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。     

塔里木盆地南缘绿洲带地下水砷氟碘分布及共富集成因

由于地表水资源稀缺,地下水是塔里木盆地南缘绿洲带重要用水水源,因此,系统查明该区地下水砷氟碘的分布及成因至关重要。基于塔里木盆地南缘绿洲带233组地下水水样检测结果,分析不同含水层中高砷、高氟和高碘地下水的空间分布及水化学特征,结合研究区地质、水文地质条件和地下水赋存环境进一步揭示影响地下水砷氟碘的来源、迁移与富集的水文地球化学过程。结果表明:地下水砷、氟、碘浓度变化范围分别为1.091.2 μg/L、0.0128.31 mg/L、10.02 637.0 μg/L。地下水高砷、高氟和高碘水样分别占总水样的7.3%、47.2%和11.6%,砷氟碘共富集占比为3.0%。砷氟碘共富集地下水主要分布于研究区中部的民丰县,水化学类型主要为Cl·SO₄-Na型。自补给区至过渡区再至蒸发区,地下水氟、碘浓度明显增大,砷浓度在过渡区和蒸发区均较大;砷氟碘共富集地下水取样点主要分布于36.060.0 m深度的浅层承压含水层中。浅层地下水受蒸发作用和矿物溶解沉淀作用的影响,随砷氟碘富集项的增多而增大。第四纪成因类型中风积物对氟浓度的影响较大,洪积-湖积物对砷和碘浓度的影响较大。细粒岩性、平缓的地形、地下水浅埋条件、偏碱性的地下水环境、微生物降解作用下有机质介导的矿物溶解是利于砷氟碘共富集的主要机制。     

新疆喀什噶尔河流域高氟地下水富集因素分析

以新疆喀什噶尔河流域地下水中的氟为研究对象,依据地下水污染调查数据,分析研究区地下水中氟的富集因素。研究结果表明,地下水主导阴离子为SO42-和Cl-,主导阳离子为Na+和Ca2+,水化学类型以SO4·Cl型和Cl·SO4型水为主。地形及水文地质条件是影响浅层地下水中氟富集的主要外在因素,水文地质条件是影响深层地下水的主要外在因素。水化学环境也是影响地下水中F-富集的重要因素,地下水的弱碱性环境对F-含量具有一定的富集作用,同时,高TDS、高TH、高Cl-、高HCO3-、高Ca2+和高Na+均有利于F-的富集。     

江西兴国均村-高兴地区氟水文地球化学特征研究

氟广泛分布于地下水且与人体健康相关,世界上许多国家和地区均存在高氟水。本文以江西省均村-高兴地区为例,结合区域水文地质调查成果开展地下水中氟水文地球化学特征研究,探讨研究区地下水中F-的分布特征与来源。对研究区4个地下水系统中的442个地下水样品的F-、Ca²⁺、HCO_3^-浓度及pH值、TDS等进行分析,研究认为各地下水系统地下水中的F-浓度与Ca²⁺浓度、HCO_3^-浓度、pH值、TDS正相关,含氟矿物的溶解是地下水中氟的主要来源,较强烈的地下水交替条件及弱酸性的地下水特征是导致地下水中氟浓度低的重要原因。     

内蒙古苏尼特地下水氟污染形成机理研究

为了研究内蒙古苏尼特地区地下水氟污染机理,本文运用水文地球化学分类方法,从水文地质、水化学特征两方面研究其地下水的水质特征、氟的起源、分布规律及污染形成机理。研究结果发现:高氟地下水的主要水质类型为HCO3—Na型,pH值在7.08～9.38之间,氟浓度与井深有关,即井越浅,氟浓度越高;地下水中氟浓度最高达14.78mg/L,5～9月地下水氟浓度相对增长率在7.8～23.1之间;F-浓度与Li+、Br-相关系数达0.89和0.82,受断层影响的深层地下水中F-浓度几乎与Li+、Br-没有相关关系,这暗示着氟来源于浅部,并受到强烈的蒸发作用影响而使水中的氟浓缩;地质调查发现该地区还有数个萤石矿存在,显微镜分析结果证实表层土壤中普遍存在CaF2,地下水中的氟来自CaF2。高氟地下水存在于潜水层,深部含水层的地下水可供开采。从断层带涌出的水对潜水层有稀释作用。     

大同盆地高氟地下水的分布特征及形成过程分析

大同盆地是典型的高氟地下水分布区,其分布规律和成因在类似地区具有代表性。在对盆地地下水水化学特征和空间变化特征分析的基础上,深入讨论了高氟地下水的空间分布规律、控制因素及其形成的水文地球化学过程。结果表明,整个盆地浅层孔隙水中的氟质量浓度普遍较高,变化范围为0.29~6.22mg/L,平均值为1.82mg/L。氟质量浓度高值区主要分布于盆地中部和北部,呈现出由盆地边缘至盆地中心,质量浓度趋向于升高的变化规律。强烈的蒸发浓缩作用以及高pH、高碱度、高钠低钙含量的水化学特征有利于氟富集。大同盆地高氟地下水的形成是含氟矿物的溶解、离子交换和蒸发浓缩作用等水文地球化学过程共同作用的结果。     

山东省地下水氟富集规律及其驱动机制

本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西南平原地区地势低洼地带,地下水氟含量超过1 mg/L的分布面积13227 km2,最大值22 mg/L;深层承压孔隙水高氟区集中分布于平原盆地中心的德州、滨州、菏泽等地深层承压孔隙水水位降落漏斗区,氟含量超过2 mg/L的分布面积15086 km2,最大值7.5 mg/L,地下水开采是驱动深层承压孔隙水氟富集的主要因素;不同类型地下水氟平均含量从大到小依次是深层承压孔隙水、浅层松散岩类孔隙水、侵入岩变质岩基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水;深层承压孔隙水F-含量与Ca2+含量呈明显的负相关,其他类型地下水F-含量与Ca2+含量相关关系不明显.综合得出:山东省高氟地下水形成受地貌与地质构造部位、含水介质地球化学特性、人类地下水开采等三方面因素共同驱动,含氟矿物的溶解是地下水中氟的物质来源,淋滤、蒸发浓缩、水岩相互作用使得地下水氟含量进一步升高,氟-钙拮抗作用机制最终决定地下水中氟含量.此研究揭示了控制不同类型地下水氟富集的关键因素,深化了氟在地下水中化学行为的认识.     

大同盆地高氟地下水水化学特征及其成因

为查明控制大同盆地高氟地下水形成的主要地球化学过程,对大同盆地地下水高氟区31个水样进行了水化学特征及因子分析研究.结果表明,研究区浅层和深层地下水中均检测出氟,且氟含量高,最大ρ(F)达10.37 mg/L.该区高氟地下水以Na-HCO3型水为主,具有典型的富Na特征.PHREEQC饱和指数计算结果表明,地下水中萤石为不饱和状态,地下水中ρ(F)主要受到萤石溶解影响.因子分析研究表明,水一岩相互作用、碳酸盐矿物溶解沉淀及Na- Ca离子交换作用是控制大同盆地地下水氟富集的主要水化学过程.     

太原盆地浅层高氟水分布特征及形成机制研究

本文论述了太原盆地浅层高氟水的区域分布规律,即主要分布在太原市以南地区并具有西低东高的分布特征;通过水化学成分统计分析和水化学模拟对高氟水形成机制进行深入研究,取得了一些新的认识:研究区高氟水多为高矿化水,呈现过渡类型水水化学特征,以钠镁、钠钙碱性水居多.氟含量与地下水主要离子成分的配比有一定的对应关系;地下水对含氟矿物的溶解和自身蒸发浓缩是高氟水形成过程中的两种主要水化学作用形式.     

多元统计方法在地下水环境研究中的应用——以山西大同盆地为例

运用快速聚类法和因子分析法对大同盆地原生高砷、高氟地下水的16个水化学指标的空间变化进行了分析。结果表明,采用快速聚类法结合实际地下水性质可将研究区地下水分为6类具有不同水化学特征的地下水。从山前到盆地中心河间洼地,地下水中的砷质量浓度逐渐升高,盐碱化程度逐渐加重,水环境呈恶化趋势。因子分析法解释了研究区81.6%的水化学数据,分别提取出反映地下水盐分、砷、氟和硝态氮、Fe和Mn及微量组分Sr的5个公共因子。结合当地水文地质条件及水化学类型特征分析发现,研究区地下水经历了较强的水-岩相互作用、蒸发浓缩作用、离子交换作用,同时受人为活动影响,最终形成了现有的地下水水化学特征。两种统计方法均发现高盐分、高砷及高氟地下水分布有一定的重叠性,水化学特征相似。利用因子得分判断地下水水质特征,划分出各公共因子高值区分布情况与快速聚类法结果基本一致。     

鲁西南地区高氟水分布规律与成因分析

地方性氟中毒是我国北方地区最为典型的地方病之一,查明高氟地下水的空间分布及其成因是除氟改水、防治氟害的前提。通过对鲁西南地区不同层位地下水水质分析结果及水文地质、地质条件等多个环境影响因素的综合分析,查明了鲁西南地区高氟水的空间分布规律,并分析了影响浅层和深层高氟水形成的环境因素。浅层高氟水呈片状分布于洼地、缓平坡地等地势较低的区域,占鲁西南地区总面积的47%,大部分地区高氟水氟离子含量为1.2～2.0 mg/L,局部大于4.0 mg/L,其形成受气候、地质环境、地形地貌特征及水化学环境等多个因素的影响,成因类型为溶滤-蒸发浓缩型。深层高氟水具有水平分带性,占鲁西南地区总面积的65%,大部分高氟水氟离子含量为2.0～4.0 mg/L,氟离子含量分布与晚更新世沉积相带呈现很好的相似性,推测其为地质历史时期形成的古地下水。     

Recharging of contaminated aquifer with reclaimed sewage water

About 40% of the water supply of Cairo, Egypt, is drawn from a groundwater reservoir located southeast of the Nile Delta. Several thousand shallow wells supply drinking water to the farmers from the same groundwater reservoir, which is recharged by seepage from Ismailia canal, the irrigation canal network, and other wastewater lagoons in the same areas. Sewage water lagoons were located at the high ground of the area, recharging contaminated water into the aquifer. Since the groundwater in this area is used for drinking purposes, it was decided to treat the sewage water recharging the aquifer for health reasons. In this paper a solution to the problem is presented using an injection well recharging good quality water into the aquifer. A pumping well located at a distance downstream is used to pump the contaminated water out of the aquifer. A three-dimensional solute transport model was developed to study the concentration distribution with remediation time in the contaminated zone.     

地下水氟离子分布规律与超标成因浅析——以北京南郊第四系地下水为例

饮用水中氟浓度超标,是导致地方性氟中毒疾病的主要因素。通过水质资料综合分析,结合农村安全饮水工程的施工及水质专项调查,开展了地下水中氟分布规律的研究,掌握了氟在地下水空间的分布规律。浅层地下水中氟离子浓度超标范围主要集中在东南部及南部地区,氟离子浓度与含水层深度呈反相关系,随时间变化幅度较大。深层地下水中氟离子浓度超标区主要集中在中部,当含水层埋深在300m以内时,氟离子浓度与含水层深度呈正相关系,随时间变化幅度较小。浅层地下水中氟的富集与气候条件、含水层岩性、地下水径流速度密切相关,深层地下水氟超标是由地质原因造成的。研究成果为水井施工设计提供了技术支持,为研究治理地下水中氟浓度超标的措施提供依据。     

长江中游故道区高碘地下水分布与形成机理

高碘地下水(碘浓度大于100μg/L)广泛分布于我国沿海地区和干旱内陆盆地,威胁近千万人口的饮水安全,但目前对湿润区河湖平原地下水中碘的分布与成因机制的认识还十分薄弱.通过采集长江中游故道区75组浅层地下水样品和7组地表水样品进行了水化学分析,查明了地下水中碘的空间分布特征,并运用主成分分析识别了碘富集的水环境要素和水...     

塔城盆地地下水氟分布特征及富集机理

塔城盆地位于新疆维吾尔自治区西北部,干旱少雨,蒸发强烈。但相对于新疆其他盆地,塔城盆地地下水水质相对较好,溶解性总固体和F^-含量相对较低。为解译这种差异及盆地内高氟地下水的成因,本文在对盆地地下水样品水化学组分系统分析的基础上,结合多种水文地质调查数据,利用数理统计、离子比及主成分分析等手段,研究高氟水的成因及其分布规律。结果表明:受气候以及地质等因素控制,研究区地下水氟浓度总体较低,高氟水主要分布于扇前洼地及盆地中部的低洼地带;受承压含水层的顶托补给,地下水氟浓度呈现出上高下低的垂向分带特征。研究区地下水径流途径短,水循环快,水岩相互作用时间较短,且山区地下水以深径流形式循环补给平原区深层承压含水层,再顶托补给潜水,避免了强烈的蒸发浓缩作用。山前洪积扇地下水氟富集主要受控于沉积地层中含氟矿物的风化溶解,而岩石风化、蒸发浓缩、阳离子交换、竞争吸附为平原区地下水氟浓度的主要影响因素。     

浅层地下水氮污染的影响因素分析--以松嫩盆地松花江北部高平原为例

研究区浅层地下水中的NO-3质量浓度在时间分布上与降雨(包括降雨期、降雨量)和施肥(包括施肥期、施肥量)存在较大的相关性.同一年内9月份(丰水期末)浅层地下水中NO-3质量浓度大于5月份(枯水期末)的质量浓度.年际间总体变化趋势随年降雨量的变化而变化.在空间分布上主要受地下水水位埋深、水力坡度、含水层岩性及厚度的影响,水位埋深越大、含水层渗透性越强、水力坡度越小,浅层地下水中NO-3质量浓度增高的趋势越明显.为验证上述定性分析所得结论的可靠性,采用因子分析法对上述时空变量进行了定量评价.结果表明,研究区浅层地下水中的氮污染主要是上述时空变量共同影响的结果,其中降雨和水位埋深对其影响程度相对较大.     

Groundwater mixing in a sand-island freshwater lens: density-dependent flow and stratigraphic controls

This paper focuses on a small back-barrier sand-island on the southeast coast of Queensland. The freshwater lens in the study area exhibits anomalously high short-range salinity gradients at shallow depths, which cannot be explained using a standard seawater intrusion model. The island groundwater system consists of two aquifers: a semiconfined aquifer hosting saline to hypersaline groundwater and an overlying unconfined freshwater aquifer. The deeper aquifer is semiconfined within an incised paleovalley, and groundwater flow is restricted to an east – west direction. Tidal response observations show that the tidal signal propagates far more rapidly and is of much higher magnitude in the semiconfined aquifer than the unconfined aquifer. The tidal wave-pulse amplitude is also subject to greater attenuation in the unconfined aquifer. A conceptual hydrogeological model illustrates how upwelling of hypersaline groundwater, induced by density-dependent flow and tidal pumping, has contaminated the shallow groundwater resource. Salinisation at shallow depths is restricted to an area proximal to the paleovalley aquifer. The spatial distribution of lithological heterogeneity is an initial limiting control on the movement of the upwelling saline plume. The extent of shallow groundwater contamination is also limited by the presence of a baroclinic field, resulting from lateral variations in fluid density. Hydrochemical signatures have been used to support the model hypothesis and link the salinisation of fresh groundwater with the semiconfined aquifer as opposed to the surrounding estuarine surface water. The geometry and thickness of the freshwater lens are further controlled by the presence of the largely impermeable bedrock paleosurface between 9 and 12 m depth. The combination of hypersaline groundwater and hydraulically restrictive lithology at shallow depths has produced excessive thinning of the freshwater lens, demonstrating that the application of a model such as the Dupuit – Ghyben – Herzberg relationship would grossly overestimate the available groundwater resource.     

Integrated geostatistics and GIS techniques for assessing groundwater contamination in Al Arish area, Sinai, Egypt

Sustainable development in El Arish area of North Sinai, Egypt, is retarded by serious environmental problems, where the land-use and land cover of the region is changing over present time. The impact of human activities in the study area is accompanied by the destruction and over-exploitation of the environment. This study applies multivariate statistics (factor and cluster analyses) and GIS techniques to identify both anthropogenic and natural processes affecting the groundwater quality in the Quaternary sands aquifer. The aim of this study was to investigate the impacts on groundwater resources, the potential pollution sources, and to identify the main anthropogenic inputs of both nutrients and trace metal. Since the depth to the water table is shallow especially in the northern part (<4?m), and the aquifer was exposed on the ground surface, it has poor buffering capacity and the pollution risk is very high. Groundwater chemistry in this coastal region has complex contaminant sources, where intensive farming activities and untreated wastes put stress on groundwater quality. Several areal distribution maps were constructed for correlating water quality with possible contributing factors such as location, land-use, and aquifer depth. These maps identified both anthropogenic and natural processes affecting groundwater quality of the studied aquifer. Cluster analysis was used to classify water chemistry and determine the hydrochemical groups, Q-mode dendrogram is interpreted and there are three main clusters. Factor analyses identify the potential contamination sources affecting groundwater hydrochemistry such as: nitrate, sulfate, phosphate and potassium fertilizers, pesticides, sewage pond wastes, and salinization due to circulation of dissolved salts in the irrigation water itself.     

苏州-无锡-常州地区浅层地下水系统可采资源量评价

苏州-无锡-常州地区超量开采深层地下水已引起严重的地质灾害,因此对该地区浅层地下水资源进行科学评价,查明其可开采资源量十分重要.通过对苏州-无锡-常州地区浅层地下水水文地质条件和沉积特征的研究,将浅层地下水划分为4个子区,分析了各子区的特征及补给、径流、排泄条件,并运用GMS软件对全区浅层地下水进行了数值模拟,在给定的水位约束条件下,得出该区可持续开采水资源量为10.57×108 m3/a.     

陇东盆地西部岩溶地下水形成机制研究

陇东盆地西部处于鄂尔多斯盆地西缘逆冲推覆构造带，新元古-下古生界碳酸盐岩裸露或浅埋，构成-南北向展布的岩溶水富集带。通过运用构造控水分析、水化学同位素等方法，对岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。指出本区岩溶水的空间分布明显受南北向逆冲推覆构造控制，储水空间以岩溶裂隙为主，构造条件是岩溶发育和岩溶水富集的主要制约因素。岩溶水化学特征具有明显的南北差异，在补给条件优越的中南部平凉-华亭地区，水化学主要由含水层岩性及其赋存条件决定。岩溶地下水以大气降水来源为主，对于埋藏型岩溶水表现为多源水混合而成。根据岩溶水的空间分布与水动力场特征及其补径排条件，全区可划分为平凉、华亭和环西3个相对独立的岩溶水系统．并以此可作为水资源评价的基础。这些认识对于深入了解西北干旱-半干旱地区岩溶水赋存及富集规律、形成与演化机理和在该区开发利用岩溶地下水资源具有重要的科学意义。