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HCO3-、SO42-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 HCO3-/SO42- 摩尔比分别为3.428～6.524、3.122～5.966,旱季HCO3-/SO42-摩尔比分别为5.693～8.664、3.428～6.524,表现出低SO42-、高HCO3-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HCO3-> SO42->Ca2+> NO3-> 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HCO3->Na+> Ca2+> K+> Cl-> Mg2+> NO3-> SO42-,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。      

典型岩溶泉主要化学成分来源及地球化学敏感性研究

为定量研究岩溶区突出的地球化学敏感性和脆弱性,引入地球化学敏感指数概念,以重庆金佛山水房泉为例,利用2016年1月至12月观测的水化学数据,对水房泉的主要化学成分来源及地球化学敏感性进行研究。结果表明,水房泉水化学类型为Ca-HCO3型和Ca-HCO3·Cl型;岩溶作用与人类活动综合影响下, HCO3- 、Cl- 和Ca2+成为研究区主要阴阳离子,Cl-主要来源于人类旅游活动造成的污染物,SO42- 主要来源于硫酸型酸雨沉降;岩溶作用的季节变化使得HCO3-、Ca2+成为敏感指数最高的阴阳离子;水房泉的宏量元素地球化学敏感性指数在旅游活动影响下,除NO3- 外均有不同程度的升高,其敏感性指数依次为HCO3- > Ca2+ >Na+ > SO42- > Cl- > NO3- =K+ >Mg2+ 。受人类活动影响,岩溶泉水化学表现的更为敏感,减少并净化人类活动污染物、增强游客环保意识等措施对岩溶泉的保护至关重要。      

贵阳市三桥地区岩溶地下水水化学特征及其演化规律

贵阳市三桥地区岩溶地下水是贵阳市重要的生活及工农业用水水源,而贵州省岩溶系统发育异常复杂,对于岩溶水水化学及其演化特征尤其是水-岩相互作用方面的研究尚未见报道,为了保障该地区供水水质安全,以贵阳市三桥地区岩溶地下水为研究对象,通过系统的样品采集与氢氧同位素分析和水文地球化学模拟,针对岩溶地下水水化学组分的空间分布、演化特征及水-岩作用过程进行了系统的研究.研究表明:岩溶地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型;研究区岩溶水主要来源于大气降水补给;研究区水化学特征主要受方解石、白云石、岩盐和石膏的溶解作用以及阳离子交替吸附作用控制.      

北京市房山区岩溶地下水水文地球化学特征

本文对研究区内岩溶地下水中的Ca2+、Mg2+、SO2-4、F-、Sr2+等化学成分与其所在含水层的地层岩性进行了相关分析,认为区内岩溶地下水的化学特征主要取决于含水层岩石的化学成份,由此形成3个相对独立的地下水运动系统.     

岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃⁻、SO₄²⁻是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄²⁻型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K⁺、Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。     

重庆市南川区南部岩溶地下水水文地球化学特征

以重庆市南川区南部地区岩溶地下水为研究对象,通过野外调查和取样测试分析,对研究区内149件地下水样品进行水化学常规分析和微量重金属元素分析,结果表明:研究区内地下水化学类型以HCO 3-Ca·Mg、HCO 3-Ca和HCO 3-SO 4-Ca型为主.地下水中主要阴阳离子HCO-3、SO 2-4、Ca2+和Mg2+浓度均表现出与含水岩组相对应的关系,即碳酸盐岩类岩溶水>碳酸盐岩夹碎屑岩水>碎屑岩水.地下水中Mg2+/Ca2+摩尔比值表明研究区内绝大部分地下水径流过程中以方解石和白云石的共同溶解为主.地下水中微量重金属元素含量整体偏低,绝大部分水质都在Ⅲ类水标准以内,只有极个别点受到污染导致部分重金属组分偏高.     

焦作矿区地下水水化学特征及其地球化学模拟

为了研究焦作矿区地下水水化学演化机制,查明岩溶水的主要补给来源,为矿井突水防范提供科学依据,对研究区域地下水系统取样分析。综合应用Piper三角图示法、岩性影响分析、相关性分析、总溶解固体分析和水文地球化学过程的定量模拟技术,系统地研究地下水水化学的空间分布规律和演化趋势;建立了地下水质量平衡模型,以提供岩溶地下水化学成分演化机理的定量信息;揭示了Ca2+-Na+、Mg2+-Na+阳离子交换作用、风化溶滤作用、蒸发浓缩作用、白云石的非全等溶解是地下水质演化的主要水文化学过程,为推断矿区地下水的补给来源提供了理论依据。     

不同岩溶动力系统的碳稳定同位素和地球化学特征及其意义——以我国几个典型岩溶地区为例

结合水化学的野外观测及室内计算,作者对桂林岩溶试验场、四川黄龙风景区和贵州乌江渡坝区3个岩溶动力系统的碳稳定同位素特征进行了分析,进而对系统的性质、系统中CO_2的来源、碳酸盐沉积过程中的碳同位素动力分馏、水化学和钙华的成因及热水钙华的~(14)C测年等地球化学问题作了探讨。结果表明,桂林岩溶试验场属于表层岩溶作用动力系统,其中的侵蚀动力主要来源于大气降水溶解土壤中的CO_2;四川黄龙风景区属于深部岩溶动力系统,侵蚀动力来自大气降水溶解幔源的CO_2;贵州乌江渡坝区岩溶系统,虽然属于表层岩溶动力系统,但其中一部分的同位素和水化学特征已受到人类活动的重大影响。     

黄土高原典型山地-沟壑区地下水水化学特征及成因——以六盘山地区为例

为了揭示黄土高原山地-沟壑区黄土地下水水化学特征及成因,对六盘山东西两侧山区及其西部典型黄土高原山地-沟壑区进行了多次实地考察,合理选择采样点,采集了浅层地下水监测水样。对采集的样品水化学数据进行了分析,结果表明:六盘山地区浅层地下水以低TDS重碳酸盐型为主,径流途径较短,循环条件较好,保持了较好的天然淡水资源状态;而在山地-沟壑区水化学类型则复杂多样,TDS平均值达1 870mg/L,淡水资源相对匮乏。结合各类水化学图可以看出,浅层地下水和地表水的离子来源优势机制以岩石风化为主,并且在山地-沟壑区受到不同程度蒸发作用控制。通过分析地下水中的离子浓度比以及锶元素,发现六盘山区主要为补给区和径流区,山地-沟壑区则是补给区、径流区和径流滞缓区,黄土地下水可能有来自六盘山岩溶水的补给。氟离子浓度和硬度超标是影响区域内水质的最主要因素,在受蒸发作用影响较大的地区尤为突出。黄土高原地下水资源的分布状况和质量参差不齐,保护好区域内较好的淡水资源并且按照地下水分布规律进行合理的开发与宏观调控,是缓解黄土高原水资源问题的关键。     

济南泉域排泄区岩溶地下水水化学特征

文章通过分析研究济南泉域排泄区地下水水化学成分特征及形成过程,结合岩溶地下水的补径排条件,揭示了不同位置、不同深度循环的水质存在差异的原因。为保护泉水、优化泉域内地下水的开采方案提供了依据。     

百泉泉域岩溶地下水水化学演化特征及成因

百泉泉域岩溶地下水是河北邢台市生产和生活的主要供水水源。近年来受到自然条件变化和人类活动的影响,泉域地下水流场明显改变,水化学场演变机制有待查明。本研究在水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用统计学方法（描述性统计、Person相关系数）、饱和指数计算和水化学方法（Piper图、Stiff图、Gibbs图、离子比例系数）对泉域岩溶水化学特征展开了系统分析。结果表明：泉域岩溶水为弱碱性淡水,Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42- 是地下水中的主要离子,主要来源于方解石、白云石和石膏的风化溶解,Na+和Cl-主要来源于少量岩盐的溶解。沿着径流方向方解石相对于地下水由溶解状态转变为平衡状态,而白云石、石膏和岩盐一直处于溶解状态。补给区和北部径流区基本为HCO3-Ca·Mg型水,七里河、沙河附近和南部煤铁矿区岩溶水除HCO3-Ca·Mg型外,还多出现HCO3·SO4-Ca型、CO3·Cl-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型水,煤铁矿区附近岩溶水中SO42- 的升高是受到了高SO42- 矿坑排水的混合影响。蒸发浓缩作用仅在水位埋深浅且地下水流动相对滞缓的排泄区较为明显,排泄点——百泉泉水为HCO3·SO4·Cl-Ca·Mg型。此外,人类工农业活动改变了地下水的径流条件和水质,使局部岩溶水中NO3-、Cl-、Fe、总硬度含量升高甚至超标。     

典型岩溶区地下水系统重金属元素分布特征浅析——以广西坡月地下河为例

地下河为岩溶地下水系统的重要组成部分,为查清典型岩溶区地下水系统中重金属指标的含量变化及空间分布特征,文章以广西坡月地下河系统为例,通过不同断面两次采样分析,重点剖析地下河系统在水文地球化学作用下,地下水中以“五毒”元素及Zn、Al和Mn为代表的重金属元素含量。分析结果表明:坡月地下河水体pH值在7.34～8.10 之间,水体中“五毒”元素、Zn、 Al和Mn的检出含量极低或未检出,质量浓度均远小于国家地下水环境质量标准中的Ⅲ类水质标准,适合各种用途。检出含量较高的点主要为地下河明流段或补给区地表水,含量最高分布在坡心地下河出口水体,其原因是坡心地下河系统区内工矿企业和其它经济活动干扰相对较强,特别是工矿企业的矿石和尾矿渣的露天堆放（如金矿）是引起地下水中重金属元素的检出或超标的重要因素。      

太原市西山岩溶水系统水文地球化学特征分析

岩溶含水系统的水化学特征能够反映地下水补径排关系、含水介质特征及水岩相互作用等.本文通过分析太原市西山岩溶含水系统地下水中TDS、Sr2+、HCO-3、SO2-4的分布特征、相互关系及指示意义,得出以下结论:从补给区到径流排泄区,TDS随着径流途径、径流时间及循环深度的增加而逐渐增加.Sr2+、Mg2+、Ca2+浓度沿着地下水径流方向具有同步增加的趋势,但Sr-Mg的变化斜率小于Sr-Ca,这主要是碳酸盐岩中白云石与方解石含量及溶解度不同造成,CaO与MgO比值越大,相对溶解度越大.沿地下水径流方向,水化学类型由HCO3型过渡为HCO3·SO4型、SO4·HCO3型、SO4型,SO2-4离子浓度逐步增加,总体来看,Ca2+、Mg2+离子总含量与HCO-3、SO2-4离子总含量达到平衡,说明在西山岩溶区,水中离子的主要来源除碳酸盐外,硫酸盐的溶解也是一个重要途径,且受煤系地层及煤矿开采活动的影响强烈.     

赣州北部丘陵山区浅层地下水化学特征及成因分析

地下水是赣州北部丘陵地区居民首要的生活水源,开展区内浅层地下水水文地球化学特征及成因的研究具有重要的科学价值和指导意义。2018年,在研究区北部采集不同含水岩组地下水53组,覆盖面积约460 km2。利用统计分析、Piper图解、空间分析和离子比例等方法,探讨了区内水文地球化学特征及成因机制,结果显示: 浅层地下水的pH值在5.08~7.87之间,溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)在16.5~375.7 mg/L之间,整体为弱酸性淡水; 浅层地下水中阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主; 化学类型以HCO3--Ca2+、HCO3--Ca2+・Mg2+型为主; 水岩溶解作用、阳离子交换作用和人类活动是影响区内浅层地下水化学特征的主要因素。研究成果可为本地区的地下水资源保护、管理及开发利用提供参考。     

基于信息熵的岩溶水监测网优化:以徐州市典型水源地为例

在各级水利与自然资源部门地下水监测数据共享机制逐步完善背景下,针对日益凸显的原有监测系统中存在的监测井布局不合理问题以及岩溶含水系统具有的非均质性和各向异性特征,选取徐州市丁楼-茅村和七里沟2个典型水源地,分别采用互信息-距离(T-D)和最大信息最小冗余(MIMR)模型对研究区监测网信息冗余性和最优监测井组合进行了研究...     

沂蒙山区典型断陷盆地岩溶地下水系统特征:以莱芜盆地为例

2011年以来,中国地质调查局在沂蒙山区组织实施了1∶5万标准图幅水文地质调查4万余km2,并在严重缺水村镇开展了大量的找水打井示范工作,获得了较为丰富的地质数据,对断陷盆地地下水流系统取得了新认识.受中新生代构造影响,沂蒙山区发生断裂褶皱、伸展滑脱及岩浆侵入活动,形成一系列"南超覆北断陷"的地堑半地堑盆地,并最终形成...     

The geochemical characteristics of aqueous rare-earth elements in shallow karst groundwater in Guiyang City,China

Fifty-seven shallow groundwater samples were collected from Guiyang karst basin, China, to analyze the aqueous rare-earth elements in low-water seasons and it is shown that the total amount of rare-earth elements (ΣREE) in karst groundwater is exceedingly low compared with that in carbonate rocks or weathering crusts of carbonate rocks, and ranges from 0.01 to 0.43, from 0.03 to 0.27, from 0.03 to 0.19 and from 0.05 to 1.38 μg·L-1 for dolomite, dolomitic & limestone, limestone and clastic rock aquifer, respectively. Both distributions and contents of rare-earth elements (REE) in karst groundwater reflect the lithology of host rocks or weathering crusts of carbonate rocks through which groundwater flows. The chondrite-normalized patterns show a non-flat profile with higher enrichment of slightly light rare-earth elements (LREE) than heavy rare-earth elements (HREE), prominent fractionation between LREE and HREE, negative Ce anomalies and negative or positive Eu anomalies. There is more obvious fractionation between LREE and HREE in groundwater than that in carbonate rocks and their weathering crusts due to high contents of HCO3? and PH in groundwater. In shallow karst groundwater, REE(CO3)n2n-3 (n=1 and 2) is the main inorganic species of REE. But for a clastic rock aquifer, both REESO4+ and REECO3+ are the main inorganic species of REE. Species of REE in groundwater is closely associated with the hydrochemical type of groundwater which is predominated by the lithology of host rocks, groundwater-rock interaction and weathering-pedogenesis of carbonate rocks.