扬州市浅层地下水水化学特征及成因分析

为研究扬州市浅层地下水水化学特征及其成因,综合应用统计分析法、Piper三线图解法、Gibbs图解法及离子比值法等,对扬州市2023年浅层地下水进行水化学特征分析。结果表明:扬州浅层地下水阳离子以Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)为主,阴离子以Cl^(-)和HCO_(3)^(-)为主;水化学类型以HCO_(3)^(-)-Ca型、HCO_(3)^(-)-Ca·Mg型和HCO_(3)^(-)·Cl^(-)-Ca·Na型为主;主要阴、阳离子存在空间差异性,总体呈现由南至北增高的趋势,在局部区域出现极值;水化学特征主要受岩石风化控制和蒸发浓缩作用影响,少数地区还受到阳离子交换影响;地下水化学组分主要来源于硅酸盐岩与碳酸盐岩的溶解作用,部分还来自蒸发岩盐的风化溶解。

大汶河流域中下游浅层地下水水化学特征及其影响因素

泰安市是黄河流域下游高质量发展的主战场,地下水是其重要的供水水源.为查明大汶河流域中下游地区浅层地下水水化学特征及其影响因素,采集浅层地下水80组,对其12项化学指标进行检测分析.综合运用数理统计、离子比值、水化学图解、饱和指数等方法系统地分析了水化学组分的空间分布、水化学特征,讨论了控制水化学组分的主要离子来源及其影响因素.结果表明:①大汶河流域中下游浅层地下水pH介于6.52~8.00之间,TDS(溶解性总固体)浓度介于364.00~2627.00 mg/L之间,以淡水、微咸水为主,由东向西沿着地下水流向逐渐升高;TH(总硬度)介于245.06~1235.02 mg/L之间,以硬水、极硬水为主.②地下水中阳离子以Ca^(2+)为主,阴离子无主导成分,以混合型为主,研究区内浅层地下水水化学类型较为复杂,以HCO_(3)-Ca型、HCO_(3)·SO_(4)-Ca型为主,同时出现了NO_(3)型水,建设用地水化学类型多达14种,其次为耕地(13种)和林地(6种).③地下水中主要离子来源于碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化溶解,岩盐、石膏处于不饱和状态,方解石、白云石处于溶解沉淀的平衡状态.研究显示,大汶河流域中下游浅层地下水水化学特征主要受水岩相互作用控制,阳离子交替吸附作用较弱,同时也受到了农业和工业等人类活动的影响.

煤炭资源型城市浅层地下水化学特征及成因分析

在“双碳”目标背景下,地下水化学特征及成因机理对于煤炭资源型城市产业结构演化和转型发展至关重要。山东省济宁市是典型的矿城一体化城市,选取济宁市都市区为研究区,通过对比研究区内浅层地下水水化学特征,对其形成机制和控制因素进行分析。结果表明:研究区地下水整体为偏碱性硬水,水化学类型倾向于由HCO_(3)-Ca·Mg和HCO_(3)-Na·Ca向HCO_(3)·SO_(4)-Ca、HCO_(3)·Cl-Ca·Mg、HCO_(3)-Na·Ca·Mg、HCO_(3)·Cl-Na·Ca转变。研究区水化学组分的主控因素为水岩作用,其水化学特征主要受碳酸盐岩溶滤作用、农业生产和含氟矿物溶滤作用的影响,浅层地下水化学特征受当地工业制造业和采矿业影响逐渐增强。研究结果可为当地地下水保护和合理开发利用提供借鉴。

降雨对泰州市浅层地下水的影响分析

对江苏省泰州市浅层地下水动态进行影响分析,以2023年7月7日特大暴雨(“7·7”暴雨)为例,通过分析全市19处地下水监测站埋深数据和33处雨量监测站的降水量数据,研究发现降水后地下水位普遍上升,但不同区域地下水位变化特征存在差异。研究结果为分析降水对泰州市地下水资源的影响提供了参考依据,对地下水资源管理等相关工作具有借鉴意义。

赣州梅窖镇岩溶区浅层地下水水化学特征及形成机制

查明岩溶地区地下水的补给来源和水岩相互作用过程,对合理开发利用水资源、保护岩溶水资源和水生态具有重要意义.本文综合利用数理统计、Gibbs图、正向演替模型-端元混合模型等方法,定性和定量分析了赣州梅窖镇岩溶区浅层地下水水化学特征及演化过程.结果表明,研究区浅层地下水整体上呈弱碱性,TDS分布范围为27.61—360.75 mg·L^(−1),平均值为179.13 mg·L^(−1),水化学类型以HCO3-Ca型为主;地下水氢氧稳定同位素分布在当地大气降水线附近,指示大气降水是主要补给来源,蒸发作用不明显;地下水化学组成的主控因素是岩石风化和人类活动,其中Ca^(2+)、Mg^(2+)以及HCO_(3)^(−)主要来源于碳酸盐、硅酸盐和蒸发盐的溶解,Na^(+)、K^(+)主要源于硅酸盐溶解,Cl^(−)、SO_(4)^(2−)及NO_(3)^(−)反映了人类活动的影响.通过正向演替-端元混合模型可知,岩石风化平均贡献为78.74%,大气输入和人类活动分别占12.50%和8.76%,而岩石风化中碳酸盐岩对地下水成分的贡献最大(67.64%),硅酸盐岩(7.33%)和蒸发盐岩(3.77%)的贡献较小.碳酸盐岩风化以灰岩贡献为主,平均贡献率达60.33%,其次为白云岩,平均贡献率达29.76%.

种植方式对高原湖区集约化农田浅层地下水中氮浓度及其NO_(3)-来源的影响

种植方式影响着集约化农田种植过程中的水肥投入,进而改变着农田区浅层地下水氮浓度和水中硝酸盐(NO_(3)-)来源及其贡献。为明确不同种植方式对地下水氮浓度及其水中NO_(3)-来源的影响,利用水化学、δ^(15)N-NO_(3)-和δ18O-NO_(3)-、稳定同位素源解析模型(SIAR),研究了杞麓湖周边露天蔬菜种植区和滇池周边设施蔬菜花卉种植区(简称“设施种植区”)浅层地下水中氮浓度和NO_(3)-来源的差异及其影响因素。结果表明:①露天蔬菜种植区旱季地下水NO_(3)^(-)-N浓度高于设施种植区,雨季则低于设施种植区;NO_(3)^(-)-N是两类种植区农田地下水中主要的氮形态,旱、雨季超过50%的样点NO_(3)^(-)-N浓度超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水质要求(20 mg/L)。②露天蔬菜种植区旱、雨季地下水化学类型均以HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)·Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)·Cl^(-)-Ca^(2+)·Mg^(2+)型为主,而设施种植区旱季以HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)·Mg2和SO_(4)^(2-)·Cl^(-)-Ca^(2+)·Mg^(2+)型为主,雨季以SO_(4)^(2-)·Cl^(-)-Ca^(2+)·Mg^(2+)型为主。③露天蔬菜种植区旱、雨季地下水氮的转化以反硝化为主,设施种植区旱季以硝化为主,雨季以反硝化为主。氮转化过程差异也影响着地下水NO_(3)-的来源,露天蔬菜种植区旱、雨季地下水NO_(3)-主要来源为土壤有机氮(分别占45.8%和30.9%)、粪肥和污水氮(分别占27.2%和32.2%)、化肥氮(分别占23.8%和27.1%);设施种植区旱季地下水NO_(3)-主要来源为粪肥和污水氮(占59.1%),雨季为土壤有机氮(占38.8%)和化肥氮(占34.1%)。研究显示,不同种植方式主要影响着地下水氮浓度水平和NO_(3)-主要来源的贡献率,而对浅层地下水中NO_(3)-主要来源(土壤有机氮、粪肥和污水氮、化肥氮)的影响不大。地下水NO_(3)-污染防治应合理施用化学氮肥,减少土壤氮流失,加强生活污水管控和科学利用畜禽养殖粪便。

滹沱河石家庄段浅层地下水回补过程中磺胺类抗生素污染特征及风险评价

为识别地下水回补过程中磺胺类抗生素(SAs)的污染特征及风险水平,于2020—2021年分2期采集滹沱河补水沿线16口浅层监测井的地下水样品,采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析地下水中20种SAs的浓度水平及分布特征,并利用风险熵值法进行生态及人体健康风险评价。结果表明,地下水中SAs总体污染程度较低,回补初期地下水中共检出7种SAs,按检出率大小依次为磺胺甲恶唑(93.75%)、磺胺嘧啶(37.50%)、磺胺氯哒嗪(18.75%)、磺胺吡啶(18.75%)、磺胺甲氧嘧啶(6.25%)、磺胺脒(6.25%)、磺胺醋酰(6.25%),平均检出浓度最高的为磺胺嘧啶(29 ng/L)和磺胺甲恶唑(9.2 ng/L)。在优质南水北调水回补的混合稀释作用下,地下水中SAs检出率和检出浓度呈明显下降趋势。历史污水处理厂排放及农业畜禽养殖污染是造成局部区域下水中SAs污染的主要原因。地下水中磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶在回补初期属于中等生态风险,且磺胺嘧啶对人体健康具有中等风险。回补后期各SAs评价均无明显生态风险和健康风险。

珠江三角洲典型水产养殖区浅层地下水碘化物分布、来源及健康风险评估

为了解珠江三角洲典型水产养殖区浅层地下水中碘化物的来源以及存在的饮用健康风险,本研究综合运用数理统计分析、主成分分析、水质评价和健康风险评估等方法对珠江三角洲典型淡水养殖区域内鱼塘、污水处理池、居民饮用井三种类型水源共21个代表性样品进行分析。结果表明:研究区浅层地下水水化学类型以Ca^(2+)·HCO_(3)^(-)型为主,ρ(I^(-))介于2~343μg/L之间,其中33.3%的监测点位为高碘型水源,集中分布于研究区西部;浅层地下水中的碘易赋存于弱碱性还原环境中,而鱼塘泥沙中的富碘有机质的分解渗透作用可能会加重地下水的碘富集;城镇化进程中产生的还原性废水和垃圾渗滤液伴随着富含碳酸盐岩体中有机质的分解,都可能成为浅层高碘地下水的重要来源;研究区地表水(鱼塘水、污水处理池水)中Ⅳ类水占比为16.7%,处于较差类别,其中化学需氧量(COD_(Mn))与总氮(TN)为主要超标因子;浅层地下水质量类别最低为Ⅲ类水,整体水质较好,部分点位存在pH和ρ(I^(-))超标问题;成人的高碘饮用水健康风险较低,J4点位地下水源的儿童非致癌风险值大于1.0,建议加强对居民引用水井J4的ρ(I^(-))的常规监控,以保障儿童饮用水健康。

豫北蔬菜种植区浅层地下水硝酸盐来源及对强降雨事件的响应

我国北方蔬菜种植过程中大量施用化学肥料和人畜粪肥,引起区内浅层地下水硝酸盐(NO_(3)^(-))浓度急剧升高,但高浓度NO_(3)^(-)来源及在浅层地下水环境中转化的过程尚缺乏同位素证据,特别是强降雨事件对其影响尚不清楚。化学肥料中铵盐(NH_(4)^(+))转化为NO_(3)^(-)是造成蔬菜种植区浅层地下水中NO_(3)^(-)浓度升高的重要原因,强降雨事件导致浅层地下水水位升高,土壤和包气带中剩余NH 4+氧化为NO_(3)^(-)造成地下水NO_(3)^(-)浓度升高。为验证上述假设,选择豫北某蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象,通过对比分析枯水期(2021年4月)和丰水期(2021年10月)浅层地下水NO_(3)^(-)浓度及同位素组成(δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),结合水化学以及水的氢氧同位素组成(δD-H_(2)O和δ^(18)O-H_(2)O),辨识浅层地下水高浓度NO_(3)^(-)来源及其对强降雨事件的响应。结果表明:(1)丰水期浅层地下水中ρ(NO_(3)^(-))范围较枯水期更大,中间值更高,分别为177.47和114.68 mg·L^(-1);(2)丰水期浅层地下水中δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)范围较枯水期更宽泛,δ^(15)N-NO_(3)^(-)中间值升高,丰水期和枯水期分别为7.8‰和7.3‰,但δ^(18)O-NO_(3)^(-)中间值降低,丰水期和枯水期分别为5.1‰和6.4‰;(3)丰水期浅层地下水δ^(18)O-H_(2)O范围较枯水期变窄,中间值升高,分别为-8.8‰和-9.2‰。氘盈余值(d_(e)=δD-8×δ^(18)O)范围变小,中间值降低,丰水期和枯水期分别为6.9‰和9.5‰;(4)强降雨洗脱包气带中富集15 N的NH_(4)^(+)转化为NO_(3)^(-),导致浅层地下水ρ(NO_(3)^(-))升高,δ^(15)N-NO_(3)^(-)值升高,但δ^(18)O-NO_(3)^(-)值降低;(5)贝叶斯同位素混合模型的解析结果表明,丰水期浅层地下水中NO_(3)^(-)来自于粪肥贡献率较枯水期增加,来自于土壤有机氮贡献率降低,化肥中铵态氮贡献率变化不大,但硝态氮肥贡献率增加,同时大气降水硝酸盐贡献率降低。研究结果证实,持续强降雨导致包气带中剩余的NH_(4)^(+)发生硝化作用,产生更多NO_(3)^(-)进入浅层地下水;同时降雨将地表粪肥NH_(4)^(+)转化来的NO_(3)^(-)携带进入浅层地下水。因此,需要加强蔬菜种植区肥料田间管理,做到有效使用肥料,避免过度施用肥料对浅层地下水水质的危害。

浅层地下水水化学特征及离子来源分析——以宿州市新濉河部分河段区域为例

本文以安徽宿州埇桥区新濉河部分河段周边的20组浅层地下水样为研究对象,综合采用了描述性统计、Piper图法、Gibbs图法、相关性分析和主成分分析等方法,对该研究区内的浅层地下水水化学特征进行分析。研究结果表明:地下水水化学类型以 − Ca2 (Ca2 Mg2 )型和 Cl− − Ca2 (Ca2 Mg2 )型为主;地下水化学成分大部分受岩石风化作用影响,少数受蒸发作用影响;水岩作用与碳酸盐岩、硫酸盐岩、硅酸盐岩和岩盐的风化溶解作用有关。此外,人类活动也影响研究区浅层地下水水化学组分及特征。

赣江中游浅层地下水水化学特征演化及成因分析

赣江是江西省主要水源,研究其地下水水化学特征及成因机理对流域水质保护至关重要。选取赣江中游吉安市井开区为研究区,于2019年丰-平-枯水期各采集研究区浅层地下水样45组,运用数理统计、Durov图、Gibbs图、离子比例系数、PHREEQC反向模拟等方法,研究了吉安市井开区浅层地下水的水化学分布特征和组成类型,讨论了其主控因素、主成分离子来源,并开展了典型径流路径水文地球化学模拟。结果表明:研究区浅层地下水属低矿化度淡水,主要阴阳离子为HCO_(3)^(-)、Ca^(2+),个别样本中NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)的异常值均与人类活动有关,水化学类型主要有HCO_(3)-Ca型、HCO_(3)-Ca·Mg型、HCO_(3)·SO_(4)-Ca型3种;研究区地下水化学形成的主控因素为岩石风化作用;离子比值关系表明水中组分主要源于碳酸盐岩矿物的溶解作用,其中Na^(+)、K^(+)主要源于盐岩的溶解,SO_(4)^(2-)源于少量蒸发岩矿物(石膏)的溶解,Ca^(2+)、Mg^(2+)源于方解石、白云石和硅酸盐矿物的溶解;水文地球化学反向模拟表明水流路径均发生白云石、石膏、岩盐的溶解作用,结合氯碱指数,地下水流存在一定的逆向阳离子交换作用。研究成果可为赣江中游地区地下水开发利用与保护提供理论依据。

山东省巨野县浅层地下水咸化特征及成因

为了深入了解浅层地下水的水化学特征及形成原因,在山东省巨野县采集20组浅层地下水样品,采用数理统计、Durov图、主成分分析、离子比值以及矿物饱和指数等方法,对地下水样检测结果进行统计分析,研究该地区地下水咸化特征及产生机制。结果表明:研究区浅层地下水总体呈弱碱性,溶解性总固体的质量浓度为1680~14000 mg/L,地下水化学类型主要分为SO_(4)·Cl-Na·Mg、HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)-Na·Mg以及HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Mg型;浅层地下水的咸化程度主要受蒸发浓缩作用影响,水中离子主要来自硅酸盐、岩盐矿物的溶解,钾盐、石膏、岩盐、硬石膏是溶解性总固体的主要来源,造成研究区地下水咸化的最主要矿物是钾盐、岩盐。

超采区浅层地下水数值模拟及预测分析

超采区的地下水变化趋势分析对于区域水资源可持续管理具有重要意义。本文以大同盆地浅层地下水超采区为研究对象,分析了含水层结构和地下水的补给、径流、排泄条件,明确了潜水含水层为影响地下水变化的主要区域。基于GMS与MODFLOW软件,建立了大同盆地潜水含水层各向同性非均质二维非稳定流模型,利用实测地下水流场对模型进行了验证,开展了未来不同场景条件下地下水位预测模拟与分析。结果表明,大同盆地2010—2019年平均地下水开采量(6.0861亿m^(3))大于2001—2016年平均地下水补给量(5.6254亿m^(3)),地下水位下降趋势明显。若地下水开采量下降至2019年开采量的85%,至2035年平均地下水位可回升11.6 m,恢复速度约0.68 m a;若综合考虑未来水源替换工程,至2035年地下水位可显著回升,恢复速率可达1.4 m a。本文研究成果可为大同盆地地下水管控提供科学依据,同时对于我国北方类似地下水超采区的水资源管理和评价具有一定参考价值。

湖南省浅层地下水原生劣质水分布特征研究

本文在收集4000余份湖南省浅层地下水(水位埋深<50m)样品测试数据基础上,选取氟化物、碘化物、砷、铁、锰5种典型水质指标,分类总结了湖南省5种原生劣质水分布特征,并从水文地质学角度分析其成因。结果表明,高氟、低碘、高砷、高铁、高锰浅层劣质地下水在湖南省均有一定范围分布。其中,高铁水、高锰水集中分布在洞庭湖中心平原区冲湖积层中,主要为第四系湖沼相沉积的砂砾石层;高砷水主要分布在洞庭湖冲湖积平原区以及冷水江矿区;高氟水主要分布在萤石矿床、伴生氟矿化的多金属矿床和含氟岩石区域;低碘水主要分布在湘中、湘南及湘西北岩溶水片区。

基于综合评分法筛选填埋场周边浅层地下水优控有机污染物研究

填埋场周边浅层地下水有机污染物的研究已成为地下水污染防治的关键,现存在研究缺乏、检测难以涵盖和识别难以准确的典型特征,优控有机污染物(PCOPs)的筛选尤为重要。以长三角某特大城市填埋场周边浅层地下水为研究对象,基于“源—路径—受体”思路,采用综合评分法构建了ITD指标模型,初始名单中68种有机污染物综合得分为49.31~167.77,通过K均值聚类分析筛选出高、中、低3个级别地下水PCOPs:包括14种高级别优控有机污染物(HPCOPs)、39种中级别优控有机污染物(MPCOPs)、15种低级别优控有机污染物(LPCOPs);HPCOPs与国内外研究清单、标准以及实际污染特征均具有较好的一致性;针对性提出PCOPs地下水污染防控措施,建议将HPCOPs纳入“填埋场周边浅层地下水PCOPs清单”。研究成果为填埋场浅层地下水PCOPs的筛选提供了新思路,为污染防治提供了理论依据。

鲁西南平原浅层地下水脆弱性评价研究

区域地下水脆弱性评价可为地下水水质的监测和管理提供有效建议。以鲁西南平原为研究区,采用适合的参数,将传统的DRASTIC模型改进为“DRITCS法”,所选择的参数因子分别为地下水位埋深、地下水补给模数、含水层内的砂卵砾层厚度、地形坡度以及渗透系数。结果表明:“DRITCS法”可以客观地反映鲁西南平原浅层地下水脆弱性的空间分布特性,能够准确呈现不同脆弱性区域硫酸盐污染点、三氮污染点比例的对比效果。基于研究区点源污染和面源污染的分区图,能够为后续地下水水质监测提供建议和思路。

烟台市某化工集聚区浅层地下水化学特征分析

为研究烟台市某化工集聚区浅层地下水化学特征,在集聚区及周边采集12组地下水、1组地表水样品进行测试,综合运用数理统计、Piper三线图、相关性分析、地下水Gibbs图、离子比值法和主成分分析法进行地下水化学特征分析,并探讨此化工集聚区生产活动对地下水环境的影响。结果表明:研究区浅层地下水呈中性—弱碱性,水化学类型主要为SO_(4)—Ca·Na型,其次为SO_(4)·HCO_(3)—Ca·Mg型、HCO_(3)·SO_(4)—Ca·Na型、SO_(4)·HCO_(3)·Cl—Ca·Na型、SO_(4)·Cl—Ca型、SO_(4)·HCO_(3)—Ca、SO_(4)—Na型;浅层地下水化学成分主要来源于蒸发岩和硅酸盐溶解的共同作用;化工企业对地下水污染影响显著,越靠近污染源,离子浓度越高,对地下水污染程度越严重。沿地下水流向,上游污染物质易在下游迁移汇集,加重下游地下水污染。

郑州市城区浅层地下水环境化学特征及成因分析

基于2020年郑州市城区273组浅层地下水监测数据,采用Piper三线图、Gibbs图、离子比例图以及因子分析等方法综合分析了郑州市浅层地下水的水化学特征及其成因.结果表明,研究区浅层地下水水化学类型由西南的HCO_(3)-Ca·Mg型向东北逐渐过渡为HCO_(3)-Ca·Mg·Na型,在黄河滩地区变为HCO_(3)·Cl-Ca·Mg和HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Ca·Mg型.研究区浅层地下水化学组分主要受控于水岩相互作用,以碳酸盐溶解为主,岩盐溶解次之.水岩相互作用、水文作用等自然因素和工业活动等人为因素是研究区浅层地下水水化学演化的主要控制因素,各控制因素在研究区的空间分布特征有所差异.此次研究不仅有助于了解郑州市浅层地下水水化学特征及成因,还可为区域水资源开发利用与保护提供科学依据.

城市热岛效应与浅层地下水关系研究——以许昌市为例

通过对研究区Landsat系列影像研究,发现许昌市热岛效应的影响面积随城市化规模的不断扩大而增加,热岛效应使城市近地表温度升高。采用水文地质调查等技术手段对调查区2023年枯水期浅层地下水水位、水温进行了统测,利用MapGIS软件对浅层地下水温度数据进行分析处理,发现在城区范围内浅层地下水温度高于郊区。结合垂向测温,发现浅层地下水埋藏深度决定了其受热岛效应的影响程度,浅层地下水温度变化和埋藏深度成反比关系,埋藏越浅时受近地表温度影响程度越大;埋藏深度达到一定深度时,近地表温度的变化对浅层地下水温度的影响可以忽略。浅层地下水的运动可以带走近地表地层中的部分热量。因此,通过抬升浅层地下水水位在一定程度上可以减轻热岛效应强度。

河南省某化工园区浅层地下水污染状况调查研究

为建立全国化工园区监测网,化工园区等重点污染源周边地下水环境状况亟须调查。针对河南省某化工产业园,在初步调查的基础上,对该化工园区浅层地下水中重金属、无机物及挥发性有机物等85个检测因子进行取样分析。以《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)中的三类限值为标准,运用单指标评价法对调查范围内浅层地下水环境质量进行污染评价。结果表明:该化工产业园超标因子为常规指标,部分因子超标是企业和原生地质环境共同作用引起;部分特征污染物检出,但均未超标;园区内企业生产对园区地下水未有明显污染,但存在潜在风险,建议加强监测和监管。