环境水文地质学

环境水文地质学是一门研究地下水环境恶化、保护和改善的新学科。它包括原生环境水文地质学、次生环境水文地质学和资源环境水文地质学三个分支,并不单指研究地下水污染及其防治的次生环境水文地质学。     

环境水文地质学的最新发展与今后趋向

环境水文地质学是从七十年代到八十年代，在我国逐渐发展而形成的一门新学科，也是在地质科学领域内，最新发现的若干分支学科之一。本文概略论述了环境水文地质学的基本概念与研究范畴，重点介绍了区域环境水文地质、污染环境水文地质、水文环境地球化学，以及地下水资源开发负环境效应等方面研究的最新成就，提出了这一新学科的发展趋向与今后任务。     

开展干旱环境动力学研究的若干问题

根据目前干旱环境研究的现状，提出了“干旱环境动力学”的概念及其科学问题提法、研究方法论和研究途径，为干旱环境动力学的建立提供了一个科学框架。干旱环境系统是地球系统的一部分，建立干旱环境动力学，应以地球系统科学的基本原理为出发点。但它应着重研究地球系统科学中十至百年时间尺度干旱环境发展规律和趋势，特别是人类活动在该时间尺度内对干旱环境的影响。为了研究干旱环境问题，自然科学领域的地理科学、生物科学、大气科学、水文和水利以及地质学等必须形态统一的观点和普适的方法论，从而形成相对独立且学科交叉的干旱环境动力学。气候动力学已相对成熟，干旱环境动力学建模可以气候动力学为基础。建模成败的关键是如何将生态过程物理化和化学化，如何建立水文子系统、生态子系统和土壤子系统的数学模型，并与气候动力学模式相互耦合。     

现代水文地质学的研究范围

在传统上,水文地质学一直被认为是地下水水文学或地下水资源开发利用的同义词。在有关地下水方面大量学科的近代进展,迫使对水文地质学这一名词需要重新定义。水文地质学在本文中定义为地下水和岩石骨架之间相互作用的科学。这种相互作用,在地下和在地面以一系列的过程和现象广泛地表现出来。对它们的知识和理解,将有利于解决一些学科的科学和技术问题。诸如,水资源的开发利用、土木工程和环境研究、农业和林业、采矿业、矿物和石油及天然气勘探、普通地质学和地貌学。水文地质参数和有关物质的性质,是用很多不同的技术和方法加以确定的。现代水文地质工作者所需要的极为广泛而高级的教育,这就给大学在设置合适的课程方面提出了一个问题。     

论医学水文地球化学——环境地质学的一门分支学科

环境与人类健康问题在国际上引起了整个地学界的重视.近年来地理学家、地质学家、土壤学家与医学家相结合,对这一问题从不同的角度进行了探索,并相继创立了许多新学科,如医学地理学、医学土壤学、医学地质学和环境地质学等。它们的共同特点是,把水文地球化学作为学科的组成部分或重要内容。这是因为天然水与生物界有着最密切的关系。事实证明,有许多的地方病和公害病都与环境、饮水直接有关。     

放射性同位素^32Si及其研究进展

放射性同位素＾３２Ｓｉ的半衰期介于常用的环境同位素＾３Ｈ和＾１４Ｃ之间，能测定５０￣１０００ａ之间水的年龄，是一个其它同位素所不能替代的测年工具，本文介绍了＾３２Ｓｉ的起源、在水圈各部分的分布规律，影响因素、测试方法及其在海洋学、冰川学和水文地质学方面的应用研究。     

环境地质学进展与展望：@—环境地质学

环境地质学是随着人类活动和地质环境之间相互作用的不断加深而形成和发展。自５０年代起,我国开展了大量的环境地质工作,未来环境地质学有着广阔的研究领域,环境地质学研究是可 展战略的一部分。     

采煤活动对地下水化学环境的影响

煤矿开采活动为人类活动提供能源的同时，也带来了诸如地表水环境污染与水资源短缺等环境问题，给人类活动甚至人类健康造成了不利的影响，迫使人们不得不开展对由煤矿开采所引起的环境问题的预防与治理研究。本文综述采煤活动对地下水化学环境影响的研究现状，并结合环境水文地质学及环境学发展的方向，指出该研究存在的问题，给出今后的发展方向。     

现代水文地质学的演变与发展

在概括水文地质学发展过程的基础上,指出水文地质学,从传统水文地质学,走向现代水文地质学,取得的重大进步。并提出了现代水文地质学的特征及其研究内容和发展方向。     

环境地质问题综述

本文概括讨论了环境地质学的形成时代背景.以统计数据为基础,指出了当今环境地质问题的严峻性及其与全球人口增长速率的关系:提出了“人口爆炸”是地球上空前的重大生物事件.这种重大事件的出现是造成资源,能源紧缺和生态平衡破坏以及各类地质灾害有增无减的根本原因.讨论了环境地质学的定义,强调了地球表层演化与人类活动之间的相互关系、学科的属性及其与相邻学科间的关系.重点论述了环境地质学的基本概念和原理.指出了环境地质灾害问题是世界性的,环境恶化的速度是服从指数规律的.问题的解决必须依靠人类环境保护的终程教育.文末讨论了研究环境地质问题的方法论,认为系统科学的思维方法取代传统的确定论是可取的.系统动态过程研究可视之为当代环境地质学的基本特征.地质灾害预测是其重心,它为地质环境保护提供超前的科学依据和可行性论据.     

Review: Environmental tracers in arid-zone hydrology

Application of environmental tracers to arid-zone hydrology over the past several decades is reviewed, with particular reference to the Australian continent. Some notable successes in the application of stable and radio-isotopes include identifying arid-zone groundwater as palaeowaters, understanding the importance of episodicity and of large flood events to recharge, and delineating sources of water to vegetation. Estimating the rates of recharge and discharge have relied to a large extent on chloride and tritium profiles in the unsaturated zone, while radiocarbon and chlorine-36 are used to estimate horizontal flow rates. A number of new research opportunities are suggested. Improved understanding of processes that modify isotopic signatures at the interface zones such as the upper 5?m of the soil zone, the capillary zone, and the discharge zone, are needed to better quantify water fluxes across these zones. Furthermore, linkages between the atmosphere-soil-water-vegetation continuum although qualitatively understood, elude quantitative transfer to a scale commensurate with basin-scale groundwater management. The new generation of improved and more robust stable isotope and radiometric dating techniques, will be invaluable in advancing the science and its application to better management of meagre water resources in dry parts of the world.     

环境同位素技术在地下水研究中的应用

简要介绍了环境同位素技术的应用原理,综述了目前国内外常用的稳定同位素与放射性同位素的具体应用。提出稳定同位素主要用于分析地下水的来源组成与循环途径等;放射性同位素主要用于地下水测年与示踪的研究。最后总结了环境同位素在我国地下水研究中应用的主要问题。     

Environmental isotopes (18O, 2H, and 87Sr/86Sr) as a tool in groundwater investigations in the Keta Basin, Ghana

Analyses of environmental isotopes (¹⁸O, ²H, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) are applied to groundwater studies with emphasis on saline groundwater in aquifers in the Keta Basin, Ghana. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of groundwater and surface water of the Keta Basin primarily reflect the geology and the mineralogical composition of the formations in the catchments and recharge areas. The isotopic compositions of ¹⁸O and ²H of deep groundwater have small variations and plot close to the global meteoric water line. Shallow groundwater and surface water have considerably larger variations in isotopic compositions, which reflect evaporation and preservation of seasonal fluctuations. A significant excess of chloride in shallow groundwater in comparison to the calculated evaporation loss is the result of a combination of evaporation and marine sources. Groundwaters from deep wells and dug wells in near-coastal aquifers are characterized by relatively high chloride contents, and the significance of marine influence is evidenced by well-defined mixing lines for strontium isotopes, and hydrogen and oxygen stable isotopes, with isotopic compositions of seawater as one end member. The results derived from environmental isotopes in this study demonstrate that a multi-isotope approach is a useful tool to identify the origin and sources of saline groundwater. Electronic Publication     

Groundwater recharge and evolution in the Dunhuang Basin,northwestern China

Groundwater recharge and evolution in the Quaternary aquifer beneath the Dunhuang Basin was investigated using chemical indicators, stable isotopes, and radiocarbon data to provide guidance for regional water management. The quality of groundwater and surface water is generally good with low salinity and it is unpolluted. The dissolution of halite and sylvite from fine-grained sediments controls concentrations of Na⁺ and K⁺ in the groundwater, but Na⁺/Cl⁻ molar ratios >1 in all samples are also indicative of weathering of feldspar contributing to excess Na⁺. The dissolution of carbonate minerals yields Ca²⁺ to the groundwater, thereby exerting a strong influence on groundwater salinity. The δ¹⁸O and δ²H values in unconfined groundwater are enriched along the groundwater flow path from SW to NE. In contrast, confined groundwater was depleted in heavy isotopes, with mean values of −10.4‰ δ¹⁸O and −74.4‰ δ²H. Compared with the precipitation values, all of the groundwater samples were strongly depleted in heavy isotopes, indicating that modern direct recharge to the groundwater aquifers in the plains area is quite limited. The unconfined water is generally young with radiocarbon values of 64.9–79.6 pmc. In the northern basin, radiocarbon content in the confined groundwater is less than 15 pmc and an uncorrected age of ∼15 ka, indicates that this groundwater was recharged during a humid climatic phases of the late Pleistocence or early Holocene. The results have important implications for inter-basin water allocation programmes and groundwater management in the Dunhuang Basin.     

Using Environmental Isotope Method to Study the Air Temperature Variations of the Earth

Using environmental isotopes to study the variations in air temperature is a relatively new method in Vietnam. This is a new and reliable method. Using environmental isotopes to study the temperature variations in the past and predict the future changes is a matter of being interested and applied. This paper used the results of isotope analysis (T, D, 18O, 13C and 14C) to study the change in temperature of the air environment in the past and then projected to 2050. From contents of isotopes, based on the correlation with temperature, water age we could calculate air temperature conditions in the past and predict future changes. Results from the study showed that about 500 years ago to present, air temperature in Red River area continuously rises and amplitude ranges from 0.05 to 0.06 °C /year. By 2030 the average temperature of the air environment will be 23.75 °C, by 2040 would be 24.10 °C and by 2050 is 25.20 °C     

西安凹陷热储流体环境同位素研究

为了了解西安凹陷地下热水的补给循环及其赋存环境特征,对西安凹陷地下热水D、^18O、^13C、^14C、^34S分布特征进行了测定与分析。研究表明：西安城区地下热水中环境同位素δ（^180）、δ（^13C）、δ（^34S）的分布规律与其所在的关中盆地存在相反趋势,指示西安城区地下深部存在欠压实作用,表明西安是一个年轻的快速沉积盆地或其深部存在开启性断裂。通过水化学分析表明西安地区主要水化学类型为SO4-Na型,咸阳主要为Cl—Na型,指示咸阳地区的地质环境更为封闭。根据补给高程计算,西安、咸阳城区地下热水补给来源分别为秦岭和北山末次冰期高山雪水补给。     

环境同位素方法在平凉市岩溶地下水研究中的应用

应用环境同位素方法对平凉隐伏岩溶水的研究结果表明 ,研究区隐伏岩溶水形成较早 ,且有大量现代水的混入 ,平均混入量为 5 4 %。说明研究区隐伏岩溶水的补给和更新能力较好。环境同位素分析结果还显示 ,大岔河隐伏岩溶水为一相对独立、半开放的水文地质单元。其补给来源部分为流域内大气降水、地表水的补给 ,部分为东南部三道沟岩溶地下水的补给。根据环境同位素 EPM与 EM两种模型计算 ,地下水的滞留时间为 36 a。地下水储存量为 1.314× 10 8m3;储水系数为 7.2 9× 10 - 3。这一结果与传统勘探方法的计算结果基本吻合 ,说明环境同位素方法的实用性 ,可在地下水资源调查中作为传统方法的补充和对比。     

Environmental geochemistry of calcium isotopes： Applications of a new stable isotope approach

1IntroductionIn nature, calcium has six naturally occurring sta-ble isotopes with atomic mass units (amu) and the a-bundances of40Ca (96.941%),42Ca (0.647%),43Ca (0.135%),44Ca (2.086%),46Ca (0.004%)and48Ca (0.187%) are presented in this paper.These analyt…     

基于水化学组分和环境同位素信息探讨山东德州深层承压地下水起源

本文针对海河流域平原长期过量开采深层水导致地下水位不断下降,引发地面沉降等环境地质问题,选择德州深层水分布区作为重点研究区,以深层地下水化学组分及同位素信息作为主要研究对象,探讨深层地下水起源与更新性。研究结果表明,德州深层水主要形成于末次冰期盛期较寒冷的大气降水淋滤,在形成及径流过程中,遭遇较强烈的蒸发作用和阳离子交换作用,形成以HCO3-Na型水为主要成因类型,具有高氟、高钠、低钙、偏碱性的水化学特征,和氢氧稳定同位素低,氚含量低的同位素特点;深层地下水循环缓慢,更新能力较弱。     

陕西渭北东部岩溶水环境同位素

陕西渭北东部岩溶水系统是一个复杂的地下水系统，碳酸盐岩大面积隐伏与深埋。使用传统手段和方法勘查岩溶地下水和研究可持续开发利用方案遇到诸多困难，不仅费时，而且耗资大。本文通过系统分析研究陕西渭北东部地区岩溶地下水T、D、^180、^14C环境同位素特征，揭示岩溶水的补给迳流排泄条件、岩溶水系统边界性质以及岩溶水与黄河洛河地表水、黄河岩溶泉与洛河岩溶泉之间的补排关系。结果显示环境同位素方法简便有效，能够达到预期目的。