冻土地区矿井水来源的水化学及环境同位素分析

冻土层季节性冻融过程会对地下水的渗流量、渗流方向和速度产生重要影响,进而导致冻土地区具有独特的地下水运移理论和机制。为了研究五九煤田胜利煤矿冻土地区矿井涌水来源及补给特征,采用水化学分析及^(13)C、^(14)C、^(18)O、D 4种环境同位素相结合的方法,分析矿井水的水化学特征及同位素分布特征,明确矿井涌水来源。通过对7组水样的试验研究发现:第四系水、第四系永冻层消融水、矿井水、基岩水均起源于大气降水,地表水、第四系水接受大气降水补给较快,基岩裂隙水、第四系永冻层消融水接受浅层第四系水的微量补给;采空区内黄铁矿氧化量较大,存在溶解少量瓦斯中CO_(2)的可能性,导致采空区积水中13C富集;矿井水中地表水和第四系水入渗量较小,表明第四系永冻层隔水性能良好。研究结果与实际情况相符,不仅为胜利矿水害防治提供依据,还为冻土地区类似矿井水源判别提供借鉴。

环境同位素在水循环研究中的应用

环境同位素广泛存在于自然界水体中,在降水、地表水、地下水、土壤水和植物体内相互转化的水循环过程中,同位素的分馏效应导致不同水体具有不同的同位素含量。利用不同水体同位素含量之间的差异,可研究它们之间的相互转化方式及转化量。介绍了环境同位素在大气降水和降水-地表水-地下水“三水”之间转化中的研究进展,并阐述了其在水循环应用中存在的问题及应用前景。

关中盆地地下热水环境同位素分布及其水文地质意义

通过对关中盆地地下热水2H、18O、13C、14C、34S分布特征的研究,阐述了关中盆地腹部与其周边地区地下热水环境同位素异同现象及其水文地质意义,论证了关中盆地地下热水的补给循环及其赋存环境特征。研究表明:关中盆地地下热水中环境同位素δ(18O)、δ(D)、δ(13C)、δ(14C)、δ(34S)的分布除δ(D)外均呈现中部富集、周边贫化趋势,指示关中盆地腹部咸阳及西安城区1 500 m以下地下热水赋存环境相对封闭;地下热水滞留时间较长,以碳酸盐矿物溶解为主的水岩反应强烈,热储层中碳酸盐溶解对地热水中的HCO3-、δ(18O)、δ(13C)随深度增加趋势有明显贡献,δ(D)在盆地中部的贫化指示地下热水补给时的温度偏低,根据补给高程计算,西安、咸阳城区地下热水分别为秦岭和北山末次冰期雪水补给。

内蒙古高原岱海接受远程深循环地下水补给的环境同位素及水化学证据

利用环境同位素及水化学分析方法研究发现,岱海除了接受降水的直接补给之外,还接受泉水的补给.岱海周边泉水与井水的δD、δ18O值比当地降水明显贫化,泉水、井水显然不是来自于当地降水的补给;通过对岱海周边包气带土壤水中的氢氧稳定同位素分析发现,土壤水中的δD、δ18O值比当地降水值贫化,在地表埋深1 m附近,土壤中的盐分发生了累积,土壤水中的含盐量明显超过了土壤受蒸发所引起的增加量.研究表明岱海周边地区的大气降水不能入渗补给到潜水中,补给岱海的泉水不是来自于当地降水,而是具有同位素贫化特征的外源水.由此推断,在地层中可能存在一种地下水深循环的跨流域补给方式.在内蒙古高原地区,深循环地下水是维系湖泊不可或缺的补给源.

应用环境同位素技术研究华北典型流域水循环机理的展望

华北水问题日益严重,而水循环机理研究尚显得薄弱。环境同位素水文学是研究流域水循环过程变化的新的技术途径。它利用水中水分子所含的同位素含量的变化,可以判断大气降水的水蒸气的来源;定量分析坡地的产汇流产生机制,进而研究"大气降水—地表水—土壤水—地下水"的相互作用关系;彻底查明流域"四水"转化关系,创新和发展水循环模式。本文主要介绍同位素技术的原理及其在日本、斯里兰卡、河北平原等地应用实例,最后,对应用此技术研究华北典型流域水循环,从"大气—土壤—植被"界面水循环机理、坡地径流的产汇流机制、流域水循环机理等方面进行了展望。

陕西渭北东部岩溶地下水强径流带的环境同位素证据及其可更新性评价

环境同位素研究证实,陕西渭北东部岩溶地下水系统中部上王—西头—黑池一带为岩溶地下水强径流带,是渭北东部岩溶地下水的主要径流区域。强径流带内岩溶水积极参与现代水循环,平均滞留时间为51年,具有较强的更新能力。与此对应,14C的证据显示强径流带以南、以北及东南部的岩溶地下水具有万年以上的形成历史,属难以恢复的不可再生资源。同位素EPM模型计算表明,强径流带内隐伏岩溶水系统天然补给量为87.55mm/a,储存量为9.62×109m3/a,平均储水系数为0.029。以上结论均与水文地质勘探结果基本吻合。环境同位素的研究成果提供了岩溶地下水的循环强度和可更新性的直接证据,补充和丰富了岩溶地下水运动的重要信息,为定量评价研究区隐伏岩溶地下水资源的可更新性提供了关键性数据。

关中盆地南部含水层间相互关系的环境同位素水文地球化学证据

应用环境同位素水文地球化学方法对关中盆地南部各主要含水层间的水力联系进行了探讨。研究结果表明,关中盆地南部各含水层间不同程度存在水力联系,所调查井泉中半数以上的第三系和上覆第四系下部更新统含水层发生了水力联系。环境同位素水文地球化学研究证实,盆地边缘深大断裂是沟通关中盆地南部各含水层间水力联系的关键因素。在山前断裂带出露的地下热水是地壳内部的热水与各含水层冷水混合的结果,冷水的组成以深层冷水为主,参与混合的冷水为古水,与净热水形成时代相差不大。

环境同位素及其示踪技术在地震预测研究中的应用前景

随着新的观测技术和理论的快速发展,环境同位素示踪技术在分析与地震孕育、发生有关的地下水动态信息中有可能发挥重要作用。简单介绍了稳定同位素2H、18O以及放射性同位素3H、14C的特征与示踪技术,详细阐述前人应用环境同位素在地下水活动规律中所开展的研究,包括地下水的补给来源、地下热水的循环深度、水岩相互作用、地下水的年龄等,并重点分析了这种示踪技术在研究地下水对构造活动发生和对应力应变响应等方面的应用。积极推进环境同位素示踪技术的应用,对地下流体地震前兆信息的评估、地震活动性强度的判定、流体在孕震过程中作用的探讨,以及井孔映震效能的评价等方面的研究具有重要的意义。

利用环境同位素信息识别鲁北平原地下水的补给特征

在野外采样的基础上,通过测试分析不同层位地下水中同位素2H、18O、3H的特征和水化学组成,利用同位素2H、18O和3H及水化学方法识别鲁北平原地下水的补给来源,估算黄河水与地下水的转化数量,揭示黄河下游平原区的水文循环特征。研究结果表明,鲁北平原浅层地下水的主要补给源为当地的大气降水和黄河水(包括引黄灌溉和黄河水渗漏),大气降水与黄河水所占的比例随距黄河的远近而变化。总补给量中,大气降水和黄河水的补给比例分别为86%和14%;深层地下水主要起源于古代大气降水,是在比现在寒冷的气候条件下大气降水入渗形成的。

乌兰布和沙漠北部地下水资源的环境同位素探讨

工作范围在乌兰布和沙漠北部 ,面积共约 4 2 0 0km2 。年平均降水量 85～ 1 4 0mm ,由西南向东递增 ,降水同位素组成δD～δ18O恰与Craig线一致 ,并与阿拉善地区相同。测得地下水中同位素含量范围 ,δ18O为 -7 4‰～ 1 2 1‰ ,氚为 0～ 1 90TU ,14 C为 1 7～ 97pMC。由地下水同位素组成区别出与降水线平行或相交的 6种类型。从所有地下水水点 ,以及可能有补给关系的其它水点的各类同位素关系 ,包括δ18O ,T ,δ13 C和pMC ,识别出两类承压水的各 3个补给源和潜水的 3个补给源 ,并区别出一组氚含量极低的潜水 ,对不同位置的承压水和潜水 ,由其同位素关系估算出了各补给源的组成和变幅。

采用环境同位素方法研究北江大堤石角段基岩渗漏通道

论述了采用环境同位素与人工示踪的方法探测北江大堤石角段频发"管涌"的原因,通过对洪水期间不同区域层位的稳定同位素δD(‰)与δ18O(‰)的分析确定了地面涌水的来源,结合孔中的人工示踪方法,最终确定出北江大堤石角段的"管涌"来自基岩断裂强渗漏通道,为下一步的加固工程提供了重要的科学依据。

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法，研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组（D、^18O、T、^14C及全分析），对所取水样进行D、^18O、T、^14C分析，并确定地下水同位素年龄。运用地下水^14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果，验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5．02-62．63m／a，从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小，反映了地下水水平径流强度逐渐减弱，地下水交替逐渐变差；浅层孔隙水以垂向交替为主，深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、^18O之间的关系进行分析，从而判断地下水的补给来源等。

松嫩平原地下水流动模式的环境同位素标记

采用同位素水文学方法并结合传统水文地质方法,识别松嫩平原地下水流动模式。氢氧稳定同位素和地下水年龄分布表明该区地下水流动系统流动模式呈现出局部流、中间流和区域流系统。地下水中氚分布深度指示局部水流系统为现代水循环系统,以垂向运动为主要特征,循环深度一般小于50 m,山前区可达100m以下;区域流系统存在于深部承压含水层,以侧向水平径流为主要运动特征。松辽边界附近的环境同位素特征存在明显的差别,指示天然状态下可视为零通量边界。同位素示踪剂也反映出嫩江和地下水的相互作用关系,在齐齐哈尔以北,江水补给地下水;在齐齐哈尔以南,地下水向嫩江排泄。

皖北矿区煤层底板岩溶水环境同位素判别模式

研究了皖北矿区重大底板突水———底板岩溶水环境同位素δD值、δ18O值、T含量与水温、pH值、TDS值、水质宏量组分之间的客观联系。采用R型聚类等方法分析了奥灰水和太灰水环境同位素δD值、δ18O值、T含量与这些常规水质指标之间的相关程度 ,并以R〉 0 6的常规指标进行多元线性回归 ,建立了岩溶水环境同位素判别模型。

塔里木盆地区域地下水环境同位素特征及其意义

以大量水环境同位素样品测试结果为依据,对塔里木盆地的区域水环境同位素特征进行了分析,得出了一些有意义的认识:(1)塔里木盆地不同14C年龄的地下水的δD、δ18O值差异不明显,反映了水资源形成区在最后冰期和冰后期气温相差不大,推测是由于新构造运动使山体隆升,同一位置因高程变化产生的气温变化弥合了气候的变化,这一特征使我们难以运用δD-δ18O关系区别古水(冰期)与现代水(冰后期)。(2)在δD-δ18O关系图上,沿大气降水线可把盆地内主要河流及其补给形成的地下水大致圈定在3个域内,这3个域的区别不是大气环流作用的结果,而是河流源区山脉高程效应的反映。(3)与西北内陆盆地其他大型河流比较,阿克苏河流域下游承压自流水的14C年龄小得多,这是由阿克苏河径流量大、下游为河槽洼地、不完全具备山前倾斜平原水文地质特征等决定的。阿克苏河下游承压水水循环交替迅速,开发潜力较大,在西北内流盆地中是一个特例。(4)塔克拉玛干沙漠第四系松散层地下水主要是从盆地南缘侧向补给的,在沙漠腹地由深部向浅部顶托排泄。盆地内深层油田水处于高度封闭的滞留状态,与上部松散沉积层地下水之间基本没有联系。

环境同位素在研究地热资源形成过程中的应用

主要结合放射性同位素年代学和稳定同位素的环境效应,对环境同位素水文和化学特性进行全面分析。通过采用不同的分析和计算方法以及地热水物理性质和化学成分的分布特征,定性分析了地热水的补给机制(其中包括地热水形成的机理、补给来源、补给速率和通道,以及补给的方式);结合环境同位素的物理和化学性质,论述了地热水初始同位素组成和变化的条件。根据δD和δ^(18)O关系图上的线性关系,分析由于我国地热水由于δ^(18)O值的飘逸较小(1.0～1.5),其主体应属于大气水起源的循环水。

环境同位素在三水转化研究中的应用

三水转化是现代水文学中研究的热点,传统的研究方法多集中在介质场、水动力场和水化学场等方面。环境同位素技术作为一种新兴技术已经在水文地质领域逐渐被广泛应用。本文根据环境同位素的基本理论,运用D1、8O、T同位素研究了新疆玛纳斯河流域三水的相互转化关系、转化比例等方面,得出从山区到沙漠区共经历了4次转化,不同地段的转化方式和转化量不尽相同,进一步阐述了水文地质条件,为该地区的水资源评价奠定了基础。

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 。

基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例

河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。

环境同位素在森林生态系统水循环研究中的应用

环境同位素技术有较高的灵敏度与准确性,为水循环研究提供了新的技术手段。文中综述了环境同位素概念、示踪原理及其在生态系统水循环过程,包括大气降水、林冠穿透水、地表水、土壤水、地下水和植物水过程的应用现状,同时展望了环境同位素在定量阐明森林生态系统"六水"转化关系和水循环机理研究中的应用前景。