贵阳市岩溶地下水水化学演化机制:水化学和锶同位素证据

岩溶地下水的水化学特征及其水岩作用过程研究对岩溶地下水合理开发利用和污染防治具有重要意义.综合利用水化学分析、主要离子比值、锶含量和87Sr/86Sr比值分析和反向水文地球化学模拟,深入分析了贵阳市地下水和地表水不同季节的水化学特征变化和水文地球化学演化过程.水化学特征分析表明,贵阳市地下水以HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,水化学组成在季节和空间分布上存在一定的规律性变化,地表水与地下水的直接混合对地下水化学组成有一定的影响.锶同位素比值和水文地球化学反向模拟表明,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的控制,以方解石和白云石为主的碳酸盐的溶解－沉淀作用以及硫酸盐和岩盐的溶解是控制研究区地下水水化学特征的重要过程,并受上覆孔隙含水层硅酸盐矿物水解的影响.      

海原盆地地下水咸化特征和控制因素

地下水是海原盆地唯一的供水水源,近年来部分地区地下水溶解性总固体(TDS)增高,引起了有关部门和水文地质工作者的高度关注。通过分析69组地下水样品的水化学和氢氧稳定同位素数据,对地下水补给来源和咸化的水文地球化学过程进行了研究。结果表明:地下水TDS值198.2~6 436.4 mg/L,沿着地下水流向,咸化程度增加,水化学类型从基岩区的HCO3—Ca·Mg型演化至滞留—排泄区的SO4·Cl—Na·Mg型。地下水补给来源主要为大气降雨和基岩裂隙水侧向径流,补给源—对地下水咸化贡献较小。溶滤作用具空间差异,基岩区和补给区以碳酸盐、硅酸盐风化为主,径流区和滞留—排泄区则为蒸发岩风化,硫酸盐是地下水中阳离子的主要来源。补给水、溶滤和蒸发对第四系地下水TDS的贡献比率分别为4.8%~81.2%、11.9% ~85.9%、1.7%~29.5%,溶滤作用是控制海原盆地地下水咸化的首要因素。当地有关部门应加大对基岩泉水的综合利用,同时注意控制海原县和西安镇等地区地下水开采量,防止地下水进一步咸化。另外,在微咸水分布区可引进地下水去除硫酸盐技术,提高微咸水利用程度。     

宁夏清水河上游浅层地下水咸化作用研究

认识干旱区地下咸水的形成机制对水资源管理和规划具有重要意义。在宁夏清水河平原上游采集52组浅层地下水化学样品和8组易溶盐样品,分析了地下水咸化的水文地球化学作用,利用元素质量平衡法计算了各作用对地下水盐分的贡献比率。结果表明：沿径流方向,地下水咸化程度呈增加趋势。咸化作用主要为岩石风化,并具空间分异,在补给区以碳酸盐风化为主,在强径流区硫酸盐风化占优,在弱径流区硫酸盐和岩盐风化共同提供了68%～93%的盐量。随着地下水TDS增加,蒸发岩贡献比率上升,碳酸盐和硅酸盐贡献比率下降。蒸发岩风化是导致浅层地下水咸化的首要因素。     

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0.36 g/L逐渐上升到39.2 g/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.     

高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征及水-岩作用模拟

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一。文中以野外水文地球化学调查资料为基础,应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术,探讨中国高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征、时空分布规律及水岩作用机理。主要结论是:野马泉地区地下水以咸水为主, 具有高矿化的特征,水化学类型以Cl·SO4 Na和SO4·Cl Na型为主,pH值大多在7~8 之间;地下水化学成分显示出明显的分带特征;地下水对石盐和石膏欠饱和,对黄铁矿以及铝硅酸盐过饱和;方解石、钠长石在补给区地下水中呈不饱和状态,在排泄区地下水中呈饱和状态。由水岩作用模拟可知,沿水流路径地下水溶解岩石中的钠长石、黑云母、石盐等矿物,溶解二氧化碳,沉淀析出方解石、伊利石和萤石等矿物;发生明显地下水蒸发作用、二氧化碳溶解作用和Ca2+/ Na+离子交换作用, 说明溶滤、沉淀、离子交换和蒸发浓缩作用是区内地下水化学行为的控制因素。     

广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素

为在广汉市城乡规划过程中提供地下水资源开发利用的基础信息,采用矿物风化系统分析、相关性分析、主成分分析和PhreeQC反向水文地球化学模拟等方法对广汉市平原区的浅层地下水的地下水水化学组分进行分析,确定了浅层地下水的水化学演化及控制因素,完成了地下水资源的质量及时空分布特征分析。分析表明：Gibbs图显示岩石风化主导该区地下水水化学特征,风化过程产生离子和次生矿物又经历水解作用,在矿物风化系统稳定场图中显示水样中铝硅酸盐矿物逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物处于饱和状态;PhreeQC反向水文地球化学模拟结果显示在水流模拟路径上主要发生了钙蒙脱石、钾长石溶解和高岭石、石英、钠长石的沉淀,以及Ca-Na₂之间的阳离子交换吸附作用;离子相关性和主成分分析进一步的验证了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换吸附作用是引起浅层地下水水化学过程和矿物组成改变的主要原因。研究区地下水水质总体不会对人体健康造成不良影响。     

黄河三角洲浅层地下水盐分来源及咸化过程研究

黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ¹⁸O 组成、Br和Sr 浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为338 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。     

彭州通济地区水文地球化学特征及成因分析

彭州地区是＂5.12＂地震灾区,其震后的水文地球化学特征还未有相关研究,本文利用以热力学为基础的水文地球化学平衡理论与方法对彭州通济地区震后浅层地下水化学特征及其形成进行了分析,为研究地震对浅层地下水的影响提供基础信息。分析表明：研究区水化学场受到地形地貌的控制,水化学类型以HCO3--Ca型为主;HCO3-、Ca2＋普遍含量较高,CO2分压控制碳酸盐的溶解度及水中的pH值;其浅层地下水相对于石英处于过饱和状态,相对于非晶质SiO2处于未饱和状态,CO2气体参与硅酸盐矿物水解,产生可溶SiO2;矿物溶解及与水中化学组分平衡的非硅铝酸盐矿物主要为方解石,硅铝酸盐矿物主要为长石,其次是高岭石、蒙脱石。水化学平衡理论与方法可以较好的用于研究地下水所处的水文地球化学环境以及判断SiO2的来源和矿物溶解过程。     

焦作矿区地下水水化学特征及其地球化学模拟

为了研究焦作矿区地下水水化学演化机制,查明岩溶水的主要补给来源,为矿井突水防范提供科学依据,对研究区域地下水系统取样分析。综合应用Piper三角图示法、岩性影响分析、相关性分析、总溶解固体分析和水文地球化学过程的定量模拟技术,系统地研究地下水水化学的空间分布规律和演化趋势;建立了地下水质量平衡模型,以提供岩溶地下水化学成分演化机理的定量信息;揭示了Ca2+-Na+、Mg2+-Na+阳离子交换作用、风化溶滤作用、蒸发浓缩作用、白云石的非全等溶解是地下水质演化的主要水文化学过程,为推断矿区地下水的补给来源提供了理论依据。     

某地下核设施场址地下水化学特征及其对水循环的指示意义

在核设施场址筛选和长期性能安全评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一.本文采用数理统计、离子比例法、同位素分析法以及水文地球化学模拟等方法,对沿海某核设施场址水化学特征及主要控制因素、地下水补给来源与年龄等进行了分析,并构建了该场址地下水循环演化模式.研究表明：场址地下水中TDS较低,pH值多呈弱酸性;地下水化学类型主要为HCO₃-Na·Ca型和HCO₃-Ca·Na型;水化学组分主要受硅酸盐岩风化作用的控制;地下水主径流路径上以钠长石、钙长石的风化溶解为主;地下水来源于当地大气降水入渗补给,硐室深度范围内地下水¹⁴C表观年龄为2.08～3.60 ka.该场址地下水化学特征及水循环交替条件对于保障该核设施的安全性是有利的.     

Hydrogeochemical and isotopic constraints on the origins of dryland salinity,Murray Basin,Victoria, Australia

Combined hydrogeological and hydrogeochemical data allow flow systems and the origins of solutes in the Honeysuckle Creek area of the southeastern Murray Basin, which is an area affected by dryland salinity, to be constrained. Recharge occurs both on the uplands that are composed of fractured Violet Town Volcanic rocks and the Riverine Plain that comprises sediments of the Shepparton and Coonambidgal Formations. Groundwater from the Violet Town Volcanics has low salinity (<20 mmol/L Cl) and major ion geochemistry that is controlled largely by dissolution of silicate minerals. Low Cl/Br ratios (as low as 281 molar) suggest that this groundwater has not dissolved halite. Groundwater that recharged through the Riverine Plain sediments has higher Cl/Br ratios (up to 1146) and Cl concentrations of <20 mmol/L, consistent with it dissolving minor halite. Higher salinity (>20 mmol/L) groundwater has intermediate Cl/Br ratios (600–1000), which indicate that the high salinities do not simply result from halite dissolution. Rather, mixing of groundwater homogenises Cl/Br ratios, and evaporation as a consequence of a shallow water table is the dominant process that increases salinity. Oxygen and H isotopes also indicate that mixing and evaporation have occurred. These results indicate that land use over the whole region, not just the uplands, needs to be considered in any salinity management plans. Additionally future development of salinity is controlled by depth to the water table on the plains and the efficiency of recharge rather than by salt stores (halite or brines) in the unsaturated zone.     

甘肃敦煌地区疏勒河尾闾区地下水化学特征及成因分析

疏勒河尾闾区是护卫敦煌绿洲及文化的生态安全屏障,但是对地下水化学的研究相对较少.本次研究在野外调查及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法明确了疏勒河尾闾区的地下水化学特征,并对其成因进行了分析.结果表明:疏勒河尾闾区地下水水质总体呈弱碱性,具有高溶解性总...     

甘肃敦煌地区疏勒河尾闾区地下水化学特征及成因分析

疏勒河尾闾区是护卫敦煌绿洲及文化的生态安全屏障,但是对地下水化学的研究相对较少。本次研究在野外调查及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法明确了疏勒河尾闾区的地下水化学特征,并对其成因进行了分析。结果表明：疏勒河尾闾区地下水水质总体呈弱碱性,具有高溶解性总固体及高硬度的特征,水化学类型主要为Cl-·SO2-4-Na+型。地下水水化学演化是由蒸发浓缩作用主导,同时风化溶解和阳离子交换共同作用的结果。地下水中的Ca2+及Mg2+主要来自于蒸发岩及硅酸盐的溶解,Na+主要来源于岩盐溶解。高氟水的形成与片麻岩中普遍存在的黑云母矿物、蒸发浓缩主导的水文地球化学作用以及地势低洼的地形条件有关。成果不仅丰富了疏勒河流域内的地下水化学研究,亦可为敦煌绿洲生态安全屏障区的保护与建设提供科学依据。     

环境同位素特征对滨海岩溶地区海水入侵过程的指示意义

大连大魏家水源地位于中国北方典型滨海岩溶地区。近30年来,地下淡水的不合理开采造成的地下水位降落漏斗引发了严重的海水入侵。以大魏家水源地为研究对象,通过大量的水文地质调查和水化学及同位素采样测试分析,探讨海水入侵形成的水动力条件,通过分析滨海岩溶含水层中地下水主要水化学和多种同位素(δ2H-δ18O,δ34S,δ13C)组成特征,识别了海水入侵过程中发生的主要水文地球化学作用,并对其进行了定量模拟,从而阐明了岩溶含水层中的海水入侵机理。研究结果表明:大连大魏家海水入侵主要通道为大魏家地区存在的导水断裂、岩溶裂隙以及第四系松散地层。对δ2H-δ18O同位素的组成分析表明,研究区地下水主要来自大气降水补给,结合Cl-浓度分布,认为除海水入侵淡水含水层后增加了地下水中的盐分外,浅层地下水的蒸发也对地下水中盐分的累积起到了重要作用。根据不同水体中δ34SSO4,δ13CHCO3等同位素特征,结合水化学成分(如SO2-4,Cl-)分析认为,研究区微咸水和咸水并不是地下水淡水和海水简单混合而成。利用反向水文地球化学模拟揭示了控制滨海岩溶含水层中水化学演化的主要水文地球化学反应有方解石、蒙脱石和石膏的溶解作用,伊利石的沉淀作用以及Ca-Na离子交换作用,伴随着CO2的释放。     

Hydrogeochemistry and isotope techniques to determine water interactions in groundwater-dependent shallow lakes,Wet Pampa Plain,Argentina

This paper gives an account of the implementation of hydrochemical and isotopic techniques to identify and explain the processes that govern solute exchange in two groundwater-dependent shallow lakes in the Southeastern Pampa Plain of Argentina. Water samples (lakes, streams, spring water and groundwater) for hydrochemical and stable isotopic determination were collected and the main physical–chemical parameters were measured. The combination of stable isotope data with hydrogeochemical techniques was used for the identification of sources and preferential recharge areas to these aquatic ecosystems which allowed the explanation of the lake water origin. The hydrochemical processes which explain Los Padres Lake water chemistry are evaporation from groundwater, CO₂ input, calcite dissolution, Na⁺ release by Ca²⁺ and Mg²⁺ exchange, and sulfate reduction. The model that best aligns with La Brava Lake hydrochemical constraints includes: mixing, CO₂ and calcite dissolution, cationic exchange with Na⁺ release and Mg²⁺ adsorption, and to a lesser extent, Ca/Na exchange. This model suggests that the fractured aquifer contribution to this water body is greater than 50 %. An isotopic-specific fingerprint for each lake was identified, finding a higher evaporation rate for La Brava Lake compared to Los Padres Lake. Isotopic data demonstrate the importance of these shallow lakes as recharge areas to the regional aquifer, becoming areas of high groundwater vulnerability. The Tandilia Range System, considered in many hydrogeological studies as the impermeable bedrock of the Pampean aquifer, acts as a fissured aquifer in this area, contributing to low salinity waters and with a fingerprint similar to groundwater isotopic composition.     

Source of salinity in the groundwater of Lenjanat Plain,Isfahan, Iran

The present study aimed at identifying the salinity source in the groundwater of Lenjanat Plain. To do so, non-isotopic geochemical methods were employed: groundwater samples were collected seasonally from 33 wells widespread in the area, and physicochemical parameters as well as major and minor elements were measured in the 132 samples. The data collected from the field and laboratory measurements were interpreted through statistical and hydrogeochemical graphs, mass ratios and saturation indexes obtained from modeling. The results revealed that hydrogeochemical properties of the study aquifer were controlled by rock/water interactions including ion exchange, dissolution of evaporation deposits (halite and gypsum) and precipitation/dissolution of carbonates. Based on the values of Cl/Br ratio in Lenjanat groundwater (329–4,492), dissolution of evaporation deposits in aquifer was the main cause for groundwater salinity. Considering the Lenjanat groundwater geochemical properties, the data confirm the reported Cl/Br ratios for groundwater affected by the dissolution of evaporation deposits (Cl/Br > 300) and overlaps with the range of Cl/Br ratios for domestic sewage effluent groundwater. Selecting the best chemical components and their ratios in non-isotopic geochemical methods provides an accurate distinction between sources of groundwater salinity.     

Salinity problem of groundwater in the Wadi Tharad Basin, Saudi Arabia

In Wadi Tharad the groundwater has been subjected to hydrochemical study to identify the process (s) that led to the formation of relatively highly saline water in shallow alluvial aquifer. The chemical analyses results show that the groundwater salinity was highly variable and randomly distributed along the wadi course. This variation could be attributed to intensive evaporation on effluent prone surface irrigation water that led to precipitation of evaporates (e.g., calcite, dolomite, gypsum and probably halite). The intensive irrigation practice through mineral dissolution recharged the groundwater with a marked increase in the salinity. The local hydrogeological condition is also involved in determining the risk of the groundwater salinity as a consequence of irrigation practice. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.