镭同位素示踪盐湖地下水排放通量——以大柴旦盐湖为例

为了解大柴旦盐湖地下水排放通量,测试了深部热水、浅层地下水、河流水、盐湖表层水中镭同位素((223)^Ra、(224)^Ra、(226)^Ra和(228)^Ra)的活度值。研究结果表明湖水中(223)^Ra、(224)^Ra、(226)^Ra和(228)^Ra的活度值,在盐度较低时随着盐度的增加而升高,当盐度大于168.99‰时,则随着盐度的增加而降低,这是由于在靠近河口区湖中镭同位素先发生解吸,蒸发后期湖中镭同位素发生了共沉淀的原因。(223)^Ra、(224)^Ra和(228)^Ra的活度值在深部地下热水比在自然露头热水中高;而(226)^Ra正好相反,自然露头地下热水中(226)^Ra具有明显的积累现象。丰水期深部地下热水、浅层地下水和河流三个端元对大柴旦湖中镭同位素贡献比例分别为0.01、0.31和0.68。水体平均停留时间是9.13 d。由深部地下热水排放到大柴旦的通量变化范围为1.17×10^(3)±2.021.31×10^(3)±10.17 m^(3)/d,平均为1.24×10^(3)±12.20 m^(3)/d,浅层地下水排放通量变化范围为1.58×10^(6)±4.92×10^(3)2.61×10^(6)±2.71×10^(4)m^(3)/d,平均为2.09×10^(6)±3.20×10^(4)m^(3)/d。本研究将为盐湖中地下水排放示踪提供一种有效的方法。

不同地下水端元选取对^(222)Rn质量平衡模型量化湖底地下水排泄的影响

222Rn质量平衡模型是量化湖底地下水排泄最为有效的方法之一,其中地下水的222Rn活度是222Rn质量平衡模型中最重要的端元之一。为研究不同地下水端元选取对222Rn质量平衡模型的影响,以长江中游典型牛轭湖——天鹅洲湿地为研究区,利用野外采样数据,基于222Rn质量平衡模型,分别以湖区周边井水、湖岸孔隙水、沉积物孔隙水这3个端元或端元组合的222Rn活度作为地下水端元值,估算了地下水向天鹅洲湿地的排泄通量,评估了不同地下水端元或端元组合的选取对222Rn质量平衡模型量化湖底地下水排泄的影响。结果表明:(1)湖水中222Rn活度仅比不同类型地下水低1个数量级,指示了地下水强烈地向湖泊排泄的过程;(2)在湖泊222Rn通量的源项中,地下水排泄的222Rn通量占99%,而沉积物扩散的222Rn通量仅占1%;(3)选取不同地下水端元所得湖底地下水排泄通量依次为:湖区周边井水(2.00×10^(6)m^(3)/d)>湖岸孔隙水(1.44×10^(6)m^(3)/d)>沉积物孔隙水(0.96×10^(6)m^(3)/d)。根据天鹅洲湿地区孔隙承压含水层与湖泊在大尺度上较为强烈的水力联系和湖泊内部小尺度上浅层地下径流向湖泊的排泄,以及十分有限的沉积物扩散渗透,综合考虑将井水和湖岸孔隙水中222Rn平均活度作为地下水端元值来进行湖底地下水排泄通量的估算最为合适。