淮河流域平原区高氟地下水与水化学类型的关系研究

自然状态下,高氟地下水的形成与地下水水化学类型密切相关。利用淮河流域平原区775组地下水水化学数据,对地下水的氟含量和水化学类型进行对比分析。结果表明:当TDS小于1. 5g/L时,HCO3-Na·Mg型地下水F-≥1 mg/L的比例达94. 03%,HCO3-Na·Ca·Mg型地下水F-≥1 mg/L的比例达67. 68%。随着阳离子中Mg2+和Na+相对含量上升且Ca2+相对含量下降,阴离子中SO42-和Cl-相对含量下降且HCO3-相对含量升高,高氟地下水占比上升。     

关中盆地大荔地区地下水氟水文地球化学规律

为了研究关中盆地大荔地区氟的水文地球化学规律,采集239个地下水样品及35个土壤样品,分析了水化学类型和水化学组分对氟的影响,结果表明在弱碱性环境下,重碳酸钠型是促进氟富集并增强围岩向地下水中转化的主要因素;硫酸钙镁型的地下水抑制氟富集。水化学组分中Na+、Cl-、HCO3-、pH与氟呈正相关,而Ca2+则抑制水溶液中氟含量增加;迁移系数与HCO3-、pH呈正相关关系,与其他主要离子呈负相关关系。利用Preeqic软件分析了饱和指数和Ca2+、F-的离子活度,得出萤石的平衡控制着氟和钙的水文地球化学行为,F-可能来源于萤石和方解石的分解。     

滦河三角洲地区深层地下水化学演化规律及成因分析

以滦河三角洲地区第Ⅲ含水层组为例,选取两条水文地质剖面分析深层地下水化学组分特征。文章利用Piper图分析了上下游水化学的分带性,从上游到下游演化顺序为HCO3—Ca·Na型、HCO3·SO4—Na·Ca型和HCO3·Cl—Na型。上游地下水沿流动方向主要发生了溶滤作用,引起HCO-3和Ca2++Mg2+等比例增加,Cl-+SO2-4和Na+也等比例增加。下游地下水沿流动方向不仅发生了溶滤作用,还发生了阳离子交换和脱硫酸作用,引起下游地区Ca2+、Mg2+和SO2-4逐渐减小,Cl-和Na+显著增加,且Na+增加幅度明显大于Cl-。本研究加深了承压含水层地下水从山前到滨海地区整个循环路径上的水化学演化规律及成因的认识。     

廊坊市地下水化学特征变化研究

为揭示廊坊市地下水水化学特征的形成机理,收集并检测了39个地下水样本。采用相关性分析法、水化学方法和离子比系数法研究了其水化学特性、影响因素和变化原理。研究结果表明:影响浅层地下水盐渍化的主要化学离子为SO42-、NO3-、Cl-和K+。SO42-、NO3-和Cl-的含量差异很大,其他指标相对稳定。γNa/γCl的比值表明在径流形成过程中Na+从土壤含水层中释放出来;水中的Ca2+与土壤中的Na+之间存在交换,导致γNaγCl;γNa/(γNa+γCl)的比值表明,随着地下水深度的增加,阳离子交换水平增强,导致主要阳离子从Na+转变为Ca2+;γHCO3+γSO4/γCa+γMg的比值表明浅层地下水主要来自大气降水,阳离子交换对深层地下水的影响更为明显。廊坊市浅层地下水类型主要为HCO3·SO4-Ca,其分类较复杂,而深层地下水主要为HCO3-Na,地下水的类别较简单。     

肥城市岩溶水水化学特征及形成机制

系统分析地下水长期实测数据,并综合运用数理统计方法、水文地质学、水文地球化学的基本理论,探讨了肥城市水化学特征及其时空分布规律、水化学特征形成机制及水文地球化学过程。结果表明:肥城市地下水水化学类型主要为HCO3·SO4—Ca·Mg型,部分为HCO3·SO4·Cl—Ca·Mg型和HCO3·Cl—Ca·Mg型,主要阴离子由HCO3-向SO42-和Cl-偏移,总溶解固体(TDS)及总硬度呈明显增大趋势;地下水多数离子浓度从补给区经径流区到排泄区越来越高;方解石和石膏的溶滤作用是研究区内地下水水化学成分变化的主要影响因素,同时存在部分的盐岩溶解及阳离子交替吸附作用,而人类活动也是不可忽视的重要影响因素。      

皖北典型区高氟深层地下水的分布及影响因素

选取皖北典型区深层地下水的氟作为研究对象,在资料收集、水文地质调查、采样测试的基础上,获取了81个深层地下水及71个浅层地下水样品的测试数据。综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper图示法,分析深层水氟的分布特征、来源及形成影响因素,结果表明:皖北典型区的深层地下水氟含量具有四周低、中部高的特点;高氟水多呈弱碱性,依据水化学类型特征可将该研究区划分为三个系统:亳州系统、阜阳系统和蒙城系统。亳州系统多为Cl—Na型水,阜阳系统多为HCO3—Na型水,蒙城系统较复杂,包括Cl—Na型、HCO3·SO4·Cl—Na型、HCO3—Ca·Mg型及HCO3—Na·Mg·Ca型水;深层地下水中氟的主要来源是含氟矿物的溶解;弱碱性水、溶解/沉淀作用和阳离子交替吸附作用是影响皖北典型区深层地下水氟形成的主要影响因素。     

中国北方高砷地下水分布特征及成因分析

本文分析了银川平原北部饮水型砷中毒分布、水文地质条件和水化学特征,并探讨了地下水中砷离子分布规律和富集环境。研究表明:高砷地下水区呈两个条带状分布于冲湖积平原,主要为埋藏深度小于40m的潜水,水化学环境呈弱碱还原环境,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca,Cl·HCO3-Na,Cl·HCO3-Na·Ca型;最后对比分析了中国北方内蒙古平原、山西大同盆地、新疆、吉林西部高砷地下水分布和环境地质特征。     

冀东北地区中低温对流型地热系统的氟指示意义研究

为查明冀东北地区中低温对流型地热系统中氟的富集过程,通过对地热流体水化学特征和同位素数据的分析,研究地热流体中氟的分布特征、富集规律、水化学过程及影响因素。结果表明:研究区地热流体F^-含量为1.36~23.83 mg/L,呈现北高南低的趋势;在HCO3^-—Na^+和SO4^2-·HCO3^-—Na^+等Na型水中富集程度高于HCO3^-—Ca^2+和HCO3^-—Ca^2+·Mg^2+等Ca型水;碱性环境、温度和循环深度是影响氟离子富集的主要因素;水岩作用、含氟矿物溶解及阳离子交换作用,是控制高氟地热水水化学特征的主要地球化学过程。氟浓度异常可为寻找地热资源提供基础参考线索,为地热资源的科学合理利用提供科学依据。     

鲁中南典型岩溶区岩溶水水化学特征及成因分析——以双村岩溶水系统为例

通过对2013年9月在双村岩溶水区域采集测试的18组岩溶水化学资料进行分析,探讨了该区地下水的水化学特征,并利用R型因子分析法对影响该区岩溶水化学组分的3个主要因素进行了研究,分析结果表明:弱碱性地球化学背景下地下水对包气带的离子类质同象替代作用影响着岩溶水中Mg2+、K+、F-,人为污染因素控制着Cl-、Na+、NO3-、SO42-,岩溶水中的HCO3-、Ca2+、p H值受岩溶碳汇因素所影响。以上3种因子可以解释双村岩溶区岩溶水水化学特征87.103%的成因。     

山东省高密市高氟区地球化学及水文地球化学特征

为查明高密市高氟地下水的地球化学及水文地球化学背景,了解地下水中氟的来源、运移及富集规律,对采集到的382件岩土样品,300件地下水样品进行了主要组分的分析测试;将F-与岩土类别,地下水pH值,Na+、Ca2+等阳离子以及Cl-、SO2-4等阴离子进行相关性分析;对F-在高密市的水平分布特征和垂向分布特征进行了细致研究。结果表明:该区地下水中主要供氟源为南部丘陵基岩区的砂岩、砾岩、泥岩及火山岩、火山碎屑岩;土壤氟含量水平分布由南向北递增,垂向分布为上高下低;高氟水中F-含量与Na+呈正相关、与Ca2+呈负相关,与Mg2+无明显相关性,与阴离子含量无明显相关性,与矿化度无明显相关性,与pH值呈微弱正相关。通过开展高氟区地球化学和水文地球化学背景研究,对地氟病高发区高氟地下水的形成、运移与富集研究起到一定的参考作用。     

徐州东部废弃矿井地下水化学及其时空演化特征分析

矿区闭坑后,区域地下水动力条件的改变以及引起的地下水污染可能对环境影响较大。本文以徐州东部废弃矿井为 研究对象,在进行水文地质调查分析的基础上,采集地下水样,进行水化学分析,结果表明研究区内太原组灰岩含水层的 水化学类型具有明显分带性,从西北向东南由HCO3·SO4-Ca型、SO4-Ca·Mg型向HCO3·SO4-Ca·Mg型、HCO3-Ca·Mg型依次 过渡。矿井关闭后,地下水位抬升,水文地质条件发生改变,地下水水化学组分相应有所变化。对研究区水化学特征的演 化特点进行分析,发现地下水受阳离子交替吸附作用影响,呈现出Ca2+、Mg2+、SO42-增大,Na+、K+减小的趋势。     

湖南新田富锶地下水水化学特征与成因分析

研究湖南新田富锶地下水水化学特征及成因,为富锶地下水的可持续利用与开发提供理论依据。对研究区21个下降泉、30个机井富锶地下水样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关性以及离子比值的研究。结果表明：下降泉水化学类型全部为HCO3-Ca型,机井水化学类型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型为主。相关分析表明,下降泉和机井中SO42-与Ca2+、Mg2+均表现显著相关或极显著相关,HCO3-与Ca2+、SO42-与NO3-在下降泉与机井中的相关性具有差异,下降泉、机井Sr与Ca2+、Mg2+、HCO3-均表现为极显著相关。Gibbs图表明下降泉和机井的水化学组成主要受水-岩相互作用的控制,下降泉、机井c(Ca2+)/c(Mg2+)、c(HCO3-)/c(SO42-+Cl-)、c(Na+)/c(Cl-)、c(Cl-)/c(Ca2+)系数比值具有差异。结果表明富Sr地下水的形成受碳酸盐岩成分影响显著,赋存条件的差异导致富锶地下水在下降泉、机井中的水化学特征、相关性以及离子系数比值的差异。     

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。      

赤泥中氟迁移转化的影响因素分析

为了研究赤泥中氟向下运移过程中的影响因素,根据堆场周围的水文地质条件,设计了7组动态淋溶试验,并对试验数据进行了灰色关联度分析。结果表明,排放7天后的赤泥其表面下700 mm处的温度仍达78℃,而刚排放到堆场的冲灰水温度更高,可达87.5℃,高温赤泥和冲灰水有利于氟的迁移;赤泥的pH值为10.29～11.83,浸出液的pH值为12.00～13.20,碱性很大,致使氟易随水迁移;赤泥的其它污染组分,如总硬度、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+,均对氟的迁移有一定的影响,且Na+、SO42-和Ca2+为主要控制因素,即溶液中Na+、SO42-、Ca2+含量越高,赤泥中的F-离子越易淋出。      

基于主成分分析的岩溶水水化学组成及影响因素研究——以贵州水城盆地为例

2015年9月对贵州水城盆地进行采样,共采集地下水样品12个,地表水样品10个,综合运用相关性分析、主成分分析等方法,并结合PHREEQC软件对矿物饱和度指数的计算结果,探讨了地下水、地表水水化学特征现状及其影响因素。研究结果表明:水城盆地岩溶水的水化学类型主要为HCO3-Ca型,部分为SO4-Ca型,地下水和地表水水化学组成主要受Ca2+、K++Na+、HCO3-、SO42-和Cl-影响。研究区地下水和地表水中Ca2+和HCO3-主要来源于碳酸盐岩地区的水-岩反应,水体中Cl-、NO3-和Na+主要来源于城镇生活污水、屠宰废水排放。地下水水质受水-岩反应影响,部分区域受到人类活动干扰明显;地表水水质在钟山区方向主要受沿途生活污水和农业面源污水汇入影响显著,而在水城县方向受煤矿企业排放废水影响较大。      

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。     

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征及其对煤层气富集的影响

水文地质特征对煤层气的富集有很大的影响。从水化学类型和水动力条件方面分析了准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征,探讨了水文地质条件对该区低煤阶煤层气富集的控制作用。结果表明:研究区地表水水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg,地下水水化学类型主要为Cl·SO₄ -（K+Na）·Ca·Mg或者SO₄·Cl-（K+Na）·Ca·Mg。研究区地下水受地形和地质构造的控制,地下水流向大致为由南向北,汇聚到研究区北部的向斜核部。在地下水水化学类型和水动力条件对煤层气富集影响分析的基础上,认为研究区北部的向斜核部有利于煤层气富集。      

塔里木盆地北缘图木舒克绿洲区潜水水文及水化学特征研究

基于野外调查、钻探数据和水井调查,明确图木舒克绿洲地区潜水的水文地质特征,并采用数理统计法、相关性分析、离子比值、因子分析等方法对研究区64组水样测试结果进行分析。结果表明:(1)浅层地下水阳离子含量Na+Ca2+Mg2+K+,以Na+为主;阴离子含量SO42-Cl-HCO3-,以SO42-为主;(2)研究区四十四团19连、16连连线以北,四十四团青年连以南矿化度3g/L,为微咸水;金墩镇南,青年连以北矿化度3g/L,为半咸水和咸水,局部为盐水。矿化度整体上呈现南北低,中间高的分布特征;(3)潜水水化学类型在叶尔羌河沿线以南及四十四团13连、16连连线以北以SO4·Cl-Na·Ca型为主;叶尔羌河以北,四十四团13连南以Cl·SO4-Na型为主,四十四团16连南以Cl·SO4-Na·Mg为主;(4)潜水离子来源主要为岩盐与硅酸盐岩溶解,水化学过程主要受蒸发浓缩作用、溶滤作用控制,同时也受阳离子交替吸附作用及人类活动共同影响。     

银川平原水化学特征分析

基于银川平原的水文地质条件,对研究区的地下水环境综合指标与地下水化学类型进行了分析:EC值与DO值呈负相关关系,随着含盐量的增高,EC值增高,DO值减小;TDS与EC之间存在较好的正相关性,水中溶解的盐类越多,水的TDS 值越高,水的导电性越好,其电导率EC值越大。阳离子平均浓度由大到小为Na+>Ca2+>Mg2+>K+>NH+4,阴离子平均浓度由大到小为HCO-3>SO2-4>Cl-。研究区地下水类型以HCO3·SO4—Ca·Mg、HCO3·SO4—Ca·Na、HCO3·SO4—Na·Mg,以及SO4·HCO3—Na·Mg等类型为主。活度系数与离子强度呈反比,即离子强度升高导致水溶液中的离子浓度和电荷量升高,离子重新组合成溶质,导致离子活度系数下降。研究区内方解石最接近于平衡状态,可能存在于含水层环境中。对地下水环境综合指标和各组分浓度以及研究区水化学的形成环境进行分析可知:位于研究区中南部的65号点属于SO4·Cl—Na型水,受污染的可能性大;而在其南部的4、83、290号点,由于位于黄河灌溉区,受地表水的影响增强,地下水污染程度较65号点低。     

内蒙古杭锦旗气田区地下水化学特征及其形成机制

对内蒙古杭锦旗气田区浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,结果表明：杭锦旗气田区浅层地下水具有较高的矿化度,偏碱性,硬度较大,枯水期TDS浓度和总硬度高于丰水期;研究区浅层地下水化学组分在小范围内具有一定的空间变异性,地下水阳离子以Na+、Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型主要有HCO3 Ca型、HCO3 Na型和SO4·Cl Na型;研究区浅层地下水化学组分来源于碳酸盐矿物、硅铝酸盐矿物和蒸发岩的风化溶解,且丰水期和枯水期水化学组分有微弱变化,地下水化学特征的形成以岩石风化溶解作用为主。