秋浇前后地下水营养盐与水化学演变特征——以乌拉特灌域为例

为明确秋浇前后地下水营养盐变化特征,探究其水化学组成的演变及来源问题,选取乌拉特灌域为研究区,2018年8—11月跟踪监测地下水及灌溉水,收集地下水样160个,采用空间插值、Piper三线图、Gibbs图等方法,分析了灌域地下水与引黄灌溉水中氮磷元素及水化学组成的动态变化特征,对当地农业生产及地下水环境保护具有一定的指导意义.结果表明,乌拉特灌域地下水TN、TP含量差异较大,TN含量受秋浇影响8—11月逐月升高;人类活动差异使秋浇前TN含量呈现非平稳的空间分布特征,秋浇活动及渠系排干密集地区地下水中TN含量明显高于其它地区;由于土壤对磷素的固定能力较强,地下水中TP含量秋浇前后时空间变化无明显规律,TP含量基本不受秋浇影响.根据地下水中主要盐分离子含量分布情况,将乌拉特灌域主要分为4个区,其中,Ⅲ区盐分含量最高,且秋浇后明显增加,11月Na~+、Cl~-均值分别达857.52 mg·L~(-1)、1246.09 mg·L~(-1).灌域地下水水化学类型以Na~+-Mg~(2+)-Cl~--SO■型、Na~+-Cl~-型为主,各月地下水水化学补给来源基本相同,灌溉水补给及土壤淋融作用使Cl~-和Na~+在地下水化学组成中占主导地位.Gibbs图表明,引黄灌溉水水化学组成主要受岩石风化和蒸发作用共同控制,地下水水化学来源主要受蒸发作用和人类活动控制,阴离子受人类活动影响更显著.其中,农田灌溉、污水排放是最主要的影响因素.     

黄河下游地区河水主要离子和锶同位素的地球化学特征

对黄河下游地区河水主要阴阳离子、锶元素及其同位素组成进行了分析.结果发现其水化学组成主要以Ca~(2+),Na~+,HCO_3~-和SO_4~(2-)离子为主,分别占阴阳离子组成的75%以上.干流与支流间在化学组成上存在显著差异,黄河干流的SO_4~(2-),NO_3~-和Cl~-具有共同的来源,而支流河水中的SO_4~(2-),NO_3~-和Cl~-来源不同.黄河下游具有较高的锶含量及较低的锶同位素组成,锶含量变化范围在0.0429 mg·l~(-1)-0.936mg·l~(-1)之间,平均含量为0.394 mg·l~(-1),锶同位素组成变化范围在0.70986-0.71139之间,平均值为0.71118,其中黄河人海口的锶同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.70986)与现代海水锶同位素比值(0.70916)相近,表明其锶同位素组成受海水作用影响较大.对主要元素、微量元素锶及其同位素组成分析研究发现,黄河下游地区河水锶同位素组成主要源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的风化溶解作用,而人类活动的影响相对较小.由锶同位素平衡方程计算得出,黄河下游地区河水锶同位素组成由大气降水和岩石风化作用混合而成,其中大气降水对黄河下游地区~(87)Sr/~(86)Sr的贡献率约为30%,而岩石风化对其贡献率约为70%.     

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HCO^-₃为主,HCO^-₃、Mg²⁺和Ca²⁺的空间变异系数相对较小,NO^-₃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HCO<...     

温榆河水化学特征演变及其影响因素分析

通过对1980—2006年温榆河主要离子浓度和比例及北京市社会经济发展的综合分析,探讨了温榆河水化学特征的演变及其影响因素.结果表明,温榆河河水呈盐渍化趋势,其中1991—2006年温榆河水的Na⁺、Cl^-、SO₄^2-及TDS浓度显著上升,而HCO₃^-浓度保持稳定,总溶解性固体(TDS)浓度多年平均值为678.0 mg·L^-1,略高于1970年代北运河土门楼站TDS的661.4 mg·L^-1.温榆河水化学类型为重碳酸盐钙、镁、钠型,自然因素中主要受岩石风化和蒸发作用的控制.与岩石风化及蒸发作用等自然因素相比,农田排涝和城市退水等人为因素在温榆河1980—2006年水化学特征演变过程中具有更为显著的影响,并且K⁺、Cl^-、SO₄^2-和Ca²⁺受人类活动影响较大.Pearson相关分析结果表明,北京市社会经济发展对温榆河河水中K⁺、Cl^-、Ca²⁺和SO₄^2-的浓度变化影响显著,其中K⁺与人口密度、人均GDP、钾肥施用量和道路面积之间呈显著性正相关(r>0.7,p<0.01),与耕地面积、粮食播种面积、灌溉面积、农业用水呈极显著性负相关(r <-0.7,p<0.01);Ca²⁺和SO₄^2-与城市化率和煤炭使用率均呈显著性正相关(r>0.49,p<0.05).该研究结果可为今后北京市合理开发利用温榆河水资源和建设温榆河绿色生态走廊提供科学依据.     

东江流域化学风化对大气CO2的吸收

对东江化学径流进行分析,使用质量平衡法和扣除法估算了流域化学风化对大气CO2的吸收通量.结果表明,东江水体的总溶解性固体(TDS)含量均值(59.88 mg·L-1)远低于世界河流均值(100 mg·L-1);离子组成以Ca2、Na+和HCO3-为主,可溶性Si次之,径流对总溶解固体的稀释效应由于受人类活动影响表现得并不明显.东江化学径流组成主要源自硅酸盐矿物的化学风化过程的贡献(72.46％～81.54％),其次为海盐贡献(17.65％～26.05％),碳酸盐矿物的贡献很少(0.81％ ～3.87％);大气CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质,但H2SO4和HNO3的作用也不可忽视;东江流域岩石化学风化过程对大气CO2的消耗通量(3.02～3.08) x105 mol·km-2·a-1高于全球平均值,是全球岩石风化碳汇的一个重要组成部分.     

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.     

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ¹⁸O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ¹⁸O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ¹⁸O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO₃型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.     

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SO₄·HCO₃-Ca和SO₄·HCO₃-Ca·Mg型水,SO₄^2-值为61.6～1 503 mg·L^-1,均值为481.4 mg·L^-1,SO₄^2-超标比例为70.3%.其SO₄^2-主要来源于石膏的溶解和煤系地层FeS₂氧化,其中龙子祠泉水中SO₄     

河套灌区地下水化学演变特征及形成机制

地下水资源是我国西北干旱区的重要资源,但不合理的开发利用导致系列生态环境问题,深入探究地下水化学演变特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义.以河套灌区永济灌域为研究区,综合运用聚类分析和因子分析等统计学方法,研究了该区域地下水化学演化特征并阐明了地下水化学的形成机制,说明不同因子的影响程度.结果表明,研究区地下水阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子分别以Cl^-和HCO^-₃为主,且Na⁺+K⁺和Cl^-离子具有较高的空间变异性,是决定地下水盐化的主要因子,地下水化学类型以Cl-Na、 HCO₃·Cl·SO₄-Na和HCO₃-Na型为主;通过聚类分析,研究区地下水可分为4类(A₁、 A₂和B₁、 B₂类),其中A₁类地下水为高矿化度Cl...     

然乌湖流域地表水水化学特征及控制因素

为研究然乌湖流域地表水水化学特征及离子来源,在然乌湖流域采集了地表水样品和雨水样品,综合利用相关性分析、Piper三线图和Gibbs模型等方法,分析了该区地表水主要离子特征及其控制因素,揭示了该区地表水水中的主要物质来源.结果表明,然乌湖流域地表水pH为7.54～8.48,呈弱碱性,并具有较低的溶解性总固体(59.89～96.75 mg·L^-1),阳离子主要以Ca²⁺和Mg²⁺为主,Ca²⁺当量浓度占阳离子总量的63.3%～76.2%,均值为67.2%, Mg²⁺当量浓度占阳离子总量的23.4%～36.2%,均值为31.4%, Ca²⁺和Mg²⁺约占阳离子总量的98.5%.阴离子以HCO^-₃为主, HCO^-₃占阴离子总量的74.31%～84.29%,均值为78.21%, SO₄^2-占阴离子总量的9.59%...