鄂尔多斯沙区天然水体水化学组成及其成因

天然水体水化学组成及其成因分析既有助于重塑和预测区域水文地质环境及水文地球化学发展历史,也是水资源评价的基础。本文基于鄂尔多斯沙区天然水体水化学数据和前人在该地区的研究成果,利用多种水化学分析方法,对该地区天然水体的水化学组成及其成因进行分析。结果表明：鄂尔多斯沙区毛乌素沙地和库布齐沙漠虽然具有不同的沙漠景观,但其相同类型的天然水体具有相似的水化学性质和成因,该现象的出现可能和两者具有相似的蒸发量有关。鄂尔多斯沙区受蒸发影响较小的深层地下水水化学类型以Ca²⁺-HCO₃^-型为主,其水化学组成主要受控于岩石风化;湖水蒸发较强烈,水化学类型为Na⁺-Cl^-型,其水化学组成主要受控于蒸发—结晶过程的影响;浅层地下水和河水的水化学类型及其成因均处于两者之间,具有过渡特征。离子比例关系显示,蒸发岩风化、碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化在不同程度上影响着深层地下水、浅层地下水和河水的水化学组成。鄂尔多斯沙区地下水和河水虽然能满足灌溉水要求,但由于蒸发强烈,长期使用可能会引起盐碱化。本研究结果可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据。     

青藏高原北部典型冰川流域化学风化研究

青藏高原生态环境对气候变化的响应是全球变化研究关注的重点问题。地表风化与气候变化之间具有紧密的联系,因此对冰川流域硅酸盐岩风化以及黄铁矿氧化进行定量研究可为理解高原气候变化提供关键性认识。本文以青藏高原北部祁连山典型冰川流域—老虎沟流域为研究对象,通过分析流域河水及降水的水化学和氢氧同位素,研究了冰川径流来源,河流溶质来源以及水文条件对溶质的影响,流域化学风化速率以及黄铁矿氧化对化学风化碳汇效应的影响。利用同位素径流分割得到地下水、冰川融水以及大气降水对冰川径流的贡献分别为18.2%、58.3%和23.5%,并进一步通过溶质产生模型讨论了冰川河流量对溶质的影响。通过反演模型计算得到碳酸盐岩、硅酸盐岩、蒸发岩和降水对河水阳离子的贡献分别为59.1%、20.1%、8.3%和12.5%,蒸发岩、降水和融雪、黄铁矿对SO₄^2-的贡献分别为14.4%、8.0%、77.6%。最终估算得到碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化通量分别为50.8 g/s和7.8 g/s,相应的CO₂吸收速率分别为24.4 t/(km²a)和5....     

慕士塔格山卡尔塔马克冰川补给径流与非冰川补给径流水化学特征及主控因素研究

2016年7~8月对慕士塔格山卡尔塔马克冰川补给径流与非冰川补给径流进行了采样分析,通过统计分析、主成分分析、Piper图、Gibbs图、正演模型等方法分析了冰川补给径流和非冰川补给径流的水化学特征及其主控因素。结果表明：冰川补给径流和非冰川补给径流两种水体均呈碱性,水化学类型皆为Ca²⁺-SO₄^2--HCO₃^-,但冰川补给径流和非冰川补给径流的pH值、EC和TDS均存在显著差异（p<0.05）,主要离子浓度间均存在极显著差异（p<0.01）。冰川补给径流中所有离子具有同源性,而非冰川补给径流NO₃^-显示出与其它离子来源不同。正演模型结果显示,大气输入、硅酸盐风化、碳酸盐风化和蒸发岩溶解对冰川补给径流和非冰川补给径流中离子浓度的贡献率分别为10.47%、0.55%、65.61%、23.37%和1.52%、19.57%、60.37%、18.54%。在冰川补给径流中,碳酸盐风化对径流中离子浓度的贡献占主导地位,蒸发岩溶解占次要地位;在非冰川补给径流中,碳酸盐风化亦占主要支配地位,而硅酸盐风化占次要地位。两者差异的原因是硅酸盐风化相比蒸发岩溶解更难进行,冰川补给径流中水岩相互作用时间较短,故硅酸盐风化贡献率较低;而非冰川补给径流经过更充分的水岩相互作用,故硅酸盐风化贡献率较高。其成果可为西部地区水资源管理应用提供参考。     

赣江上游河流水化学的影响因素及DIC来源

对赣江上游38 处水体采样点的水化学特征和溶解无机碳稳定同位素的分析, 发现其总溶解质浓度较低, 其中, 阳离子以Na⁺、Ca²⁺ 为主, 阴离子以Cl^- 和HCO₃ ^- 为主, Si 的浓度较高, 表征了典型硅酸盐地区河流的水化学组成特征。通过海盐校正分析得出, 研究区大气降水对河水溶解质的贡献率为11.5%, 扣除降水的贡献部分, 利用主成分分析的方法, 计算得出赣南流域受硅酸盐岩风化作用强烈, 同时由于受附近盐矿的影响, 蒸发盐岩的风化作用显著。另外, 根据δ¹³C 溶解无机碳DIC 的测量值约为-8.35‰~-13.74‰, 平均为-11.65‰, 利用质量平衡计算得出, 研究区DIC 的主要来源, 约68.5%来自于土壤CO₂, 31.5%来自于碳酸盐矿物的溶解, 进而得出流域岩石化学风化过程消耗的土壤CO₂ 为2.11×105 mol/yr·km², 来自碳酸盐本身的HCO₃ ^-含量为9.6×104 mol/yr·km²。由于地理位置和流域环境以及人为因素的差异, 各支流DIC 来源的比例亦有所差异。     

贡嘎山海螺沟水化学主离子特征及其控制因素

在系统采集贡嘎山海螺沟水样的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Gibbs图、阴阳离子三角图和主成分分析法,对水化学主离子特征及其控制因素进行了分析。结果表明:Ca2+和HCO3-分别平均占阳、阴离子总量的78.63%和67.28%;源头区总溶解固体含量(TDS)与雨水的含量相当,全流域TDS平均值为128.36 mg/L;海螺沟流域水化学类型为Ca2+—HCO3-。在源头区,由于冰雪融水对径流量补给量较大,大气降水的输入作用对源头区水体化学离子的组成具有一定的影响。从全流域看,岩石的化学风化是海螺沟水化学主离子来源的主要控制因素,蒸发-结晶和大气降水的作用影响较小。而碳酸盐岩的风化则是海螺沟流域岩石风化的主要类型。     

塔里木河流域地表水水化学空间特征及控制因素研究

通过对塔里木河流域地表水主要离子浓度及矿化度(TDS)的检测,分析其水化学空间特征及控制因素。研究表明:塔里木河流域地表水体中阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-+SO42-为主。水化学组成通过层序聚类分析(HCA)分为4种水化学类型:阿克苏河、和田河、开都河水化学类型分别为Ca-Mg-SO4-HCO3、Na-Mg-SO4-HCO3、Mg-Ca-HCO3型,塔里木河水化学类型自上而下由Ca-Mg-SO4-HCO3向Na-Mg-Cl-SO4转化。研究区水化学受岩石风化控制:阿克苏河、和田河受碳酸盐岩风化控制,同时硅酸盐岩风化作用明显;开都河受控于碳酸盐岩风化;塔里木河上游受石膏和泻盐风化控制,下游受岩盐和泻盐风化控制。研究还发现塔里木河中下游河水因蒸发产生的TDS增加量非常显著。     

梅州山地化学风化过程及其碳汇效应

根据梅州山地丘陵区地表径流的化学组成,应用物质平衡法和扣除法进行化学风化过程中CO_2吸收通量的估算。结果表明:在硅酸盐岩分布面积为84%的湿热梅州山地丘陵区,河水总溶解性物质含量均值为41.58 mg/L,远低于世界河流平均值。河水离子组成以Ca~(2+)、HCO_3~-以及溶解性硅(DSi)为主。岩石化学风化过程和大气降水作用对流域水化学特征的影响最为显著,其中硅酸盐岩的风化作用对水体离子的贡献率为81.46%~86.03%;大气降水对水体离子的贡献率为10.86%;碳酸盐矿物化学风化作用的贡献仅为5%左右。岩石化学风化过程对大气CO_2的吸收通量为(3.46~5.26)×10~5mol/(km~2·a),高于全球平均值2.46×10~5mol/(km~2·a),说明北半球亚热带季风山区的表生地质作用构成全球碳汇的一个重要组成部分。     

伊犁喀什河流域丰水期氢氧稳定同位素及水化学特征

气温升高加速高山冰雪消融,造成伊犁喀什河的水文循环及水量平衡发生变化。关于该流域水汽来源、水体补给等问题的研究大都基于年际变化分析、氢氧稳定同位素的季节性对比,缺少针对丰水期、枯水期的特征分析,不利于系统探究丰水期及枯水期水体水化学控制因素或水体补给情况的个别差异。本文利用2018—2021年丰水期在新疆伊犁喀什河流域采集的不同水体水样,运用不同水体氢氧稳定同位素方程线比对及离子比值法,综合Piper三线图、Gibbs图等分析区域水体水化学、氢氧稳定同位素特征,探讨水体补给问题。结果表明：(1)研究区水体均呈弱碱性。地表水水化学类型为HCO₃-Ca型,地下水受石膏溶解影响,SO₄^2-含量增加,水化学类型为HCO₃-SO₄-Na-Ca型;(2)岩石风化作用是研究区地表水与地下水水化学性质的主要控制因素。地表水受到降水的轻微影响但不显著、井水受蒸发-浓缩作用影响;地表水离子主要来源是硅酸盐矿物或石膏,地下水离子主要来源为碳酸盐、石膏或硅酸盐矿物;(3)综合地表水与地下水水化学及不同...     

玉龙雪山周边典型河流雨季水化学特征分析

2009 年5~10 月在玉龙雪山周边典型小流域白水河、三束河、哥吉河采集河水样品,水化学分析结果表明,三条河流河水均呈现弱碱性,主要离子组成表现为富集Ca²⁺+Mg²⁺和HCO₃^-+SO₄^2-,且以Ca²⁺和HCO₃^-为主,各类离子存在显著季节变化。离子来源分析表明,玉龙雪山周边小流域河水雨季主要受降水和岩石风化影响,大气降水对河水主要常规离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-的贡献率为分别为23.44%,9.66%,3.10%,17.81%,10.48%。研究区碳酸盐岩的风化产物是河水离子组成的主要控制因素。     

全球主要河流流域碳酸盐岩风化碳汇评估

碳酸盐岩风化吸收的大气CO₂主要以HCO₃ ^-形式连续地经由河流从大陆输送到海洋,成为陆地生态系统的重要碳汇。目前主要河流流域的碳酸盐岩风化碳汇估算存在不确定性,分布格局尚不清晰。基于GEMS-GLORI全球河流数据库提供的全球10万km ²以上主要河流流域多年平均监测数据,利用水化学径流法估算出全球主要河流流域碳酸盐岩对CO₂的吸收速率为0.43±0.15 Pg CO₂ yr ^-1,平均CO₂吸收通量为7.93±2.8 t km ^-2 yr ^-1。CO₂吸收通量在不同气候带下差异显著,热带和暖温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域年吸收速率的62.95%。冷温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域的33.05%,仅次于热带地区。本文划分出全球CO₂吸收通量的9个关键带,关键带的交汇处CO₂吸收通量较高。喀斯特出露流域碳酸盐岩对CO₂吸收通量的均值为8.50 t km ^-2 yr ^-1,约为非喀斯特流域的3倍。全球喀斯特出露流域碳酸盐岩风化碳汇在全球碳循环、水循环及碳收支平衡估算研究方面占据重要地位。     

新疆天然水化学特征区域分异及其地质成因

为研究新疆天然水化学特征区域分异及成因,采集、分析和田地区51组天然水样,收集已发表的新疆其它地区天然水化学数据103组。数据说明：南疆天然水总溶解性固体（TDS)（1 589.4 mg/L）是北疆天然水（513.5 mg/L）的3.1倍;83.33%和89.59%的北疆天然水TDS和TH符合中国饮用水卫生标准,南疆天然水TDS和TH达标率分别为62.26%和70.75%。北疆天然水水化学类型主要为Ca-HCO₃和Ca·Mg-HCO₃·SO₄,南疆天然水水化学类型主要为Na·Ca-Cl·SO₄和Na·Mg-Cl·SO₄。南北疆天然水化学特征区域差异与南北疆地质构造分区重合。地质构造演化的不同,为南北疆天然水提供不同物源;水文气象差异加剧了其天然水化学组分差异。     

Composition, spatial distribution, and environmental significance of water ions in Pumayum Co catchment, southern Tibet

The chemistry of major cations (Mg2+, Ca2+, Na+, and K+) and anions (HCO3 ?, SO4 2?, and Cl?) in the water of Lake Pumayum Co and its inflow river was studied, revealing the obvious ionic difference among various inflow rivers and the lake. The chemical type of the lake water was Mg2+-Ca2+-HCO3 ?-SO4 2+, but the major ions of the main inflow rivers were Ca2+-Mg2+-HCO3 ?. In the lake inlet of Jiaqu River, the main inflow river, there was significant variance of water chemistry within the depth less than 2 m. However, it was almost homogeneous at other area of the lake. Therefore, with the evidence of distribution of water chemistry and oxygen isotope of lake water, a conclusion can be outlined that Jiaqu River had a distinct effect on the hydrochemistry of the water on the submerged delta, whereas this is not the case for other rivers. The Gibbs plot revealed that the dominant mechanism responsible for controlling chemical compositions of the lake water was rocks weathering in the drainage area. Ion ratios and ternary plots further explored the main processes controlling the water chemistry of the catchment, i.e., carbonate weathering, pyrite weathering, and silicate weathering. The different hydrochemistry characteristics between river water and lake water may result from the CaCO3 precipitation. The findings will benefit the explanation of the environmental significance of carbonate in paleolimnological studies in the lake.     

柴达木盆地西北部库拉木勒克萨伊河—阿拉尔河流域水化学特征分析

运用水文地球化学常用分析方法,对柴达木盆地西北部库拉木勒克萨伊河—阿拉尔河流域进行了系统研究,分析了河水中主要离子特征、控制机制及其来源。结果表明:该流域为低矿化度、天然弱碱性淡水;河水类型主要为重碳酸盐型水,部分为氯化物型水;河水中主要离子的化学特征受控于岩石风化作用,流域蒸发作用逐渐显露,阿拉尔河蒸发作用较明显。河水中主要离子来自于岩盐、钾盐、硬石膏、白云石和方解石的风化溶解,并且受到少量溶解于河水中硅酸盐矿物的影响。     

陕西黑河流域地下水水化学特征

2017年在秦岭黑河流域7个采样点进行地下水样品采集。通过综合分析、Gibbs图、Piper三角图、主要离子比值法、主成分分析法得出黑河地下水化学成分的特点、水化学类型及其成因。结果表明:阳离子的主要组成成分是Ca^2+,HCO3^-是阴离子的主要组成成分,黑河流域地下水化学类型为HCO3^--Ca^2+和SO4^2--HCO3^--Ca^2+型。Gibbs图分析得出该地下水化学离子组成受岩石风化作用控制;Piper三角图、主要离子比值法、主成分分析及相关分析表明,地下水化学组分主要受方解石、白云岩等碳酸盐岩矿物的风化溶解,同时伴有硫酸溶解碳酸盐岩,受硅酸盐岩的溶解控制作用较小。     

藏南普莫雍错流域水体离子组成与空间分布及其环境意义(英文)

The chemistry of major cations (Mg²⁺, Ca²⁺, Na⁺, and K⁺) and anions (HCO₃ ⁻, SO₄ ²⁻, and Cl⁻) in the water of Lake Pumayum Co and its inflow river was studied, revealing the obvious ionic difference among various inflow rivers and the lake. The chemical type of the lake water was Mg²⁺-Ca²⁺-HCO₃ ⁻-SO₄ ²⁺, but the major ions of the main inflow rivers were Ca²⁺-Mg²⁺-HCO₃ ⁻. In the lake inlet of Jiaqu River, the main inflow river, there was significant variance of water chemistry within the depth less than 2 m. However, it was almost homogeneous at other area of the lake. Therefore, with the evidence of distribution of water chemistry and oxygen isotope of lake water, a conclusion can be outlined that Jiaqu River had a distinct effect on the hydrochemistry of the water on the submerged delta, whereas this is not the case for other rivers. The Gibbs plot revealed that the dominant mechanism responsible for controlling chemical compositions of the lake water was rocks weathering in the drainage area. Ion ratios and ternary plots further explored the main processes controlling the water chemistry of the catchment, i.e., carbonate weathering, pyrite weathering, and silicate weathering. The different hydrochemistry characteristics between river water and lake water may result from the CaCO₃ precipitation. The findings will benefit the explanation of the environmental significance of carbonate in paleolimnological studies in the lake.     

Multivariate Statistical Analysis and Geochemical Modeling to Characterize the Surface Water of Oued Chemora Basin,Algeria

Multivariate statistical methods and inverse geochemical modeling were jointly used to deduce the genetic origin of chemical parameters of surface water in the Oued Chemora Basin. The analysis of variance indicates that variations of all parameters at the three stations are significant except for pH and T (p > 0.05). R-mode cluster analysis reveals two distinct groups at each station and led to the conclusion that the major ion chemistry in the three stations is derived from organic and artificial fertilizers due to agricultural activities in the area and water–rock interaction. Mineral saturation indices, calculated from major ions, indicate that the surface water is generally super-saturated with carbonate phases, and all the water samples are under-saturated with respect to gypsum, halite, and CO_2(g). In a broad sense, the reactions responsible for the hydrochemical evolution in the Basin fall into three categories: (1) dissolution of evaporite minerals; (2) precipitation of carbonate minerals; and (3) ion exchange.     

湖北潜江凹陷北部古近系孔隙卤水矿床特征及成因

深层卤水是我国重要的液体矿产资源,其中含有钾、锂、铷、铯、溴、碘、硼等高价值元素,具有广阔的综合利用开发前景。通过研究江汉盆地潜江凹陷北部地区潜江组卤水矿床的储层以及水化学特征,对该地区卤水成因及其成藏条件进行了分析。深层卤水赋存于潜江凹陷古近系潜江组砂岩中,水化学类型以硫酸钠亚型为主,其次为碳酸盐型、氯化钙型和硫酸镁亚型。总矿化度在221.3~323.5 g/L之间,平均值为274.08 g/L,酸碱度为4.5~6.5。潜江组卤水浓缩程度不高,变质程度低,体系较为开放。结合卤水矿床的水化学和储层特征,盆地卤水来源主要有火山—地热水的补给、基性火山岩的水—岩反应和蒸发岩的地下溶解。位于潜江凹陷北缘的钟西地区砂岩厚度大,具有巨大的储集空间,在构造—岩相作用下可能储藏了来自潜江凹陷南部古盐湖的卤水,因此潜江凹陷北部钟西地区砂岩具有较好的成藏条件。