塔里木盆地南缘浅层高碘地下水的分布及成因:以新疆民丰县平原区为例

塔里木盆地位于欧亚大陆腹地,远离海洋,地下水是塔里木盆地南缘重要的供水水源,查明该区浅层地下水中碘（I-）的分布及成因至关重要.基于新疆塔里木盆地南缘的民丰县平原区44组浅层地下水水样,综合运用水化学图解法、数理统计法和GIS技术,分析潜水和浅层承压水水化学特征、碘的空间分布及高碘地下水的成因.结果表明:民丰县平原区浅层地下水中碘的富集和贫乏共存;潜水和浅层承压水I-含量范围分别为≤730 μg/L和≤183μg/L,潜水水样中缺碘水、适碘水、高碘水和超高碘水占比分别为19.4%、69.4%、5.6%和5.6%,浅层承压水水样中缺碘水、适碘水和高碘水占比分别为12.5%、75.0%和12.5%,潜水中缺碘水和超高碘水均高于承压水.从山前倾斜平原到细土平原,地下水中I-含量呈明显上升趋势.高碘水和超高碘水水化学类型主要为Cl·SO₄-Na型和Cl-Na型.除水文地质条件和偏碱性的地下水环境外,研究区潜水碘主要受强烈的蒸发浓缩作用、第四系全新统沼泽堆积物和矿物溶解沉淀的影响,浅层承压水碘主要受矿物溶解沉淀及还原环境的影响.      

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。     

城镇化进程中珠江三角洲地区浅层地下水中砷分布特征及成因

随着经济的快速发展,城镇化和工业化成为影响地下水环境的重要因素。沿海城市化地区地下水中砷来源复杂,不仅有各种人为来源,天然沉积环境更是造成高砷地下水的主要成因。本文通过对比珠江三角洲地区不同历史时期水化学组分变化,采用离子比和主成分分析技术,研究了城镇化背景下研究区不同类型含水层地下水中砷的分布特征及成因。结果表明,研究区浅层地下水砷浓度介于未检出至420 μg·L^-1之间,主要以As(Ⅲ)的形态存在,孔隙含水层的砷浓度普遍高于裂隙和岩溶含水层。取自研究区的1 567组地下水化学样品测试结果显示,ρ(As)>10 μg·L^-1的高砷地下水样品检出89组,占比5.7%。其中,孔隙、裂隙和岩溶含水层高砷地下水分别检出82组、4组和3组,占比分别为7.8%、0.8%和9.7%。高砷地下水主要分布在城镇化地区,其比例为非城市化地区的5倍以上。对比历史水化学数据,近10年新增城镇建设用地浅层高砷地下水中砷浓度平均值增加了30%。高砷地下水通常具有pH值较高、氧化-还原电位(Eh)较低等特性。地下水中砷浓度与 {\mathrm{NH}}_4^{+}、Fe、Mn浓度及耗氧量呈正相关。三角洲平原区第四系基底富含有机质的淤泥质沉积地层,在微生物降解和有机质矿化作用下,固着砷的铁(氧)氢氧化物被还原溶解促使砷释放富集。城镇化过程中含砷工业废水的泄漏入渗是佛山市南部顺德区地下水中砷的另一重要来源。受原生沉积环境和人为输入双重作用,三角洲平原区所形成的中性至弱碱性还原环境是高砷地下水赋存的主要成因。     

大同盆地高氟地下水的分布特征及形成过程分析

大同盆地是典型的高氟地下水分布区,其分布规律和成因在类似地区具有代表性。在对盆地地下水水化学特征和空间变化特征分析的基础上,深入讨论了高氟地下水的空间分布规律、控制因素及其形成的水文地球化学过程。结果表明,整个盆地浅层孔隙水中的氟质量浓度普遍较高,变化范围为0.29~6.22mg/L,平均值为1.82mg/L。氟质量浓度高值区主要分布于盆地中部和北部,呈现出由盆地边缘至盆地中心,质量浓度趋向于升高的变化规律。强烈的蒸发浓缩作用以及高pH、高碱度、高钠低钙含量的水化学特征有利于氟富集。大同盆地高氟地下水的形成是含氟矿物的溶解、离子交换和蒸发浓缩作用等水文地球化学过程共同作用的结果。     

河南省东部平原浅层地下水水质特征分析

依托国家地下水监测站点建设,采取91组浅层地下水进行水质检测,分析结果表明,河南省东部平原浅层地下水多数已不满足生活饮用标准,Ⅲ类以上水样占93.6%。硬度、TDS均值分别为486.33 mg/L、1 184.5mg/L,Mn、F~-、I~-超标率分别为73.63%、65.93%、34.07%,有机污染程度低。通过分析河南省东部平原浅层地下水化学成分特点,水化学类型和离子间相关性分析及演化规律,得出研究区水化学组成受水文地质条件、蒸发浓缩作用影响显著。最后探讨了研究区高氟、高碘浅层地下水的分布及形成原因,为区内劣质水的防治提供依据。     

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。     

化隆—循化盆地不同类型含水层组高氟地下水的分布及形成过程

天然成因的高氟地下水是世界范围内备受关注的环境问题和饮用水安全问题。前人对高氟地下水的形成过程已开展了大量研究,但是对于高原盆地复杂水文地质条件下不同类型含水层组(第四系松散层含水层、基岩裂隙或岩溶含水层以及新生代古近纪以来的碎屑岩含水层)高氟地下水的分布和形成过程尚不明确。本文以化隆—循化盆地为研究区,通过采集、测试研究区内的各类地下水样品,分析研究区内不同类型含水层中地下水的化学特征及同位素特征。结果表明,高氟地下水(1.007.73 mg/L)主要分布在沿黄河的河谷区域和巴燕低山丘陵区域的泉水和潜水中以及深部的承压水中,在垂向上高氟地下水无明显分布规律。接受黄河水入渗补给的河谷潜水中氟离子浓度较低,补给黄河的河谷潜水中氟离子浓度较高。贫钙富钠的弱碱性苏打型水有利于地下水中氟的富集。泉水和潜水中氟主要来源于萤石的溶解,而承压水中氟除了来源于萤石外,还来源于其他含氟矿物。对于潜水和第四系松散层泉水,蒸发浓缩作用促进了地下水中氟的富集。另外,阴离子竞争吸附作用、阳离子交换吸附作用是泉水(第四系松散层泉水和基岩裂隙泉水)和潜水中氟元素富集的主要原因,而承压水中氟离子浓度受竞争吸附作用影响较大,阳离子交换吸附作用影响较小。研究成果可为化隆—循化盆地低氟地下水的勘查和开发提供科学依据。     

长江中游故道区高碘地下水分布与形成机理

高碘地下水(碘浓度大于100μg/L)广泛分布于我国沿海地区和干旱内陆盆地,威胁近千万人口的饮水安全,但目前对湿润区河湖平原地下水中碘的分布与成因机制的认识还十分薄弱.通过采集长江中游故道区75组浅层地下水样品和7组地表水样品进行了水化学分析,查明了地下水中碘的空间分布特征,并运用主成分分析识别了碘富集的水环境要素和水...     

长江中游河湖平原浅层地下水中砷空间异质性的同位素指示

近年来陆续有报道发现长江中游河湖平原广泛分布着高砷地下水,鄱阳湖平原与江北平原（古彭蠡泽）作为长江中游南北两岸典型的河湖平原,其地下水资源丰富,但砷的空间分布规律尚不清楚,区域供水安全存在风险.本研究在两个区域系统采集98个浅层地下水（< 40 m）样品和8个地表水样品,通过水化学、氢氧稳定同位素分析,查明地下水中砷的空间分布异质性及其影响因素.研究发现江北平原浅层地下水砷含量为0.65~956.72 μg/L（平均值210.78 μg/L）,高砷地下水集中分布于长江古河道;鄱阳湖平原浅层地下水砷含量为0.09~267.45 μg/L（平均值11.85 μg/L）,高砷地下水仅分布于赣江三角洲局部地区.江北平原地下水δD与δ18O值相对鄱阳湖平原更偏负,且与地表水的差异更大.地下水化学及主成分分析结果表明物源和含水层结构差异是影响鄱阳湖平原和江北平原砷空间分布异质性的关键因素,来自长江物源的古彭蠡泽区域沉积物为高砷含水层的形成提供了物质来源,湖相含水层中含砷铁氧化物的还原性溶解是地下水砷富集的主要过程.地下水氢氧稳定同位素指示江北平原较鄱阳湖平原地下水赋存环境更封闭,地下水循环交替速度缓慢,有利于砷的富集.      

武清凹陷浅层含氟地下水演化特点及成因分析

选取武清北水源地所在Ⅳ级构造单元——武清凹陷为研究区,共布设地下水取样点95个。以第一含水组地下水中氟为研究对象,在水文地质调查及取样分析测试基础上,运用水化学图解、统计分析、水文地球化学模拟等方法,分析武清凹陷浅层地下水中F-含量空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:研究区浅层地下水F-质量浓度总体较高,分布趋势为以WN—ES为轴线浓度最高,向两侧浓度逐渐降低;高氟地下水的水化学类型较复杂,总体具有弱碱性、高钠、低钙的特征;高氟水形成主要受控于该地区强烈的蒸发浓缩作用、萤石溶解作用、方解石—白云石沉淀作用和F-解吸作用等。     

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.      

玛纳斯河流域山前平原区蒸散发时空异质性分析

玛纳斯河流域气候干燥、蒸发强烈,准确估算蒸散发量对地下水资源评价及生态环境保护具有重要指导意义。以往蒸散发研究空间分辨率较低,已不能满足各水文地质分区景观格局演变引起的蒸散发细部变化研究,针对以往不足,文章基于SEBAL模型利用Landsat系列影像估算了近30年来玛纳斯河流域山前平原区蒸散发,并进一步探讨不同水文地质分区蒸散发时空分布特征及影响因素。结果表明,蒸散量空间分布按照水文地质分区呈现明显带状性,各水文地质分区日蒸散总量表现为戈壁带<荒漠带<绿洲带,时间尺度上全区蒸散总量呈上升趋势,且增大幅度逐渐变缓,各分区呈现绿洲带蒸散总量递增、戈壁带及荒漠带蒸散总量先减小后增大,各分区蒸散总量变化趋势是由各分区主地物类型蒸散量变化控制;通过对影响因素的分析可知日蒸散发量随气温的升高而升高,各地物日均蒸散发量与全区平均气温变化趋势一致;归一化植被指数与日蒸散发量在戈壁带与绿洲带呈现较好的正相关关系;地下水位埋深与日蒸散发量在绿洲带呈负相关,当地下水位埋深大于5. 5 m时,日蒸散发量趋于稳定。     

塔里木河南岸地下淡水资源分布特征及成因分析--以哈得4油田水源地为例

塔里木河南岸地下水资源，卡要为受塔里水河控制的具有高矿化背景的地下水，在塔里木河洪水的淡化影响下，形成了一定范围的地下水淡化带．这种淡化水对油田供水具有战略意义，在一定程度上制约着油田建设的发展．通过对塔埋木河南岸地下淡水资源的分布特征与成因分析．为塔河南岸地下淡水资源的合理开发与利用指明了方向．     

华北平原与大同盆地原生高碘地下水赋存主控因素的异同

原生高碘地下水在我国有广泛分布,为查明不同区域地下水碘赋存机理的异同,通过选取我国大同盆地以及华北平原为代表性区域,完成区域地下水样品系统性采集及水化学、碘形态测试工作,对区域地下水水环境及其演化特征完成详细刻画.结果表明:大同盆地地下水总碘含量为2.86~1 286 μg/L,华北平原地下水总碘含量为2.40~1 106 μg/L,分别约有50.0%及49.5%地下水碘含量超过（GB19380- 2016）《水源性高碘地区和高碘病区的划定》中界定的100 μg/L国家标准.地下水水环境特征表明,在大同盆地,第四纪河湖相沉积所形成的,富含有机质、偏碱性、还原性、Na-HCO₃型水环境,利于赋存于固相介质上的碘以碘离子的形式进入地下水中,沿地下水流向,富集于盆地中心排泄区;在华北平原,由第四纪6次海侵形成的冲湖积、海积松散沉积物中富含Na、Cl、I等元素,其偏碱性、还原性、Na-Cl型水环境及低水力坡度的平缓地形利于赋存在固相介质上的碘以碘离子的形式进入地下水,沿地下水流向富集于沿海排泄区.控制两个地区高碘地下水形成的相同因素是偏碱性及偏还原的地下水环境,且该环境下碘的主要赋存形态均为碘离子,但大同盆地高碘地下水形成主要受富有机质环境影响,而华北平原高碘地下水形成的主要受富碘的海相沉积控制.      

Variation of groundwater hydrochemical characteristics in the plain area of the Tarim Basin,Xinjiang Region,China

Groundwater hydrochemistry could reveal the interaction mechanism between groundwater and the environment, which provides a scientific basis for environmental resources management. In this study, Shukaliefu’s classification method and Piper diagram were adopted to determine the hydrochemical types of groundwater in the Tarim Basin of Xinjiang, China. The method of “one^-vote veto” was applied to evaluate the quality of groundwater. Phreeqc software was used to calculate the saturation indices of calcite and fluorite in groundwater. By comparing groundwater quality data of 2003 and 2011, we characterized the variations in hydrochemical types and water quality types, salinization of groundwater and fluoride geochemistry of the plain area of the Tarim Basin. Results show that the primary anion in phreatic water in the plain area of the Tarim Basin changed from HCO₃ ^? to SO₄ ^2? or Cl^?. On the contrary, the primary anion in confined water changed from SO₄ ^2? or Cl^? to HCO₃ ^?. In 2003, 63.1 % of the sampling points in the study area exceeded the Class III water quality standard of China. In 2011, the proportion increased to 82.5 %. In addition, severe groundwater salinization was found at 19.7 % of the sampling points. Some of the deep groundwater samples were salinized as well. In the Aksu area at the north-west part of the Tarim Basin, F^? concentration exceeding the standard limit (1 mg/L) was found to be 55.0 % of the groundwater samples tested. Based on these findings, it is concluded that the phreatic water in the study area was severely influenced by the industrial wastewater and domestic sewage related to human activities, while the confined water was less affected. The general quality of groundwater was in an aggravation trend, and the groundwater salinization was in a severe condition in this area. The Ca²⁺–Na⁺ ionic exchange, the unsaturated fluorite and oversaturated calcite in the aquifer of the Aksu area are proposed to cause F^? enrichment in groundwater of this area.     

Arsenic mobilization in shallow aquifers of Datong Basin: Hydrochemical and mineralogical evidences

To better understand the sources and mobilization processes responsible for arsenic enrichment in groundwater in the central part of Datong Basin where serious arsenic poisoning cases have been reported, hydrochemical characteristics of the groundwater and the geochemical and mineralogical features of the aquifer sediments were studied. The aqueous arsenic levels are strongly depth-dependent in the study area and the high arsenic concentrations are found at depths between 15 m and 60 m, with a maximum up to 1820 μg/L. The hydrochemical characteristics of high arsenic groundwater from the Datong Basin indicate that the mobilization of arsenic is related to reductive dissolution of Fe oxides/oxyhydroxides and/or desorption from the Fe oxides/oxyhydroxides at high pH (above 8.0). The bulk chemical results of sediments show the arsenic and iron are moderately correlated, suggesting that arsenic is associated with iron-bearing minerals. Results of sequential-extraction experiment show that solid-phase arsenic is similarly distributed among the different pools of reservoir in the aquifer sediments. Strongly adsorbed arsenic and co-precipitated arsenic are its dominant species in the solid-phase. Geochemical studies using chemical analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy on magnetically separated fractions demonstrate that iron oxides/oxyhydroxides with residual magnetite and chlorite, illite, iron oxides/oxyhydroxides-coated quartz and feldspar, and ankerite are the dominant carriers of arsenic in the sediments. The major processes of arsenic mobilization are probably linked to desorption of As from Fe oxides/oxyhydroxides and reductive dissolution of Fe-rich phases in the aquifer sediments under reducing and alkaline conditions.     

玛曲高原区潜水水化学和氢氧同位素特征

玛曲高原区地下水是黄河的重要补给水源,然而其水化学特征及形成机理认识还十分有限。通过采集玛曲潜水、河水和黄河河道沉积物,系统研究了玛曲高原区地下水水化学、同位素特征以及水文地球化学过程。结果表明:河水和潜水的溶解性总固体含量低,分别为72~195 mg/L和207~459 mg/L,水化学成分以Ca2+和HCO3-为主,水样中砷浓度为0.46~17.7μg/L。氢氧同位素结果表明,地下水和河水补给来源为当地大气降水,河水相对潜水富集δ18O和δD。河水水化学组成主要受蒸发浓缩作用的影响,而潜水主要受碳酸盐岩溶解作用的影响。潜水水样SI白云石小于0的占68%,表明潜水中白云石处于不饱和状态。某些潜水砷含量超标的原因可能是沉积物铁锰氧化物矿物的还原性溶解,而砷的来源可能是玛曲河道和浅层松散沉积物中吸附态砷。研究成果有助于揭示黄河上游玛曲段地下水的来源及地下水化学成分的形成机理。     

Arsenic Levels in Groundwater from Quaternary Alluvium in the Ganga Plain and the Bengal Basin, Indian Subcontinent: Insights into Influence of Stratigraphy

Late Quaternary stratigraphy and sedimentation in the Ganga Alluvial Plain and the Bengal Basin have influenced arsenic contamination of groundwater. Arsenic contaminated aquifers are pervasive within lowland organic rich, clayey deltaic sediments in the Bengal Basin and locally within similar facies in narrow, entrenched river valleys within the Ganga Alluvial Plain. These were mainly deposited during early-mid Holocene sea level rise. Arsenic was transported from disseminated sources as adsorbed on dispersed phases of hydrated-iron-oxide. These were preferentially entrapped as sediment coatings on organic-rich, fine-grained deltaic and floodplain sediments. Arsenic was released later to groundwater mainly by reductive dissolution of hydrated-iron-oxide and corresponding oxidation of sediment organic matter. Strong reducing nature of groundwater in the Bengal Basin and parts of affected middle Ganga floodplains is indicated by high concentration of dissolved iron (maximum 9-35 mg/l). Groundwater being virtually stagnant under these settings, released arsenic accumulates and contaminates groundwater. The upland terraces in the Bengal Basin and in the Central Ganga Alluvial Plain, made up of the Pleistocene sediments are free of arsenic contamination in groundwater. These sediments are weakly oxidised in nature and associated groundwater is mildly reducing in general with low concentration of iron (<1 mg/l), and thus incapable to release arsenic. These sediments are also flushed free of arsenic, released if any, by groundwater flow due to high hydraulic head, because of their initial low-stand setting and later upland terraced position.