唐山曹妃甸浅层水咸化机制及反向模拟

采集了唐海至渤海湾剖面的13组水样,分析了研究区浅层地下水的化学特征及成因机制。运用Phreeqc软件反向模拟
了地下水流路径上浅层微咸水(咸水)的补给机理及咸化过程。结果显示:浅层地下水由北向南,ρ(TDS)由0.36g/L逐渐上升到
39.2g/L,水化学类型从HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型过渡为Cl·HCO3-Na型再转变为Cl-Na·Mg型。微咸水形成以咸淡混合
为主,期间伴随着岩盐、斜长石、CO2、高岭石、钾长石、石膏的溶解及钙蒙脱石、方解石的沉淀析出。咸水形成初期主要受海水入
侵影响,后期受蒸发作用影响又进一步咸化。      

永城市浅层地下水污染分布特征及来源识别

为有效管理和保护永城市浅层地下水资源，维系水资源可续利用，必须查明其污染物的分布特征和来源。在对永城市浅层地下水采样分析的基础上，结合分析城市发展带来产业布局改变及土地利用类型分布对其造成的影响，研究其主要污染组分的来源及分布特征。结果表明:城市第二产业（工矿业）发展，GDP的增长与浅层地下水中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）上升存在相关性，城市工业及人口密集区与污染严重区位置趋于一致。浅层地下水污染的最主要来源是SO₄2-含量的上升，除了直接导致水质变差外，还会间接改变水文地球化学作用的强度，造成原本难溶的碳酸盐和硅酸盐的溶解量增大，使得ρ（TDS）进一步上升而改变水质。其次，NO₃-、COD也是浅层地下水主要的污染来源，其部分来源工业废水，部分来源于农业上农药和化肥的过量使用。      

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:①地下水中氟含量的变化范围为0.8~6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定的上限（1.0 mg/L）;②总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水（ρ（F-）≤1.0 mg/L）分布在国道314以北的补给区,高氟地下水（ρ（F-）>1.0 mg/L）分布在国道314以南的径流区和排泄区;③高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO₃-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO₄-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO₃-;④地下水的pH值范围为7.9~8.9（均值为8.4）,表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ（F-）与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F-,这表明水中OH-与矿物表面F-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;⑤地下水的F-含量与Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF₂）是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ（F-）与ρ（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+作用的存在;⑥绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ（F-）与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ（F-）的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca2+、Mg2+与Na+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ（F-）与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值（5.71）远大于低氟地下水SAR均值（1.67）,这也进一步证明高氟地下水中的Ca2+、Mg2+与含水介质的Na+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;⑦所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数（SI）与F-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物（主要是萤石）的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态（SI>0）。这表明CaCO₃的沉淀可能促进了CaF₂的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;⑧研究区低氟地下水的δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O值介于-11.65‰~-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;⑨研究区地下水中ρ（F-）/ρ（Cl-）比值与ρ（F-）间呈现正相关,即ρ（F-）/ρ（Cl-）比值随ρ（F-）增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征（包括氟的富集）主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH-与矿物表面F-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附（地下水中Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。      

弱透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响

华北平原地下水持续超采引起黏性土压密释水。利用天津塘沽1200m深层钻孔原状土样测试分析,探讨第四纪地层弱
透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响。研究发现,黏性土工程指标变化主要受压密释水的影响,释水段黏性土密度增大,
孔隙度、含水量降低,渗透性减弱,固结度增高,且在厚层黏土、砂粘互层及邻近含水层处表现显著。按含水层组分析,第一含水组(0
~100m)黏性土释水程度较小或以弹性变形,第二含水组(100~260m)为早期压密释水段,第三、四含水组(260~400m)为目前压密
释水段并逐步增加。对比压榨前后黏性土微观结构变化发现,絮状结构黏土垂向压缩量较大,即引起水平渗透系数明显降低。      

隔档式构造区岩溶地下水流系统多级次嵌套结构的水化学识别

川东隔档式构造区岩溶地下水流系统表现出多级次嵌套结构的特征, 之前主要是定性的水文地质条件分析, 缺乏来自水化学方面的量化依据。利用41个浅层和19个深层岩溶水样的水化学资料开展分析, 发现浅层岩溶水为HCO₃-Ca·Mg型,ρ(Mg2+)较低, 深层岩溶水为SO₄-Ca·Mg型且ρ(Mg2+)明显偏高, 说明地下水在岩溶含水层中的滞留时间与ρ(Mg2+)具有正变关系。对典型剖面地下水流系统的分析表明, 优先采用ρ(Mg2+)来评价地下水滞留时间, 将地下水排泄点ρ(Mg2+)小于20, 50 mg/L分别作为划分局部-中间、中间-区域水流系统的依据。浅层岩溶水受地貌作用控制明显, 其中浅切沟谷泉点为局部地下水流系统的排泄点, 深切沟谷泉点一般属于中间或区域流动系统的排泄点。ρ(Mg2+)反映了泉水循环的滞留时间, 也能够反映钻孔所揭露的深循环特征。这种水化学识别方法可为相似岩溶区识别地下水流系统的多级次嵌套结构提供参考。      

长江中下游地区地下水卤素元素的形成及其分布规律

本文以丰富的实际资料，论证了地下水的卤素元素（F、Cl、Br、I）的形成、含量及其分布规律与含水介质成分、上覆岩土性质、地下水退流条件、氧化还原环境、地下水矿化度之间的关系。根据江汉平原东部区和鄱阳湖区地下水中Br、I元素的调查研究结果及它们形成的控制因素与分布规律，结合长江三角洲南部区水文地球化学环境条件分析对比，指出该区是一个形成Br、I矿泉水的有利地区。     

断层垂向封闭性定量分析及其在渤海湾盆地A油田中的应用

在油藏内部,断层垂向封闭程度对原油物性具有重要影响。根据断层封闭机理及其影响因素研究,通过垂直断面方向上的断面正压力（δ_F）及断裂带物质抗压强度（δ_C）对比,建立起利用断层紧闭指数（I_FT=δ_F/δ_C）表征断层垂向封闭性的方法,并将其应用于渤海湾盆地A油田原油物性平面差异的研究中。结果表明:①不同断层的I_FT不同,I_FT越大,垂向封闭性越好,A油田明化镇组下段断至潜山但不沟通海底的断层,I_FT最高,来自深层的热量向浅层运移,形成局部高温环境,生物降解弱,原油物性好;②同一断层不同断点的断面正压力和断层缝充填物质相对含量不同,沿断层走向,I_FT也不相同;③A油田断块区主控断层从西南往东北I_FT逐渐降低,形成差异生物降解,使地层原油黏度向东北逐渐增大。利用断层紧闭指数法判断油藏主控断层的垂向封闭性,并与原油物性分布的差异性进行对比,两者规律相吻合,表明利用断层垂向封闭性判断油藏原油物性是可行的。      

洞庭湖平原西部地区浅层承压水中铵氮的来源与富集机理

洞庭湖平原西部地区浅层承压含水层是当地主要的地下水开采层,却面临严重的水质型缺水问题,其中以铵氮异常最为典型,但目前对于其来源和富集机制的认识十分薄弱。以洞庭湖平原西部为研究区,沿区域地下水流方向对地下水样品进行水文地球化学分析,旨在查明地下水中铵氮的来源,揭示地下水流动对铵氮富集的控制机理。结果表明:NH₄-N质量浓度为0.05~16.75 mg/L,且与DOC、HCO₃-、As、Fe2+、Mn、P质量浓度呈现较好正相关性;而高质量浓度的NH₄-N对应着很低质量浓度的Cl-、SO₄2-、NO₃-和很低的Cl/Br比值,可以推测浅层承压水中的铵氮主要由天然有机质矿化作用产生,而非人为输入。沿着地下水流向,NH₄-N和As、Fe2+、Mn质量浓度均显著升高,说明由于水流越来越滞缓,含水介质颗粒越来越细,沉积物有机质越来越富集,含氮有机质矿化作用逐渐增强,使得NH₄-N质量浓度逐渐升高,并形成了还原性逐渐增强的地下水环境,相关地球化学过程产生的还原性组分（砷、铁、锰等）也逐渐富集。本研究进一步丰富了地下水原生铵氮的成因理论,可为当地的供水安全保障提供理论基础。      

江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征及其指示意义

溶解性有机碳（DOC）是地下水中砷释放过程的关键因素,为查明江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征,识别有机质的降解过程对砷富集的影响,采用稳定碳同位素分析测试技术并结合地下水化学特征,对江汉平原典型砷中毒病区的浅层地下水进行了区域采样分析。结果表明:浅层承压水的砷质量浓度为0.23~2 621 μg/L。地表水较地下水具有更负的δ13C_DOC、δ13C_DIC值。地下水中溶解性无机碳（DIC）的δ13C_DIC值在-11.9‰~-3.99‰之间,溶解性有机碳的δ13C_DOC值在-28.5‰~-19.6‰之间。地下水的δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与ρ（As）呈一定负相关关系,表明微生物作用下有机质的降解促进了As的富集。δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与δ13C_DIC和ρ（DOC）均具有较显著的正相关关系,表明地下水中有机质的氧化分解是导致δ13C_DIC贫化的重要过程,微生物作用下溶解性有机质的降解是地下水中无机碳的重要来源。此外,江汉平原少数高砷地下水呈现较大的δ13C_DIC值,推断江汉平原高砷含水层强还原环境下可能存在的产甲烷过程导致了明显的碳同位素分馏。      

基于水动力量化因子的岩溶强发育深度研究

地下水垂向循环水动力条件是岩溶发育深度的主要控制因素。为探求川东背斜构造岩溶区多级水流系统控制下的岩溶强发育深度，采用地理信息系统（GIS）技术，选取地形指数和水动力坡降构建岩溶水动力强弱的量化因子F_HQ，并结合钻孔数据推求假角山背斜构造区地下岩溶强发育深度。研究显示:水动力因子F_HQ与地形指数、水动力坡降在空间上呈明显正相关关系，同时可指示岩溶水流系统向深循环的深度，以此推求背斜构造区地下岩溶的强发育深度下限。假角山背斜两翼F_HQ集中在0.1~0.4之间，岩溶水动力整体偏弱，深沟F_HQ值整体高于浅沟。东、西翼深沟控制下的地下岩溶强发育深度分别约40~100 m和110~180 m；浅沟控制下的地下岩溶强发育深度分别约15~60 m和10~90 m。研究成果可进一步丰富川东背斜区岩溶发育评价方法体系，为隧道工程岩溶突水灾害预测防治提供理论依据。      

The forming-storing environment and abundance conditions of quaternary underground brine in the embayed coast of Qingdao

ImODUcrIONGroundwaterwthAnneralimtionofmorethan5OgA(about5"Be')"iscalledunder-groundbrine.ltbelongstoevaporationoredepositinliquidstateandisantwortantrnaterialsourceforsaltonkingandthechewhcalindustry.QuatemarylittoralfadesundergroundbrinewasstoredinthelittoralsoneandhadtwobasictypesofgenesisenvironmentflittoralplaincoastenvironmentcharacterindbythecoastalongLaichouBay,andembayedcoastenvironmentcharaCterindbythecoastalzoneofQingdao.TheauthorresearchedthebrineintheLaizhoubaycoastareainthe…     

SEAWATER INTRUSION TYPES AND REGIONAL DIVISIONS IN THE SOUTHERN COAST OF LAIZHOU BAY

The southern coast of Laizhou Bay, Bohai Sea, is one of the areas in China most seriously impacted by seawater intrusion. Based on the sources of intruding waterbedies, seawater intrusion can be divided into two types: intrusion of saline water derived from modern seawater, and intrusion of subsurface brine and saline water derived from paleo-seawater in shallow Quaternary sediments. There are some distinct differences in their formation, mechanism and damage. The subsurface brine intrusion is a special type, which can cause very serious disaster. The coastal landform and the Quaternary hydrogeological environment are predominant factors in the classification of seawater intrusion types. Various coastal environments in different coastal sections result in three types of intrusion: seawater intrusion, saline groundwater intrusion, and mixed seawater and saline water intrusion, in the southern coast of Laizhou Bay, which can be divided into four areas: the sea-water intrusion area in the northern Laizhou City coast, the mixed seawater and saline groundwater intrusion area in the Baisha River-Jiaolai River mouth plain area, the mixed seawater and saline groundwater intrusion area in the Weihe River mouth plain area northern Changyi county coast, and the saline ground-water intrusion area in the northern Shouguang plains.     

A Laboratory Column Study on Particles Release in Remediation of Seawater Intrusion Region

In coastal areas, excessive exploitation of groundwater causes seawater intrusion. In artificial recharge of aquifer remediation process, the replacement of saltwater and freshwater with each other causes colloid release, and permeability also decreases. In this paper, the aquifer samples containing minimal clay mineral(mainly illite) in Dagu River aquifer were used. Adopting horizontal column experiments, we studied the influences of seepage velocity and ionic strength on particle release, as well as the relationship between them. In the column experiments, the Critical Salt Concentration(CSC) of the Dagu River aquifer was determined as 0.05 mol L~(-1) approximately. This result was basically consistent with the DLVO theoretical calculation. For the constant seepage velocity, the salinity descending rate and partical release were slower, and the peak of particle concentration was lower. However, the total amount of released particles was almost constant at different salinity descending rate. For constant salinity descending rates, the peak of particle concentration decreased as seepage velocity increased, but the total amount of released particles rose up. The experiments also indicated the existence of a critical seepage velocity, which dropped with the decrease of salt concentration. When the concentration of Na Cl solution decreased from 0.17 mol L~(-1) to 0.06 mol L~(-1), the critical seepage velocity decreased from 3 cm min~(-1)to 2.5 cm min~(-1), which is consistent to the results predicted by DLVO theory.     

Genesis of underground brine along south coast of Laizhou Bay： hydrochemical characteristics

1 INTRODUCTION Two large-scale concentration mechanisms, evaporation and freezing, have been proposed for marine origin brine production (Bein and Arad, 1992; Bottomley et al., 1999). There are three basic requirements for brine formation by seawater evap…     

江汉平原浅层地下水防污性能模糊综合评价与验证

为开展江汉平原浅层地下水防污性能评价,以江汉平原沙洋-旧口地区浅层地下水为研究对象,针对传统DRASTIC模型评价指标存在关联性、权重主观性强、评分值缺乏连续性以及评价结果缺乏实测数据验证等缺点,考虑研究区实际条件,建立了基于改进DRASTIC模型的模糊综合评价模型,并利用研究区浅层地下水关键污染因子Cl-、NO₃-和NH₄+实测数据验证了模型的准确性和可靠性。该模型使用包气带黏性土厚度代替包气带介质指标,含水层厚度代替含水层介质指标、土壤饱和渗透系数代替土壤介质指标,采用全定量评价指标体系,评价指标更加客观、合理;采用三标度层次分析方法确定各评价指标权重,减少了传统DRASTIC模型人为确定权重的主观性;在改进的DRASTIC模型基础上,引入模糊数学理论,以隶属度函数代替传统DRASTIC模型固定评分值,克服了传统DRASTIC模型使用定额评分带来的不连续性。模糊综合评价结果表明:研究区浅层地下水防污性能整体表现为差-较差,占研究区总面积的76.53%。研究结果可为平原地区开展浅层地下水脆弱性评价提供方法参考,为江汉平原浅层地下水污染防治工作提供科学依据。      

广州珠江三角洲海水入侵地区地下水微粒的TEM分析及意义

广州地区地下水咸化现象由来已久,通过透射电子显微镜对广州珠江三角洲地下水的咸化原因进行了研究,并评价了其咸化程度。通过研究广州地区地下水中的微粒特征,包括观察微粒的形貌、结晶程度和化学成分等特征,同时对比现代海水微粒特征,讨论了微粒特征用于地下水咸化原因探究和评价的可行性。研究发现,在咸化程度不同的样品中,微粒中Cl含量不同,没有咸化的样品中难以找到Cl元素,咸化程度越高,微粒中Cl含量可以越高。同时,在受到海水入侵的地下水微粒中发现了具有海洋来源含Sr、Ba等微量元素的微粒,这些微量元素在一定程度上可视为海水的示踪剂,说明该组地下水受到了不同程度的海水浸染。通过透射电子显微镜分析研究了地下水中的微粒,结果表明,该研究区地下水中的微粒继承了海水中的微粒特征,广州市地下水的咸化是由于海水入侵所致,因此,利用微粒特征用于海水入侵的判别分析和评价是可行的。类似地,该方法同样可用于水污染调查以及地下水找矿研究。      

海岸带海陆交互作用过程及其生态环境效应研究进展

海岸带是地球表层物质、能量和信息流通交换最活跃区域之一,具有动态变化的盐度、溶解氧等地球化学梯度,其界面过程体现在大气降水-河水-海水-地下水-沉积物之间的物质循环和能量交换。在人类活动与气候变化双重影响下,海岸带面临着气候灾害、海岸侵蚀、海水入侵、滨海湿地退化、水体富营养化以及重金属、新型污染物等生态环境问题,成为地球科学和环境科学领域研究的热点。本文围绕海岸带水文-生物地球化学循环、人类活动影响下的海岸带环境问题、海岸带环境对气候变化的响应、海岸带海陆交互界面观测新技术新方法4个方面,综述了国内外研究进展与发展趋势,展望了海陆交互作用及其生态环境效应研究的未来发展方向。      

莱州湾南岸XZK2钻孔晚更新世以来的沉积环境探讨

通过钻孔岩性特征、沉积构造及沉积物粒度、磁化率与测井曲线对莱州湾南岸XZK2钻孔上部晚更新世以来的松散沉积物进行了沉积相划分,结合14C同位素年龄测定,划分了深海氧同位素阶段,表明该地区沉积物磁化率与砂含量曲线具有明显的正相关关系,结合已有研究,证明该地区晚更新世以来古环境经历了三次冷暖交替,而莱州湾西南海岸所发现的相当于沧州海侵、献县海侵和黄骅海侵的三次海侵事件,钻孔上仅见全新世黄骅海侵,沧州海侵、献县海侵相应层位为滨海沉积。     

Research on the critical conditions for clay particle release during saline aquifer freshening process

Water sensitivity phenomenon occurs during saline aquifer freshening process in seawater intrusion area, and clay particles released in the phenomenon can damage the infiltration capacity of the aquifer. In order to find out the factors and mechanisms for clay particle release, laboratory column infiltration experiments simulating saline aquifer freshening process were designed to measure the critical conditions(critical flow velocity, critical salt concentration and critical ionic strength) and force analysis for clay particle according to DLVO electric double layer theory was employed to illustrate the mechanisms for particle release. The research results showed that critical flow velocity for clay particle release is influenced by salt concentration of injecting solution. When salt concentration of injecting solution is very high, clay particles are not released, indicating that there does not exist a critical flow velocity in this situation. As salt concentration of injecting solution decreases, particles start to be released. The critical salt concentration for clay particle release is 0.052 mol L-1 in our work, which was determined by a constant-flux experiment for stepwise displacement of high concentration Na Cl solution. The critical ionic strength for clay particle release decreases as Ca2+ molar content percentage of the mixed solution of Na Cl and Ca Cl2 increases following the first-order exponential decay equation y = 0.0391e-0.266 x + 0.0015.