水水化学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盐岩的溶解,其次为碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解.单一结构潜水主要受蒸发浓缩作用、岩石溶滤作用和人类活动等因素影响,承压水受阳离子交换作用影响.水文地球化学模拟结果表明：沿地下水流向,水中离子总量累积,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石发生沉淀.     

新疆吉木乃诸河水体氢氧同位素和水化学特征

利用2018年6月和11月在新疆吉木乃诸河流域采集的河水、冰雪融水和降水样品,对流域水体的水化学成分和氢氧稳定同位素(D,~(18)O)组成的时间和空间特征进行了系统研究.结果表明,吉木乃诸河在丰水期和枯水期阳离子均以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO~-_3为主,其次分别为Na~+和SO_4~(2-).在空间上,Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-随着海拔的降低呈增加趋势.通过Piper图可以判断出,吉木乃诸河水化学类型为HCO_3-Ca型.利用Gibbs图可知流域内主要离子组成与各类岩石的风化作用有关,大气降水和蒸发作用的影响相对较小.结合当地的水文地质情况,运用离子含量比值法,可以发现离子主要来源于流域内碳酸盐风化和含硫矿物的氧化.丰水期吉木乃诸河地表水中δ~(18)O和δD较枯水期高,冰川融水的同位素值没有明显的季节变化,降水中的同位素值季节变化较大,其区域大气降水线方程为δD=7.5δ~(18)O+5.4 (R~2=0.99).吉木乃诸河河水中稳定同位素与海拔呈现正相关关系,主要原因是蒸发作用的增加,地表水同位素值偏负.该区域地表径流与冰川融水密切相关,冰川融水对该流域水资源的补给贡献较大.     

新疆阿拉尔市苦咸水水化学特征、分布及成因分析

准确查明苦咸水分布、水化学特征及成因对此类非常规水资源的开发利用及当地水安全保障能力的提高具有重要意义.通过对新疆阿拉尔市地下水进行采样分析,利用水化学图解、描述性统计分析、离子比值法、饱和指数法等方法分析苦咸水的水化学特征及形成机制.结果表明,研究区苦咸水水化学类型以HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca·Mg、SO₄·Cl-Na·Mg和SO₄·Cl-Na型为主,苦咸水分布面积2163.45 km²,占总面积的77.26%,主要分布在平原水库下游及塔里木河在该市范围内的后段,苦咸水的形成主要受蒸发-浓缩作用的影响,其次是岩石风化作用,同时,人类活动对研究区苦咸水的空间分布也施加了一定的积极影响.     

龙江-柳江-西江流域的水化学特征及其成因分析

河流的水化学特征受地质、气候和人类活动等多种因素的支配,可能通过水-环境-粮食-健康的转移链构成对流域经济和社会的持续影响.为此,分别于2015年4月和10月采集了龙江-柳江-西江流域38个点位共70份水样,测定所有样品的主要物理化学指标,运用阴阳离子三角图和相关性分析来探究水体中主要阴阳离子的含量分布及其来源,结合Gibbs图和端元图来分析水化学组成的控制过程.结果表明,龙江-柳江-西江流域水体整体呈弱碱性,四月份和十月份的TDS均值分别为204.81 mg·L~(-1)和234.20 mg·L~(-1),低于世界主要大河的均值,EC、TZ-、TZ+、TDS和TH的均值空间分布都表现为龙江段西江段柳江段,含量最高的阴阳离子分别为HCO_3~-和Ca~(2+),流域的水化学类型为HCO_3~--Ca~(2+)型;Ca~(2+)、Mg~(2+)与HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的溶解,Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-)主要来源于酸沉降、城镇生活污水和地下水的输入,K+和Na+主要来源于硅酸盐岩的溶解和人类活动的排放;该流域水体表现为典型的喀斯特地区水质特性,水化学组成主要由碳酸盐岩风化作用所控制,不同的下伏岩层分布决定了各江段控制作用的强弱,也决定了流域水化学组成的空间差异性,碳酸和硫酸共同参与了碳酸盐岩的风化作用,但以碳酸为主.总体而言,对龙江-柳江-西江流域水化学特征及其成因的上述认识,有助于制定水资源管理措施和水环境保护战略.