内蒙古河套平原地下咸水与高砷水分布特征

通过实地调查、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了内蒙古河套平原地下咸水与高砷水的分布特征。结果表明:河套平原分布有大量的咸水和高砷地下水,在调查研究区12510.83 km2的范围内,深度在10~40 m的浅层地下水中,分布有淡水1145.75 km2、微咸水9025.51 km2、咸水盐水2339.57 km2,分别占研究区总面积的9.16%、72.14%和18.70%;在淡水区、微咸水区和咸水盐水区,分别存在有233.85 km2、2965.74 km2和997.16 km2的高砷(As≥0.05 mg/L)地下水,占各类水面积的20.41%、32.86%和42.62%;咸水体分别呈南北两个条带状分布,北部的咸水体自西向东,宽度约5~10 km,在东部地区表现为上淡下咸的水质结构,南部咸水体分布在总引水干渠北侧呈东西条带状分布,西部较窄,东部变宽;高砷水的分布有明显的东西分区特征,东部区的高砷水多呈不规则的片状分布,范围较广,水中砷含量差异较小,西部区的高砷水沿山前低洼地带呈北东向的条带状分布,水中砷含量高,分布面积较为集中。研究表明:地下水中的盐分含量与砷含量不存在正相关关系,但是,西北部地区高砷地下水的分布与咸水区有一定关系,认为均受控于构造,而东部地区高砷水的分布则与咸水无关。     

山东省地下水氟富集规律及其驱动机制

本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西南平原地区地势低洼地带,地下水氟含量超过1 mg/L的分布面积13227 km2,最大值22 mg/L;深层承压孔隙水高氟区集中分布于平原盆地中心的德州、滨州、菏泽等地深层承压孔隙水水位降落漏斗区,氟含量超过2 mg/L的分布面积15086 km2,最大值7.5 mg/L,地下水开采是驱动深层承压孔隙水氟富集的主要因素;不同类型地下水氟平均含量从大到小依次是深层承压孔隙水、浅层松散岩类孔隙水、侵入岩变质岩基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水;深层承压孔隙水F-含量与Ca2+含量呈明显的负相关,其他类型地下水F-含量与Ca2+含量相关关系不明显.综合得出:山东省高氟地下水形成受地貌与地质构造部位、含水介质地球化学特性、人类地下水开采等三方面因素共同驱动,含氟矿物的溶解是地下水中氟的物质来源,淋滤、蒸发浓缩、水岩相互作用使得地下水氟含量进一步升高,氟-钙拮抗作用机制最终决定地下水中氟含量.此研究揭示了控制不同类型地下水氟富集的关键因素,深化了氟在地下水中化学行为的认识.     

内蒙古河套平原地下水砷异常分布规律研究

通过对内蒙古河套平原砷异常区的实际调查、现场取样、测试、室内实验以及数据分析,得出本区高砷地下水的分布具有明显的地带性,其中双庙和三道桥、沙海和蛮会、白脑包和狼山、塔尔湖及胜丰5片为高砷水地带,从西向东呈不连续的条带状展布,而且与盆地沉降中心带相一致。同时分析了高砷地下水的分布规律及其与古地理环境特征、地下水环境演化的关系。通过研究,可以看出以还原环境为主的富含有机质的湖沼相沉积环境、特定的地质、地形条件为地下水砷异常的原因。     

鲁西南地区高氟地下水特征及成因探讨

在鲁西南地区,由于饮用高氟地下水而导致的地氟病,严重影响了当地群众的身心健康。地下水中氟元素的富集是一个非常复杂的水文地球化学过程。水化学测试结果表明,氟含量为0.05~6.7 mg/L,平均1.20 mg/L,高氟分布区主要集中在嘉祥黄河冲洪积平原与山前冲洪积平原交接部位和曹县、单县、菏泽黄河冲洪积平原河间洼地;地下水中氟含量与pH、矿化度之间的相关性不明显、与K++Na+和Ca2+相对含量分别呈正相关和负相关关系、与Ca2+含量相关性显著。本文从地质环境、水文地质环境、水文地球化学角度探讨了浅层高氟地下水的水文地球化学成因,研究了黄泛平原高氟地下水的形成机理,对于确定地氟病的成因及制定地氟病的防治措施,寻找适用饮用的低氟地下水,具有重要的理论和现实意义。     

连云港北部地区高氟地下水分布特征及成因

为研究连云港北部地区地下水氟水文地球化学特征,采集测试了63件地下水样品,分析了高氟地下水的空间分布特征及其形成的水文地球化学过程。结果表明,地下水中氟的质量浓度呈现出随着地下水流动而逐渐升高的变化规律,高氟地下水分布于海湾低平原及平原洼地。HCO_3~-质量浓度高的弱碱性水化学环境是促进氟富集、并增强其从沉积物向地下水中转化的主要因素。高氟地下水的形成是长期地质作用和地球化学演化的结果,矿物溶解-沉淀作用、蒸发浓缩作用、阳离子交替吸附作用是控制地下水中氟富集的主要水文地球化学过程。     

内蒙古河套平原高砷地下水赋存环境特征

内蒙古河套平原是世界地方性砷中毒较为严重的地区之一。笔者以平原西部的重病区杭锦后旗为研究区,对高砷地下水赋存环境进行了调查研究。研究表明:高砷区沉积物中As的含量为7.7～34.6mg/kg,其中粘性土和亚粘性土中As含量相对较高。高砷地下水的pH值为7.0～8.3,平均Eh值为-155.1mV,平均矿化度为1.58g/L,主要的水化学类型包括:Cl-HCO3-Na型、Cl-Na型、HCO3-Cl-Na型,As的含量为15.5～1093μg/L,且主要以As(Ⅲ)形态存在,水中DOC(0.73～35.76mg/L)、HCO3-(283.75～1290.48mg/L)、NH4+(0.27～10.48mg/L)的浓度较高,硝酸盐和硫酸盐含量较低。研究区的氟中毒现象也较严重,高氟地下水中氟含量为1.11～6.01mg/L。绝大多数高氟水中砷含量也超标,出现了一种高砷水与高氟水并存的现象。综合判断,河套平原的高砷地下水赋存环境处于还原性环境。还原条件下,高砷区沉积物中的铁/锰氧化物的还原溶解易使吸附的砷释放到地下水中。这是研究区高砷地下水形成的主要原因。     

干旱、半干旱地区高砷地下水形成机理研究:以中国内蒙古河套平原为例

干旱、半干旱地区高砷地下水形成机理,是一较为复杂的地球化学和环境水文地球化学过程。通过多年来的实地调查、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了中国西部地区,特别是中国内蒙古河套平原,高砷地下水的分布特征及地质环境背景。研究并阐述了地下水中砷的来源,地层中砷的来源、聚集、溶出的地球物理、地球化学过程,提出了河套平原地层中砷聚集的3种模式,即断裂运移聚集模式,河、湖水胶体作用聚积模式和蒸发浓缩再聚集模式。研究表明：河套平原地下水中的砷,主要来源于地层,而地层中的砷主要来源于3个方面：周边的山区特别是存在高矿化带的西部山区、黄河上游和构造运移深部地下水;地层中砷的溶出主要与3个因素有关：地下封闭的还原环境、脱硫酸作用和大量灌溉水的入渗。     

内蒙古土默川平原地下水水文地球化学特征及其成因

通过水文地质调查、水样采集,结合地下水流动系统、统计分析、吉布斯图、Piper三线图和相关性分析,对土默川平原地下水水化学特征进行研究。结果表明,该区地下水呈弱碱性,水化学类型以HCO3-Ca型和Cl-Na型为主。潜水水化学成分主要受水-岩相互作用和蒸发浓缩作用影响,承压水水化学成分主要受水-岩相互作用过程控制。79个潜水样品中方解石和白云石饱和指数小于0的分别为1个和5个,56个承压水样品中饱和指数小于0的均为20个。区域地下水的弱碱性环境、高Na+、低Ca2+为高氟水的形成提供了条件,受蒸发浓缩作用影响潜水高氟区主要分布于托克托县城以东地下水的滞留排泄区;受含水层介质的影响承压水高氟区主要分布于湖积台地区域。局部区域地下水的强还原环境,铁、锰氧化物和氢氧化物的还原性溶解以及HCO–3的竞争吸附是形成高砷水的重要原因,受哈素海湖相沉积物的影响潜水高砷区主要分布在哈素海—高泉营一带;受铁氧化物、氢氧化物还原性溶解及地下水径流条件的控制,承压水高砷区主要分布在平原中部大黑河沿岸。     

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。     

河套平原地下水砷污染机理的探讨

地下水砷污染是影响地区居民身体健康和生活水平提高的重大环境地质问题之一。本文通过实际调查,从地质、地球化学、环境化学入手,系统分析和探讨了内蒙古河套平原地下水砷污染的形成机理。阐述了地下水中砷的来源及其聚集、迁移的地球化学条件。认为高砷地下水的形成,与特定的地质、地形、古地理和地球化学环境的背影有关。聚集于地层中的砷,由于环境的变化,从非游离态转化为游离态,在地下水动力的作用下,进入地下水中。     

北京大兴区第四系高氟地下水分布规律研究

北京市大兴区供水以地下水为主,研究该区高氟地下水的分布规律及其成因,对指导区域地下水的开发利用和保障居民饮水安全是必要的。在野外调查和以往研究成果的基础上,测试了北京大兴区地下水氟离子浓度。结果表明,高氟水分布区地层岩性以粘性土为主;浅层高氟水主要分布在大兴区的南部及东南部,超标区面积为258.57 km2;深层高氟水主要分布在中部,超标区面积为20.91 km2。建议对浅层高氟地下水加大止水深度,统一并严格设计饮用水井结构;对深层氟超标水,避免饮用或采取降氟措施后再饮用。     

鲁西南地区高氟水分布规律与成因分析

地方性氟中毒是我国北方地区最为典型的地方病之一,查明高氟地下水的空间分布及其成因是除氟改水、防治氟害的前提。通过对鲁西南地区不同层位地下水水质分析结果及水文地质、地质条件等多个环境影响因素的综合分析,查明了鲁西南地区高氟水的空间分布规律,并分析了影响浅层和深层高氟水形成的环境因素。浅层高氟水呈片状分布于洼地、缓平坡地等地势较低的区域,占鲁西南地区总面积的47%,大部分地区高氟水氟离子含量为1.2～2.0 mg/L,局部大于4.0 mg/L,其形成受气候、地质环境、地形地貌特征及水化学环境等多个因素的影响,成因类型为溶滤-蒸发浓缩型。深层高氟水具有水平分带性,占鲁西南地区总面积的65%,大部分高氟水氟离子含量为2.0～4.0 mg/L,氟离子含量分布与晚更新世沉积相带呈现很好的相似性,推测其为地质历史时期形成的古地下水。     

北京小汤山地区第四系高氟地下水与地热水关系研究

北京小汤山地区第四系深层地下水氟含量普遍超标, 严重制约区域供水。在收集整理基础地质、水文地质、地热地质资料基础上, 开展第四系高氟地下水与地热水之间关系研究工作。研究表明: 小汤山地区位于复式背斜的核部区域, 该区热储层与第四系地层直接接触并形成水力“天窗”, 受构造应力影响在热储层发育大量张性裂隙, 加之上覆第四系盖层结构松散且厚度较薄, 导致该区成为地热富集带; 在高温高压环境下, 地热水中氟化物含量普遍较高, 地热水上涌同第四系深层地下水发生热流-冷流的混合作用, 导致第四系深层地下水中氟化物含量升高, 形成第四系高氟地下水。     

北京平原区地下水位预警初步研究

借鉴美国地质调查局在宾夕法尼亚的地下水位预警方法,从统计学的角度,探索了北京平原区地下水预警方法。对监测井多年长期监测资料进行百分位统计分析,把同一时间(月平均、旬平均、日平均)地下水水位(头)标高值的最小值至百分位5、百分位5至百分位10、百分位10至百分位25、百分位25至百分位75范围内的地下水位分别定义为红色、橙色、黄色和蓝色预警,形成地下水位预警判据。根据地下水水位实时监测数据,实时判定监测井代表区域的地下水预警等级,同时修正和完善地下水位预警判据,称之为监测井单点预警,监测井代表的同一层位的区域的集合,构成不同含水层的地下水位区域预警。对北京平原区2009年12月的地下水位预警结果为:潮白河冲洪积扇顶部和中部潜水含水层地下水位为红色预警,前缘为黄色预警,冲洪积平原为蓝色预警区;城区以南地区为红色预警,海淀山后的西北部地区为红色预警,永定河冲积扇和冲积平原大部分地区黄色和蓝色预警,大石河冲洪积扇地区均为蓝色预警;承压水含水层在潮白河冲洪积扇的前缘为红色预警,冲洪积平原为蓝色预警,北运河山前地带均为橙色预警,城区东、东南地区为橙色和黄色预警,少数地区为橙色预警,除上述地区以外,承压水均为蓝色预警。北京市平原区主要地下水开采地区地下水位已经处于历史的较低水位处,特别是潮白河冲积扇中上部地区以及平谷盆地,地下水位几乎全部处于红色预警区。该预警方法原理明确,方法简便,有望在地下水主要开采区推广应用。     

银北平原浅层高砷地下水砷富集水化学特征研究

宁夏银川平原是继河套平原之后,在黄河流域发现的又一个高砷地下水分布区.为了总结其高砷地下水的水化学特征,并探索水化学因素对地下水砷释放和富集的影响机制,本文以银川平原北部（银北平原）作为典型研究区,采取野外水文地质调查、水样采集与测试、砷与水化学组分散点图相关分析及水文地球化学方法进行了综合研究.结果表明,银北平原地下水砷含量在0.2~177 μg/L之间;高砷地下水（大于50 μg/L） pH值多在7.5~8.5,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca、Cl·HCO₃-Na及Cl·HCO₃-Na·Ca型,E_h多在-200~-100 mV.银北平原砷含量较高的地下水中COD、NH₄⁺、HCO3^-含量相应也较高,而NO3^-和SO₄^2-含量较低.高砷富有机质的冲-湖积含水层经过长期演化,形成偏碱性的中强还原性地下水环境和特殊的水化学特征,也具备极大的砷释放能力.较高的pH导致砷从铁锰氧化物或氢氧化物等水合物或黏土矿物表面解吸.其次部分铁锰氧化物在高pH、低E_h条件下可被还原为低价态可溶性铁锰,从而使与其结合的砷也得以释放进入地下水中.此外重碳酸根与砷酸根、亚砷酸根的竞争吸附行为促使含水层砷的解吸.     

大同盆地地下水高砷、氟、碘分布规律与成因分析及质量区划

为了对大同盆地地下水中砷、氟、碘等的分布和成因进行分析,开展地下水质量区划,依据地下水污染调查取得的最新系列测试数据,结合以往水文地质和水文地球化学研究成果,编制大同盆地浅层和中深层地下水砷含量、氟含量、碘含量等水化学特征分布图,以直观反映大同盆地地下水高砷、高氟、高碘区的空间分布规律; 通过分析pH值、硫酸根含量、硝酸根含量、铁含量、锰含量与砷的关系,探讨高砷水的形成原因; 根据pH值、钙离子、重碳酸氢根离子与氟的关系,分析氟超标原因; 指出高碘区与高氟区分布的相似性和成因的相似性。研究结果表明,盆地周边高砷、高氟岩层是地下水砷、氟的原生来源,特定的河湖相沉积环境则为砷、碘的富集提供了原生地质条件; 北部地区氟增高与地下水位下降致使黏性土中的氟离子进入含水层有关,中部地区高氟与土壤盐渍化有关; 中部富含淤泥质黏土的湖相地层是碘富集的原生地质因素,冲积洼地地下水径流条件滞缓是碘富集的水动力因素; 干旱气候条件下强烈的蒸发浓缩作用亦是高氟、高碘地下水形成的重要因素。依据砷、氟、碘、硝酸盐、亚硝酸盐、总含盐量(total dissolved salt,TDS)、总硬度、氨氮等单组分含量分布,利用GIS空间分析功能,进行了大同盆地浅层和中深层地下水质量区划,可为当地地下水开发利用提供地学依据。     

Principal component analysis and hierarchical cluster analyses of arsenic groundwater geochemistry in the Hetao basin,Inner Mongolia

Although high As groundwater has been observed in shallow groundwater of the Hetao basin, little is known about As distribution in deep groundwater. Quantitative investigations into relationships among chemical properties and among samples in different areas were carried out. Ninety groundwater samples were collected from deep aquifers of the northwest of the basin. Twenty-two physicochemical parameters were obtained for each sample. Statistical methods, including principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA), were used to analyze those data. Results show that As species were highly correlated with Fe species, NH₄-N and pH. Furthermore, result of PCA indicates that high As groundwater was controlled by geological, reducing and oxic factors. The samples are classified into three clusters in HCA, which corresponded to the alluvial fans, the distal zone and the flat plain. Moreover, the combination of PCA with HCA shows the different dominant factors in different areas. In the alluvial fans, groundwater is influenced by oxic factors, and low As concentrations are observed. In the distal zone, groundwater is under suboxic conditions, which is dominated by reducing and geological factors. In the flat plain, groundwater is characterized by reducing conditions and high As concentrations, which is dominated by the reducing factor. This investigations indicate that deep groundwater in the alluvial fans mostly contains low As concentrations but high NO₃ and U concentrations, and needs to be carefully checked prior to being used for drinking water sources.     

华北平原高氟地下水中稀土元素分布和分异特征

高氟地下水是世界各国研究者广泛关注的重大环境问题。尽管对高氟地下水的化学特征、形成机理和扩散机制等已有不少研究,但其稀土元素(REE)的含量和分异特征以及这些特征能否反映高氟地下水的形成和分布尚不清楚,这在一定程度上限制了REE在高氟地下水中的运用。本研究以地下水氟离子异常严重地区——华北平原为研究区,沿地下水流向采集浅层和深层地下水样,研究分析了水中氟离子和REE的地球化学特征。浓度分析结果表明地下水氟离子浓度介于0.28 mg/L和9.33 mg/L之间,其中55%超出我国饮用水标准规定值1.0 mg/L;PHREEQC计算结果反映地下水中氟以NaF、CaF⁺、MgF⁺和自由态F^-形式存在,其中自由态F^-含量占主导(85.42%99.39%);高氟地下水主要分布于中部冲积湖积平原以及东部冲积海积平原,60%高氟地下水样分布在180 m深度以下;水化学图件分析结果指示浅层高氟地下水的形成主要受蒸发浓缩作用的控制,而深层高氟地下水是水岩相互作用下的矿物溶解和离子竞争吸附共同作用的结果。研究区地下水REE含量处于pmol/L至nmol/L级别,PHREEQC模拟计算结果表明REE主要以碳酸络合物( {\mathrm{REECO}}_3^{+}和$REE(CO_{3})_{2}^{-})$的形式存在,与氟离子络合的稀土元素(REEF²⁺和 {\mathrm{REEF}}_2^{+})占01.18%;上陆壳(UCC)标准化结果显示,所有地下水均呈重REE(HREE)和中REE(MREE)相对于轻REE(LREE)富集的模式,且具有显著Ce负异常(0.11* = Ce_UCC/(La_UCC×Pr_UCC)^0.5<2.29)特性;地下水富HREE主要归因于HREE比LREE优先与碳酸根络合,并且形成更加稳定的碳酸络合物。沿地下水流向,深层地下水中总REE含量与地下水中氟浓度均呈现不断上升的变化趋势,同时高氟地下水比低氟地下水更易富集重稀土元素,说明稀土元素对深层含水层富氟行为具有一定的指示作用。     

黄河冲积扇平原浅层地下水中氮循环对砷迁移富集的影响

黄河冲积扇平原浅层地下水砷含量超标情况严重,豫北平原的主体是黄河冲洪积扇平原.全面了解豫北平原浅层地下水氮循环驱动下砷的富集模式,对地下水资源的可持续利用和居民健康至关重要.本文采集豫北平原513组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,原子吸收光谱和离子色谱等方法进行全分析及微量元素分析,对该地区高砷地下水的水...