内蒙古乌努格吐山铜钼矿区地下水化学特征及其成因机制

内蒙古乌努格吐山铜钼矿地处呼伦贝尔草原腹地。本文对研究区内地下水及地表水进行了系统采样测试,应用数理统计、Piper三线图解、相关性分析、Gibbs模型以及离子比例关系等方法对研究区水样进行综合分析。研究结果表明,区内水体阳离子以Ca^(2+)和Na^(+)为主,Ca^(2+)基本来源于钙镁硅酸盐岩的风化溶解,Na^(+)主要来源于岩盐溶解;阴离子以HCO^(-)_(3)和SO_(4)^(2-)为主,主要受碳酸盐的溶解影响,局部受含硫矿物的氧化和尾矿液渗透影响较大。水化学类型以HCO^(-)_(3)Ca·Mg和HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg·Na型为主,总体呈中性,大部分属微硬淡水。区内水化学成分主要受溶滤作用影响,阳离子交替吸附作用和浓缩作用也有一定影响。基本查明了矿区及其周边地下水化学特征及其成因机制,为矿山地质环境影响评价、绿色和谐矿山建设以及草原生态环境保护等提供科学依据。

多地层结构地下水和咸水分类统计方法研究

为合理区分多地层结构区域的地下水和咸水的供水量,以新疆伽师县为例,在构建三维地层结构模型,收集机电井位置、井深、供水量,以及典型机电井矿化度检测的基础上,按照机电井分层统计、逐层矿化度分区图绘制、机电井与矿化度分区图逐层叠加的方法,统计出各地层的地下水(矿化度M≤2 g/L)和咸水(M>2 g/L)的供水量。结果表明:伽师县2021年地下水(矿化度M≤2 g/L)供水量为4.13亿m 3,咸水(M>2 g/L)供水量为6.55亿m 3。本次研究提出的多地层结构统计地下水(矿化度M≤2 g/L)和咸水(M>2 g/L)供水量的具体分析方法,具有较高的操作性,可为今后类似区域合理统计地下水(矿化度M≤2 g/L)和咸水(M>2 g/L)供水量提供重要参考。

奎屯河流域地下水水化学特征及成因分析

了解地下水水化学特征及其成因,有助于评估地下水水质、识别污染源、制定水资源管理策略,保障人类健康和环境。基于2017年和2023年在新疆奎屯河流域相同点位采集的共78组地下水水样,采用Piper三线图、Gibbs图、饱和指数(SI)和离子比值法分析该区域地下水特征及成因。结果表明:(1)奎屯河流域2023年地下水水化学特征类型相较于2017年趋于集中,阳离子和阴离子分别向Na型和Cl型转化。(2)山前洪积倾斜砾质平原和冲洪积细土平原主要受岩石风化作用控制,冲湖积细土平原主要受蒸发浓缩作用控制且有增强的趋势。中下游细土平原的离子组分主要来源于蒸发岩溶解且有增强的趋势,山前洪积倾斜砾质平原的离子组分主要源于碳酸盐和硅酸盐矿物溶解。下游冲湖积细土平原受阳离子交替吸附作用较强,导致Na~+浓度上升。奎屯河流域地下水离子在冲洪积细土平原北部和冲湖积细土平原出现富集,部分指标已超过中国饮用水标准,且已有10%的水样不适合灌溉。研究成果可为奎屯河流域地下水合理利用以及防治提供参考。

赣抚平原东北部地下水硝酸盐浓度变化特征及成因

赣抚平原地下水硝酸盐含量较高,但目前对地下水水化学组分(特别是硝酸盐)浓度的季节变化特征及其影响因素的研究还较少。本文通过采集赣抚平原东北部枯、丰水期地下水样品,运用水化学图解法、自组织神经网络(SOM)、空间自相关分析及反向水文地球化学模拟等方法,对研究区地下水化学组分(特别是硝酸盐)浓度的时空变化及硝酸盐来源进行研究。研究结果表明,研究区地下水化学类型以Cl·NO_(3)-Ca型、HCO_(3)-Ca型为主,人类活动的输入是引起地下水化学空间分布差异的主要因素。NO-3浓度较高以及季节变化较大的地区均集中于南昌下游。NO-3浓度低值区和季节变化的低值区主要分布在西部、东南部的山区以及赣江三角洲下游。地下水NO-3浓度的空间分布特征和季节变化特征与地下水径流特征、氧化还原环境和土地利用类型有关。地下水中NO-3主要来源于工业、生活污水,农业化肥对地下水NO-3的影响也不可忽视。反向水文地球化学模拟结果定量揭示了地下水径流过程中所受水岩作用和人类活动的影响。

广西会仙岩溶湿地水体主要离子和溶解无机碳来源及控制因素

【研究目的】为查明会仙岩溶湿地水体主要离子和溶解无机碳(DIC)的来源及控制因素。【研究方法】于会仙岩溶湿地采集地下水和地表水样品,分析了水化学和溶解无机碳同位素(δ^(13)CDIC)参数特征。【研究结果】会仙岩溶湿地大部分的地下水和地表水水化学类型为Ca−HCO_(3)。湿地水体Ca^(2+)、Mg^(2+)与HCO_(3)^(−)主要来源于碳酸盐岩溶蚀;NO_(3)^(−)主要来源为农业化肥和土壤有机氮的硝化;K^(+)、Na^(+)和Cl^(−)主要来源为化肥、粪肥和污水等;SO_(4)^(2−)主要来源为酸雨和硫铁矿的氧化。湿地地下水中DIC主要来源于土壤CO_(2)和碳酸盐岩矿物的溶解,据同位素质量平衡,计算结果显示约46%来自于土壤CO_(2),约54%来源于矿物本身的贡献。会仙岩溶湿地不完全是CO_(2)参与下碳酸盐岩风化的结果,含硫矿物、酸雨和人类活动来源的H_(2)SO_(4)作为侵蚀介质也参与碳酸盐岩的风化,此外,农业输入还原态氮肥的硝化作用不容忽视。湿地地表水中DIC主要来源于地下水,湿地地表水中δ^(13)CDIC值受水生植物的光合作用和CO_(2)脱气的影响,组成较地下水相对富集偏正。【结论】水化学和δ^(13)CDIC可以帮助理解岩溶湿地的风化和生物地球化学过程,同时还应结合湿地水文地质和人为活动等条件才能提供更准确的信息。

高原河谷城市浅层地下水铁锰分布特征、影响因素及其对生态环境的影响——以西宁市为例

【研究目的】高原河谷城市因受地形条件限制,生态环境脆弱,强烈的人为活动已对地下水产生剧烈影响。铁锰离子已成为典型高原河谷城市西宁市浅层地下水中超Ⅲ类地下水的主要贡献指标,威胁着当地生态环境安全及居民身体健康。深入探究高原河谷城市浅层地下水中铁、锰的分布特征和影响因素,以期为该区提出地下水污染防治措施及缓解供水水质安全问题提供技术支持。【研究方法】本文以西宁市144组浅层地下水样品水化学组分测试结果为依据,结合研究区地质、地貌、土地利用类型、水文地质调查资料与人类活动影响,研究了西宁市浅层地下水中铁锰分布特征及影响因素。【研究结果】研究区浅层地下水中铁、锰超标率分别为20.98%和9.79%,对超Ⅲ类地下水的贡献率排名较2012年分别上升2名和3名。建设用地中浅层地下水铁锰超标率比其他土地利用类型用地分别高出1.4倍和3.47倍;研究区浅层地下水水化学类型有36种,建设用地中地下水化学类型多达21种,高铁锰地下水主要富集于HCO_(3)–Ca·Mg型水、HCO_(3)·SO_(4)–Ca型水中。地下水中铁锰离子的迁移和富集,除了与上覆盖层性质、地面污染、地下水径流条件有关外,主要受控于氧化还原环境,与酸碱条件无明显相关。【结论】研究区地下水中铁锰含量升高主要是受原生沉积环境所致,而局部建设用地中浅层地下水铁锰含量升高则是受原生沉积环境和人类活动共同影响所致,因此有必要对建设用地中的地下水铁锰含量进行长期监测,制定相应的管理措施,防止未来研究区浅层地下水中铁锰含量进一步升高。

不同土地覆被下岩溶洞穴滴水的水文特征

土地覆被类型是水循环过程的重要影响因子,为探究不同土地覆被下洞穴滴水的水文特征及其影响因素,文章选取了贵州岩溶区不同土地覆被下的清江洞(土层厚,植被中等)、广顺洞(土层薄,植被好)和石将军洞(土层薄,植被差,顶板厚)3个洞穴,基于滴水流量、土壤含水量及气象数据进行研究。结果表明:(1)3个洞穴的滴水流量均存在季节性变化规律,滴水在降水输入少的旱季易发生断流;(2)由于土壤的截留和储存作用,使得洞顶土层覆盖厚的清江洞相较于广顺洞和石将军洞在雨季8月到10月期间表现出特有的流量低值现象,且全年土壤含水量的最低值也出现在此时期;(3)3个洞穴滴水流量的年均值为石将军洞(1.185 mL·min^(-1))>清江洞(0.600 mL·min^(-1))>广顺洞(0.236m L·min^(-1)),流量的全年稳定程度为石将军洞>广顺洞>清江洞;(4)植被对洞穴滴水水文特征的影响弱于土壤,土壤发育较好的洞穴(清江洞)比土层薄但植被覆盖高的广顺洞全年更容易断流,另外顶板厚度大的洞穴(石将军洞)全年滴水流量稳定程度最好。综上,洞穴滴水流量除受降水、气温、湿度等气象条件影响外,还受土地覆被、含水层顶板厚度的影响。

鲁西南黄河下游地下水氟富集规律及其影响因素

鲁西南平原位于黄河下游,现阶段对该区地下水水化学成因及其对地下水中F元素富集影响机理的研究较少。该研究以鲁西南平原沿黄河地带地下水为主要研究对象,采集浅层地下水样品36件,深层地下水样品16件,黄河水样品2件进行全分析测试;通过统计、相关性分析、水化学模拟等方法手段,计算氯碱指数(CAI),绘制Durov图、Gibbs图、Ca^(2+)/Na^(+)–Mg^(2+)/Na^(+)图、log_(10)(Ca^(2+))_(activity)–log_(10)(F^(-))_(activity)图等图件,分析了研究区地下水水化学成因及其富氟机理。结果显示,鲁西南沿黄区浅层及深层地下水化学类型均以HCO_(3)-Na为主,整体偏碱性,地下水氟含量分别为1.59 mg/L、2.35 mg/L,深层水氟含量水平变化程度低于浅层;区内浅层地下水氟与Ca^(2+)含量呈显著负相关,与pH值呈显著正相关,深层地下水中氟与Na^(+)、TDS值呈显著正相关。鲁西南沿黄区地下水氟含量主要来源于萤石(Ca F_(2))的溶解,受水岩作用和阳离子交换作用共同控制下的Ca^(2+)含量制约。此研究揭示了黄河下游主要地下水含水层中氟富集规律和影响因素。

某化工厂土壤与地下水Cr^(6+)污染分布及健康风险

为掌握某化工厂Cr^(6+)污染状况及风险水平,在研究区布设土壤与地下水采样点各19个,测定Cr^(6+)含量,分析污染特征与成因,并开展健康风险评估。结果表明:表层土壤(0~0.5 m)Cr^(6+)超标率为42.11%,其浓度随深度增加总体上降低,但在地下水位附近(15~20 m)回升,主要因长期淋溶作用使污染物向下迁移至含水层位富集。浅层地下水Cr^(6+)超标率为73.68%,深层地下水超标率为37.50%。整体而言该区土壤和地下水Cr^(6+)污染形势不容乐观,应开展水土协同治理。空间上表层土壤Cr^(6+)分布受人类活动影响,与投产期厂内功能区的划分相关性较低。地下水Cr^(6+)受水动力场影响,表现为西北高东南低,污染羽中心向下游方向迁移。土壤致癌风险均值为1.85×10^(-6),介于10^(-6)~10^(-4),风险中等,应引起必要重视。非致癌风险低于1,无慢性毒害影响。经口摄入土壤为主要暴露途径。地下水致癌风险高达10-2数量级,远超过10^(-4),风险不可接受。非致癌风险均值51.62,远大于1,极可能引发慢性毒害效应。另外需进一步考虑Cr^(6+)通过牛羊肉食物链进入人体的危害。

牟汶河流域地表水化学特征及影响因素分析

为研究牟汶河流域地表水体水化学特征及离子来源,服务济南市莱芜区、钢城区水资源科学开发与管理,系统采集了流域内10组河水和8组库水样品,综合利用Gibbs图、离子比值关系和数理统计学方法,分析了流域内地表水体离子组分特征、水化学类型和物质来源控制因素。结果表明,牟汶河河水和库水整体呈弱碱性淡水,阴阳离子组分以HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)、Na^(+)为主;河水水化学类型主要为SO_(4)·Cl-Ca·Na型,库水水化学类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型;河水水化学组分主要受硅酸盐岩的风化溶解作用以及生活污水和粪便的影响;硅酸盐岩和以方解石为主要矿物的碳酸盐岩风化以及农业种植活动中肥料的使用参与了流域内水库库水水化学组分的形成;反向阳离子交换作用造成地表水体中Na^(+)+K^(+)的弱亏损和Ca^(2+)+Mg^(2+)的弱盈余。

基于水化学的南水北调中线干渠水与地下水水力联系指标识别

从一般水化学角度研究了南水北调中线源头地表水、干渠水及其周边地下水的差异。结果发现,钠离子在地下水与干渠水和源头地表水中的浓度差异最为明显,其次是总溶解固体(TDS)浓度,其他主要离子以及pH差异均不明显,说明钠离子浓度可作为识别南水北调中线干渠水及其周边地下水水力联系的备选指标。利用聚类分析和水化学类型的相似性,剔除了与干渠水可能存在水力联系的地下水样钠离子浓度,初步确定南水北调中线沿线与干渠水没有水力联系的地下水钠离子浓度大于9.8 mg/L,且该数值是干渠水钠离子浓度的1.6倍以上。因此,可将钠离子浓度及其参考范围用于快速判断南水北调干渠周边地下水与干渠水是否存在水力联系。

宿迁市地下水水化学特征及水质评价

为研究宿迁市地下水水化学特征及水质状况,以77组水样数据为基础,运用经典统计学、Piper三线图、相关性分析、Gibbs图、离子比值和氯碱指数等方法对宿迁市各层地下水水化学特征及成因进行分析,并对水质进行评价。水化学分析结果显示:研究区内地下水均为弱碱性水,阳离子以Ca^(2+)和Na^(+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)为主;潜水水化学类型以HCO_(3)·Cl-Na·Ca·Mg型为主,第Ⅰ承压水以HCO_(3)-Ca·Mg和HCO_(3)-Na·Ca·Mg型为主,第Ⅱ、Ⅲ承压水均以HCO_(3)-Ca·Na型为主;水化学组分主要受岩石风化作用影响,主要离子来源于碳酸盐岩、硅酸盐岩和蒸发盐岩的风化溶解,并受阳离子交换作用和反阳离子交换作用的影响。水质评价结果表明:第Ⅱ、Ⅲ承压水质优于潜水和第Ⅰ承压水,潜水水质以Ⅳ类水为主,其它含水层水质均以Ⅲ类水为主;影响地下水水质的主要化学组分是I^(-)、TH和Fe。

提孜那甫河流域地表水与地下水水质特征分析

采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值等方法分析新疆提孜那甫河流域地表水与地下水水质特征分析,对流域水资源合理开发利用具有重要意义。结果表明,地表水水质整体相对较好,只有个别取样点离子超标;地下水水质较差,Na^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)等离子严重超标。地表水和地下水离子主要受岩石溶滤、蒸发浓缩等作用的影响,此外,研究区水文地质条件、阳离子交换作用和人类活动对流域下游地表水和地下水水化学组分也具有重要影响。

豫东平原浅层地下水水化学特征及成因机制

地下水是豫东平原工农业生产及居民生活用水的主要水源,对于当地生态和经济发展具有重要的支撑作用。利用2023年6—7月采集的74组浅层地下水样本,通过水化学、δD和δ^(18)O同位素以及主成分分析,对研究区浅层地下水的水化学特征、影响因素和成因机制进行了分析。结果显示:区内浅层地下水呈弱碱性,地下水水化学类型主要为HCO_(3)^(-)Na·Ca型,TDS含量由黄河和黄河故道向下游呈递减的趋势,影响地下水水质的成分包括氟、砷、碘和硝酸盐;地下水水化学组分受岩石风化作用控制及蒸发作用的影响,地下水中可溶性盐分主要来源于硅酸盐矿物风化水解,其次是蒸发盐岩的水解、阳离子交替吸附作用,部分地区还受到人为活动的影响;含钙矿物的溶解与沉淀、氧化还原、吸附与解吸作用控制着地下水中氟、砷和碘的释放。本研究可为当地的饮用水安全及区域地下水管理提供科学依据。

德州南部高氟地下水水化学特征研究

高氟地下水是一种典型劣质水源,长期饮用可致人体患地方性高氟病。本次研究以禹城—平原地区为研究对象,对区内地下水进行氟含量、水化学类型和氟离子的影响因子等研究。结果表明,浅层地下水氟离子含量大部分不超过1.0 mg/L,其水化学类型主要有HCO_(3)-Na和Cl·SO_(4)-Na型,深层地下水氟离子含量大部分均超过1.0 mg/L,其水化学类型为HCO_(3)·SO_(4)-Na和HCO_(3)·Cl-Na型。通过对pH和地下水水化学演化因素的研究,认为碱性环境一定程度能够促使氟离子聚集,但并不是唯一决定因子,高氟水的形成机制主要是水岩相互作用和蒸发浓缩作用。

示踪试验在岩溶地区金属矿山地下水污染调查中的应用

为了研究示踪试验在岩溶地区金属矿山地下水污染调查中的应用,本文选取2个岩溶地下水场地进行示踪试验,计算了地下水流速,分析示踪试验影响因素,查明地下水径流路径。研究结果表明,黄石市大冶铁矿矿区地下水平均流速为37.2m/h,大冶市铜山口铜矿矿区地下水平均流速为7.6m/h。示踪试验的效果和试验地区的岩溶发育程度有关,岩溶越发育,示踪试验的效果越好。示踪剂选择荧光素钠的效果最佳,检出灵敏,且背景值低。示踪剂投放点选取天然落水洞、岩溶洼地、岩溶天窗和天然泉点等地的效果比钻孔的效果好。

云南南部思茅盆地盐泉的水化学特征

明确盐泉的水化学特征是评估地下水质量和了解区域地下水-岩石相互作用的关键因素之一。本研究以云南南部思茅盆地19个盐泉的元素组成为研究对象,结合R语言、SPSS等相关软件对前人在云南思茅盆地所做的工作进行深入的数据挖掘分析。不仅可以为优化地下水资源的开发利用提供科学依据,还有助于揭示该地区水文地质背景和水文循环的复杂性,为该地区水资源的可持续发展和资源管理提供更为精细的科学支持与参考。

西藏羊八井高温地热水砷和氟浓度及来源探析

砷(As)和氟(F)是西藏羊八井高温地热流体中两种典型的高浓度有害元素,通过地热开发可以进一步促进与加速地热源As和F向地表或近地表环境释放,导致地表水和土壤环境污染。如何从As和F浓度分布特征联系水化学特征从而揭示水体As和F的富集规律,对丰富和认识西藏地区水环境中As和F的环境地球化学行为具有重要意义。本文结合野外调查现场测定了水体常规理化指标,包括水温、pH值、电导率(EC)、总溶解固体(TDS)和盐度(SAL),采用原子荧光光谱法和X射线荧光光谱法分别测定水体和土壤样品中的As浓度,离子选择性电极法测定水体和土壤样品中的F浓度,评价As和F超标风险,探析其富集机制。结果表明:水化学类型为Na-HCO_(3)∙Cl型,水体Na+浓度高达445.5mg/L,Ca^(2+)浓度低至3.31mg/L,水体pH在7.87~9.42之间,富钠贫钙高pH是羊八井地热水和温泉水最主要的水化学特征。受水汽蒸发浓缩影响,温泉水As和F浓度高于地热水,两元素浓度最高分别达6.50mg/L和17.89mg/L。地热废水的不当处理存在水体和土壤As和F暴露风险,地热水和温泉水As和F浓度显著高于《地热资源评价方法》(DZ40—85)对有害成分规定的最高允许排放浓度(总砷为0.50mg/L,氟化物为10mg/L)。而土壤中总As浓度为79.50~99.08mg/kg,F浓度为1162.70~1285.10mg/kg,显著高于西藏土壤背景值。地热水体和地表土壤As和F富集主要为水-岩浸溶相互作用,独特的水化学特征为水体As和F浸取溶出提供了有利条件。

区域地下水污染因子定量识别研究——以辽西地区为例

为提高辽西地区地下水污染因子识别精度,采用多因子回归方法对辽西地下水污染因子进行定量识别。结果表明:硝酸盐、氨氮是区域地下水主要污染因子,相对贡献率分别为23.19%和19.89%,工业废水排放是区域地下水主要污染来源,其次为生活污水,相比于传统单因子回归方程,多因子回归方法对地下水污染因子识别结果更为合理。

2022年汉江流域中游“汛期反枯”背景下的区域地下水化学特征

2022年6月份,长江流域由于大气环流异常等因素而爆发大面积的严重干旱,产生了“汛期反枯”的异常现象,这种现象一直持续到当年冬季。汉江是长江第一大支流,选取汉江中游襄阳段岸线带周边地下水为研究对象开展研究,采用多元统计分析、Piper三线图、主成分分析、Gibbs图等方法对该地区地下水水化学特征及动态变化进行分析。结果表明:研究区地下水水化学类型主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中的阳离子以Ca^(2+)和Na^(+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)为主,9月地下水pH偏高,地下水咸度有所下降;6月汉江流域襄阳段周边的地下水类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型,9月地下水存在向HCO_(3)-Na型转化的趋势,离子浓度变化大多是整体变化,可能与周边含水层的侧向补给有关;地下水水化学特征受到周边碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解共同控制,靠近下游区域的地下水阳离子交替吸附作用较强,受到干旱少雨的影响,导致该区域阳离子吸附作用明显减弱。