唐山曹妃甸浅层地下水水化学特征及咸化成因

为了查明曹妃甸浅层地下水水化学及咸化成因,采集研究区河水、地下淡水、微咸水、咸水、卤水、雨水和海水等不同类型水样,对其水化学组成、离子比、Piper三线图、吉布斯图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析。结果表明：(1)曹妃甸浅层地下水包括全新世沉积层潜水和晚更新世沉积层微承压水,且非原始封存在地层中而是形成于全新世中晚期。(2)地下潜水向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型,微承压水以咸水和卤水为主要水质类型;近冲洪积扇前缘水化学特征主要受岩石风化作用控制,围填海区及河口处水化学特征受海水混合作用控制,滨海平原区水化学特征主要受蒸发/结晶作用控制。(3)曹妃甸浅层地下水咸化过程主要是晚更新世以来海侵海退时期形成海洋蒸发盐经大气降水和河水多期溶滤所致,其盐分来源于海水蒸发盐,河口及围填海区地下潜水盐分主要来源于现代海水入侵。     

广东硇洲岛地下水化学演化及成因机理

地下水一直是广东硇洲岛唯一的水资源,但近年来许多地区地下水咸化趋势加剧,严峻威胁着岛上居民的用水安全,研究地下水化学演化及成因机理,对预防和减缓水质变咸意义重大。本文结合区域水文地质条件、地形地貌条件及水化学资料分析了整个岛屿地下水水质状况,在此基础上采用Piper三线图研究了水化学特征,并利用PHREEQC软件对水文地球化学演化规律进行模拟研究,结果表明:(1)海水入侵是造成地下水咸化的主要原因,咸化对水质的影响主要表现为Cl-的增加,Ca2+在区分该地区不同水体时反应灵敏,是良好的识别指标之一;(2)海水入侵的过程中,过渡带前缘不存在经受长期古海水演化而成的卤水与地下淡水的混合作用,地下水中Mg2+、Ca2+与Na+之间存在着强烈的离子交换,石膏、白云石及方解石处于不饱和状态;(3)浅层地下水与深层地下水之间无明显的水力联系,属于相对独立的地下水流系统。在全球变暖,海平面上升的总趋势下,海岛地下水开发必须合理规划、严格管理,以防引发大规模海水入侵灾害的发生。     

保定平原区地下水化学特征及演化

为揭示保定平原地下水水化学特征及演化规律,本文以保定平原为研究对象,对216组地下水样水化学特征进行了分析。综合运用Piper三线图、Gibbs图、相关离子分析等方法,研究了保定平原区深浅层地下水化学组成及水化学类型空间分布特征,识别了水化学形成机制与控制作用,在此基础上分析了水化学演化的成因。结果表明：沿地下水径流方向,浅层地下水与深层地下水主要离子含量呈现明显的递变规律,TDS、Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3含量逐渐升高,K+、Ca2+逐渐降低,地下水优势阳离子Ca2+主导地位逐渐被Na+代替,优势阴离子HCO-3主导地位逐渐向Cl-过渡。地下水化学特征主要受水岩作用、阳离子交替吸附作用以及人类活动共同影响,水岩作用以碳酸盐岩和铝硅酸盐岩共同溶滤作用为主;浅层地下水受人类活动影响较大,影响离子主要为NO-3,集中分布于补给区,除了与农业活动相关外,主要与山前平原岩性颗粒粗,具有较强的渗透性有关。     

保定平原区地下水化学特征及演化

为揭示保定平原地下水水化学特征及演化规律,本文以保定平原为研究对象,对216组地下水样水化学特征进行了分析。综合运用Piper三线图、Gibbs图、相关离子分析等方法,研究了保定平原区深浅层地下水化学组成及水化学类型空间分布特征,识别了水化学形成机制与控制作用,在此基础上分析了水化学演化的成因。结果表明：沿地下水径流方向,浅层地下水与深层地下水主要离子含量呈现明显的递变规律,TDS、Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3含量逐渐升高,K+、Ca2+逐渐降低,地下水优势阳离子Ca2+主导地位逐渐被Na+代替,优势阴离子HCO-3主导地位逐渐向Cl-过渡。地下水化学特征主要受水岩作用、阳离子交替吸附作用以及人类活动共同影响,水岩作用以碳酸盐岩和铝硅酸盐岩共同溶滤作用为主;浅层地下水受人类活动影响较大,影响离子主要为NO-3,集中分布于补给区,除了与农业活动相关外,主要与山前平原岩性颗粒粗,具有较强的渗透性有关。     

北京平原区永定河冲洪积扇地下水水化学特征与演化规律

本文以北京市平原区永定河冲洪积扇地下水化学场的演化机理及地下水水循环规律为研究目的,根据水化学特征的水平分布及典型剖面上的演化过程研究,得到以下结论:1)从永定河冲洪积扇顶部补给区到扇缘排泄区,地下水水化学类型呈现水平分带性,潜水水化学类型由Ca-HCO3过渡到Ca·Mg-HCO3、Mg·Na-SO4,局部因人类活动影...     

内蒙古河套平原高碘地下水的水文地球化学特征

以内蒙古河套平原西北部的高砷地下水分布区为研究区,通过对区内22组地下水和2组地表水中碘含量的测试和分析可知,研究区地下水中碘含量在27.30～1 638.00μg/L,其中,约50%的地下水样品中碘含量超过我国饮用水的标准限定值150μg/L,约84.6%的高碘地下水为高砷地下水。高碘地下水主要分布于研究区北部地下水水流相对滞缓的平原中心地带,以Cl-Na、Cl·HCO₃-Na和HCO₃·Cl-Na型水为主。研究区地下水中碘的富集有两种机制:浅层地下水的蒸发作用和深部富含有机质的、偏还原的地下水环境中的微生物作用。两种机制相比,后者对地下水中碘的贡献更大些,但前者更普遍些。     

黄淮海平原地下水化学演化特征、形成机制及其开发利用建议

【研究目的】地下水是保障黄淮海平原生产、生活所需的主要水资源之一。在人类活动的影响下,地下水环境恶化已成为制约社会经济发展和生态平衡的重要因素。深入探究地下水化学演化特征及其形成机制,可为地下水资源的合理开发利用提供重要参考依据。【研究方法】本文将黄淮海平原分为山前平原、中部平原、滨海平原三个水文地质单元,综合运用Piper三线图、Gibbs图、主成分分析等方法,研究了中国黄淮海平原的地下水化学特征及其形成机制。【研究结果】结果显示,从山前平原到中部平原再到滨海平原地下水中TDS含量逐渐升高,由淡水逐渐演化为微咸水、咸水、盐水、卤水;研究区地下水化学类型从山前平原的44种增至中部平原的74种,而后下降至滨海平原的22种;其中,山前平原地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg、HCO₃-Ca为主,主要受控于一个4因素模式,相比之下,中部平原和滨海平原地下水化学则分别受控于3因素模式。【结论】黄淮海平原地下水化学特征呈明显分带性,从山前平原到中部平原到滨海平原地下水化学类型由HCO₃型逐渐演化为HCO₃·S...     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:(1)地下水中总溶解性固体物质(total dissolved solids,简称TDS)质量浓度范围为316～6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO_3·SO_4-Na·Mg·Ca型和SO_4-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO_3-Ca·Mg型水。(2)δ~2H-δ~(18)O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。(3)地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。     

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.     

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）.      

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。     

河北平原深层碱性淡水形成的水文地球化学模拟——以保定、沧州地区为例

以揭示河北平原深层碱性淡水化学形成机制为主要研究目的, 选择河北平原深层碱性淡水发育的保定、沧州地区为典型研究区, 应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术, 探讨了深层碱性淡水水化学性质、分布规律及形成的自然环境; 依据质量守恒原理建立深层地下水质量平衡反应模型, 研究了从山前至滨海整个水流路径上所发生的水文地球化学作用及水、岩间的质量交换, 从而揭示了深层地下水化学演化规律的内涵及深层碱性淡水水化学形成机制.主要结论是深碱性淡水是由山前补给区HCO₃-Ca·Mg水逐步演化而来, 从山前至中部平原, 在地下水环境由开放转为封闭的过程中, 方解石、白云石溶解和沉淀, 钠长石、石膏、岩盐和菱铁矿的溶解, Ca-Na阳离子交换是控制其形成和演化的主要水文地球化学作用.      

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。     

Hydrochemical characteristics and geochemistry evolution of groundwater in the plain area of the Lake Baiyangdian watershed,North China Plain

Water cycle and water quality in the Lake Baiyangdian watershed of the North China Plain have undergone great changes due to over-pumping of groundwater and wastewater discharge.In this paper,hydrogeochemical data was collected to analyze the hydrochemical characteristics and geochemistry evolution of groundwater.The study area was divided into two typical parts.One was in the upstream plain area,where over-pumping had resulted in significant decline of groundwater level;the other one was located in the downstream area near the Fu River and Lake Baiyangdian(Lake BYD region).In addition to the natural weathering of minerals,excessive fertilizer was also a main factor of higher ion concentration in groundwater.According to studies,due to good permeability,these regions were easy to be polluted even with deep groundwater depth.However,upstream shallow groundwater and surface water,including lake water,domestic along with industrial wastewater were all sources of present shallow groundwater in the Lake BYD region.Results indicated that anthropogenic activities rather than minerals much matter to the groundwater in these regions.Particularly,wastewater largely decided the groundwater quality,which suggested that the management and restoration of surface water quality was crucial to groundwater protection.     

天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究

大气 CO₂浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO₂收支平衡和精确评估是制定区域CO₂减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象,通过对地下水调查及水样的采集与分析,运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征,并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明:浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原,呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律,地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水,沿此方向水化学类型由HCO₃-Ca·Na·Mg→Cl·SO₄-Na→Cl·HCO₃-Na→Cl-Na型转变;淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3 034和6 564 km²。地下水水化学组分中Ca²⁺、Mg²⁺和 {\mathrm{HCO}}_3^{-}主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2 241 640万m³,总DIC储量为8.13×10⁶ t,总碳汇量为4.11×10⁶ t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157 799万、6 245 936万和1 459 247万 m³,DIC浓度分别为19200、19200和19342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10⁶、1.65×10⁶和0.58×10⁶ t,碳汇量分别为0.22×10⁶、0.90×10⁶和2.98×10⁶ t。沿地下水流向,DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。     

新疆天山北麓中段孔隙水水化学特征及苏打水的成因

天山北麓中段受构造控制,水文地质条件较为复杂.研究孔隙水水化学特征及苏打水（NaHCO₃型）形成机制对了解天山北麓中段地下水水文地球化学过程与地质条件之间的联系具有重要意义.基于新疆天山北麓中段平原区209组地下水水样,结合地质条件,采用半变异函数模型、绝对主成分得分多元线性回归模型（PCA/APCS-MLR）剖析了潜水和承压水中水化学类型空间分布特征、地下水化学组分源贡献率、苏打水形成的地质条件控制因素以及水文地球化学作用.结果表明:山前倾斜平原潜水、冲积平原潜水和承压水分别以Na₂SO₄、NaHCO₃和Na₂SO₄型水为主,其中苏打水分别占总水样的7.18%、14.83%、6.22%.承压水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较强,潜水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较弱,当水中TDS < 1 000 mg/L时更有利于NaHCO₃型水的形成.溶滤-富集因子（F1）、外界输入因子（F2）、原生地质因子（F3）和地质环境因子（F4）对地下水中水化学指标的平均贡献率分别为29.44%、15.99%、7.70%和6.71%.苏打水形成过程不仅受控于矿物溶滤、阳离子交换、混合作用和脱硫酸作用等多种水文地球化学作用,还受到地质环境、地质构造及水文地质条件的影响.      

Multivariate statistical analysis for the assessment of groundwater quality under different hydrogeological regimes

Multivariate statistical analysis has been widely used for hydrogeochemical characterization of groundwater quality. In this study, hydrochemical data from three hydrological basins were used and two methods (factor and cluster analyses) were applied. The first area is the coastal area of Eastern Thermaikos Gulf where groundwater is influenced by seawater intrusion and geothermal fluids. The other two areas are the inland basins of Gallikos and Perdikas in which agricultural and industrial activities constitute the main anthropogenic pollution sources of groundwater. Initially, the aforementioned methods were applied for each area separately and resulted in a different number of significant factors and clusters, while the natural and anthropogenic influences were spatially determined in each area. Additionally, factor and cluster analyses were applied coupling data from all areas. Therefore, five clusters and three major factors were determined distinguishing the hydrochemical processes and impacts from anthropogenic activities in more detail. It is worth mentioning that the application of cluster analysis in the coupled groundwater samples of all studied areas resulted beneficially in the most hydrochemically complex area. Salinization dominates in the coastal area, while in Gallikos and Perdikas basins high concentrations of NO₃ occur mainly due to agricultural activities and small livestock units. The numerous hydrochemical samples are identified as the main issue for the higher discretization and reliability of the second approach. Nevertheless, this study is associated with a number of limitations of multivariable statistical analysis regarding extreme concentrations of Cl and Na. This issue stimulates further research in overcoming and understanding these drawbacks.     

江汉平原浅层含砷地下水稀土元素特征及其指示意义

江汉平原被确认为我国南方新的饮水型砷中毒病区,目前对于江汉平原高砷地下水的成因机理研究还有待完善.综合运用水文地球化学分析与PHREEQC地球化学模拟计算,分析了地下水和沉积物中REE分异特征及其沿地下水流向形态变化规律.江汉平原地下水REE含量为0.032~0.843 μg/L,富集LREE,具显著Eu正异常,且地下水中Eu异常与As含量呈正相关关系.地下水中REE形态主要以LnCO₃+及Ln(CO₃)₂-为主,沿地下水流向LnCO₃+降低、Ln(CO₃)₂2-升高.地下水REE浓度分布受到HCO₃-的络合作用及Fe氧化物矿物的还原性解吸附过程控制,径流途径中继承沉积物矿物的REE配分模式及Fe氧化物矿物对LREE的优先解吸附可能是地下水富集LREE的原因,并且沿流向上REE形态分布受到pH控制.研究区中Eu含量及Eu正异常对地下水As富集程度具有一定的指示意义.      

阿拉善诺日公地区地下水系统水化学特征分析

阿拉善左旗诺日公是我国典型干旱区,地下水是该区主要的供水水源。水化学研究对地下水流动过程具有指示意义。以阿拉善诺日公地区地下水为研究对象进行水文地球化学特征分析,研究表明:从北部基岩隆起区到豪斯布尔都盆地中心,地下水水化学特征呈现一定的规律性,水化学类型由低矿化度的Na-HCO_3·Cl、Na-Cl·HCO_3型,逐渐过渡到盆地中心排泄区高矿化度的Na-SO_4·Cl、Na-Cl·SO_4型水,水质状况变差,由淡水逐步过渡到微咸水。区域地下水整体从西北向东南排泄,TDS的升高较好地指示了地下水的径流方向。蒸发作用是本区地下水化学构成的主控因素,同时溶滤作用、离子交换作用及人类活动对地下水化学成分也有影响。本研究为该地区水资源评价及优化配置提供了科学依据。     

华北平原原生富碘地下水系统中碘的迁移富集规律:以石家庄-衡水-沧州剖面为例

高碘地下水是继高砷、高氟地下水之后的又一全球性饮水安全问题,但对地下水系统中碘的赋存形态及迁移富集机理研究尚显不足.为了解华北平原地下水系统中碘的空间分布特征及迁移富集规律,选取石家庄-衡水-沧州典型水文地质剖面,完成地下水样品采集,分析其水化学组成、总碘含量及碘形态组成特征,同时运用phreeqc完成水文地质剖面地球化学反向模拟及相关矿物饱和指数计算,定性定量表征水流场内所发生的水文地球化学过程,进而深入探讨上述过程对地下水系统碘迁移富集的影响.结果表明,区域内地下水中碘含量变化范围为3.35~1 106.00 μg/L,其中,41.86%样品碘含量超过《水源性高碘地区和地方性高碘甲状腺肿病区的规定（GB/T19380-2003）》所界定的150 μg/L国家标准;空间上,高碘地下水主要分布于渤海湾区;地下水中碘的主要赋存形态为碘离子及碘酸根离子,其分布受氧化还原环境控制,碘酸根离子主要出现于氧化环境中;沿地下水流向,地下水环境朝利于液相碘迁移富集的方向演变;渤海湾区,海水入侵影响下形成的偏碱性、（弱）还原环境,利于碘从沉积物中迁移释放至地下水中;碘在不同铁矿物相上的搭载能力及氧化还原环境演化导致的铁矿物相转化,是造成华北平原地下水系统中碘迁移富集的主要水文地球化学过程.