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PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.     

岩溶区水库冬季溶解有机质组成特征及来源:以桂林五里峡水库为例

近年来,三维荧光技术被广泛应用于研究天然水体中溶解有机质(DOM)的物理化学特性.为了解岩溶区水库水体溶解有机质的特征,利用三维荧光光谱并结合平行因子分析法研究桂林五里峡水库冬季水体中DOM分布特征及其来源,探讨其水化学特征以及初步估算DOM荧光组分的相对比例.结果表明,五里峡水库水体中的Ca~(2+)、HCO_3~-为主要阳阴离子,水体水化学主要受碳酸盐风化作用影响,DOC质量浓度占TOC质量浓度的91%;五里峡水库水体DOM在冬季主要由类富里酸、类腐殖酸和类色氨酸组成;荧光指数、腐殖化指标、自生源指标和新鲜度指数显示五里峡水库水体DOM在冬季整体呈现弱腐殖质化特征,自生源特征明显,微型光合生物对水体中DOM的形成起到至关重要的作用,说明水生微型生物的光合作用在岩溶碳循环中扮演着重要的角色.     

尼洋河流域水化学特征及其控制因素

为研究尼洋河流域水化学特征及其控制因素,2014年先后采集河水7组,井水13组,泉水10组,共计30组水样.综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了尼洋河流域河水、泉水和井水的水文地球化学特征,并探讨了尼洋河流域的水化学演化规律.结果表明,河水、井水及泉水中阳离子均以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,占阳离子总量的84%以上;阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,占阴离子总量的97%以上;TDS介于79.11~290.48 mg·L~(-1)之间,平均值为165.21 mg·L~(-1),矿化度较低;水化学类型以HCO_3·SO_4(SO_4·HCO_3)-Ca·Mg(Mg·Ca)型水为主;水化学样品均分布在Gibbs模型左中部,说明该流域水化学离子组成受岩石风化作用控制;主成分分析及相关分析表明,尼洋河流域水化学组分受硅酸盐岩的溶解控制,碳酸盐岩的溶解也起到非常重要的作用.     

区域水化学条件对淮南采煤沉陷区水域沉积物磷吸附特征的影响研究

在淮南潘谢采煤沉陷区水域的潘集(PJ)、顾桥(GQ)、谢桥(XQ)各选一研究站点,研究区域水化学条件下溶液离子组分对表层沉积物磷(P)吸附特征的影响.等温吸附实验分别在纯水、NaCl、CaCl2、NaHCO3和NaHCO3+CaCl2共5组环境溶液中进行,其中前4组设置为探讨各组分对P吸附的单独作用,最后1组代表各组分的综合作用.结果表明,环境溶液设置对P的吸附特征有重要影响,Ca2+能显著增强沉积物对P的吸附潜能,而弱碱性环境(NaHCO3组)则不利于沉积物对P的吸附,实际水化学条件下的作用则表现为二者的综合,但Ca2+增强作用要显著大于碳酸盐弱碱性缓冲体系的弱化作用.3个站点沉积物P的零吸附平衡浓度(EPC0)的均值分别为0.059、0.032和0.040 mg·L-1,总体上有向水体释磷的趋势,PJ站点释放潜能要高于GQ和XQ站点,与研究水域营养水平密切相关.由于特殊的沉积环境,研究水域P释放潜能比富营养化程度较高的湖泊要弱,接近于营养水平较低的水体.     

广西岩溶洞穴土壤中多环芳烃污染特征与解析

首次研究相对封闭稳定环境条件下的岩溶洞穴土壤中PAHs的污染特征及其影响因素.以广西桂林大岩洞穴为例,结果表明,在洞穴内部PAHs总量为7.22～117.29 ng·g^-1,远低于洞外土壤中的含量（51.35～235.73 ng·g^-1）,与其他地区相比,表明桂林近郊土壤PAHs污染较轻.大岩土壤中PAHs总量呈现出洞外和洞口附近明显高于洞内而洞内变化不大;洞外和洞口附近土壤中重环组芳烃含量高于轻环组（平均值69.25 ng·g^-1＞38.81 ng·g^-1）,但在洞内土壤中则相反（平均值3.93 ng·g^-1＜7.41 ng·g^-1）,说明洞内PAHs不仅来自于大气迁移过程,而且也来自于洞顶雨水淋滤作用.土壤中PAHs浓度分布表明在洞口附近存在陷阱效应、在洞穴最里端有裂隙存在.陷阱效应使洞口附近重环芳烃浓度显著高于洞外（88.19 ng·g^-1＞31.28 ng·g^-1）,而且PAH分子量与”易陷落性”呈线性相关（R²=0.49）;通过实测值推测从洞口输入的PAHs浓度约为裂隙输入的17倍.温度和分子量差异是影响PAHs在土壤中浓度分布模式的重要因素.     

保山市地表水水化学特征分析

根据保山市37个水质监测站的实测资料,分析了保山市地表水水化学基本特征及时空分布规律,得出了保山市地表水各级矿化度、总硬度和各类水化学类型分布情况及所占比例,分别对市内三大干流地表水水化学特征进行了分析,并对成果的合理性进行了讨论。     

四川红层中岩溶的分布特点及形成机制

红层在四川盆地中广泛分布,随着大量基础工程建设项目的实施,红层岩溶问题日渐显现。而相对于红层岩体遇水易软化、膨胀等不良地质问题的研究,红层岩溶问题研究比较少。根据在四川红层地区多年的地勘工作实践,分析了四川红层岩溶具有非均一性、成层性、埋深大等特点,提出真红层岩溶、"假"红层岩溶等两种不同类型的岩溶形成机制。这些红层岩溶的分布特征和形成机制的提出,对这一地区的工程地质勘察、设计施工等工作有一定的指导意义。     

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。     

表层岩溶带生态系统的水文地球化学效应——以弄拉兰电堂泉域为例

表层岩溶带及其植被、土壤构成特殊的岩溶生态系统。本文系统分析了兰电堂泉域的植物和土壤微生物群落特征、土壤理化性质及水样理化性质,结果表明:从大气降雨、穿透雨,树干径流,土壤水到岩溶泉水的水文过程中,电导率、暂时硬度、总碳量不断增加,不同阶段各阴、阳离子的吸附和淋溶存在差异,对大部分离子,植被层和浅层土壤有较强淋溶作用,深层土壤吸附作用较强。表层岩溶带水文过程是碳循环的重要途径之一,植被层是有机碳的重要来源,土壤层是无机碳、有机碳和HCO3-转化的重要化学场,植物-土壤系统主导了碳的转化和转移,影响表层岩溶动力系统。随植物群落正向演替的进行,表层岩溶生态系统趋于稳定,能有效调控水文地球化学性质变化。