内蒙古托克托县潜水与承压水中氟化物的空间分布特征及形成机理

氟是维持人体健康所必需的微量元素,过多或过少的摄入都会造成相应的健康问题。本研究从氟的来源、迁移和富集等角度,揭示了内蒙古呼和浩特市托克托县高氟地下水的空间分布规律及其在潜水和承压水中富集的原因。对研究区60个水样(30个潜水和30个承压水)进行了统计分析、水化学特征研究、聚类分析以及相关性分析。结果表明：潜水中F^- 浓度为0.40~7.20(2.30±1.80) mg/L,承压水中F^- 浓度为0.29~12.70(1.67±2.48) mg/L;地下水中F-浓度与HCO^-₃、Na⁺、溶解性总固体(TDS)和电导率(EC)呈正相关,与Ca²⁺呈一定的负相关关系。高氟水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Na型。受地下水流场的控制,高氟潜水(>5 mg/L)主要分布在地下水的排泄区;承压水中F^- 的富集主要受含水层岩性的影响,氟高浓度(>1.5 mg/L)分布区主要集中在研究区南部的湖积台地区域。     

内蒙古额济纳平原地下水氢氧稳定同位素和水化学特征及其演化规律

【研究目的】为研究内蒙古额济纳平原地下水水化学特征及其演化规律,于2020年8月采集水样87组,氢氧同位素样品69组。【研究方法】综合运用数理统计、离子比例分析、水文地球化学模拟等方法,分析额济纳平原第四系地下水及北部白垩系地下水水文地球化学特征,探讨水文地球化学演化规律。【研究结果】结果表明：(1)该区地下水水化学类型以SO₄-Na型为主。地下水中阴离子以SO₄^2-为主,其次为Cl^-;阳离子以Na⁺为主,Ca²⁺与Mg²⁺浓度差异不大。(2)研究区地下水SO₄^2-、Cl^-、TDS、总硬度、Na⁺和Mg²⁺浓度具有第四系承压水>第四系潜水>白垩系承压水的特点。(3)第四系潜水离子组分主要受溶滤作用、混合作用控制,局部地区受蒸发作用影响显著;第四系承压水离子组分主要受溶滤作用和阳离子交换作用控制;平原北部白垩系承压水...     

沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害

沿海地区地下水化学条件复杂,为查明地下水水质对地下水源热泵系统(GWHP)的危害,对危害机理进行了研究。通过对江苏省盐城地区潜水和第Ⅰ承压水的水化学分析,确定主要离子来源以及成因作用,重点分析了Mg²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺的危害性,最终利用水文地球化学软件PHREEQC计算饱和指数I_s,分析了地下水越流混合作用、地下水回灌叠加对地下水源热泵的潜在危害。结果表明：盐城地区地下水TDS(溶解性总固体)质量浓度高,硬度高,Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-、Cl^-是主要质量浓度异常的离子;潜水ρ(TDS)为180.42～4 497.00 mg/L,ρ(Na⁺)、ρ(Mg²⁺)、ρ(Ca²⁺)分别为278.16、72.91、72.74 mg/L,ρ(HCO₃     

新疆玛纳斯河流域平原区地下水水文地球化学特征研究

地下水是玛纳斯河流域主要的供水水源,为宏观掌握该区地下水化学特征,了解区域地下水主要形成过程,运用舒卡列夫分类法、数学统计法、吉布斯图、离子比及同位素的方法,在分析玛纳斯河流域平原区典型剖面的地下水水化学常量组分、吉布斯图、离子比和同位素特征的基础上,进行了研究区水文地球化学特征研究。结果表明:研究区潜水和承压水水力联系紧密;从上游、中游到下游,潜水、承压水的δ18O、δD值逐渐增大。地下水形成主要受蒸发浓缩、大气降水及碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶滤作用。     

甘肃省锶矿泉水的富集环境及其形成机理研究

甘肃省位于中国四大地理区（北方区、南方区、西北区和青藏高原区）的相接部位,气候类型多样、地质构造活动强烈、地形复杂、地貌形态多样,复杂的地质条件、多样的地理气候环境和水文地质条件,为锶矿泉水的形成提供了有利条件。通过对全省644个水点的样品检测分析,表明锶含量主要集中在0.09~1.00 mg/L,最高值达15.6 mg/L,锶含量≥0.40 mg/L、达到饮用天然矿泉水界限含量的水点共有411个,占全部水点的58.1%,锶是甘肃省地下水中普遍含有并且含量较丰的微量元素之一。经统计分析表明,在水文地质单元上,以山前盆地第四系地下水为主的河西走廊平原区和以白垩系碎屑岩孔隙裂隙水为主的陇东黄土丘陵区地下水中最有利于锶的富集;地下水类型上,以中新生界碎屑岩地下水锶最易富集,而以变质岩为主的基岩裂隙水不利于锶的富集;循环特征上,以具备深循环条件的盆地型地下水系统最有利于锶的富集,而循环路径短、交替条件较强烈的局部水流系统中地下水锶偏贫。围岩中的锶丰度,决定了地下水中锶的含量,白垩系和新近系碎屑岩、古生界碳酸盐岩中锶丰度高,决定了白垩系碎屑岩地下水、新近系碎屑岩地下水和碳酸盐岩岩溶水具备锶矿泉水富集的物质条件;同时锶在地下水中富集,还与地下水所处的构造环境和地下水循环运移特征有关,盆地型的地下水流系统和进行深循环的地下水从补给区到排泄区径流距离远,循环路径长,地下水在含水层的滞留时间长,有利于锶在地下水中的溶解和富集。     

常州市地下水化学特征与成因分析

常州市是长江三角洲地区典型的工业化城市,多年来的快速发展对地下水环境产生了系列影响,地下水化学组分受到天然条件和人为活动的双重因素控制,现状地下水化学成因和影响因素亟需深入研究。本文在地下水赋存条件分析的基础上,综合采用统计分析、离子比值、主成分分析法对常州各层地下水化学特征和成因开展分析。结果表明,区域潜水水化学类型以HCO₃^-—Ca²⁺·Mg²⁺、HCO₃^-—Ca²⁺和HCO₃^-·Cl^-—Na⁺·Ca²⁺型为主,第Ⅰ承压水以HCO₃^-—Na⁺·Ca²⁺和HCO₃^-—Ca²⁺型为主、第Ⅱ承压水以HCO₃^-—Na⁺     

新疆喀什三角洲地下水流系统的水化学和同位素标记

新疆喀什三角洲地下水“水质型”缺水问题较为突出，开展地下水流系统研究具有实际意义.采用水化学和环境同位素年龄测试法，在对喀什三角洲地下水含水系统划分基础上，对地下水化学和循环更新特征进行了分析研究.结果表明:三角洲含水系统由山前倾斜冲洪积平原潜水、河流冲积平原潜水和河流冲积平原承压水构成.沿地下水流向，水化学类型演化为HCO₃·SO₄-Ca→SO₄-Ca→SO₄·Cl-Mg·Na→SO₄·Cl-Na，TDS增高，水质趋向盐化.山前倾斜冲洪积平原为溶滤-径流区，河流冲积平原为径流-累盐区.研究区地下水更新速率为0.03%~16.35%·a-1，具有山前倾斜冲洪积平原潜水>河流冲积平原潜水>河流冲积平原承压水的特征.利用3H估算得出，山前倾斜冲洪积平原潜水年龄为8~49 a，平均值为29 a；河流冲积平原潜水年龄为14~>50 a，其中上部潜水平均年龄为24 a，下部潜水平均年龄大于50 a.利用14C估算得出，河流冲积平原潜水为476~33 623 a，平均值为8 106 a；河流冲积平原承压水为5 186~34 578 a，平均值为30 043 a，与潜水比为“更古老”的水.综合以上特征得出，喀什三角洲地下水含水系统可以划分为2个更新速率较快的局部水流系统（Ⅰ₁和Ⅰ₂）和一个循环滞缓的区域水流系统（Ⅱ）.      

长春莲花山地区地下水化学特征及成因分析

在调查取样的基础上,充分利用前人成果资料,应用SPSS及地下水污染分析软件,对莲花山地区区域地质条件、水化学参数空间分布特征、地下水化学类型、地下水化学成因进行分析研究,认为：莲花山地区地下水的硬度较高且矿化度较大;HCO₃^-浓度的平均值最大,在地下水的离子中占据主导地位;TDS（溶解性总固体）浓度较高且不同区域间浓度相差较大;莲花山地区部分区域偏硅酸、锶达到矿泉水标准,是矿泉水开发潜力区;研究区Na⁺和K⁺同时来自岩盐和硅酸岩的溶解;研究区浅层地下水中的Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐的溶解;莲花山地区浅层地下水发生了阳离子交换作用.     

罗河铁矿水文地球化学特征及成因

作为庐枞盆地较早开展勘探工作的罗河铁矿, 矿区揭露的地下水可分为潜水和承压水2类, 潜水表现为弱碱性HCO₃--Ca+·Mg2+型水; 区域构造和凝灰岩阻隔了潜水和承压水的水力联系, 承压水以SO₄2--Ca2+型微咸温水为主, 水化学成分不受外界因素变化影响.离子比例系数和相关性分析说明承压水中主要水化学反应包括硫酸盐矿物溶解和阳离子交换.PHREEQC反向模拟SO₄2--Ca2+型承压水的成因主要是砖桥组下段次生石英岩中大量硬石膏、石英和水云母的原位溶解; 与此同时, 地下水中沉淀生成了方解石和绿泥石, 石膏溶解的Ca2+离子吸附交换粘土矿物中的Na+离子, 少量黄铁矿还发生了氧化还原反应.分析结果验证了罗河铁矿深部地下水相对封闭, 补给有限, 以静储量为主.      

江汉平原东部地区浅层地下水水化学特征

浅层地下水是江汉平原东部地区重要的供水水源,但面临着污染及天然水质异常等问题.基于水化学与氢氧同位素结果,并运用数理统计和因子分析等方法,查明了研究区浅层地下水的化学特征、控制过程以及影响因素.结果显示,浅层地下水的化学类型主要为HCO₃-Ca型;其中潜水中Ca2+和Mg2+含量与承压水接近,Fe、As和NH₄+含量低于承压水,而Cl-、SO₄2-、Mn和NO₃-含量高于承压水.浅层地下水主要为大气降水补给,其中潜水经历了一定程度的蒸发以及与地表水的混合.在影响浅层地下水化学特征的因素中,地质成因在总体上可能起主导作用;人类活动的输入显著地改变着潜水的化学特征,而浅层承压水则主要受径流过程中水-岩相互作用的影响.      

化隆—循化盆地不同类型含水层组高氟地下水的分布及形成过程

天然成因的高氟地下水是世界范围内备受关注的环境问题和饮用水安全问题。前人对高氟地下水的形成过程已开展了大量研究,但是对于高原盆地复杂水文地质条件下不同类型含水层组(第四系松散层含水层、基岩裂隙或岩溶含水层以及新生代古近纪以来的碎屑岩含水层)高氟地下水的分布和形成过程尚不明确。本文以化隆—循化盆地为研究区,通过采集、测试研究区内的各类地下水样品,分析研究区内不同类型含水层中地下水的化学特征及同位素特征。结果表明,高氟地下水(1.007.73 mg/L)主要分布在沿黄河的河谷区域和巴燕低山丘陵区域的泉水和潜水中以及深部的承压水中,在垂向上高氟地下水无明显分布规律。接受黄河水入渗补给的河谷潜水中氟离子浓度较低,补给黄河的河谷潜水中氟离子浓度较高。贫钙富钠的弱碱性苏打型水有利于地下水中氟的富集。泉水和潜水中氟主要来源于萤石的溶解,而承压水中氟除了来源于萤石外,还来源于其他含氟矿物。对于潜水和第四系松散层泉水,蒸发浓缩作用促进了地下水中氟的富集。另外,阴离子竞争吸附作用、阳离子交换吸附作用是泉水(第四系松散层泉水和基岩裂隙泉水)和潜水中氟元素富集的主要原因,而承压水中氟离子浓度受竞争吸附作用影响较大,阳离子交换吸附作用影响较小。研究成果可为化隆—循化盆地低氟地下水的勘查和开发提供科学依据。     

The combined use of Sr/Sr and carbon and water isotopes to study the hydrochemical interaction between groundwater and lakewater in mantled karst

The hydrochemical interaction between groundwater and lakewater influences the composition of water that percolates downward from the surficial aquifer system through the underlying intermediate confining unit and recharges the Upper Floridan aquifer along highlands in Florida. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio along with the stable isotopes, D, ¹⁸O, and ¹³C were used as tracers to study the interaction between groundwater, lakewater, and aquifer minerals near Lake Barco, a seepage lake in the mantled karst terrane of northern Florida. Upgradient from the lake, the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of groundwater decreases with depth (mean values of 0.71004, 0.70890, and 0.70852 for water from the surficial aquifer system, intermediate confining unit, and Upper Floridan aquifer, respectively), resulting from the interaction of dilute oxygenated recharge water with aquifer minerals that are less radiogenic with depth. The concentrations of Sr²⁺ generally increase with depth, and higher concentrations of Sr²⁺ in water from the Upper Floridan aquifer (20–35 μg/L), relative to water from the surficial aquifer system and the intermediate confining unit, result from the dissolution of Sr-bearing calcite and dolomite in the Eocene limestone. Dissolution of calcite [δ¹³C = −1.6 permil (%o)] is also indicated by an enriched δ¹³C_DIC(-8.8 to -11.4% o) in water from the Upper Floridan aquifer, relative to the overlying hydrogeologic units (δ¹³C_DIC < -16%o).

Groundwater downgradient from Lake Barco was enriched in ¹⁸O and D relative to groundwater upgradient from the lake, indicating mixing of lakewater leakage and groundwater. Downgradient from the lake, the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of groundwater and aquifer material become less radiogenic and the Sr²⁺ concentrations generally increase with depth. However, Sr²⁺ concentrations are substantially less than in upgradient groundwaters at similar depths. The lower Sr²⁺ concentrations result from the influence of anoxic lakewater leakage on the mobility of Sr²⁺ from clays. Based on results from mass-balance modeling, it is probable that cation exchange plays the dominant role in controlling the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of groundwater, both upgradient and downgradient from Lake Barco. Even though groundwater from the three distinct hydrogeologic units displays considerable variability in Sr concentration and isotopic composition, the dominant processes associated with the mixing of lakewater leakage with groundwater, as well as the effects of mineral-water interaction, can be ascertained by integrating the use of stable and radiogenic isotopic measurements of groundwater, lakewater, and aquifer minerals.     

玛曲高原区潜水水化学和氢氧同位素特征

玛曲高原区地下水是黄河的重要补给水源,然而其水化学特征及形成机理认识还十分有限。通过采集玛曲潜水、河水和黄河河道沉积物,系统研究了玛曲高原区地下水水化学、同位素特征以及水文地球化学过程。结果表明:河水和潜水的溶解性总固体含量低,分别为72~195 mg/L和207~459 mg/L,水化学成分以Ca2+和HCO3-为主,水样中砷浓度为0.46~17.7μg/L。氢氧同位素结果表明,地下水和河水补给来源为当地大气降水,河水相对潜水富集δ18O和δD。河水水化学组成主要受蒸发浓缩作用的影响,而潜水主要受碳酸盐岩溶解作用的影响。潜水水样SI白云石小于0的占68%,表明潜水中白云石处于不饱和状态。某些潜水砷含量超标的原因可能是沉积物铁锰氧化物矿物的还原性溶解,而砷的来源可能是玛曲河道和浅层松散沉积物中吸附态砷。研究成果有助于揭示黄河上游玛曲段地下水的来源及地下水化学成分的形成机理。     

Occurrence and hydrogeochemistry of fluoride in alluvial aquifer of Weihe River,China

Fluoride (F^?) has significant impacts on human health. High fluoride groundwater (up to 1.90 mg/L) has been found in upper confined aquifer underlying the first terrace of Weihe River during a hydrogeological investigation for water supply in 2005. To reveal the occurrence and hydrogeochemistry of high F^? groundwater, hydrogeochemical tools such as saturation index, ionic ratios and correlation analysis were used in this study. The study shows that the concentrations of most physiochemical parameters from phreatic water, influenced by intensive evaporation and anthropogenic activities such as unregulated sewage and excreta disposal and agricultural practices in the area, are higher than those of confined water. The F^? concentration in phreatic water is within the acceptable limits set by China and the World Health Organization (WHO), while that of upper confined water shows a decreasing trend northwestward as the Weihe River approaches, with F^? concentration in the first terrace beyond the national and the WHO standards. High F^? groundwater is observed in alkaline environment associated with high Na⁺, pH, HCO₃ ^? and low Ca²⁺ and Mg²⁺. The enrichment of F^? is controlled by geologic and hydrogeological conditions, fluorine-bearing minerals presented in alluvial formations and their dissolution/precipitation under the alkaline environment along groundwater flow. Ion exchange, human activities and the mixing of different recharge waters may influence the enrichment of F^? as well.     

山西大同桑干河流域富锶土壤地球化学特征及资源潜力评价

对山西大同桑干河流域富锶土壤的研究表明, 其表层土壤锶元素含量为108.7×10^-6~413.9×10^-6, 平均值为261.7×10^-6, 是中国土壤A层的1.57倍. 深层土壤锶元素含量为106.2×10^-6~467.0×10^-6, 平均值279.2×10^-6, 是中国土壤C层的1.65倍. 区内表、深层土壤富锶是围岩在地下水的作用下, 锶在水中溶解, 随之迁移并在盆地富集的结果. 区内前寒武纪变质岩中锶的含量最高达1 259×10^-6, 是锶的主要物质来源. 表、深层土壤中锶与Ba、B、Cr、La、Nb、Na、As、Sb、Si等关系密切. 盐碱土是主要的储锶土壤类型. 耕地中锶含量高于其他土地利用类型. 通过富锶土壤资源潜力评价, 圈出富锶土壤面积1 104 km², 占调查区面积的69.87%, 其中适宜开发区面积442 km². 区内具有较好的富锶优质土地资源开发潜力.     

内蒙古河套盆地地表水-浅层地下水化学特征及成因

地表水-地下水的相互作用不仅影响地下水化学演化,而且控制地下水化学组分的空间分布,是地下水研究领域的重要课题之一。在内蒙古河套盆地采集地下水样品58组,雨水和地表水样品32组,分析了主要离子、微量组分和氢氧稳定同位素等18个指标。结果表明,研究区地表水除了受蒸发浓缩作用影响外,还受到人为活动的影响,水中钙离子、硫酸根、硝酸根等组分明显升高。浅层地下水具有与地表水类似的主要组分和同位素特征,表明浅层地下水可能受到地表水的影响。地表水补给进入含水层的过程中,可能发生了硅酸盐矿物的非全等溶解、盐岩全等溶解、重晶石沉淀、硝酸根、铁氧化物矿物和硫酸根还原等作用。其中,铁氧化物矿物的还原是地下水砷含量高的主要原因。此外,砷浓度还受硫酸根还原的影响。因此,地下水-地表水的综合研究有助于揭示地下水的成因及水文地球化学过程。     

塔里木河流域水文特性分析

塔里木河是我国最大的内陆河,历史上是九大水系144条河流的总称.由于气候变化和人类活动影响生态环境急剧恶化,目前形成了"四源一干"的格局.根据水文气象监测资料,从50 a来流域内的降水、蒸发、径流、洪水、泥沙、水质等方面对塔里木河流域生态环境恶化的成因进行分析.     

乌兰布和沙漠北部地下水资源的环境同位素探讨

工作范围在乌兰布和沙漠北部,面积共约4200km2.年平均降水量85～140mm,由西南向东递增,降水同位素组成δD～δ18O恰与Craig线一致,并与阿拉善地区相同.测得地下水中同位素含量范围,δ18O为-74‰～121‰,氚为0～190TU,14C为17～97pMC.由地下水同位素组成区别出与降水线平行或相交的6种类型.从所有地下水水点,以及可能有补给关系的其它水点的各类同位素关系,包括δ18O,T,δ13C和pMC,识别出两类承压水的各3个补给源和潜水的3个补给源,并区别出一组氚含量极低的潜水,对不同位置的承压水和潜水,由其同位素关系估算出了各补给源的组成和变幅.