基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例

河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。     

人工回灌条件下多组分溶质的反应迁移模拟

人工回灌技术在我国水资源管理中占据重要地位,但是其实施对地下水环境质量也造成了较大的影响。如何保障人工回灌条件下地下水环境质量的安全稳定性,已成为人工回灌技术发展的瓶颈。以上海市某人工回灌试验场为例,结合试验场的地质、水文地质勘探结果,以TOUGHREACT为数值模拟平台,模拟预测人工回灌条件下地下水中多组分溶质的迁移转化过程。模拟结果表明：地下水化学成分主要受混合作用、阳离子交换吸附作用及含水层矿物相溶解-沉淀作用等影响;含水介质中石英、白云石、钾长石、钠长石及蒙脱石发生溶解,方解石发生沉淀,伊利石与高岭石则先溶解后沉淀,但各矿物相反应量极其微弱;按不同压力方案回灌,水位恢复速率随压力增大而加快,但地下水中化学成分变化趋势几乎不受压力影响。     

铝土矿脱硅微生物的定向筛选及脱硅性能

利用铝硅酸盐矿物为能源的硅酸盐细菌选择性分离培养基,对从鄱阳湖地区不同性质土壤中筛选出了 18 株拟溶硅菌 种进行实验。通过对其产酸、产多糖、形成细菌-矿物复合体与溶硅能力的测定,定向筛选出P04与P17两株环状芽孢杆菌, 并以中国普通微生物菌种保藏中心环状芽孢杆菌 CGMCC1.0153(编号为 P19)(Bacillus circulans)为参照菌株,对其表型形态、 生理生化特性及脱硅效果进行了研究。结果表明:与其它菌种比较,这两株菌种具有较强的产酸、产多糖与溶硅能力,在 培养基中能形成明显的细菌-矿物复合体;通过与模式菌株的表型形态与生理生化特征及16S rRNA基因鉴定结果比较,可 认为 P04 与 P17 是环状芽孢杆菌;在实验条件下,P04,P17 与 P19 对铝土矿均有一定的脱硅能力,浸矿 12d 后,浸出上清液 中SiO2最大含量分别为54.26,42.78,47.98 mg/L,铝土矿的A/S从浸出前的5.17分别提高到10.99,7.61和8.90。表明具有 较强产酸、产多糖能力并能形成明显细菌 - 矿物复合体的环状芽孢杆菌的脱硅能力较强。     

宁镇及宜溧地区全新世中晚期典型沉积相与5700a B.P.前后的气候突变事件

分析宁镇及宜溧地区中晚全新世典型剖面的地层划分与特征,采用R-Q型因子分析方法估算气候变化值,揭示5700a B.P.前后发生在本区的干燥降温异常气候突变事件。气候曲线与沉积相序列的对比分析表明,宝华山浅棕黄色砂土夹角砾层洪-坡积相是该突变事件背景下的产物,且该突变事件还具有全球变化区域响应的征候,林峰桥同期淤泥质层中Fe³⁺/Fe²⁺比和粘土百分含量异常值进一步印证了这一论断。     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地地下水水化学类型的分布规律

在对鄂尔多斯白垩系地下水盆地1 125件地下水化学样品进行分析的基础上,总结出研究区不同循环深度地下水化学类型的分布规律。总体上,盆地北区大致以安边—四十里梁—东胜梁地表分水岭为界,东侧地区的浅层、中层和深层地下水化学类型均以HCO₃型水为主,地下水水平分带不典型;而分水岭以西的摩林河－盐海子地下水系统和都思兔河—盐池地下水系统中,包括浅层、中层和深层在内的各层地下水表现为沿地下水流向,向盆地北、西侧边界,水化学类型具有明显的水平分带规律。而盆地南区地下水分层径流明显,水化学类型复杂,总体上存在一个以定边—环县—合水—华池—吴旗—定边为中心的北部由北向南、东部由东向西、南部由西南向东北的水平分带。     

反向地球化学模拟技术在地下水14C年龄校正中应用的进展与思考

地下水¹⁴C年龄校正一直是地下水年代学研究中的一个热点问题,将反向地球化学路径模型与同位素质量传输模型耦合起来,在综合考虑不同碳源、不同水文地球化学反应对¹⁴C质量传输影响的基础上,提出了一种新的综合性的校正方法,从而使地下水¹⁴C定年技术得到了进一步发展。识别深层地下水演化过程中影响¹⁴C浓度变化的主要因素并定量确定其对地下水¹⁴C浓度的影响程度是地下水¹⁴C校正的精度和可信度的重要考虑因素;在应用水文地球化学路径模拟技术进行地下水¹⁴C年龄校正时,必须要充分考虑地下水补给环境特点以及反向地球化学模拟模型中的非可行解的排除。     

黄河流域地下水资源及其开发利用对策

黄河是中国第二大河并以其含沙量特大和下游的“地上悬河”而闻名于世。黄河上游的盐碱、沙害,中游的水土流失和下游悬河段的洪涝、干旱和断流等灾害使黄河的生态环境极其脆弱。针对流域内缺水和水质问题,对流域水资源、城市工农业的供需水量平衡、地下水的开发潜力等进行了预测。通过基流分割计算和同位素技术的应用,研究了区内地下水和地表水之间的水循环规律及地下水对黄河的贡献。最后,对黄河流域地下水可更新能力及地下水可持续开发利用的对策进行了深入的研究。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统研究

地下水系统研究是正确评价和合理开发利用区域地下水资源的基础,也是区域地下水资源规划的重要依据。在对鄂尔多斯盆地白垩系岩相古地理和含水介质空间展布研究的基础上,应用区域地下水动力场、水文地球化学场和深井Packer系统所获得的不同深度的水位数据以及同位素资料,将白垩系地下水流系统概括为局部水流系统、中间水流系统和区域地下水流系统3种类型。以盆地中部的白于山地表分水岭为界,划分为南北2个地下水亚系统和5个分支系统,其中南部黄土高原地下水亚系统为典型的自流水盆地,而北部沙漠高原地下水亚系统则具有潜水盆地的特征。     

银川平原深层地下水14C年龄校正

地下水¹⁴C年龄的校正精度取决于对地下水溶解无机碳演化过程中影响地下水¹⁴C活度主要因素的准确识别及其影响程度的定量评价。以银川平原为例,在进行银川平原承压水反向地球化学反应路径模拟的基础上,识别出影响区内深层地下水碳酸演化的主要作用并进行深层地下水¹⁴C年龄的校正。研究认为,控制银川平原深层地下水化学演化的主要反应路径为碳酸盐矿物的沉淀和长石、角闪石、石膏等矿物的溶解以及Ca-Na离子交换。地下水流路径上所发生的水文地球化学反应对路径上¹⁴C的浓度变化影响较小。地下水¹⁴C年龄校正结果表明,除补给区和承压水水位漏斗区外,银川平原承压水年龄均在2 000 a以上,属“古水”,天然条件下径流缓慢、地下水更新速度小。在承压水水位漏斗区外,沿地下水流方向,地下水年龄逐渐增大;而在承压水集中开采区,承压水的年龄明显小于路径上游地下水,潜水与承压水之间的垂向水力联系比较密切。