采煤驱动下神东矿区地下水化学特征及成因

为查明神东矿区地下水化学特征,使用Piper三线图、Gibbs图、主成分分析法、改进内梅罗指数法等对23个地下水水样进行分析.结果表明,研究区地下水呈弱碱性,化学类型从上游HCO₃^--Na⁺为主导型,逐渐过渡为下游HCO₃^-·SO₄^2--Na⁺·Ca²⁺主导、Cl^--K⁺·Na⁺、F^--K⁺·Na⁺等多种类型共同存在.地下水化学类型主要受蒸发浓缩和岩石风化控制,HCO₃^-主要来源于碳酸盐的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于硫酸盐岩的溶解,Cl^-来源于岩盐的溶解和生活用水的污染,SO₄²来源于岩盐溶解,NO₃^-主要来源于生活用水和人畜排便.整体水质良好,个别地区存在一定程度的离子富集现象.研究成果可为当地水资源的高效利用,生态环境的保护与恢复提供理论支撑与参考.     

喀斯特流域水化学特征及水-岩作用分析——以后寨河流域为例

本文选取后寨流域作为研究对象,基于对水体中主要离子的主成分分析和离子比值分析,研究丰枯期水化学特征及水-岩作用程度。研究表明,水体中各离子的主成分荷载值和站点得分能够辨识流域内主要水化学成分及水-岩(T_2g~2、T_2g~3)作用特征,丰水期主成分反映碳酸盐岩可溶性和水动力条件组合的影响,枯水期主成分反映蒸发岩和水动力条件组合的影响。水流作用强的石灰岩地区,管道发育,水流变化迅速,水体中离子浓度低。随着白云岩含量增加或水流作用减弱,水体中离子含量增大。枯水期从上游至中下游水流作用减弱,蒸发作用增强。     

北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析

岩溶地下水是北京市重要的供水水源,西山岩溶水系统地处北京西部上游地区,绝大多数属于生态涵养区,区内分布有多个集中供水水源地,在城市供水安全和生态环境保护中发挥着难以替代的作用.以西山岩溶水系统为研究对象,开展系统地下水水化学组分调查,综合运用统计分析法、离子比例法以及主成分分析法（PCA）等方法,对研究区120件岩溶地下水样品进行了分析研究,探讨了地下水水化学空间分布特征及其形成机制.结果表明：①西山系统地下水水质整体状况较好,属中性、低盐度的优质淡水,84.17%水样属于硬水,地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg为主;②地下水化学组分主要受到水-岩石相互作用控制,岩石风化源类型由蒸发岩、硅酸盐和碳酸盐共同控制,以碳酸盐风化为主要控制因素.③主成分分析结果表明,系统地下水化学形成的34.41%归因于碳酸盐岩的溶解,27.33%来源于岩盐、蒸发岩溶解,11.76%来自于含水层沉积物的溶解,10.30%来自于人类活动生活污水的排放.由补给区到径流区再到排泄区,地下水TH、TDS逐渐升高.采煤活动和人类活动是引起山前地带地下水劣变和水化学类型多变的主要因素.未来应进一步加强环境治理,做好点源和面源污染治理,对重点部位持续监测,为生态环境保护提供科学支撑.     

快速城镇化三角洲地区高碘地下水赋存特征及驱动因素:以珠江三角洲为例

沿海城镇化地区地下水中碘来源复杂,高碘地下水对生活饮用水安全存在潜在威胁.以城镇化快速发展的珠江三角洲为研究区,运用数理统计和主成分分析等方法探讨了珠江三角洲不同含水层和不同城镇化水平地区浅层地下水中碘的赋存特征及驱动因素.结果表明,研究区浅层地下水ρ(I-)介于未检出～2.34 mg·L-1,主要以I-的形式存在.研...     

京津冀西北典型区域地下水位时空演变及驱动因素

京津冀西北地区是北京、天津重要的水源涵养区和生态屏障,也是"京津冀协同发展"战略重要的支撑区域。为揭示京津冀西北地区地下水位时空演变规律及其驱动因素,以张家口地区为研究区域,选取1981—2015年56个地下水位观测井连续观测数据、水文地质相关资料、气象数据、地下水资源开采数据和社会经济数据,对研究区内坝上高原、柴宣盆地、涿怀盆地和蔚阳盆地四个地貌单元地下水位时空演变规律和驱动因素进行分析。结果表明:张家口地区四个地貌单元及下辖各区县地下水位呈整体下降趋势,且下降速率逐步加快。35年间坝上高原水位降幅3.59 m<蔚阳盆地水位降幅3.6 m<涿怀盆地水位降幅7.17 m<柴宣盆地水位降幅20.41 m。张家口地区四个地貌单元地下水位动态变化与降雨量、蒸发量、气温等自然因素相关性较差,但与第一产业产值、常用耕地面积、有效灌溉面积、粮食总产量、蔬菜总产量、猪牛羊肉总产量、第二产业产值、第三产业产值和年末总人口等社会经济因素存在显著的相关性。在主成分分析中四个地貌单元前两个主成分的累计方差贡献率均>80%,其中第一个主成分主要为蔬菜总产量、猪牛羊肉总产量、年末总人口和...     

贵州黄洲河流域水质时空分布特征及污染源解析

黄洲河是施秉喀斯特世界自然遗产地内重要河流之一。为了解黄洲河水质特征,基于8个样点、7个监测指标、12个月监测数据,采用单因子水质标识指数法、均值型综合污染指数法,结合聚类分析、主成分分析方法对河流水质特征进行分析评价。结果表明:黄洲河TN超标较严重,TP潜在超标性强。遗产地核心区地表水未达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅰ类水质标准,缓冲区未达到Ⅲ类水质标准;丰水期水质最差,枯水期水质最优。丰水期主控因素为TP、NTU和NH₃-N;平水期主控因素为COD_Mn、Chl-a和DO;枯水期主控因素为NH₃-N。流域内主要污染形式为农业面源污染;上游和中游缓冲区居民生活用水和农村散养畜禽排泄物排放污染造成了黄洲河泉眼（Y1）、支流交汇点（Y2）点重污染的现状,而且污染会随河流运移,进入自然遗产地核心区。     

西藏扎日南木措流域水环境特征及其影响因素

扎日南木措位于藏西北高寒草原带,为西藏第三大湖,生态环境脆弱,长期以来其流域水环境的研究资料缺乏,为探究其流域地表水环境特征及影响因素,于2021年8月~2022年6月丰、枯、平水期对流域湖泊和入湖河流水环境进行调查,结合数理统计以及水化学分析、相关分析和主成分分析等方法,对流域水化学特征进行了评价,分析了水质时空差异特征,并对水质影响因素进行了探讨.结果表明：①扎日南木措流域水体呈碱性,湖水离子组成以Na⁺、 SO₄^2-和Cl^-为主,河流以Ca²⁺、 HCO₃^-和SO₄^2-为主. ②硫酸盐、砷、氯化物和总磷为主要超标污染物,流域水质存在明显时空差异.时间上,硫酸盐、砷和总磷超标均表现为：丰水期>枯水期>平水期,氯化物的水期差异不明显;空间上,河流水质优于湖泊,湖泊中砷、总磷、 TDS、硫酸盐、氯化物、 K⁺和Na⁺的浓度较河流高1~2个数量级,水质超标现象基本集中于湖区,而湖内水质空间差异小. ③流域水化学过程主要受蒸发-浓缩和岩石风化下的自然过程控制,各类元素经地表径流进入湖泊后,在蒸发浓缩作用下不断富集最后产生超标. ④水质时间差异主要是丰水期更多的元素淋失和更强烈的蒸发作用导致;而空间差异则主要是流动水体和封闭水体的水动力条件差异导致.     

钦州湾水质污染时空变化特征及驱动因素

于2015年4月和9月在钦州湾海域进行了2个航次的环境调查,获取了表层海水温度、盐度、pH、DO、COD、Chl a、石油烃、营养盐和重金属等指标数据,应用主成分分析法研究该海湾水质状况,并探讨影响该海区水质的主要驱动因子。通过主成分分析从18项调查指标中筛选提取出前4个主成分,可以解释原始变量信息73.68%的结果。主成分综合得分分析表明,钦州湾2015年4月水质污染比9月严重,空间分布上由内湾向外湾水质污染呈递减趋势,茅尾海水质污染严重。河流输入、鱼虾贝类养殖、浮游植物消长及水动力过程是影响钦州湾水质时空变化的重要因素。相关分析表明,影响钦州湾水质污染的主要驱动因子是氮营养盐、盐度、pH、Cd和Zn。陆源输入和养殖活动是主要污染源,应加强钦江、茅岭江的水环境保护,科学规划内湾养殖规模,进而改善钦州湾水质状况。     

温瑞塘河流域水体污染时空分异特征及污染源识别

不同季节主要污染物的空间分布特征及其潜在的污染源分析对水资源管理与污染控制具有重要意义.本研究应用GIS、主成分分析方法对2008-09~2009-10温瑞塘河水的温度、DO、电导率、p H、浊度、NH+4-N、NO-2、NO-3、PO3-4、Si O2-3、H2S、TOC、TN等水质参数进行时空分异特征分析和潜在污染源的识别.结果表明流域内丰水期、平水期、枯水期的典型污染物是TN、NH+4-N、PO3-4,主要来自于工业和生活点源;空间上水质污染程度是三级河道二级河道一级河道,无论几级河道市区的水质都劣于郊区和湿地;时间上水质污染程度是枯水期平水期丰水期;另外河道周边人口密度、土地利用类型及其调水对温瑞塘河的水质产生了不同程度的影响.     

超采背景下地下水化学特征演变及机制分析——以新疆昌吉州东部奇台县为例

地下水超采不仅引发生态与地质环境问题,而且对水质产生影响.探究超采背景下地下水化学演变特征,对区域地下水资源开发利用与保护具有重要意义.本文基于2001―2020年16眼原位井长系列监测数据及2020年30组地下水水质数据,采用Piper三线图、Spearman秩相关系数法、Gibbs图、离子比值法等方法对奇台县近20年地下水化学变化特征进行了分析.结果表明：(1)超采背景下,近20年奇台县平原区矿化度(TDS)呈下降趋势,水质趋于淡化.地下水化学类型主要由SO₄·HCO₃-Ca·Mg型过渡到SO₄·HCO₃-Ca·Na和SO₄-Ca型.(2)2001年和2020年地下水水位与水化学特征空间变化规律具有一致性,地下水位降幅较大区域对应的Mg²⁺、Na⁺、Cl^-含量变幅也相对较大,地下水化学组分受地下水超采影响较大.(3)超采背景下,地下水埋深增大,蒸发浓缩作用减弱甚至消失.地下水化学组分受岩石风化溶滤作用和矿物的...     

鄱阳湖-乐安河湿地水土环境中重金属污染的时空分布特征

选取流域两岸富含有色金属矿产资源的乐安河及至鄱阳湖段的典型湿地区域,分别于2012年4月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)等不同时段采集不同样点底泥、表土、上覆水等环境样品,监测分析重金属Cu、Pb、Cd的含量,并借助统计分析方法识别乐安河湿地重金属污染的时空分布特征及其来源.结果表明,乐安河流域各样点的重金属Cu含量最高,且各样点重金属的含量值均表现为Cu>Cd>Pb.以丰水期的重金属污染最严重,平水期次之,枯水期的重金属污染最轻.重金属Cu含量的高值区出现在乐安河上游;而重金属Pb含量的高值区出现在乐安河下游及入湖区域;重金属Cd的高值区出现在乐安河中游.表征重金属Cu污染的主成分贡献率为36.99%,表征重金属Cd的主成分贡献率为30.12%.底泥Cu和上覆水Cu、河滩表土Cu含量具有较强的相关性;底泥Cd和表土Cd的含量也表现出强相关性.以上结果反映出水体、底泥和土壤中的Cu污染或Cd污染的来源具有一致性,主要来源于矿山开采排放的重金属酸性污废水;而其余组分间的相关性则表现不甚明显,反映出不同污染物的来源存在一定的差异性.     

主成分分析法在深圳大气环境质量时空特征研究中的应用

根据2006-2010年深圳市8个环境监测点大气污染物SO2、NO2、PM10和O3的监测资料,利用主成分分析技术综合评价了深圳市大气环境质量,分析了大气环境质量的时空分布特征,探讨了其发展变化趋势.结果表明,近5年来,深圳市大气环境质量在逐步改善,各种污染物浓度均具有一定程度的下降.通过主成分分析法发现,盐田区和龙岗区监测点的大气环境质量较差,而华侨城的大气环境质量较好,2006-2010年大气环境环境质量在时空分布上呈现出持续改善的趋蛰.     

黄河流域城市群资源环境承载力演变特征及驱动因素研究——以关中平原城市群为例

受气候变化和生产生活活动的影响,黄河流域城市群在迈进"中等收入"门槛后资源环境承载力面临严峻挑战.本文以关中平原城市群为例,在分析2005-2017年城市群资源环境承载力演变特征的基础上,对资源环境承载力同人均GDP进行环境库兹涅茨检验,采用对数平均迪氏指数(LMDI)方法探讨足迹强度、经济增长、城市扩张、城市紧凑、人...     

人类活动影响下的垂直气候带岩溶泉地球化学特征对比:以重庆金佛山水房泉、碧潭泉为例

为探讨人类活动影响下的垂直气候带岩溶泉水化学变化,以重庆金佛山水房泉和碧潭泉为例,基于两泉自然环境和人类活动强度差异,利用独立样本t检验、Gibbs图解法、主成分分析(PCA)及地球化学敏感性分析等方法,对两泉水文地球化学特征及其控制因素进行对比研究.结果表明,垂直气候带岩溶发育的差异性导致碧潭泉离子总浓度高于水房泉.不同高程的岩性决定了水房泉水化学类型为HCO_3-Ca型,而碧潭泉为HCO_3-Ca·Mg型.碳酸盐岩溶蚀是两泉Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-的主要来源,水房泉SO_4~(2-)、NO_3~-、PO_4~(3-)、K~+和Na~+在冬夏季受酒店排污影响出现峰值,碧潭泉各指标年内变化平稳.水房泉水属于Ⅳ类水,而碧潭泉水质相对较好. PCA分析表明水-岩作用为两泉的首控因子,酒店排污和来自降水的离子输入分别对水房泉、碧潭泉水质具有重要影响,同时降水导致的水土流失与淋滤效应也对两泉有一定影响.水房泉的地球化学敏感性大于碧潭泉,故应针对不同高程岩溶系统特点制定相应保护措施,特别是要重视景区酒店污水的处理.     

城镇化进程中珠江三角洲高锰地下水赋存特征及成因

地下水中高浓度的锰对人体健康存在危害,快速城镇化地区锰来源复杂.基于不同历史时期的2500余组水化学数据,运用数理统计和主成分分析等技术方法,研究了珠江三角洲地区不同含水层和不同城镇化水平地区地下水中锰的空间分布特征、来源及其成因.结果表明,孔隙含水层地下水中锰含量明显高于裂隙和岩溶含水层.孔隙高锰地下水比例是裂隙和岩溶含水层的2倍.高锰地下水在城镇化和城郊地区比例明显高于非城镇化地区.在区域尺度上,还原条件下沉积地层中有机质的分解和铁锰（氧）氢氧化物的还原溶解可能是控制孔隙含水层锰浓度升高的主要因素.裂隙含水层中高锰地下水可能受城镇化伴随的低氧生活污水渗漏和工业化伴随的工业废水入渗影响.地下水pH值和氧化还原条件是控制研究区地下水中锰浓度的重要因素.孔隙高锰地下水受控于还原条件,而裂隙和岩溶高锰地下水弱酸性环境是其重要影响因素.近10年来,研究区地下水环境稳中向好,地下水氧化还原电位和pH不同程度地升高不利于高锰地下水的形成,这也是城镇化进程中不同类型含水层地下水中Mn²⁺浓度总体降低的主要成因.     

三峡库区次级河流流域生态脆弱性评价——以重庆市小安溪流域为例

文章以重庆市小安溪流域为例,根据流域的生态环境特点,对导致流域生态环境脆弱程度恶化的主要因素——地质、资源、经济等因素进行统计分析并做出综合评价,最后再根据综合评价指数进行结果分析与讨论,为缓解小安溪流域生态环境脆弱程度的进一步恶化提出合理化建议。     

高寒干旱区地表水与地下水水化学特征及转换关系：以大通河流域为例

全球气候变暖和区域极端气候会导致高寒干旱山区平原降雨失衡、冰川融化和冻土退化,进而改变区域水文循环.其中,地表水与地下水转化关系是高寒干旱区水文循环气候响应的重要科学问题之一.以祁连山南麓大通河流域为研究区,基于119组基本水化学参数和38组氘氧同位素数据,利用多元统计分析和同位素技术,研究了流域地表水与地下水的水化学特征及其相互转化过程.结果表明,流域地表水以HCO₃-Mg·Ca型水为主,受控于岩石风化作用;地下水以HCO₃-Mg·Ca型和Cl·SO₄-Na型水为主,受岩石风化作用和蒸发浓缩共同控制.上游地下水存在少量钙、镁长石的溶解,中游地下水化学组分主要为碳酸盐岩的风化溶解,下游地下水中各离子组分蒸发富集使地下水溶解性总固体升高.风化溶滤、人为活动、原生沉积环境、阳离子交替吸附及其他因素对研究区地表水和地下水化学组分的贡献率依次为39.1%、 15.0%、 12.6%、 13.8%和19.5%.δD和δ¹⁸O同位素测试结果表明,沿地下水流向大通河河水氘氧同位素含量呈富集到贫化的变化趋势,大通河...     

快速城镇化进程中珠江三角洲硝酸型地下水赋存特征及驱动因素

随着经济的发展,我国地下水硝酸盐污染日趋严重,城镇化和工业化是硝酸型地下水频繁显现的主要驱动力.本文以城镇化快速发展的珠江三角洲为研究区,运用数理统计、主成分分析及"双因子"等方法探讨了研究区浅层硝酸型地下水的赋存环境特征和驱动因素.结果表明,珠江三角洲地区地下水硝酸盐含量总体较高,全区1538组地下水样品中,硝酸盐浓度大于地下水Ⅲ类水质标准（88.6 mg·L^-1）87组,超标率为5.7%;硝酸型水284组,占样品总数的18.5%.研究区硝酸型水分布广泛,主要分布于丘陵区及其与平原区交界处.其中广州、东莞、佛山和珠海等地区受城镇化和工业化影响出现了条带状的高溶解性总固体（TDS）硝酸型水,而在周边丘陵河谷区分布低TDS硝酸型水.西江、东江平原区,受工业废水及海咸水入侵影响,地下水TDS明显升高,该区域地下水NO₃^-质量浓度超Ⅲ类水标准但未影响水化学类型,然而工业化导致该区域硫酸型水频繁显现.研究区硝酸型水赋存于酸性或弱酸性环境,通常具有TDS和总硬度含量较低,Cl^-、SO₄^2-和K⁺浓度较高等特征.硝酸型水的形成主要受生活污水、工业废水、农业氮肥、化粪池和垃圾渗滤液泄漏等影响.通常,高TDS硝酸型水的污染负荷高于低TDS硝酸型水.硝酸型水尤其是低TDS硝酸型水的圈定有利于识别出人类活动影响更为强烈的地下水,能够尽早识别出硝酸盐含量低但已具有潜在污染风险的地下水,对地下水的污染防控具有重要意义.     

岩溶流域地下水TOC输出及影响因素分析:以重庆丰都雪玉洞地下河流域为例

2014年8月至2015年9月通过野外在线监测获取岩溶流域连续、高精度的气象、地下水TOC和水文地球化学等数据,利用主成分回归模型探讨流域地下水TOC在不同时间尺度上的输出及影响因素.结果表明在季节时间尺度上,气温和地下水电导率(Sp C)夏季高,冬季低,p H则相反;TOC和浊度冬、夏季高,春、秋季低;地下水TOC和水文地球化学指标对降雨表现出明显的响应过程,但地下水TOC对不同降雨强度的响应时间和过程有明显差异,整体来说,TOC在降雨过程中表现出上升的趋势,而暴雨过后受稀释效应影响呈现下降趋势.主成分回归分析发现降雨、流量和浊度对TOC有正向促进作用,而气温和p H对TOC有负向的影响.