漓江流域河流水体离子组成特征及来源

通过2016年9月至2017年6月在漓江流域采集水样,对其主要离子进行分析,发现了漓江流域水化学主要离子的控制机制、来源及时空变化特征。结果表明,漓江流域的pH值介于6.89～7.79之间,平均值为7.34,EC变化范围在70.6～385.5us·cm~(-1)之间,平均值为228us·cm~(-1),TDS的变化范围为49.42～203.19mg·L~(-1),平均值为112.35mg·L~(-1)。阴、阳离子的浓度顺序为HCO_3~-SO_4~-2NO_3~-Cl~-,Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,水化学类型为HCO_3-Ca型水。Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-的变化特征相似,总体呈现中游高,上下游低的特点,Cl~-、Na~+、K~+在中下游的浓度比上游高,季节性差异方面旱季的离子浓度一般大于雨季。离子来源分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的风化,Na~+、K~+和Cl~-除来自岩石的风化外,循环盐对它们也有少量的贡献,NO_3~-和SO_4~(2-)也主要来自岩石的风化溶解。     

甘肃南部宕昌-武山县地下水化学特征及成因分析

为识别甘肃南部宕昌-武山县不同地层条件下的地下水特征、演变规律及其形成原因,本文运用数理统计、Piper图、Gibbs图、离子比值、饱和指数等方法,对研究区地下水化学类型、分布特征及成因进行分析。结果表明:(1)碳酸盐岩地层及碳酸盐岩夹砂岩地层中各离子含量稳定,阴阳离子分别以HCO_3~-、SO_4~(2-)和Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,水化学类型为HCO_3-Ca型水;砂岩地层中离子浓度变化大,Na~+、Cl~-浓度差异突出,水化学类型为HCO_3-Ca、HCO_3-Ca·Mg以及HCO_3-Na·Ca型水。(2)各地层地下水中离子均受岩石风化作用控制,在地下水径流过程中,主要发生了岩盐、石膏的溶解,方解石的沉淀,白云石和长石的溶解或沉淀,以及阳离子交换作用。其中砂岩地层中阳离子离子交换作用强于其他地层。(3)特殊地质条件下如断层泉水样点受补给来源、径流路径、地下水循环交替程度等因素影响,水化学组分异于常值。     

广西防城区地下水水化学特征及离子来源分析

查明防城区地下水水化学特征及主要离子来源,对该地区地下水资源保护和开发利用具有重要意义。以防城区地下水为研究对象,通过分析水化学组分和氢氧同位素特征,研究地下水水化学特征,确定补给来源,识别其主要组分的物质来源。研究结果表明:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3-Mg·Ca型、SO_4·Cl-Ca·Mg型和SO_4·Cl-Na型,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主。同位素分析显示,研究区地下水以大气降水补给为主。Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的溶解,而高位养殖、农业活动、工业排污等导致地下水中SO_4~(2-)、Na~+、K~+、Cl~-、NO_3~-含量增加。     

青岛市大沽河流域地下水水化学时空演化及影响因素分析

为探讨滨海流域地下水水化学成分的时空演化规律及影响因素,以青岛市大沽河流域为研究对象,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法、离子比例系数等方法对2001~2012年137个地下水样的水化学成分进行系统分析。研究结果表明:流域内地下水以碱土金属Ca~(2+)为优势阳离子,重碳酸根HCO_3~-为优势阴离子,主要离子含量年际变化不大,基本符合枯升丰降的原则,但区域差异较为明显;2001~2012年地下水化学类型由Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Mg~(2+)—HCO_3~-—Cl~-型变为Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Na~+—HCO_3~-—Cl~-、Na~+—Ca~(2+)—Cl~-—HCO_3~-混合型水;岩石风化作用是区内地下水化学组分的主要控制因素;农业活动中氮肥的过度施用、粪便及生活污水等人为来源的输入则为区内NO_3~-含量较高的主要影响因素。     

典型华北型煤矿区主要充水含水层水文地球化学特征及控制因素

地下水形成、演化过程中控制因素不同所造成的水化学组分的差异性是矿井涌水水源识别的基础,为揭示矿井主要充水含水层水化学作用及控制因素,以位于太行山东麓的典型华北型煤矿区——鹤壁矿区为研究对象,采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子相关性分析与主成分分析法对矿区122个地下水水化学资料进行了分析研究。结果表明鹤壁矿区主要充水含水层中地下水的化学组分主要受岩石的风化作用控制。奥灰水主要水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,水中Ca~(2+)、Mg~(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石和白云石)的溶解。二灰水主要水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型或SO_4·HCO_3-Ca·Mg型,其中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-的主要来源于碳酸盐岩的溶解,SO_4~(2-)来自硫酸盐岩的溶解作用和黄铁矿的氧化作用。砂岩水主要水化学类型为HCO_3-Na型,Na~+、Cl~-与HCO_3~-主要来自盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化作用。八灰水既有HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,也有HCO_3-Na型,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_~3-和SO_4~(2-)的来源与二灰水一致,Na~+和Cl~-可能来自盐岩的溶解作用以及砂岩水与八灰水的混合作用。     

内蒙古程家营盆地地下水水文地球化学特征及其成因

通过水文地质调查、水样采集,结合地下水流动系统、吉布斯图、Piper三线图,对程家营盆地地下水水化学特征进行研究;结果表明,该区地下水呈弱碱性,水质较好,TDS、COD浓度较低,水化学类型为HCO_3-Ca;F~-、Mg~(2+)主要受物质来源和山泉水影响;受水-岩相互作用影响,地下水Na~+、Cl~-、HCO_3~-沿地下水径流方向逐渐升高;SO_4~(2-)、K~+表现出沿地下水径流方向逐渐降低趋势;河流沿岸阶地区域地下水径流速度慢、水位埋深浅,受蒸发浓缩作用影响较强形成高TDS地下水;Ca~(2+)离子随受水温和SO_4~(2-)离子浓度升高而降低。程家营盆地地下水水化学特征研究成果,对该区地下水资源的管理、保护以及可持续开发具有重要意义。     

浅析黔东地区岩溶地下水水化学特征

黔东地区碳酸盐岩分布广泛,因其可溶性强,常发育成落水洞、溶洞、岩溶管道等岩溶形态。研究本区岩溶地下水的水化学特征有助于了解地下水的运移规律,具有重大的实际意义。统计分析岩溶地下水水化学特征认为,在丰水期,地下水中的主要组分Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO)3~-、SO_4~(2-)、和矿化度呈现下降的趋势,p H值呈现升高的趋势,地下水动态过程曲线呈尖齿状。在枯水期,主要离子呈现上升、p H值降低的趋势,其平面形态呈波状。从研究区岩溶地下水的化学组分的物质来源看,其主要矿物质成分为Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-。矿化度、硬度、钙镁离子浓度之间有明显的正相关关系。     

蔚县矿区地下水水化学特征及岩溶水演变规律

蔚县矿区地处蔚县七里河泉岩溶水系统的中北部,主采煤层为中侏罗统下花园组1#、5#煤,煤炭资源的开采已破坏了矿区第四系砂砾石孔隙水、煤系砂砾岩裂隙水及下奥陶统灰岩岩溶裂隙水的赋存条件。本文重点对地下水水化学开展研究,分析地下水中的主要离子含量和水化学特征,初步探讨了20世纪80年代以来岩溶地下水化学组分的演变规律。研究结果表明:矿区第四系砂砾石孔隙水主要阴离子为HCO_3~-,含量相对较为稳定,阳离子变化幅度均较大;煤系砂砾岩裂隙水中主要离子为K~++Na~+与HCO_3~-,含量相对较为稳定;下奥陶统灰岩岩溶裂隙水中主要离子为K~++Na~+与HCO_3~-,K~++Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl-、HCO_3~-变异系数相对较小,表明它们在岩溶水中的含量相对较为稳定。通过相关分析,下奥陶统灰岩岩溶裂隙水K~++Na~+与TDS成负相关,Ca~(2+)、Mg~(2+)与TDS成正相关,且相关系数高。第四系孔隙水化学组分与下奥陶统灰岩岩溶裂隙水岩溶水相差较大,且局部受到污染;裂隙水化学组分与岩溶水相差较小。矿区岩溶水现阶段与1984年相比,水化学类型趋于多样化,TDS整体有所升高,水质变差。     

毕节市北部岩溶地下水水文地球化学特征

我国西南地区赋存丰富的岩溶水资源,这些水资源是当地居民生产生活用水的主要来源。以贵州省毕节市北部海子街镇及其邻区岩溶地下水为研究对象,通过分析常规水化学组分和氢氧同位素,确定研究区岩溶水的补给特征,识别岩溶水主要组分的物质来源和判断发生的水岩相互作用过程。结果显示:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3—Ca型、HCO_3·SO_4—Ca型和HCO_3—Ca·Mg型。阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,而阳离子以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,部分水样N_3O~-和SO2-4含量偏高。氢氧同位素分析显示,研究区地下水以当地大气降水补给为主。补给入渗的大气降水与碳酸盐岩、石膏和盐岩矿物发生反应致使岩溶水化学组分以HCO-3、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,而生活污水、农业药物和采矿活动导致地下水中NO_3~-和SO_4~(2-)含量增加。相应成果可为当地地下水资源的开发和管理提供科学依据。     

秦皇岛牛心山高氟地下水分布特征及成因

柳江盆地北部牛心山地区存在高氟地下水,严重影响居民身体健康。本文选取牛心山地区为研究区,对其浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图和离子比例图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,从矿物溶解与沉淀、离子交换作用角度探讨了地下水中氟的来源和富集机理。结果显示:研究区地下水离子以Ca~(2+)、Na~+和HCO_3~-为主,水体偏碱性,F-浓度超标点位于火成岩侵入边缘地带,水化学类型为Ca-(Na)-HCO_3、Ca-(SO_4)-HCO_3和Ca-(Cl)-SO_4型,高浓度的F-赋存在Ca-(Na)-HCO_3型水中,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的影响;水文地球化学过程和地质因素控制地下水化学特征和氟化物的来源、分布;方解石、石膏溶解于地下水作为Ca~(2+)来源影响萤石的溶解与沉淀,阳离子交换作用改变地下水中指定阳离子浓度间接影响F-浓度,同时碱性环境中吸附在黏土矿物上F-被OH-取代,溶解平衡和离子交换是地下水径流中F-浓度变化的主要控制因素。     

桂西大型岩溶地下河系统离子来源及碳稳定同位素信息——以坡心地下河流域为例

为探讨坡心地下河系统内地表和地下水体的水化学离子特征、来源及其控制因素,无机碳来源及其稳定性。运用水化学计量法和同位素法对采自坡心地下河流域的38个采样点的水化学和碳稳定同位素样品数据进行分析。结果表明,地下河干流沿程受到局部岩性和支流稀释作用的影响明显,各水化学离子均有所变化。化学离子比例分析发现:大气降水对部分泉水的Cl~-和Na~+影响较大;碳酸盐岩溶解类型主要以灰岩溶解为主,地表水和地下河天窗的Mg~(2+)/Ca~(2+)摩尔比值与HCO_3~-呈负相关,说明在宏观上灰岩溶解程度越强烈,HCO_3~-值就越高,并且H_2SO_4和HNO_3积极参与流域内碳酸盐岩风化。硅酸盐岩的风化对地表和地下水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+有一定的贡献。此外,人为采矿活动和农业活动对SO_4~(2-)和NO_3~-的产生有较大的影响。质量平衡正推模型结果显示:受到区域岩性和水文条件的影响,地表和地下河天窗水体主要受碳酸盐岩溶解影响,硅酸盐岩溶解和大气输入也有一定的贡献,三大来源的相对比例在空间上变化较大。水体内的可溶性无机碳(DIC)主要来源于碳酸盐岩的溶解和土壤内CO_2的贡献。地表水和地下水的DIC浓度和δ~(13)C_(DIC)值差别较大,DIC值与δ~(13)C_(DIC)呈反相关关系,这说明来自土壤CO_2贡献的DIC越多,其对碳酸盐岩矿物的溶解能力越强。根据本研究区的数据与前人在西江干流的上、中、下游进行对比,结果表明碳酸盐岩风化产生的DIC可以被西江干流的水生植物利用,从而形成稳定的碳汇。     

江汉平原西部浅层孔隙水水文地球化学特征

为了揭示地下水由江汉平原周缘向中心径流过程中的水质演化和复杂的水文地球化学作用,以江汉平原西部地区为例,通过数理统计、水化学、同位素地球化学、离子比值关系等方法,开展了江汉平原西部边缘地带浅层孔隙地下水的水文地球化学特征研究。结果表明:平原区孔隙水以HCO_3-Ca·Mg型为主,丘岗区(丘陵和岗地)主要是HCO_3-Ca·Mg型,少量为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,还出现了HCO_3·NO_3-Ca·Mg型水,总溶解固体(total dissolved solids,TDS)升高主要是由于碳酸盐岩的溶解;浅层孔隙水均来源于大气降水,蒸发作用对该地区孔隙水的影响较小;方解石、白云石和石膏的溶解主导研究区的水文地球化学过程,也是孔隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)的主要来源,Na~+和K~+的主要来源是阳离子交换吸附。     

丹江口水库老灌河流域地下水水化学特征

作为南水北调中线工程的水源地,丹江口水库地下水的水质是影响南水北调工程建设的重要因素。为了确保丹江口水库一库清水送北京,对水库老灌河流域进行地下水采样、统计和分析,研究地下水的水化学特征,结果表明:丹江口老灌河流域地下水偏弱碱性,属于低矿化水,Ca~(2+)为优势阳离子,HCO_3~-为优势阴离子;除NO_3~-外,该区主要离子浓度均符合我国及世界卫生组织推荐的饮用水标准;丰水期和枯水期地下水的水化学类型均为Ca-Mg-HCO_3型和Ca-HCO_3型,水化学过程以风化-溶滤作用为主;地下水NO_3~-超标13%～17%,丰水期部分区域出现Cl~-型水化学类型。季节变化对老灌河流域地下水的水化学类型空间分布影响较小,地下水水质受农业、养殖业、工业遗留废渣及生活污水等影响。     

应用数理统计进行地下水化学污染综合分类的初步探讨

(一) 水化学污染综合分类的必要性 天然地下水化学分类是评价水质状况的标志。前人常规分类方法很多,大都考虑水中主要含量成分,以阴、阳离子六项(HCO_3~-、SO_4~2、Cl~-、K~ Na~ 、Ca~(2 )、Mg~(2 ))为基础,来划分水质类型。但是地下水     

阆中市思依镇地下水水化学特征分析

阆中市思依镇地处四川红层缺水地区,居民饮用水水源主要为浅层地下水,分析总结地下水水化学特征对地区供水具有重要意义。运用Piper三线图、Durov图、Scholler图等水化学分析图解,因子分析、聚类分析统计学方法确定研究区地下水水化学类型、地下水主要离子组分的分布特征,总结研究区地下水水化学特征。研究表明,研究区水化学类型主要为HCO_3-Ca型、HCO_3+SO_4-Ca型、HCO_3-Ca+Mg型三类,占水样总量的94.34%;地下水多为硬水,地下水主要阳离子为Ca~(2+),主要阴离子为HCO_3-+CO_3~(2-);区内地下水化学形成过程中溶滤作用为主导作用。     

Cd~(2+)胁迫下小球藻(Chlorella vulgaris)对岩溶水HCO_3~-、Ca~(2+)利用研究——以桂林寨底地下河为例

初级生产者藻类对维持生态系统稳定具有重要的意义。2012年底广西龙江重金属Cd~(2+)污染对其下游水体中水生生物造成了严重的彩响,为了解Cd~(2+)对岩溶水体中藻类碳汇效应的影响,针对广西龙江重金属Cd~(2+)污染,文章通过室内封闭培养体系研究了在0、10、20、40μmol/L不同Cd~(2+)浓度胁迫下,小球藻对岩溶水中游离CO_2、HCO_3和Ca~(2+)的利用情况以及体系中pH和生物量的相应变化。结果表明:当Cd~(2+)浓度在0~10μmol/L时,小球藻对岩溶水中Ca~(2+)和HCO_3~-的利用基本上没有受到影响;当Cd~(2+)浓度在10~40μmol/L时,对小球藻利用Ca~(2+)和HCO_3~-具有一定的抑制作用;当Cd~(2+)浓度高于40μmol/L时,小球藻将不能利用岩溶水中Ca~(2+)和HCO_3~-同时pH漂移实验表明:当Cd~(2+)浓度在0~20μmol/L时,小球藻能同时利用岩溶水中游离CO_2和HCO_3~-进行光合作用;Cd~(2+)浓度为10μmol/L时,体系中藻细胞生物量与空白对照组基本相同;当Cd~(2+)浓度在20~40μmol/L时,小球藻只能利用岩溶水中游离CO_2进行光合作用;当Cd~(2+)浓度为20μmol/L时,藻细胞生物量为空白对照组的一半;当Cd~(2+)浓度为40μmol/L时,小球藻生物量仅为20μmol/L时的一半。     

福建泉港区浅层地下水水化学特征及水质综合评价

福建泉港区作为现代化港口城市,研究浅层地下水化学特征,进行地下水水质综合评价有利于水资源可持续利用。对福建省泉港区浅层地下水水化学特征等指标进行统计分析,运用数理统计方法对浅层地下水水化学特征和水质进行综合评价分析可知,该区水中Na~+、K~+、Mg~(2+)、Cl~-、NO_2~-、NO_3~-指标变异系数大于100%,是受外界影响的敏感因子,TDS、总硬度、Ca~(2+)等其他指标CV%较小,受外界影响较小。根据Durov图,该区水化学类型以Cl~-·HCO_3~-+Na~+·Ca~(2+)型为主。最后参照《地下水质量标准》做水质综合评价,结果表明该区水质整体较差,处于(Ⅳ、Ⅴ类水平)占86.4%,超标因子主要为NO_3~-、NO_2~-及部分重金属为主,超标因子与该地区的石化工业污水排放、农业生产、生活污水乱排有关。     

敦煌盆地地下水水化学特征及水质评价

通过对敦煌盆地38个地下水样品的采集和测试,运用描述性统计法和因子分析法对地下水的化学特征及其成因进行了分析。在此基础上,利用美国农业部(USDA)评价方法和Wilcox图解法对地下水质进行了评价。研究结果表明:敦煌盆地浅层地下水中主要阳离子为Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+),主要阴离子从补给区→径流区→排泄区由HCO_3~-→SO_4~(2-)→Cl~-转换;深层地下水中阳离子以Na~+、Mg~(2+)为主,阴离子主要为Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-,且三者含量较为接近;影响盆地内地下水化学特征的主要因素为蒸发浓缩作用和矿物的溶解作用;水质评价结果显示,可作为农作物灌溉用水的水样约占总水样的26.3%,分布在党河洪积扇扇顶补给区、扇中与扇缘径流区和盆地东南部细土平原径流区。     

非岩溶水和硫酸参与溶蚀对湘南地区地下河流域岩溶碳汇通量的影响

研究非岩溶水和硫酸参与溶蚀对地下河流域岩溶碳汇通量的影响,有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度,对于推进地质作用与全球气候变化研究意义重大。选取湘南北江上游武水河流域内4条典型地下河为对象,通过水化学对比分析,揭示硅酸盐岩风化对流域地下水化学的重要影响。运用Galy方法计算流域非岩溶地层中的硅酸盐岩风化消耗大气/土壤CO_2对岩石风化碳汇的重要贡献,并评价了H_2SO_4参与下碳汇通量的扣除比例。结果显示:(1)流域内有非岩溶地层的L01,L02地下河,Na~+,K~+和SiO_2浓度明显高于纯碳酸盐L03和L04地下河,非岩溶地层中的硅酸盐的风化对地下河水中K~+,Na~+,SiO_2浓度有一定贡献;(2)4条地下河的[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-]当量比值为1.05~1.15,[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-+SO_4~(2-)]的当量比值为0.99~1.08,Ca~(2+)+Mg~(2+)相对于HCO_3~-过量,过量的Ca~(2+)+Mg~(2+)与SO_4~(2-)相平衡,证实硫酸参与流域碳酸盐岩的溶蚀;(3)L01和L02地下河岩石风化消耗的CO_2通量中非岩溶地层中的硅酸盐风化消耗所占比例分别为3.36%和2.22%,而L03和L04地下河中硅酸盐风化消耗比例小于0.50%,表明有非岩溶地层存在的地下河流域,其岩石风化消耗的CO_2通量中硅酸盐风化消耗占有一定比例;(4)在考虑硫酸参与碳酸盐岩溶蚀时,4条地下河的碳汇通量分别扣除4.84%,4.52%,6.20%和9.36%。     

西南喀斯特地区威远河水化学及δ13CDIC特征分析

流域水化学和稳定同位素是示踪水中主要离子来源和反映流域生物环境地球化学特征的重要手段。为探究岩溶地区流域水化学、稳定同位素特征以及人类活动下的影响,2018年4月对贵州长顺县威远河13个水点进行采样,研究结果表明:威远河流域中阳离子以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO_3~-为主,水化学类型为Ca-HCO_3型;威远河形成过程中主要受碳酸溶蚀碳酸盐岩的控制,硫酸和硝酸共同参与碳酸盐岩风化;研究区δ~(13)C_(DIC)的值变化范围为-11.42‰～-13.40‰,平均值为-11.98‰,短时间内δ~(13)C_(DIC)值受人类活动影响小;根据同位素质量平衡模型,计算出威远河δ~(13)C_(DIC)来自土壤CO_2的贡献率为49.7%～58.3%,来自碳酸盐岩溶解的贡献率为41.7%～50.3%。