岩溶溪流碳酸钙沉积影响因素研究——以重庆市南川区柏树湾泉及其溪流为例

以重庆市南川区柏树湾表层岩溶泉及其出露地表后形成的溪流柏枝溪为例,对碳酸钙沉积时的地球物理化学指标和生物作用效果进行对比分析,以了解岩溶溪流碳酸钙沉积的主要影响因素,结果表明:碳酸钙沉积主要受到泉口处p(CO2)、泉水流量、脱气速率和生物作用等因素的制约,1泉口处p(CO2)较低,表明泉水从出露到达泉口已发生较充分的脱气作用.2水流量小的旱季,溪水流速慢,扩散边界层薄,水体扰动剧烈,加上较高的Ca2+浓度,这些都有利于碳酸钙沉积.3较大的水力坡度加快了脱气速率,促进碳酸钙的沉积.4生物具有岩溶沉积作用,但同时其释放和自身分解产生的有机酸不利于碳酸钙的沉积.

基于在线高分辨率示踪技术的岩溶泉污染来源及含水介质特征分析——以重庆黔江区鱼泉坎为例

在线高分辨率示踪技术以其精度高、成本低的特点在岩溶地下水文系统研究方面得到较为广泛的应用。重庆市黔江区鱼泉坎岩溶泉的污染问题导致蓬东乡、五里乡及其周边3 000居民饮水困难,为了确定水源地主要的污染源,选取荧光素钠、天来宝2种示踪剂,应用在线高分辨率示踪技术确定了重庆某畜禽养殖有限公司的化粪池与鱼泉坎泉之间存在水力联系。两种示踪剂的回收率均较低,分别为:荧光素钠3.51%,天来宝2.56%,且两回收曲线存在一定差别,可能与天来宝的水溶性较荧光素钠低有关。基于荧光素钠初现时间和首个峰值出现时间计算的地下水最大流速与平均流速分别为27.09m/h、22.32m/h,反映鱼泉坎岩溶孔隙、裂隙较小,化粪池污染渗漏缓慢、运移时间长。示踪剂质量浓度历时曲线表现为多峰型,推断化粪池至鱼泉坎泉段至少存在4条较大的径流通道,表明示踪段表层岩溶泉裂隙发育的相对均匀性。欲恢复鱼泉坎泉的水质,须对该养殖场进行防渗处理或勒令关闭。

川东平行岭谷典型岩溶含水介质特征的识别方法探讨——以重庆青木关地下水系统为例

采用流量指数衰减法、示踪试验法、地球化学法等3种方法,探讨重庆青木关岩溶含水介质的组合情况.通过流量指数衰减法计算发现,研究区地下水系统管道水和裂隙水分别占含水层水资源量的16.7%和83.3%,裂隙介质在地下水资源的调蓄中发挥着重要的作用;示踪试验表明,研究区发育有一条规模较大的岩溶管道,管道直径为数米级;水化学和δD,δ18 O值表明,研究区地下水系统的含水介质为裂隙和管道介质并存.研究认为,可用流量指数衰减法查清不同含水介质的构成,辅助以示踪试验法计算管道直径及相关的水文地质参数,并圈定流域范围,地球化学法作为以上2种方法的补充.

全新世早期石笋灰度序列记录的气候环境信息分析--以重庆羊口洞石笋为例

以采自重庆南川地区金佛山羊口洞中一支石笋YK719为研究对象,利用精确的^(230)Th测年数据、δ^(18)O数据和灰度数据重建了重庆地区早全新世古气候变化序列。将石笋YK719灰度序列和δ^(18)O记录进行对比后发现,在弱季风时段,石笋δ^(18)O值偏重,石笋灰度值较高,灰度序列表现出"谷"构造;反之亦然。分析显示羊口洞石笋灰度序列与树轮Δ^(14)C数据、太阳黑子数据具有较高的相关性,说明太阳活动是驱动石笋灰度序列变化的一个重要因素。太阳活动可能通过温度和季风降水两方面来影响石笋灰度的变化:温度升高促使土壤微生物活动量增加,土壤中可溶性有机碳和CO_2含量增加,从而形成较为纯净的方解石沉积物,石笋颜色暗而透明,反之,石笋表现为不透明乳白色;北大西洋浮冰变化在早全新世可能通过季风-欧亚大陆雪盖耦合来间接地影响亚洲季风降水变化,从而影响石笋灰度的变化。

城市化对岩溶水系统化学组分演化的影响——以重庆市南山老龙洞地下河为例

为研究城市化作用下的岩溶区地下水水质演变状况,基于2008-2012年对老龙洞地下河的pH值、电导率、水温、K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-、Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2)-、PO_4^(3-)等水物理化学指标的连续监测,分析了老龙洞地下河流域水质的演变趋势,并对2011年8月的单场降雨条件下地下河水质的动态变化进行主成分分析(PCA)。结果表明,在城市化过程中,地下河水Na^+、Cl^-、PO_4^(3-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-等离子浓度受人类活动影响而明显上升,NO_3^-、SO_4^(2-)浓度则因为城市化效应增强和农业活动强度的降低而下降。老龙洞地下河水补给来源复杂,其中碳酸盐岩地质背景、人类活动及水土流失对地下河水质变化起着决定作用。城市化水平的提高、区域环境的变化,使得老龙洞地下河的水质也处于不断变化中,从硝酸盐、硫酸盐的年际变化看,地下河水质已有较大改善。

山地岩溶湖水地球化学与碳氧同位素特征及其昼夜变化研究——以重庆金佛山药池坝湖为例

采用多参数水质分析仪,对重庆金佛山药池坝湖水的地球化学、碳氧同位素特征及其昼夜变化进行研究,结果表明:研究区湖水温度、pH值、溶解氧、电导率、δ13 CDIC和δ^(18) O等指标均表现出明显的昼夜变化规律,水温、pH值、溶解氧和δ^(13)CDIC等指标白天升高,夜间降低,电导率白天降低,夜间升高,表明湖水溶解无机碳变化过程受到物理因素和生物作用的共同影响.山地岩溶湖泊地球化学指标与δ^(13)CDIC对外界环境敏感,湖泊蒸发强烈,水体中溶解无机碳(DIC)滞留时间长,湖水与大气CO_2交换程度高,使湖水δ^(13)CDIC值偏正,接近平衡状态.湖水蒸发线斜率较小,截距较大,氢氧同位素组成主要受大气降水氧同位素组成、湖泊水-气界面蒸发过程中的同位素动力分馏效应和湖底水-岩氧同位素交换的影响.

重庆市统景温泉水化学特征及混合作用

为了探讨温泉水的热储温度、深部热水与冷水的混合作用,以期为勘探、评价和合理开发利用温泉资源提供科学依据,文章对重庆统景温泉、岩溶地下水和地表水物理化学指标进行监测和分析。结果表明:(1)温泉水化学类型为SO_4-Ca·Mg型,浅层岩溶水为HCO_3-Ca·Mg型,温塘河为HCO_3-Ca型;温泉水TDS、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_4^(2-)、Si、B、Sr高于岩溶地下水和地表水,主要与温泉水流经碳酸盐岩热储层并发生强烈的水岩作用有关。(2)不同地热温标法的对比应用发现,阳离子和玉髓地热温标法不适用,而无蒸汽损失石英和修正后的SiO_2地热温标法更适于计算统景温泉热储的温度,利用这两种方法算出来的热储平均温度为86℃。(3)通过Na-K-Mg三角图判断出岩溶地下水在深部含水层与地下热水发生混合。利用混合模型和硅-焓图解法估算出鸳鸯泉中冷水的混入比例分别为89%、86%;2号井中冷水的混入比例分别为80%、79%。2号井冷水混入比例比鸳鸯泉低,可能受2号井周围水泥护壁的影响。

典型岩溶槽谷区地下水化学特征及地球化学敏感性分析

利用2012年4月-2013年3月的水化学数据研究了重庆老龙洞地下河流域地下水系统地球化学敏感性。结果表明,研究区表层岩溶泉和地下河水化学阳离子分别以 Ca2＋、Mg2＋和 Ca2＋、Na＋为主,阴离子以 HCO-3、SO2-4为主；表层岩溶泉雨季 Mg2＋/Ca2＋摩尔比和地下河雨季 Na＋/Ca2＋摩尔比旱季大于雨季,表层岩溶泉和地下河雨季 HCO-3/SO2-4摩尔比分别为3.428-6.524、3.122-5.966,旱季 HCO-3/SO2-4摩尔比分别为5.693-8.664、3.428-6.524,表现出低SO2-4、高 HCO-3的特征,主要受农业活动影响的表层岩溶泉主量元素地球化学敏感性依次为 HCO-3＞ SO2-4＞Ca2＋＞NO-3＞ Mg2＋＞ Na＋＞ K＋＞Cl-,而受农业活动、工业活动、城镇建设活动等多种因子共同影响下的地下河主量元素地球化学敏感性有所变化,依次为 HCO-3＞Na＋＞ Ca2＋＞ K＋＞ Cl-＞ Mg2＋＞NO-3＞ SO2-4,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。

重庆芙蓉洞洞穴水DIC-δ^(13)C的变化特征及影响因素

为了研究芙蓉洞滴水和池水中溶解无机碳碳同位素(DIC-δ^(13)C)的变化特征、影响因素及其气候环境指示意义,于2013年5月-2014年5月对芙蓉洞进行了洞穴监测。结果显示芙蓉洞山体土壤CO_2浓度和洞内空气CO_2浓度均表现出明显的季节变化特征,夏半年浓度偏高,冬半年浓度偏低,受温度和降水量的共同影响。芙蓉洞5个滴水点的DIC-δ^(13)C平均值为-8.98‰,两个池水点的DIC-δ^(13)C平均值为-6.98‰,池水的DIC-δ^(13)C比滴水的重2‰。对应2013年7月的干旱气候,洞穴水DIC-δ^(13)C在10月相应出现明显偏重值,偏轻的DIC-δ^(13)C值则是对湿润气候的滞后响应。洞穴水的DIC-δ^(13)C变化对地表气候的响应具有明显的滞后期。洞穴水DIC-δ^(13)C主要受土壤CO_2的影响,基岩溶解作用、包气带的开放性等因素也会对洞穴水DIC-δ^(13)C造成一定的影响。研究结果表明在短时间尺度上,洞穴水DIC-δ^(13)C变化响应了当地降水量以及地表湿润状况的变化。

重庆老龙洞地下河间隙水重金属污染及毒性评估

为查明重庆岩溶地区老龙洞地下河重金属污染情况,于2013年9月采集了地下河上覆水体和表层沉积物间隙水共7组水样,用ICP—OES测定地下河上覆水体和表层沉积物间隙水中的Mn含量,ICP—MS测定Cu、Cd、Cr、As和Pb含量,分析了老龙洞地下河表层沉积物间隙水中各重金属元素的空间分布,对不同介质中的重金属元素进行相关性分析,并参考美国EPA推荐的＂国家推荐水质标准＂对间隙水中重金属可能产生的生物毒性进行评估。结果表明：老龙洞地下河上覆水体中Mn和Pb的浓度超过了GB 5749—2006规定的生活饮用水限值（Mn≤100 ug/L,Pb≤10 ug/L）,不可作为饮用水源;间隙水中各重金属元素的浓度都比上覆水体高,有向上覆水体扩散的潜在可能性。除Pb、Mn外,间隙水中重金属的含量大小依次为上游〉中游〉下游。上覆水中除Mn与As、Cd与Cr外,其他金属元素之间的相关性不大;间隙水中Cr、Cu、As和Cd的相关系数分别为0.895-0.997,呈高度正相关。间隙水中金属元素除As不会对水生生态系统产生急性毒性外,Cr、Cu、Cd和Pb都会对水生生态系统产生急性毒性,尤以Cr、Cu、Cd最为严重。

不同时间段青木关岩溶地下河水化学变化主导因素分析

利用多参数水质分析仪,对典型岩溶槽谷区重庆青木关岩溶地下河出口姜家泉的月尺度、农耕期和暴雨期3个不同时间段的水化学动态变化特征进行监测,通过主成分分析法,研究这3个不同时间段水化学变化主导因素的异同。结果表明:月尺度期间,电导率、pH值和Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^+、Na^+、HCO_3^-受雨水稀释作用,使丰水期低于枯水期;水化学变化主要受5个主成分影响,累积方差贡献率为90.75%,但其主导因素是水-岩作用。农耕期,降雨携带残余的粪肥、氮磷钾肥汇入地下河,电导率和Cl^-、NO_3^-、K^+、Na^+浓度升高;水化学变化主要受3个主成分影响,累积方差贡献率为87.81%,但其主导因素是施肥活动。暴雨期间,各离子浓度变化经过平稳期、上升期、稳定期、特殊期4个阶段。上升期,降雨对地下河影响最大,导致水-岩作用增强,电导率和Ca^(2+)、HCO_3^-浓度上升;对地表土壤和化肥的冲刷淋溶作用显著,导致Al、Fe、Cl^-、K^+、Na^+和NO_3^-浓度明显上升。水化学变化主要受4个主成分影响,累积方差贡献率为80.09%,但其主导因素是水-岩作用、地表土壤和养分流失。

重庆芙蓉洞滴水现代次生化学沉积物沉积速率与元素特征

为了探讨芙蓉洞现代沉积物沉积速率和微量元素(Mg,Sr)的变化特征、控制机制以及气候环境指示意义,于2010年11月到2013年11月对芙蓉洞5个滴水点进行连续现场监测,并采集现代沉积物样品进行沉积速率计算和微量元素测定。结果显示:(1)芙蓉洞5个滴水点的现代沉积物沉积速率与滴量、pH、Ca2+浓度以及PCO2等指标的关系表现出多样性。其中MP4和MP5的沉积速率均与滴量呈正相关(r=0.75,n=11,p<0.01;r=0.63,n=11,p<0.05),两个滴水点的沉积速率整体表现出雨季高、旱季低的变化规律,表明MP4和MP5的沉积作用主要发生在雨季,其沉积速率的变化可以对季节性干湿度变化做出响应。(2)2012-2013年年降水量明显增加,在稀释作用、水岩作用以及植物对元素差异性吸收作用的影响下,各滴水点现代沉积物整体呈现出Mg浓度减小而Sr浓度增大的趋势,Mg/Ca和Sr/Ca比值呈反相关关系,它们响应了年际尺度上降水量增加的气候信息。

重庆温泉研究进展

文章通过综述当前重庆温泉研究的相关文献，总结了前人在重庆温泉形成的地质背景、分布状况、类型、水化学特征及形成机制等方面的研究现状，并分析了重庆温泉研究和开发利用中存在的问题。重庆温泉中人工揭露较自然出露多，温度以中低温为主，泉口流量集中于10～50L／s，色度、浊度小，水化学类型受围岩性质影响，以SO4-Ca型为主。其形成过程为：大气降水在大巴山脉及川东褶皱带背斜顶端碳酸盐岩出露区域渗入地下深部，被地温加热后沿褶皱带背斜轴部向南移动，在河谷深切处或断裂构造处出露形成温泉。重庆温泉的开发利用存在环境污染、资源利用不合理、开发不力等问题，认为应当加强温泉形成机理、温泉资源评价与保护、温泉水系统数值模拟、温泉废水处理等方面的研究，以确保温泉水资源的可持续利用。

降水-滴水的δ^(18)O/δD年季变化及与大气环流的关系--以重庆芙蓉洞地区为例

通过对2011年4月至2012年12月期间重庆市芙蓉洞外大气降水氢氧稳定同位素、降水量、温度和洞穴滴水、池水中δD,δ18 O的连续监测,分析了芙蓉洞地区降水中δD,δ18 O的变化特征及其与ENSO事件和季风指数的关系.当地大气降水线方程的截距和斜率均大于全球大气降水线,大气降水中δD和δ18 O值与大气温度成负相关关系,δ18 O与温度的相关系数为r=-0.693(n=20);与降水量的相关系数为r=-0.121(n=20);过量氘(d)也体现出夏季低冬季高的特点.不同季节的水汽源地差异是导致该地区大气降水中δD和δ18 O值出现季节差异的主要原因.芙蓉洞所在的中国南方季风区大气降水中氢氧稳定同位素组成与ENSO有密切联系.当厄尔尼诺发生时,西太平洋副热带高压势力强盛,西北太平洋季风指数高,导致中国南方地区大气降水中氢氧稳定同位素值偏重;拉尼娜发生时,东南信风强,印度洋季风指数高,降水稳定同位素偏轻.

重庆主城区钻井地热水结垢及腐蚀趋势研究

地热水对金属管道的结垢与腐蚀是其开发利用中常见的技术和环境问题.该文对重庆主城区36口钻井地热水物理水化学特征进行分析,采用指数法判定地热水结垢腐蚀趋势和主要的结垢物,提出阻垢防腐建议.结果表明:理论上大部分钻井地热水有轻微或严重的碳酸钙垢和硫酸钙垢,无硅酸钙垢形成,引起结垢的矿物主要为方解石等碳酸盐岩矿物;大部分钻井地热水对金属设备无腐蚀性.而实际上,重庆大部分钻井地热水有轻微的碳酸钙结垢现象,金属管道有轻微腐蚀,与指数判断结果并不完全相符.建议采用流体预处理、阻垢涂层的应用与开发等除垢方法,选择耐腐蚀的材质、修饰涂层、改变工艺流程等防腐方法.

重庆老龙洞地下河不同部位水体、表层沉积物有机氯农药含量及组成研究

为研究重庆老龙洞地下河不同部位水体、表层沉积物有机氯农药分布特征,用气相色谱—微池电子捕获检测器(GC—μECD)分析了样品中OCPs含量。结果表明:研究区水样、表层沉积物中OCPs检出率均为100%,其浓度在时间上存在季节差异,水体中OCPs、DDTs、HCHs含量丰水期小于枯水期,而在表层沉积物中则表现为OCPs、HCHs丰水期大于枯水期,DDTs丰水期小于枯水期;在空间上则表现为水体中有机氯农药总体下游大于上游,而沉积物中则与之相反。通过对比可知,岩溶洞穴环境由于缺乏光照,空气流动缓慢,生物活动不频繁,使水体中的HCHs不易降解,沉积物中的HCHs不易重新释放而浓度高于洞外。枯水期由于洞内流速较小且变幅不大,水体中的DDTs大量沉积因而其浓度低于洞口,而丰水期洞口因受大量雨水的稀释作用DDTs反而低于洞内的含量;洞内沉积物中的DDTs则因洞内环境恒定不易重新释放和枯水期水体中的大量沉积而一直高于洞外。洞穴环境、不同污水汇入对水体中DDTs和表层沉积物中DDTs、HCHs的组成结构均有不同程度的影响,而对水体中HCHs的组成结构影响不大。此外,地下河不同部位污染源的输入对有机氯污染物的组成结构也有影响。与国内外水体及表层沉积物中HCHs、DDTs相比较,研究区水体、表层沉积物中HCHs、DDTs浓度分别处于中等和偏高水平。

河南鸡冠洞岩溶地下河地球化学特征及控制因素研究

为揭示地下河地球化学的变化特征及其控制因素,从2009年10月至2014年12月对河南西部栾川县鸡冠洞地下河的水化学指标进行了5个完整水文年的的动态监测.从地球化学敏感指数的角度出发,探讨不同条件下主量元素的地球化学敏感性差异,结果表明:1研究区地下河水化学阳离子以Ca^(2+),Mg^(2+)为主,阴离子以HCO_3^-主.2受农业活动的影响,地下河主量元素地球化学敏感性从高到低依次为HCO_3^-,Mg^(2+),Cl^-,Ca^(2+),NO_3^-,SO_4^(2-),Na^+,K^+,其中NO_3^-,Cl^-敏感性更加突出;受人类旅游活动的影响,地下河主量元素地球化学敏感性从高到低依次为HCO-3,Mg2+,Ca2+,Na+,NO-3,SO2-4,Cl-,K+,可见旅游活动对地下河的地球化学特征影响程度较弱.3将5年主量元素进行对比发现,受农业活动影响更加敏感的NO_3^-、Cl^-质量浓度均出现了增长的现象,说明人类活动尤其是农业活动对地下河水质的影响在逐渐增加.

岩溶洞穴现代沉积间断的影响因素研究——以河南鸡冠洞为例

岩溶洞穴次生沉积物——石笋因其独有的高精度测年和高分辨率记录的优势已越来越成为过去全球变化研究中重要的支柱。进行洞穴碳酸盐沉积机理研究对于理解石笋沉积速率,结晶形态、准确解译气候替代指标和现代洞穴合理保护具有重要意义。以我国南北交汇带亚洲季风敏感区河南鸡冠洞为例,通过对2010—2015年连续6个水文年对鸡冠洞滴水和碳酸盐沉积的监测发现:1洞内滴水水化学指标与沉积速率表现出很好的一致性,雨季大气降水增加,气温升高,生物活动加强,土壤CO_2含量增加,滴水滴速、Ca^(2+)、HCO_3^-、电导率(EC)和沉积速率同时增加,旱季反之;洞内CO_2对方解石沉积的抑制作用被滴水饱和度掩盖。2受2012—2013年年降雨量显著减少的影响,水岩作用减弱,2014年滴水饱和度降至最低,出现为期一年的沉积间断,直至2014年下半年降水增加,于11月重新接收到方解石沉积。3自2013年下半年开始,受人为淋滤洞穴影响,滴水NO_3^-上升数十倍,模拟实验显示其对CaCO_3溶解的能力较之前提高约60%,表明NO_3^-对方解石沉积存在抑制作用,这可能是个别月份滴水饱和度高却没有回收到CaCO_3沉积的原因,建议景区在进行补水的同时要考虑水质对岩溶作用的影响。

岩溶城镇区人类活动对地下水水质的影响

以重庆市南山老龙洞地下河流域为研究单元,通过主成分分析和实地调查,研究该区域人类活动对岩溶地下水水质的影响,并探讨污染物的来源。结果表明,受城镇区人类活动影响,老龙洞地下河流域地下水NO3--N和PO43--P污然最为严重,按GB5749-2006规定,研究区的地下水已不可作为饮用水源。老龙洞地下河水NO3--N含量逐年在减少,而PO43--P却在增加,赵家院子泉水PO43--P增长也十分迅速,老龙洞地下河流域地下水受城镇化影响越来越明显。老龙洞地下河水受城镇人类活动、工业活动、农业活动的共同影响,污染比泉水严重。老龙洞地下河中NO3-和SO42-含量的减少,说明采取一些积极的措施,地下水的污染是可以得到治理的。

重庆綦江老瀛山地区槽模构造的发现及古流向意义

在对重庆綦江老瀛山地区的野外考察中,在上白垩统夹关组地层发现3处沉积岩底面上成群分布的槽模构造,分布海拔为766~891m,岩性为长石石英砂岩,下伏岩层均为泥岩或泥质粉砂岩.槽模长轴彼此平行,呈雁行状排列,轴长在5~20cm,槽模突起陡端指向25°~37°方向,表明晚白垩世老瀛山地区的古水流自NE向SW流动.这些槽模的发现,为恢复晚白垩世綦江地区古流水的方向提供了直接的证据.