Pollution pattern of underground river in karst area of the Southwest China

Investigation of groundwater pollution has been carried out on multiple typical karst underground river systems in recent years in order to reveal the characteristics and mechanism of underground river pollution. Through the summary of the survey results, five characteristics of underground river pollution have been revealed, including directionality, weak hysteresis, easier for reversibility, linear and intermittent(or seasonal); combining with karst geomorphic types, pollution sources(primordial, secondary pollution and compound), pollution ways and pollution receptors, three basic pollution patterns of the underground river were depicted: Recharge area pollution, runoff area pollution and discharge area pollution. At the same time, the study discloses the reality of the underground river pollution is the three basic patterns and their subgenera in combination with super imposition on the space and time. And from the angle of the hydrogeological model, the study expounds the process of underground river pollution. Finally, the study gives naming rules of pollution pattern of the underground river and sets up PISAB method of pattern recognition. The results provide scientific basis for pollution repair and management of underground river in the southwest karst region.

Distribution and Source of Organochlorine Pesticides in the Laolongdong Underground River Basin,China

The concentrations of organochlorine pesticides(OCPs) in the Laolongdong underground river basin in northern China were quantitatively analyzed using the gas chromatography-mass spectrometer(GC-MS).This study was to investigate the composition,distribution and source of OCPs in the waters.The concentrations of ∑OCPs ranged from 14.45 ng· L-1 to 307.92 ng· L-1 and the mean value is 79.42 ng· L-1.β-HCH and p,p '-DDT were the most abundant components in ∑HCHs and ∑DDTs,respectively.There are some differences among the temporal and spatial distributions of ∑OCPs in underground river basin,and the distributions of ∑HCHs and ∑DDTs were same with ∑OCPs.The sources of OCPs analysis indicated that HCHs mainly came from the input of lindane and DDTs was from the mixture input of newly technical DDTs and dicofol.

Polychlorinated biphenyls in the Nanshan Underground River,China

Abstract Karst areas have much higher ecological vulnerability and are easy to be contaminated by polychlorinated biphenyls(PCBs) which are introduced as health risk pollutants.PCBs concentrations were used to understand the transport behavior of PCBs conducted in the karst Nanshan Underground River,China.Water and sediments from the underground river water,and sediments and soil from the surface of the corresponding watershed were collected monthly in 2011 and 2012 and PCBs were analyzed.Seasonal variations were found in concentrations of PCBs both in the waters and sediments.PCBs concentrations varied from 0.3 to 29.9 ng·L-1 in the groundwater,while from 0.1 to 366.1 ng·g-1 in the underground sediments.Correlations were found in concentrations of PCBs in waters and sediments between the underground river and surface systems which indicate that the surface systems play a major role for the transport of PCBs and contamination in the underground river systems.Karst features are liable for the transport behavior.The underground river waters transport PCBs at mean 3 g·day-1.

贵州裸露型岩溶地下河系统污染防治技术——以遵义坪桥地下河系统污染防治工程为例

裸露型岩溶区岩溶强发育、水文地质条件复杂,受污染的地下河系统通道隐蔽性强、污染防治难度大。本文以坪桥地下河系统污染防治工程为例,在近污染源的主径流通道实施“地下水防渗帷幕+污水抽排”工程措施实现近源截排。施工面临岩溶破碎地层易掉块卡埋钻、钻效低及岩溶强发育段浆液扩散距离远等难题。通过配备适宜的钻进工艺,采取纯压式灌浆、水泥砂浆灌填溶洞、低压限量及速凝浆液灌注等灌浆控制措施,保证了工程进度质量,实现了源头治理污染地下水的目的。“近源截排”对类似水文地质条件下地下水污染防治提供可借鉴的地学治理模式。

水文地质条件对岩溶地下暗河污染的影响

通过收集基础资料、岩溶水文地质调查、水体污染指标分析等多种手段,分析了水文地质条件对贵州西南部某岩溶暗河地下水污染的影响。认为:(1)暗河出口所包含的六处泉点、两处溶洞,平面分布位置集中,但其水质污染情况各异,表明其分属于不同的地下岩溶水系统,暗河岩溶地下水系统极为复杂。岩溶暗河出口在空间平面上呈多股、条带状泉眼展布出露,主要受地质相变带附近构造及岩体本身异质性控制。(2)调查区受新构造运动的强烈抬升和河流快速下切的影响,形成了发达的地下岩溶水系统和岩溶洞穴系统,存在多股明流与伏流组成的水文地质单元体,客观上为暗河污染创造了条件。(3)暗河污染物来源为秧家坝岩溶洼地内某养猪场养殖废水,且是集中式、间断性通过落水洞进入地下岩溶管道。建议该岩溶暗河补给区应当控制发展大型养殖业及大中型集镇建设,污废水应当加强回收利用和减少外排,加强区内水源地建设与保护工作。

遵义市坪桥地下河系统污染源及污染通道研究

岩溶山区地下河系统发育,且水文地质条件复杂,含水层渗透性强、防污性能差,一旦发生污染,污染源精准识别和污染通道的精准查证的难度大,本文以坪桥地下河系统为例,通过环境水文地质调查、水地球化学、物探、钻探、测井、水质分析等技术的优化组合应用,精准识别该地下河系统的主要污染源为工业废渣处置场,并精准查证了工业废渣处置场2#坝东部抽排竖井—CK8—J02监测井—CK6、CK11钻孔一线是该系统的污染通道之一,为该地下河系统的污染修复治理提供了技术依据,构建了岩溶山区地下水污染源精准识别和污染通道精准查证的勘查技术体系,该技术体系可复制、可推广应用于其他同类型岩溶地区。

基于“三源模式”的岩溶地下河区污染场地修复治理——以遵义坪桥地下河系统为例

在分析岩溶地下河系统范围内水源、污染源特性的基础上,建立了双源调查、源汇追踪和源头阻控为主要内容的岩溶地下河污染修复治理模式——三源模式。以遵义市坪桥地下河系统为例,利用三源模式对该地下河污染进行修复治理实践。结果表明:研究区分布有各类水点25处,以钻孔、岩溶泉点、地下河出口为主,特征污染物为以NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Mn^(2+)、Se^(2+)为主;分布有各类污染源点15处,以工业废渣堆放场为主,主要分布在地下河系统下游坪桥工业园区一带,特征污染物同样为以NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Mn^(2+)、Se^(2+)为主;地下河系统范围内有3条地下水污染通道,均分布在地下河出口与坪桥工业园区Z1(1^(#)、2^(#))废渣处置场之间;通过对2^(#)废渣处置场排洪竖井-地下河出口这一污染通道上游段进行帷幕工程修复后,地下河出口可减排污水排放量47244 m^(3)·a^(−1),NH_(4)^(+)、Mn^(2+)浓度可降低66%~78%,其中NH_(4)^(+)最低削减量为16250 kg·a^(−1),Mn^(2+)最低削减量为10960 kg·a^(−1)。研究结果可为类似地区岩溶地下河系统污染修复治理提供参考。

岩溶地下河硝酸盐转化与来源对比研究

为明确不同自然条件和人类活动影响下岩溶地下河硝酸盐污染源的时空分布及硝酸盐转化特征,以两个自然条件相似但人类活动方式不同的岩溶区--重庆市金佛山水房泉岩溶地下河流域和青木关岩溶地下河流域为例,系统测定了主要水化学指标及硝酸盐氮氧同位素(δ^(15) N_(-nitrate)和δ^(18) O_(-nitrate))组成,分析了硝酸盐的转化过程,使用MixSIAR模型,对不同污染源的时空分布比例及贡献概率进行解析.结果表明:①在研究期间,水房泉与青木关地下河流域水化学特征相似,均为HCO^(-)_(3)-Ca^(2+)型.②两个地下河流域均以硝化作用为主要过程,但也发生反硝化作用,如水房泉流域药池坝污水、化粪池和青木关流域果园污水.③MixSIAR模型运算表明,水房泉地下河流域土壤有机氮来源占比高达60.8%,粪肥污水来源为31.3%,大气降水占比较低,为7.9%;青木关地下河流域化肥来源占比高达41.9%,土壤有机氮和粪肥污水占比相近,分别为29.4%和24.9%,大气降水占比仅为3.8%.④水房泉地下河流域大气降水、土壤有机氮和粪肥污水的不确定指数分别为0.064,0.384和0.427,而青木关地下河流域大气降水、粪肥污水、化肥和土壤有机氮的不确定指数分别为0.175,0.698,0.847和0.864.青木关地下河流域范围更广,人类活动更复杂,地下河的粪肥污水、化肥和土壤有机氮多以较大范围的非点源污染排放,导致各硝酸盐来源贡献率不确定性远高于水房泉地下河流域.

广西天等砂金矿床地质特征及成因浅析

砂金矿的探采事业在国民经济中占有重要地位,并具有良好的经济效益和社会效益。天等岩溶型砂金矿是早期远地形成的金矿体或含金矿源层裸露地表经长期风化剥蚀作用后由地下暗河中的水介质搬运迁移至岩溶漏斗、溶洞中堆积,形成岩溶充填砂金矿床。砂金的形成主要受成矿物质来源、新构造运动、气候及水动力等四个基本条件控制。

基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例

岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来,降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系,从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量,使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂;应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此,本文针对岩溶水系统特征,引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程,修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法,改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征,并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象,应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析,定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应,并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明,岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用,其中总磷的增加明显大于总氮的增加,总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%;植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加,有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次,落水洞改变了降雨的产流方式,增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出,其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm^2之间.

裸露岩溶区地下河管道综合地球物理方法探测研究

本文选取桂林市海洋乡裸露岩溶区地下河管道分别进行了可控源音频大地电磁法、三极电测深法和充电法试验对比研究,其综合成果得到了钻探验证.试验研究表明,充电法对具有出口、进口或天窗的地下暗河定位追踪准确,效果明显.可控源音频大地电磁法探测深度大,横向分辨率高,对寻找深部构造破碎带具有独特的优势.三极测电深法受场地条件、高阻围岩和地形起伏影响较大,不能满足对地下暗河的定位要求.

大气干湿沉降:地下河多环芳烃的重要来源——以广西清水泉地下河为例

为证实大气干湿沉降物是岩溶地下河中多环芳烃（PAHs）的来源,研究选择了某城市典型的岩溶地下河水源地作为研究地点,采用大气干湿采样器、聚氨酯泡沫（PUF）大气被动采样器分别采集大气及其干湿沉降物样品,同时采集地下河水样和分层采集流域土壤,利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定了16种PAHs优先控制污染物。结果表明,地下河流域大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为147.26 ng·183;（m2·183;d）-1,流域 PAHs 沉降量为1943.8 g；大气中的 PAHs 浓度为45.33 ng·183;m-3；地下河水中 PAHs 浓度平均值为220.98 ng·183;L-1；土壤中PAHs浓度为38.72 ng·183;g-1；大气、降雨和土壤中PAHs组成以2~3环的萘、芴、菲、荧蒽、芘5种为主,地下河水中以芴、菲、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[a]芘6种为主。利用地下河多介质中的16种PAHs成分谱、特征比值结合它们的物理化学性质进行PAHs的源解析,研究显示大气干湿沉降是岩溶地下河水中多环芳烃的主要污染源之一,这归因于岩溶地区防污性能的脆弱性。

百朗地下河沉积柱芯有机氯农药的高分辨记录

测定了广西百朗地下河大石围天坑河段沉积柱芯中有机氯农药（OCPs）的质量分数,探讨了有机氯农药的垂直分布特征,结合210Pb定年研究了百朗地下河流域有机氯农药的污染历史。研究结果表明,沉积柱中总有机氯农药含量为0.42~10.63 ng/g,平均值为2.74 ng/g。百朗河流域历史上主要使用的有机氯农药有六氯苯、六六六（HCHs）、滴滴涕（DDTs）、狄氏剂和艾氏剂5种表层沉积物分析显示近年地下河流域仍有新的γ-HCH（林丹）和DDTs输入。有机氯农药的垂直分布表征百朗地下河流域在1955-1960年间六氯苯被最先使用,1961年替换为六六六,同时使用的有狄氏剂、艾氏剂农药,而滴滴涕使用可能稍晚,与我国有机氯农药的生产使用历史基本一致。研究提出了大石围天坑河段沉积柱芯中有机氯农药污的染峰值滞后于使用高峰期,与喀斯特山区土地利用方式和土壤颗粒在地下河中的迁移有关。

清水泉岩溶地下水中多环芳烃污染特征及来源

为了确定南宁市清水泉岩溶地下水中多环芳烃的组成、来源及污染特征,沿该地下河上游、中游、下游布设5个采样点。经过采样送检,检测了16种优控多环芳烃（PAHs）。结果表明,丰水期地下水中ΣPAHs（PAHs总量）浓度为163.87~209.96ng/L,平均值为183.10ng/L,以2环和3环的PAHs物质（萘、菲和荧蒽）为主,约占总量的52%。丰水期、平水期和枯水期的清水泉地下水中,PAHs浓度整体上分布规律为：上游〈中游〈下游,浓度增大的主要原因是沿途污染源的不断汇入。地下水中2环和3环PAHs、4环PAHs、5环和6环PAHs、PAHs总量的季节性浓度变化整体上呈现出相同的变化规律,即枯水期〉平水期〉丰水期,这与PAHs的物理化学性质有关。PAHs来源分析表明,研究区下游地区PAHs来源为石油,中上游地区来自燃料的高温燃烧。与其他地区比较,清水泉地下水虽然出现了PAHs污染,但污染程度较低。

广西马山地下河系统地下水质量及污染特征分析

以广西马山地下河为研究对象,采集14个样品进行水质全分析和挥发性有机物、半挥发性有机物测试。利用区域地下水污染评价推荐的《地下水质量评价》(GB/T14848-2007)、《地下水污染调查评价技术规范》(DD2008-01)等规范,进行地下水质量评价、检出评价和超标评价,同时进行污染源分析。结果表明,广西马山地下河水质总体较好,III类以上水占71.4%,IV、V类水超标指标主要为Pb、NO-2;水样中有7种有机组分检出,与地下水污染指数(GUS)值具有较好的一致性;结合污染源现状调查情况,分析了其主要污染来源为工业生产和农田使用的农药、化肥。研究结果对该片区地下水污染防护措施具有一定的应用价值。

海拉尔河及傍河地下水饮用水源中挥发性有机物的污染特征与风险

为明晰海拉尔河及傍河地下水饮用水源中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的污染特征和风险水平,对2020年8月在海拉尔河及傍河地下水采集的12个水样采用吹扫捕集气相色谱质谱联用仪进行了检测分析.结果表明,12个采样点均有VOCs检出,研究区域水体中VOCs污染程度低,总体呈现地下水污染略高于地表水的状况,其中溴二氯甲烷、1,1-二氯乙烷、2,2-二氯丙烷、1,2-二溴-3-氯丙烷、二溴甲烷、1,3-二氯丙烷检出率为100.00%.检出的VOCs中,1,3-二氯丙烷的质量浓度ρ最高,平均值为2480.23 ng·L^(-1),范围为1135.59~3491.53 ng·L^(-1);ρ(氯苯)最低,平均值仅为2.96 ng·L^(-1).采用USEPA(美国环境保护局)推荐的健康和生态风险评价模型评估VOCs风险,结果显示各采样点位无非致癌健康风险,致癌健康风险在可接受范围内;水生生物有中等强度生态风险.

西南岩溶山区地下河系统污染模式研究——以遵义市燕子洞地下河系统为例

本文以西南岩溶山区遵义市燕子洞地下河系统为例,在全面阐述研究区水文地质条件基础上,结合水文环境地质调查、示踪试验、地下水特征污染分析及水质动态监测成果进行综合分析,归纳总结提出了遵义市燕子洞地下河污染模式为间歇性直排灌入型污染,在西南岩溶山区地下河系统污染模式中较为典型,该污染模式的建立对西南岩溶山区地下水污染物的运移规律、污染羽分布范围及污染动态变化特征的认识具有重要意义,为西南岩溶山区地下水污染防治提供重要的借鉴意义。

城郊型地下河表层沉积物多环芳烃来源分析与生态风险评价

城郊型地下河是岩溶地区主要城市的重要供水水源地,其水质安全问题会直接影响当地的社会稳定及经济发展.为此,本文选择南宁市清水泉地下河进行典型分析,通过测试表层沉积物中16种PAHs的含量和组成,来探讨城郊型地下河沉积物中多环芳烃(PAHs)的来源和生态风险问题.测试结果表明,表层沉积物中∑PAHs的均值为430.86 ng·g^-1,4环含量最高,5—6环含量次之,2—3环含量最小;在不同环数中,中环和高环(4环、5—6环)的变异程度明显大于低环(2—3环);含量分布规律为上游<中游<下游,不同区域内PAHs含量和不同环数比例差异性明显,上游地区PAHs含量和4—6环PAHs的比例逐渐降低,但2—3环PAHs的比例却增大,而中游和下游地区的变化规律则正相反;PAHs同分异构体比值法和R型因子分析法表明,沉积物中PAHs来源区域性差异明显,上游地区为生物质燃烧源,中游地区为石油源,下游地区为混合源,贡献率:混合源>石油源>生物质燃烧源.沉积物中PAHs的整体生态风险水平为低风险水平,但中游和下游地区可能存在中等生态风险,需对Acy、Ace指标变化情况进行重点监管.

城镇化进程下裸露岩溶区地下河水质变迁——以贵阳上寨地下河系统为例

为查明城镇化进程中裸露型地下河系统水质变化特征,以贵阳上寨地下河为例,基于历史水质监测数据,对比研究区城镇化进程,分析总结水质变化情况与成因。结果显示:上寨地下河水质随城镇化进程呈明显阶段性变化,1987年前基本未受影响,1988-1995年仅轻微影响,1996-2014年即城乡结合部期间污染最严重;无机超标组分历年贡献率以锰、氨氮、氟化物和亚硝酸盐最高,来源以养殖、生活、食品加工为主,冶炼、制造次之;有机污染物主要为苯系物和苯并[a]芘,2003年后开始有机污染物检出,2015年首次出现苯并[a]芘超标。从1981年至今研究区经历了从农村-城郊-城镇的发展过程,尤其是城乡结合部期间,区内人口、企业激增,但基础设施建设滞后,社会管理未能跟上,导致废水废渣无序排放,地表水体污染严重,加上裸露岩溶区地下河系统脆弱的防污性能,是地下河污染的主要原因。建议尽快开展区内排污管网建设、加强对生猪养殖场、食品工业园等污染源控制、启动区域地表水体污染的综合修复治理,以遏制上寨地下河的污染现状。

岩溶区地下河多环芳烃多年变化及其对大气污染物响应特征

于2012年9月至2016年1月对重庆老龙洞地下河出口进行连续取样监测,运用气相色谱—质谱联用仪(GC/MS)测定水样中的16种优先控制多环芳烃(PAHs)含量,利用主成分分析法解析PAHs来源,对PAHs浓度与研究区大气污染物(细颗粒物(PM_(2.5))、可吸入颗粒物(PM_(10))、NO_(2)、SO_(2)、CO、O_(3))相关性进行分析。结果表明,老龙洞地下河中16种PAHs除苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(InP)未检出外,其他12种PAHs均有检出,PAHs总质量浓度在56~8089 ng/L,平均值为852 ng/L,高于其他岩溶区地下水;老龙洞地下河中PAHs主要由低环(2、3环)PAHs组成,高环(5、6环)PAHs仅在少数几个月份中有检出,在短时强降雨多发的月份,中、高环PAHs占比明显增大;煤炭燃烧是PAHs的主要污染源,但2014年4月至2016年1月煤炭燃烧贡献低于2012年9月至2013年11月的贡献,而来自交通及石油的贡献则相对增加;PAHs与大气污染物之间相关性较弱,两者浓度变化趋势在冬季相同,在夏季则相反,地下河PAHs并不能及时响应大气污染物浓度变化,PAHs峰值出现时间比大气污染物峰值出现时间滞后约一个月。