河套灌区西部浅层地下水咸化机制

浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23~8.45,总溶解性固体（total dissolved solids,TDS）变化范围为371~7 599 mg/L;随着地下水咸化程度增大,水化学类型由HCO₃-Na·Mg·Ca型向Cl-Na型过渡.引黄灌溉和大气降水是浅层地下水的主要补给来源,径流过程中浅层地下水受蒸发作用和植物蒸腾作用影响,地下水化学组分主要来源于蒸发盐溶解和硅酸盐风化水解,并受强烈的蒸发作用和离子交换作用影响.水文地球化学模拟和主成分分析结果显示,蒸发作用和岩盐溶解作用对区内浅层地下水咸化贡献最大,石膏和白云石等矿物的溶解、硅酸盐的水解、Na-Ca离子交换以及局部地形起伏对地下水咸化过程也有较大贡献.      

赣南缺水地区浅层地下水水化学特征及成因分析 ——以银坑幅为例

赣南地区是典型的缺水地区,查清该地区浅层地下水水化学特征及演化规律,对保障区域饮用水安全和促进经济发展具有重要意义.现以银坑幅为例,综合采用数理统计、相关分析、Gibbs图解及离子比例系数等方法对研究区97个浅层地下水样品进行分析,结果表明,研究区浅层地下水中阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,并且两者在阴阳离子中占绝对优势;浅层地下水水化学类型多样,以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na和HCO3-Na·Ca型水为主;研究区浅层地下水水化学过程以岩石风化溶滤作用为主导;Na+、K+主要来源于钠长石、钾长石等硅酸盐的风化溶解,Ca2+、Mg2+主要来源于碳酸岩风化溶解,其中方解石风化溶解作用较白云岩强;浅层地下水水化学特征受阳离子交换作用和人类活动影响不强烈.     

济南北部地热水水化学特征及其形成机理

对地热水水化学特征及其形成机理进行研究可以为地热资源开发与保护提供水文地球化学依据.目前缺乏对济北地热田水化学形成机理的研究,限制了该地热田的开发.通过对南部岩溶冷水、地热田地热水采样,并综合运用Pipper三线图、相关性分析、离子比值法、矿物饱和指数法及反向地球化学模拟等手段,对该地热田地热水水化学形成机理展开研究.结果表明,由南向北,地下水中TDS含量及主要离子含量均有一定的上升趋势,地下水水化学类型由HCO_3-Ca型向HCO_3-Ca·Mg、SO_4-Ca、SO_4-Ca·Na型转化,表现出明显的分带特征;碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、岩盐矿物的溶解—沉淀是控制本区地下水水化学特征的重要过程,同时伴随着钠长石、钾长石等硅酸盐矿物的溶解,南部冷水受到了人类活动的影响.     

滦河流域中上游富锶地下水成因类型与形成机制

承德市滦河流域富锶矿泉水资源丰富,成因类型多样,具有典型研究意义。通过水化学图解与多元统计分析、离子比值分析、矿物平衡体系分析,分析富锶地下水形成的地球化学背景,分区阐述富锶地下水水化学特征,探讨富锶地下水的形成机制。结果表明,研究区水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca、HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg为主。富锶地下水的形成受地质构造格局和岩浆活动控制,地质建造锶元素丰度影响,水文地球化学条件制约。断裂构造和地层岩性控制着富锶地下水形成分布的总体特征,水文地质条件影响着地下水化学锶元素的地球化学响应机制。地下水锶富集来源为含水介质长石矿物、碳酸盐矿物的风化溶解和阳离子交换吸附作用,矿泉水出露机制分为构造断裂深循环淋溶型、裂隙浅循环淋溶型、补给富集埋藏型3种类型。坝上高原孔隙裂隙水系统富锶地下水形成作用主要受大气降水和溶滤作用控制,滦河中上游裂隙水系统地下水阳离子交换吸附作用强烈,滦河中游孔隙岩溶裂隙水系统地下水化学主要受溶滤作用控制,蒸发浓缩作用和人为活动影响。     

南通海门浅层地下水水化学特征及演化机制

为系统掌握南通海门区浅层地下水水化学现状,在采集区域地下水样本并分析水化学特征的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数法等分析手段,对南通海门区浅层地下水化学特征及其形成机理进行系统分析。结果表明：HCO3-和Ca2+分别是研究区浅层地下水中占比最大的阴、阳离子;HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg型为该地区主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均质量浓度相对较低,平均值分别为598.00、374.32 mg/L。根据相关性分析,Cl-和Mg2+为影响该区域地下水TDS的特征因子。研究区浅层地下水化学特征主要受到岩石风化作用影响,地下水水质成分主要源自碳酸盐岩和硅酸盐岩等的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的组成。研究结果可为该区地下水开发利用管理提供理论依据和数据支撑。     

贺兰山以北乌兰布和沙漠地下水水化学特征演化规律研究

乌兰布和沙漠对中国西北部干旱地区气候变化和水文循环过程研究具有指示意义, 以水文地球化学运移为导向, 通过分析33个地下水样, 探讨了该区地下水的补给与演化过程. 结果表明: 巴彦乌拉山浅层地下水水化学类型为Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺; 从吉兰泰盐湖至乌兰布和沙漠, 主要水化学类型变化浅层地下水为Cl^--HCO₃^--Na⁺到Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺, 深层地下水为HCO₃^--Cl^--Na⁺再到HCO₃^--Cl^--Na⁺或HCO₃^--Cl^--Ca²⁺. Gibbs图表明, 研究区地下水的水化学特征主要受蒸发浓缩作用影响和岩石风化作用控制, 大气降雨机制影响甚微. 主要离子相关关系图及饱和指数表明, 岩盐、芒硝、钠长石、方解石、白云石、石膏等矿物的风化溶解是该区地下水主要离子来源. 此外, 氯碱指数和Ca/Na的指示, 说明阳离子交换作用也是形成该地区地下水水化学组分的重要机制.     

三江平原富锦地区浅层地下水水化学特征及其形成作用

三江平原富锦地区是我国重要的产粮基地,农业灌溉对当地地下水水质造成了一定程度的影响,而地下水水质的变化制约着当地农业的发展及居民的饮水安全,因此对三江平原富锦地区地下水水化学特征及其形成作用进行研究具有十分重要的意义。本次研究对浅层地下水及地表水进行采样,运用Gibbs图、离子比例系数、δD和δ~(18)O同位素、克里金插值及反向地球化学模拟等方法,对三江平原富锦地区浅层地下水的水化学形成机制进行了分析。研究结果表明:地下水中TDS、NO_3-N质量浓度沿地下水流向呈递增趋势,地下水水化学类型以HCO_3-Ca和SO_4-Ca为主;硅铝酸盐以及岩盐的风化溶解是研究区地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥、地下水开采等人类活动影响是控制地下水化学特征形成的主要作用。     

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.      

秦皇岛牛心山高氟地下水分布特征及成因

柳江盆地北部牛心山地区存在高氟地下水,严重影响居民身体健康。本文选取牛心山地区为研究区,对其浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图和离子比例图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,从矿物溶解与沉淀、离子交换作用角度探讨了地下水中氟的来源和富集机理。结果显示:研究区地下水离子以Ca~(2+)、Na~+和HCO_3~-为主,水体偏碱性,F-浓度超标点位于火成岩侵入边缘地带,水化学类型为Ca-(Na)-HCO_3、Ca-(SO_4)-HCO_3和Ca-(Cl)-SO_4型,高浓度的F-赋存在Ca-(Na)-HCO_3型水中,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的影响;水文地球化学过程和地质因素控制地下水化学特征和氟化物的来源、分布;方解石、石膏溶解于地下水作为Ca~(2+)来源影响萤石的溶解与沉淀,阳离子交换作用改变地下水中指定阳离子浓度间接影响F-浓度,同时碱性环境中吸附在黏土矿物上F-被OH-取代,溶解平衡和离子交换是地下水径流中F-浓度变化的主要控制因素。     

内蒙古杭锦旗气田区地下水化学特征及其形成机制

对内蒙古杭锦旗气田区浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,结果表明：杭锦旗气田区浅层地下水具有较高的矿化度,偏碱性,硬度较大,枯水期TDS浓度和总硬度高于丰水期;研究区浅层地下水化学组分在小范围内具有一定的空间变异性,地下水阳离子以Na+、Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型主要有HCO3 Ca型、HCO3 Na型和SO4·Cl Na型;研究区浅层地下水化学组分来源于碳酸盐矿物、硅铝酸盐矿物和蒸发岩的风化溶解,且丰水期和枯水期水化学组分有微弱变化,地下水化学特征的形成以岩石风化溶解作用为主。     

安徽马鞍山市当涂地区地下水水化学特征及演化机制

【研究目的】 了解长江中下游平原地区地下水流系统并深入分析其地下水水化学特征及其演化机制。【研究方法】 综合马鞍山市当涂地区的水文地质条件、水动力场等,基于研究区水化学基本特征,运用多元统计分析、水化学图件、离子比值和反向水文地球化学模拟等方法对该地区浅层地下水水化学演化进行分析。【研究结果】 结果表明：（1）研究区地下水主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主。（2）研究区地下水水化学类型主要可分为7类,其中松散岩类孔隙含水岩组和碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的水化学类型主要为HCO₃^-Ca型、HCO₃^-Ca·Na型、HCO₃·Cl-Ca·Na型以及HCO₃^-Ca·Mg型;基岩类裂隙含水岩组的化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃^-Ca·Mg型。（3）研究区浅层地下水水样超标率为46%,总体水质较差,超标率较高的组分依次为Mn、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硝酸盐（以N计）、Fe、As、氨氮（以N计）等。（4）研究区地下水的化学组分主要受到岩石风化作用的控制;此外,还存在Na-Ca的正向阳离子交替吸附作用。反向水文地球化学模拟结果进一步定量论证了水岩相互作用对本区浅层地下水组分的形成和演化起着主导作用。【结论】 研究区地下水主要为低矿化度偏碱性,主要可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩类裂隙水。主要离子比例和反向水文地球化学模拟揭示了本区浅层地下水化学组分主要是地下水溶滤方解石、白云石等碳酸盐矿物、石英、长石等硅酸盐矿物,高岭土等黏土矿物以及岩盐、石膏等达到过饱和之后形成的。     

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.      

Geochemical Appraisal of Groundwater Quality in Ottapidaram Taluk,Thoothukudi District,Tamil Nadu using Graphical and Numerical Method

Groundwater qualities of coastal aquifers in the Ottapidaram taluk of Thoothukudi district, Tamil Nadu have been extensively monitored in post monsoon seasons in 2014 to assess its suitability in relation to domestic and drinking uses in four regions (N-S-EW). 34 groundwater samples were analyzed for various physicochemical attributes like pH, electrical conductivity (EC), Total dissolved solid (TDS), Na, K, Ca, Mg, Cl, HCO₃, CO₃, SO₄, NO₃, PO₄. Most of these parameters fall under not permissible limits. The western part of the study area is highly polluted from K, Cl, HCO₃ due to industrial/agriculture activity. The southern part is less polluted compared to other region. Hydrogeochemical processes controlling the water chemistry (Gibbs) indicates that most of groundwater samples fall at rock-weathering supremacy zone. Geochemical processes and temporal variation in the groundwater in this area are influenced by evaporation processes, ion exchange and dissolution of minerals. Major cation and anion ionic interaction indicate that weathering reactions have an inconsequential role in the hydrochemical processes of the shallow groundwater system. As a result of the hydrogeochemical analysis, seawater intrusion, aquifer rock weathering, sewer leakage are the overriding factors that determine the major ionic composition. The appropriate management plan is necessary to preserve precious groundwater resources.     

Identification of probable groundwater paths in the Amargosa Desert vicinity

In this study, the hydrogeochemical program PHREEQC was used to determine the chemical speciation and mineral saturation indices (SIs) of groundwater in the vicinity of the proposed high-level nuclear waste repository at Yucca Mountain, Nevada (USA). In turn, these data were used to interpret the origin and recharge mode of groundwater, to elucidate the mechanisms of flow and transport, and to determine potential sources of groundwater contamination. PHREEQC was run to determine aqueous dissolved species and minerals that would be in equilibrium with the study area’s groundwater. Selected major ions, associated SI, F⁻ and Ca/Na ion exchange were then examined using the multivariate statistical methods of principal component factor analysis and k-means cluster analysis. Analysis of dissolved ion concentrations, SIs, and Ca/Na ion exchange allows simultaneous consideration of arithmetic (raw concentrations) and logarithmic (SI, ion exchange) variables that describe the hydrochemical system and, therefore, can provide further insight into the system’s behavior. The analysis indicates that the dominant processes and reactions responsible for the hydrochemical evolution in the system are (1) evaporative concentration prior to infiltration, (2) carbonate equilibrium, (3) silicate weathering reactions, (4) limited mixing with saline water, (5) dissolution/precipitation of calcite, dolomite and fluorite, and (6) ion exchange. Principal component factor analysis and k-means cluster analysis of factor scores allow the reduction of dimensions describing the system and the identification of hydrogeochemical facies and the processes that defined and govern their evolution.Statistical analysis results indicate that the northern, west face and southern Yucca Mountain groundwater is fresh water with low concentrations of Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, Ca²⁺/(Na⁺)², and CaF₂. The Fortymile Wash groundwater is dilute. The carbonate signature is shown in the Ash Meadows and Death Valley waters with high fluorite SI. Finally, the Crater Flat, Stripped Hills, and Skeleton Hills are dominated by Ca/Na ion exchange, Mg and Ca. The hydrochemical and statistical analyses showed three main groundwater signatures or hydrochemical processes indicating groundwater evolution, potential flowpaths, and recharge areas. The flowpaths are the trace of the Amargosa River, the trace of Fortymile Wash, and its convergence with the Amargosa River. This appears to represent not just a groundwater flow path, but traces of surface runoff infiltration as well.     

塔城盆地地下水氟分布特征及富集机理

塔城盆地位于新疆维吾尔自治区西北部,干旱少雨,蒸发强烈。但相对于新疆其他盆地,塔城盆地地下水水质相对较好,溶解性总固体和F^-含量相对较低。为解译这种差异及盆地内高氟地下水的成因,本文在对盆地地下水样品水化学组分系统分析的基础上,结合多种水文地质调查数据,利用数理统计、离子比及主成分分析等手段,研究高氟水的成因及其分布规律。结果表明:受气候以及地质等因素控制,研究区地下水氟浓度总体较低,高氟水主要分布于扇前洼地及盆地中部的低洼地带;受承压含水层的顶托补给,地下水氟浓度呈现出上高下低的垂向分带特征。研究区地下水径流途径短,水循环快,水岩相互作用时间较短,且山区地下水以深径流形式循环补给平原区深层承压含水层,再顶托补给潜水,避免了强烈的蒸发浓缩作用。山前洪积扇地下水氟富集主要受控于沉积地层中含氟矿物的风化溶解,而岩石风化、蒸发浓缩、阳离子交换、竞争吸附为平原区地下水氟浓度的主要影响因素。