安徽马鞍山市当涂地区地下水水化学特征及演化机制

【研究目的】 了解长江中下游平原地区地下水流系统并深入分析其地下水水化学特征及其演化机制。【研究方法】 综合马鞍山市当涂地区的水文地质条件、水动力场等,基于研究区水化学基本特征,运用多元统计分析、水化学图件、离子比值和反向水文地球化学模拟等方法对该地区浅层地下水水化学演化进行分析。【研究结果】 结果表明：（1）研究区地下水主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主。（2）研究区地下水水化学类型主要可分为7类,其中松散岩类孔隙含水岩组和碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的水化学类型主要为HCO₃^-Ca型、HCO₃^-Ca·Na型、HCO₃·Cl-Ca·Na型以及HCO₃^-Ca·Mg型;基岩类裂隙含水岩组的化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃^-Ca·Mg型。（3）研究区浅层地下水水样超标率为46%,总体水质较差,超标率较高的组分依次为Mn、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硝酸盐（以N计）、Fe、As、氨氮（以N计）等。（4）研究区地下水的化学组分主要受到岩石风化作用的控制;此外,还存在Na-Ca的正向阳离子交替吸附作用。反向水文地球化学模拟结果进一步定量论证了水岩相互作用对本区浅层地下水组分的形成和演化起着主导作用。【结论】 研究区地下水主要为低矿化度偏碱性,主要可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩类裂隙水。主要离子比例和反向水文地球化学模拟揭示了本区浅层地下水化学组分主要是地下水溶滤方解石、白云石等碳酸盐矿物、石英、长石等硅酸盐矿物,高岭土等黏土矿物以及岩盐、石膏等达到过饱和之后形成的。     

浙江宁波平原地下水水化学特征及其生态环境效应

【研究目的】 为查明浙江宁波平原地下水特征及成因演化,促进宁波地区地下水环境优化。【研究方法】 在野外调查和取样分析的基础上,充分利用前人资料,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、离子比例系数及环境同位素等方法手段,全面系统地分析了宁波平原地下水状况。【研究结果】 宁波平原地表水和潜水以淡水为主,Ⅰ承压水和Ⅱ承压水以微咸水、咸水为主,潜水中HCO₃^-占绝对优势,Cl^-、Ca²⁺、Na⁺次之,地表水和承压水中Cl^-、Na⁺占主导地位,HCO₃^-次之。4种水共划分23种水化学类型,地表水和潜水受大气降水影响明显,深层承压水以封存型为主,与浅表水体天然联系不密切,受地质历史时期海侵影响较大。【结论】 与20世纪70年代相比,宁波城区Ⅰ承压淡水体分布范围无明显变化,Ⅱ承压水在人类生产生活和水体自然循环双重影响下,原淡水区演化出孤岛状咸水体,但淡水体整体分布范围外扩,面积增加了约12 km₂,其生态环境效应趋于正向发展。     

长春新区地下水水质特征及其对生态健康的评价

【研究目的】为查明长春新区地下水特征及演化，支撑东北老工业基地建设。【研究方法】本文在调查取样的基础上，充分利用前人成果资料，应用SPSS分析软件、地下水污染分析软件，通过对长春新区的地质条件、水化学参数空间分布特征、地下水化学类型、地下水化学成因的分析，得出系列结果。【研究结果】长春新区地下水的硬度较高且矿化度较大，HCO₃^－在地下水的离子中占据主导，Ca²⁺、Cl^-、O₄^2-、Na⁺在地下水中的绝对质量浓度较高；pH、H₂SiO₃、Sr、TDS、Mg₂₊、HCO₃^－的质量浓度相对稳定；地下水离子以HCO₃^－和Ca²⁺为主；Na⁺和K+同时来自岩盐和硅酸岩的溶解；Ca²⁺和Mg₂₊主要来源于碳酸盐的溶解。区内地下水质量可分为四级，其中Ⅴ类水未评出。【结论】总体来看，Ⅰ类水占7.50%，Ⅱ类水占32.10%，Ⅲ类水占20.80%，Ⅳ类水占39.60%。较好以上地下水占60.4%，总体情况较好。创新点：研究了国家级新区的地下水化学、成因和演化，得出地下水的水质特征，有效支撑区域生态健康发展。     

南方岩溶区地下水资源特征与水资源保障对策

【研究目的】中国南方岩溶地区干旱缺水等问题异常突出,岩溶地下水赋存和分布的复杂,开发利用率低,基于多年调查研究工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特征,研讨水资源保障对策。【研究方法】基于南方岩溶区地下水资源特点、地下水系统类型、地下水系统空间结构的叠置性和时空分布不均性分析,提出南方岩溶区水资源保障对策。【研究结果】南方岩溶区可从以下三方面充分发挥地下水资源安全保障作用,一是掌握地下水赋存分布规律,发挥分散供水和应急供水作用;二是加强调蓄工程建设,解决水资源时空分布不均问题;三是建立与生态重建和经济发展相结合的地下水资源可持续利用模式。【结论】南方岩溶区地下水赋存条件复杂,具有表层带岩溶水系统、岩溶地下河与管道流系统、岩溶大泉系统以及分散排泄地下水系统多种类型,规模大小不一,开发利用形式多样;在垂向上具有叠置性,水空分布严重不均;开发利用潜力较大。在地球科学系统论的指导下,查明岩溶水资源赋存分布规律,科学评价地下水资源量,因地制宜制定水资源开发利用和保护方案,为脱贫攻坚、生态文明建设和乡村振兴提供技术支撑。创新点：以系统水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特点;针对岩溶区水资源安全保障问题,分析其主要原因,提出了水资源保障对策。     

电感耦合等离子体质谱法测定硫时不同形态硫的影响

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)常常被应用于矿石、蛋白质和化石燃料等材料中硫含量的测定。文章综合研究比较了四极杆电感耦合等离子体质谱(Q-ICP-MS)和扇形磁场电感耦合等离子体质谱(SF-ICP-MS)测定硫的灵敏度、检出限及空白干扰。重点考察了两种不同的样品介质(水和2% HNO₃)中不同形态的硫对SF-ICP-MS测定硫信号的影响,并且深入研究了影响的原因。结果表明,硫含量相同但形态不同的含硫阴离子(S^2-、S₂O₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-)在2%的HNO₃介质中的信号比在水介质中的信号稳定,2%的HNO₃更适合于作为ICP-MS测定硫的介质。在2%的HNO₃介质中,S^2-、SO₃^2-中S的ICP-MS测量灵敏度(即标准曲线的斜率)分别为7828 cps/(μg·L^-1)、5528 cps/(μg·L^-1),SO₄^2-和S₂O₃^2-的测量灵敏度分别是为1321 cps/(μg·L^-1)、1299 cps/(μg·L^-1)。S^2-和SO₃^2-的灵敏度分别约为SO₄^2-的6倍和4倍;而S₂O₃^2-的灵敏度与SO₄^2-基本一致。主要原因在于S^2-、SO₃^2-形态的硫在HNO₃介质中形成了气态的H₂S和SO₂,相当于提高了雾化效率,从而使这两种形态硫的灵敏度大幅度提高。     

祁连山大雪山地区大气PM2.5细粒子中可溶性离子特征

为了研究祁连山大雪山地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征, 于2010年7月至2011年7月在祁连山冰川与生态环境综合观测站附近采集46个大气PM_2.5的Telfon滤膜样品, 并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析.结果显示: 所测样品的阴、 阳离子中, SO₄^2-、 NO^-₃、 Ca²⁺和NH⁺₄的质量浓度分别为1.54μg·m^-3、 0.38μg·m^-3、 0.73μg·m^-3和0.22μg·m^-3, 累计约占到水溶性离子总量的88%.可溶性离子浓度呈现出春夏季节明显高于秋冬季节的特征, 夏季的浓度最高, 其次是春季、 冬季和秋季. Cl^-、 Ca²⁺、 Na⁺和Mg²⁺之间的相关性极高, SO₄^2-和NO^-₃与大部分阳离子的相关性都很高, 说明大部分硫酸盐是来自于中亚沙尘源区的自然源, 而并非是通过人类活动造成的一次污染物通过二次反应过程得到的. NH⁺₄仅与SO₄^2-通过相关性检验说明, 该地区NH₃主要中和了大气中硫酸并生成(NH₄)₂SO₄.该地区的大气环境主要来源于自然源的影响, 但夏季风期间人为污染排放已经不可忽视, 这也得到HYSPLIT后向轨迹模式的计算验证.     

我国北方岩溶泉域生态修复策略研究

我国北方岩溶分布面积广,岩溶泉水资源丰富,是岩溶区工农业及居民生活的优质供水水源。但在全球气候变化和采煤等强烈人类活动的叠加作用下,我国北方岩溶泉水流量衰减,水质恶化,岩溶泉域生态环境功能下降。通过合理、适度的人工干预,强化岩溶大泉的自然恢复机能,并最终实现泉域生态环境修复,是当前我国生态文明建设的先行区和重点领域。论文在分析研究晋祠泉断流原因的基础上,针对性地提出并科学地评估了汾河二库强化渗漏补给、泉域岩溶水关井压采、煤矿区保水限采、近源生态补水和远源河道渗漏补给等一系列措施及预期效果,以期推进晋祠泉域岩溶地下水生态环境得到根本性改善。该研究工作有望对我国北方岩溶大泉的生态修复形成示范效应,为遏制我国岩溶区生态恶化现象提供科学依据。      

河北汤泉地热流体水文地球化学特征及其成因

提要：汤泉位于河北省遵化市西北部,为山前丘陵地貌,地热资源丰富。本文通过对该地区地热流体研究发现：Na⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺与SO^2-₄、HCO^-₃、Cl^-、NO^-₃是该地区地下热水的主要成分,水化学类型主要为SO^2-₄-Na⁺型,属于未污染的天然弱碱性水;流体中F^-含量平均为9.36 mg/l,远高于国家地下水质量标准ⅴ级;可溶性SiO₂的含量可作为地热温标;地热流体总矿化度平均为782.33 mg/l,属于淡水;为中等腐蚀型水,不结碳酸钙垢,无CaSO₄?2H₂O垢和SiO₂垢生成的可能;地热流体属于含岩盐地层溶滤的陆相沉积水;根据氢氧稳定同位素可知,河北汤泉地热流体主要来源于大气降水。     

河南淮阳县地热流体化学特征及其成因分析

【研究目的】淮阳地热属于典型的中低温沉降盆地型地热,研究淮阳县地热资源的质与量,有助于其合理开发利用及科学管理。【研究方法】本文综合利用地球化学、环境同位素,对淮阳县地温场及地热流体化学特征和成因进行分析研究。【研究结果】结果表明,深部热储地温场受基底构造与断裂影响较明显,构造单元分界处和多条断裂交汇处,地温梯度较高,如苏庄地温梯度3.75℃/100 m,其他地段<3.5℃/100 m。研究区内地热流体中主要为Cl·HCO₃·SO₄-Na、Cl·SO₄·HCO₃－Na、Cl·SO4-Na型。地热流体中阳离子主要以Na⁺为主,阴离子呈多样化,研究区地热流体主要来源于西部伏牛山区的大气降水,且地热流体发生水-岩作用,但相对较弱。地热流体为1952年前入渗补给的“古水”。【结论】淮阳经济可开采热储层主要为新近系明化镇组和馆陶组,区内地热资源开发主要可用来供暖,以促进当地经济发展,助力于本地区“双碳”目标的达成。创新点：分析了淮阳地温梯度与地质构造和断裂活动的关系;结合地层特性,讨论了淮阳地热流体中不同离子的来源以及地热流体的主要来源。     

沧县隆起北部地区地热资源特征及开发潜力

【研究目的】地热资源特征研究及开发潜力分析是开发区域地热资源的重要依据。【研究方法】本文将前人研究成果与最新钻井资料相结合,通过对沧县隆起北部地区地热地质背景、热储分布、地温场特征、水化学资源类型等主要因素进行剖析,建立了该区的地热成藏模式。【研究结果】沧县隆起北部地区是在渤海湾伸展型沉积盆地高大地热流值背景下,由北部燕山裸露区基岩接受的大气降水作为近源补给水源,进入基岩的冷水在深层循环过程中受到深部热源加热增温,沿断裂破碎带和不整合面向上运移富集,形成的以传导型传热机制为主的地热系统。【结论】本区地热资源特点为热储类型多、盖层地温梯度高、补给速度快、资源量巨大。主要表现为：区内分布馆陶组砂岩热储,奥陶系、蓟县系雾迷山组岩溶热储三套主力热水储集层;地温场分布主要受基底构造形态控制,基岩凸起区的平均地温梯度为45℃/km;地下水类型随着埋深的增加由HCO₃-Na、HCO₃·SO₄-Na型水向成熟的Cl-Na型水过渡;本区内三套热储的可采地热资源量为1.67×10¹⁰GJ,折合标煤5.72×10⁸t,年可开采地热资源量可满足供暖面积2亿m²,若在采灌平衡的条件下,沧县隆起北部地区年可采地热资源量为7.06×10⁷GJ,折合标煤2.41×10⁶t,可满足供暖面积0.85亿m²,具有良好的地热市场开发前景。     

青海省格尔木冲洪积扇地下水资源评价及其开发利用价值

【研究目的】格尔木市地处柴达木盆地南缘，是青藏高原上正在崛起的新兴城市，随着各个工业园区的建设及中国最大的钾肥生产基地的建成，地下水资源的重要作用更加凸显，查明其地下水资源量对工矿企业及钾肥生产基地的运行至关重要。【研究方法】基于资料收集、动态长观、钻孔抽水试验等手段，采用补给量总和法以及排泄量总和法结合数值模拟等方法，评价了区域地下水天然资源量及允许开采量。【研究结果】格尔木河冲洪积扇地下水天然资源量为199.8×10⁴ m³/d，允许开采量为100×10⁴ m³/d。【结论】格尔木地区存在百万吨级的地下水源，6座水源（已建/在建/规划）规划开采量达百万吨时，地下水有充足的补给保证，可持续稳定开采。最终提交了B+C级地下水储量100×10⁴ m³/d的百万吨级地下水源。创新点：基于最新一次的地下水详查工作，完善了区域地下水流模型；在设定模型入境水量场景时，采用“丰枯年组合”的方法，充分考验了含水层的调节能力和连枯年持续供水能力，评价的结果可信度高。     

珠江流域地下水资源评价及问题分析

本文在梳理流域地下水资源评价现状及历史的基础上,讨论了水资源评价方法和分区原则,将珠江流域划分为129个四级地下水系统,以地下水系统为评价单元,在充分考虑不同水文地质参数的基础上,分析评价地下水资源量及存在的问题,讨论珠江流域三级阶地不同水流运动特征,阐述了评价的精度以及水利工程对地下水循环的影响。通过本次评价,珠江流域地下水天然资源量1374.16亿m~3,可开采量为578.7亿m~3,开发利用率仅10.01%。珠江流域跨度较大,水动力特征迥异:上游云贵高原深切峡谷区、中游桂中峰丛洼地区、下游冲洪积平原区,据不完全统计,珠江流域蓄水量大于100万m~3的水库32座,水利工程的修建以及水库对水资源调蓄和分配给地下水资源评价带来一定困难,不同部委对地表水和地下水概念上的分歧导致二者间流域边界不一致以及流域水资源评价结果的差异,为此提出了解决问题的建议,以期为地下水开发利用与治理保护服务。     

晋西南峨嵋台塬的岩溶水系统及岩溶水资源潜力

本文通过分析峨嵋台塬的地质结构和岩溶水补给的自然条件,提出:(1)峨嵋台塬岩溶水具独立的地下水系统特征,北边界为里望断裂,南边界为临猗断裂,西边界为沿黄河东岸延展的夹马口—小梁断裂,东边界为稷王山东麓泥页岩带和变质岩体;(2)岩溶水主要来自稷王山裸露区大气降水,少量排向河津—侯马盆地和运城盆地,大量沿临猗断裂带向黄河方向迳流排泄,排泄量不到东王岩溶泉流量的10%;(3)峨嵋台塬岩溶水潜力有限。     

海河流域地下水资源特征和开发利用潜力

海河流域水资源严重短缺,地下水长期超采是制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。开展流域地下水资源及开发利用潜力研究,对支撑服务地下水超采治理、地下水资源可持续利用和生态环境保护都具有重要意义。经系统评价,海河流域天然资源量252.99×10~8m~3,生态水位约束条件下的浅层地下水开采资源量172.98×10~8m~3,可更新的深层水可利用量4.68×10~8m~3。海河流域山区地下水质量总体较好,Ⅰ～Ⅲ类水占比40.83%,平原区浅层地下水质量较差,Ⅰ～Ⅲ类水占比14.10%,深层地下水质量优于浅层地下水,Ⅰ～Ⅳ类水占比74.25%。海河流域山区地下水开采潜力总体较小,燕山和太行山北部山区,地下水资源禀赋较差,基本无开采潜力,太行中部山区地下水开采程度较高,无开采潜力或开采潜力较小,太行南部山区地下水资源禀赋良好,开采潜力较大;平原区浅层地下水在不同水文地质单元开采潜力差异较大,山前平原浅层地下水长期超采形成大范围降落漏斗,无开采潜力或潜力较小,中东部平原浅层地下水资源禀赋较差,以微咸水为主,开采潜力较小,山东省鲁北平原区浅层地下水开采程度较低,聊城—德州一带开采潜力较大;雄安新区地下水总体无开采潜力。平原区深层地下水基本无开采潜力。     

长江流域地下水资源特征与开发利用现状

为提升对长江流域水文地质和地下水资源的认知程度,突破以往单独从地表水或地下水角度进行评价的局限性,长江流域水文地质调查工程以地球系统科学理论和水循环理论为指导,充分考虑地表水与地下水的转化关系,将水文地质单元和地表水流域有机结合,划分长江流域地下水评价单元,建立典型地下水资源评价模型,开展了新一轮长江流域地下水资源评价。评价结果表明:(1)长江流域水循环要素时空分布不均,降水以中游最多,并由东南向西北递减;地表径流主要集中在夏季,且长江北岸比南岸集中程度更高;蒸散发量总体上呈现东部高于西部的特征,最大值集中在长江中游一带;长江流域地下水位总体保持稳定,丰枯季水位变化总体不大,一般小于2 m;长三角超采区的地下水漏斗面积已明显减小,相关环境地质问题得到了有效控制。(2)2020年长江流域的地下水资源总量2421.70亿m~3/a,其中山丘区地下水资源量2092.79亿m~3/a,平原区地下水资源量331.35亿m~3/a;地下水储存量较2019年整体略有增加趋势,其中四川盆地最为明显,共增加23.72亿m~3。(3)长江流域的水质上游优于下游,优质地下水主要分布在赣南地区和大别山南麓一带,部分地区水质较差的主要原因是原生劣质水的广泛分布。长江流域地下水开发利用水平整体很低,局部地区由于过往不合理的开发所引发的环境地质问题已得到缓解,岩溶塌陷、地面沉降等问题得到了较好控制。建议适当开发利用赣南地区和大别山南麓一带优质的基岩裂隙水。     

A study of234U/238U ratios in groundwaters of Taiyuan area,Shanxi Province

Uranium contents and²³⁴U/²³⁸U ratios have been determined on 29 water samples from the Taiyuan area, Shanxi Province. The results show that the same artesian aquifer has similar uranium contents and²³⁴U/²³⁸U activity ratios, and the deeper aquifers have higher A. R. values but lower uranium contents. The A. R. values increase slightly towards groundwater flow in the artesian aquifers dominated by oxidizing ground waters. The Lancun Spring and the famous Jinci Spring belong to two different karst groundwater systems, i.e., the east and west karst groundwater systems. The recharge area of the Lancun Spring should cover the wide limestone outcrops of middle Ordovician in the northeast. The Ordovician fissure-karst ground water to the Jinci Spring is extensively mixed with fissure water in Carboniferous-Jurassic formations and seepage water from the Fenhe River.     

松花江—辽河流域地下水资源及其生态环境问题

松花江—辽河流域(简称松辽流域)是中国重要的商品粮基地,地下水资源对维护中国粮食安全具有重要作用。2019年松辽流域地下水资源量为797.31×10~8m~3/a,地下水开发利用量为276.4×10~8m~3。松辽流域地下水面临着水资源局部短缺,局部水位持续下降,"三氮"污染加剧,以及湿地萎缩、土地荒漠化、盐渍化等资源、环境与生态问题。本文对这些问题进行驱动因素分析,主要是气温升高导致水稻适宜区扩大,土地利用方式改变,耕地面积特别是水田面积大幅增加,造成地下水过量开采、地下水面源污染加剧;水库的大量修建加剧干旱缺水地区河道径流减少,地下水补给来源不足,造成地下水供水能力下降,地下水位下降。针对这些问题,提出了加强水资源调查监测,开展水资源合理配置研究,实行地表水和地下水联合调度;加强水资源管理制度建设,强化制度刚性约束;调整农业种植结构,推进节水灌溉,提高水资源利用效率等建议措施。     

Numerical simulation and environmental impact prediction of karst groundwater in Sangu Spring Basin,China

The changes of development and utilization of karst groundwater in Sangu Spring Basin have made the original groundwater resource evaluation unable to meet the needs of future economic development. Based on analysis of existing data, combined with the characteristics of supplement, runoff and draining of regional karst groundwater, the Visual Modelflow software was used to build a numerical simulation model of Sangu spring Basin. The amount of karst groundwater resource and groundwater environment of the Basin were evaluated under different exploitation schemes, and the changes of karst groundwater environment in the future ten years were also predicted. The fitting error which is less than 0.5 m between the calculated value and measured value of the water level in the fitted borehole accounts for 93%. For the lithologically and structurally complex Sangu Spring Basin, the fitting effect of numerical simulation model was ideal. On the basis of the current mining amount of 111.80 million m³/a, the total redistributed exploited amount in the spring region was 61.79 million m³/a. Under the condition that the quantity of recoverable resources reached 173.59 million m³/a and under different precipitation schemes, all constraint conditions were satisfied, such as regional water level drawdown, maximum allowable water level drawdown in every simulated water source area and the flow rate of Guobi Spring. The results will provide a scientific basis for the rational development and utilization of karst groundwater in Sangu Spring Basin.