江汉平原地下水中铁的分布特征及其成因研究

江汉平原水质型缺水问题严重。作为重要水源的地下水存在着铁含量过高等水质问题,因此,开展江汉平原地下水中铁分布特征和影响因素研究,对于认识地下水中铁的来源、保障饮用水水质具有重要的理论和现实意义。基于江汉平原典型沉积相钻孔沉积物、浅层地下水的采样、测试,该文分析了湖积相、冲积相和残坡积相地下水中铁的分布规律,结果显示,湖积相和冲积相地下水中Fe(Ⅱ)/Fe比值分别为0.77和0.81,均高于残坡积相地下水Fe(Ⅱ)/Fe比值0.36,表明湖积相和冲积相以Fe(Ⅱ)为Fe在地下水中存在的主要形态,而残坡积相地下水则以Fe(Ⅲ)为主。进一步的沉积物铁形态提取和水化学分析表明,Fe的还原性溶解是高铁地下水富集的重要因素。主要表现在以下3个方面:(1)不同沉积相类型钻孔沉积物铁含量存在较大差异,湖积相钻孔各深度有效态铁含量平均值达到9.544 mg/g,远高于冲积相及残坡积相。湖积相沉积物以有机质结合态铁为主;冲积相钻孔主要以Fe-Mn氧化物结合态为主;残坡积相则呈现浅层以水溶态和Fe-Mn氧化态为主、深层只以Fe-Mn氧化物结合态为主的分布模式。(2)湖积相和冲积相地下水均以Fe(Ⅱ)为主要形态,Eh呈现强还原环境;而残坡积相地下水以Fe(Ⅲ)为主,呈现偏氧化环境。(3)不同沉积相的地形地貌、风化沉积过程差异将会导致含水层封闭性、水动力条件、质地、有机碳含量及铁矿物形态分布的分异,进一步导致了铁矿物相还原性溶解过程的不同,从而影响了高铁地下水的富集。

兴隆水利枢纽对汉江河岸带氮素分布特征的影响

河岸带作为地表水和地下水的连接枢纽,主要通过反硝化等作用控制着二者之间的氮循环。水利工程会显著改变河流区域水文环境,进而影响河岸带氮素的分布和循环,探明水利工程对河岸带氮循环的影响机制对了解区域氮素的控制及利用具有重要意义。以兴隆水利枢纽为对象,在枢纽上、下游沉积物样品进行了总氮、“三氮”(铵态氮、亚硝态氮、硝态氮)及相关土壤理化性质的分析。结果表明:(1)水利枢纽上游河岸带沉积物氮素含量显著高于下游,上游A剖面总氮、“三氮”平均含量是下游B、C剖面的1.12~3.27倍;(2)水平方向上,3个剖面的河岸带的总氮、“三氮”含量变化具有相似性,即同一剖面上总氮含量在堤内较高,且“三氮”含量均会在堤内靠近堤防的采样点发生突变(剧增或锐减);(3)垂向上总氮、“三氮”分布规律相似,即0~60 cm氮素含量迅速减少,60 cm以下呈不规则变化,总体上氮素含量呈自上而下减少的趋势。兴隆大坝主要影响其上游,通过蓄水抬升了上游河岸带地下水位,沉积物长期处于被淹没状态导致其脱氮能力下降。此外,同一剖面由于堤防导致的微地貌差异,堤内的地下水埋深较堤外的浅,堤内沉积物脱氮能力弱于堤外。