硫氧同位素在识别辛安泉域岩溶水SO42-来源中的应用

硫酸盐超标是辛安泉域岩溶水水质恶化的主要现象之一。识别岩溶水中硫酸盐的来源对于全面理解岩溶水水文地球化学过程,合理开发利用和保护岩溶水资源具有重要意义。通过野外水文地质调查、水样采集和水化学同位素测试,采用硫氧双同位素示踪技术,分析识别了辛安泉域岩溶水中硫酸盐的物质来源。研究结果表明,泉域内岩溶水中的硫酸盐主要来源于石膏溶解、地表水渗漏和矿坑水入渗,且以石膏溶解和地表水渗漏混合居多。研究成果为辛安泉域岩溶水资源的保护与合理开发利用提供了重要的环境和水文地质学依据。      

娘子关泉域径流-排泄区岩溶水污染特征及成因分析

娘子关泉域径流-排泄区主要分布于山西省阳泉市,泉域内岩溶水是阳泉市重要的供水水源。分析评价了泉域径流-排泄区水质变化,结果显示岩溶水污染严重,主要污染物为SO2-₄、总硬度、TDS。岩溶水中SO2-₄的浓度来源对判别总硬度和TDS的污染源具有指示性意义,应用硫同位素(34S)计算表明采煤是岩溶水水质污染的重要原因。与2003年水质对比,地表水和岩溶水中SO2-₄来自煤系硫的比重都有所增加,尤其以岩溶水排泄区的增长速率最大。      

五大连池地质公园泉水中气体组成及同位素分析

位于五大连池世界地质公园内的桦林沸泉、南泉、北泉、南洗泉和翻花泉（池）都有明显气体逸出,为此,笔者分别采集了这些泉的逸出气体与水中溶解气体的样品,并增加采集了翻花泉（亭）、二龙眼泉水中溶解气体样品以相互对比。泉水气体组成用MAT-271气体质量分析机测定;CO2气体C、O同位素用MAT-251气体同位素质普议测定;惰性气体含量与同位素组成用MI 1201 IG惰性气体同位素质谱仪测定。     

煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO₄^2-)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4<...     

地下水硫酸盐溯源的进展、问题和发展趋势

识别地下水溶解性硫酸盐来源及其生物地球化学循环过程是保障饮用水安全和水生态安全的重要前提, 对于地下水资源的管理和保护具有重要的意义。在广泛查阅文献的基础上, 总结了不同地下水硫酸盐来源δ34S_SO4和δ18O_SO4值域范围; 综述了地下水硫酸盐溯源及硫生物地球化学循环过程解析的研究进展, 指出了存在问题和发展趋势。地下水硫酸盐来源识别方法经历了水化学方法→单同位素→双同位素→多同位素和多示踪剂定性识别→定量评估的发展历程; 因特定地域来源的硫、氧同位素差异和生物地球化学转化过程等因素的影响, 地下水硫酸盐溯源尚存在较大的不确定性。建议在地下水流系统框架上结合土地利用分布, 布置采样点采集污染源和地下水样品, 测定水化学和硫酸盐的硫氧同位素值及其他辅助性示踪剂同位素值或浓度, 利用多学科、多方法充分融合研究区水文地球化学、渗流场、土地利用等信息, 解析地下水硫酸盐的来源及其贡献, 以支撑地下水资源保护和污染防治的科学实施。      

陕西谭家沟热水沉积型金矿床地质特征与成因分析

谭家沟金矿产于中泥盆统热水沉积岩中。矿体位于铁白云石硅质岩构造角砾带 ,是以浸染状矿化为主 ,由热水沉积铁白云石硅质岩提供矿质并基本在层内富集成矿的热水沉积改造型金矿床。铅同位素特征表明成矿金属来源于地壳 ;硫同位素组成特征表明硫主要来自海水硫酸盐的还原硫 ;氢氧同位素测试数据表明 ,成矿流体主要为原生建造水。成矿流体为SO4 2 F/Na Ca2 型 ,成矿物理化学条件为弱中等还原环境 ,成矿温度 15 0～ 170℃ ,盐度w(NaCl)为 6 .86 %。     

泰安市城区岩溶地下水水化学特征及成因分析

岩溶地下水是泰安市城区重要供水水源,近年来随着气候环境变化和人为活动的影响,岩溶地下水水化学特征日趋复杂,但其水化学特征及成因尚不明晰。为识别研究区地下水水化学特征、成因机制,本文采用数理统计方法、离子比值、水化学图解等方法,研究了该区岩溶地下水的水文地球化学特征。结果表明：研究区内岩溶地下水水化学类型主要为HCO3Ca型、HCO3·SO4Ca 型、HCO3·SO4·ClCa型。地下水水化学成分主要受水岩相互作用控制,以溶滤作用为主,地下水中的Ca2+、Na+、HCO-3、SO2-4主要来源于方解石、白云石的碳酸盐岩及石膏、盐岩等蒸发岩的溶解,且存在逆向的阳离子交替吸附作用,导致Ca2+含量增加,Na+含量减少,人为活动影响导致地下水中Cl-、NO-3浓度增加。研究成果为研究区内岩溶地下水的合理开发与保护提供了依据。     

同位素技术在古堆泉岩溶水保护中的应用

岩溶泉水资源是我国北方岩溶区重要的供水水源。查明泉水补给、径流和排泄条件,清晰刻画泉域边界,对合理评估和科学开发岩溶水资源具有重要意义。针对古堆-南梁泉群边界范围不清,补给情况不明的现状,开展了泉域岩溶水文地质条件和岩溶水δD、δ¹⁸O、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr分布特征调查分析,采用同位素技术对岩溶水补给径流路径上的水岩相互作用和水力联系进行了系统研究。研究发现,岩溶水中δ¹⁸O数值范围较大,其原因主要是受到了高程效应、热水氧同位素漂移、蒸发浓缩和古封存水混合等作用的影响。岩溶水中δD、δ¹⁸O及⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的分布特征,为岩溶地下水水力联系识别提供了有力的佐证：汾阳岭热田成因可能与中生代入侵碳酸盐岩的岩浆岩的水岩作用有关;泉域北部岩溶水开采将袭夺泉域内部岩溶水资源。古堆-南梁泉域岩溶水同位素研究成果可为区域岩溶水资源的管理和保护提供科学依据。     

济南泉水水化学动态特征分析

济南是山东省省会城市,以泉水而闻名,济南泉域位于济南市中部,为掌握济南泉水水质变化情况,根据多年监测的泉水水质资料,采用年度及年内对比方法,分析研究了泉水主要离子多年动态特征及年内变化,研究结果表明,从1984—2013年近30年间,济南泉水主要水质指标呈恶化趋势,主要驱动因素是CO2,SO2-4,Cl-离子含量的增长,其与当地燃煤量持续增长联系密切;而年内主要离子含量动态变化,属短期波动,与泉区排泄点周边的环境影响有关。     

柿竹园矿床S同位素地球化学研究

通过硫同位素低温平衡系统,分析平衡条件下δ~(34)S_(H_2S)与δ34S热液偏差,获得成矿流体的含硫组分以H_2S为主。成矿阶段δ~(34_S值变化范围狭窄,呈塔式分布,具有岩浆硫特征,柿竹园矿床矿石中的硫来自岩浆流体,即千里山花岗岩。硫同位素fO_2—pH值关系图,投影得出350℃时,fO_2为-28.3~-31.5;250℃时,fO_2为-35.4~-37.5。     

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HCO₃·SO₄-Na·Mg·Ca型和SO₄-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HCO₃-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O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。      

泰安臭泉成因研究及其水土地球化学特征

泰安市西南25km的大汶口盆地东北部,出露一处目前山东省境内已发现的唯一的天然含硫化氢泉,泉水呈浅翠绿色,因其具有强烈的臭鸡蛋味被当地称为臭泉。经勘探查明臭泉泉域边界受地层岩性、断裂构造、埋藏条件等诸因素控制,含水层为埋藏的古近纪官庄群大汶口组三段含膏泥质灰岩,岩石呈密集蜂窝状溶蚀,地下水接受含水层露头带第四系孔隙水的下渗补给,在向排泄区径流运动过程中逐渐具有承压性并溶解了岩石中大量石膏组分而形成SO_4-Ca型水,处于封闭还原环境下水中的硫酸根离子在有机质作用下发生脱硫酸作用还原为硫化氢并溶于水中,地下水于泉点处遇阻水断裂产生壅水现象使水位抬升溢出地表成泉,硫酸根离子是生成硫化氢的供体。根据氢氧同位素分析结果,推断含硫化氢水为大气降水入渗补给和第四系孔隙水下渗补给、地下水以40年前的"古水"占优;含硫化氢水氟离子含量高于其他类型水,含水层埋藏条件为处于相对封闭的环境,土壤硫高值区与机(民)井分布、灌溉范围吻合。     

大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素分析

为查明大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征和离子来源, 基于2018年枯、丰两期采集的岩溶地下水样品水化学数据, 综合运用数理统计、相关性分析、Piper图、Gibbs图以及离子比值等方法, 对大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素进行了分析。结果表明,大汶河流域中上游地区枯、丰水期岩溶地下水的pH均值分别为7.6和7.5, 整体表现为弱碱性。岩溶地下水中Ca2+为占优势的阳离子, HCO₃-和SO₄2-为主要阴离子。枯、丰期岩溶地下水中ρ(TDS)均值分别为645.4, 648.4 mg/L。按照TDS划分, 大汶河流域中上游地区岩溶地下水均属于淡水或微咸水;枯、丰水期岩溶地下水水化学类型均以HCO₃·SO₄-Ca为主。岩石风化作用是控制区内岩溶地下水水化学特征的主要控制因素, 碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物的溶解是地下水主要离子的重要来源。同时, 大汶河流域中上游地区岩溶地下水还受到了比较明显的人为输入影响, 地下水中NO₃-主要来自于农业生产活动。该研究成果为水资源利用提供了指导作用。      

pH值和氧化剂对硫化锑氧化溶解的影响机制

矿山开采活动影响下辉锑矿的氧化溶解是影响岩-土-水环境介质中锑的迁移转化及其环境效应的重要过程。目前对于辉锑矿溶解的研究主要关注动力学特征,对于它氧化溶解的途径、环境因素的影响、锑的释放规律等重要问题的认识还不明确。为探究碳酸盐岩矿区地下水中锑释放过程,选取重要环境因素pH值和Fe（Ⅲ）,采用单因素控制条件下的批实验方法,精细刻画避光条件下辉锑矿（Sb₂S₃）氧化溶解速率及Sb和S氧化产物的组成特征。研究结果表明,Sb₂S₃的氧化溶解是一个产酸的过程,Sb和S的释放速率、途径和产物特征受pH值和Fe（Ⅲ）的显著影响。Sb₂S₃的氧化溶解速率由快变慢后趋于平衡,初始反应速率的量级为10-8 mol/（m2·s）,平衡反应速率的量级为10-10 mol/（m2·s）。Sb的释放氧化速率随pH值的增加而增加,强碱条件下最有利于Sb的释放和氧化。强酸条件下,H₂S、SO₂气体逸出和S（0）的沉淀促进了Sb₂S₃的溶解,Sb（Ⅲ）和S（0）为主要产物。中性条件下,溶解形成的HS-经逐步氧化生成SO₄2-和少量S₂O₃2-,Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）含量相近。强碱条件下,SbS₃3-和S_x-的生成显著提升了Sb₂S₃的氧化溶解速率,Sb（Ⅴ）和S₂O₃2-是主要产物。Fe（Ⅲ）单独氧化作用时,Sb（Ⅴ）和S（0）是主要产物,锑释放的表观速率无显著提升,可能与SbOCl和S（0）的生成有关。研究表明,O₂能够协同Fe（Ⅲ）氧化Sb₂S₃,但以Fe（Ⅲ）的作用为主导。本研究揭示了Sb₂S₃在不同pH值及氧化剂条件下氧化溶解的产物组成特征,提出了不同环境因素影响下的氧化溶解途径,证明碳酸盐岩天然缓冲地层更有利于锑的释放与氧化,岩溶地下水中锑诱发的环境效应会更为严重。      

Distributions of sulfur pollutants in East Asia

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｂｅｆｏｒｅｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｕｃ ｃｅｓｓｆｕｌｌｙ .Ｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｌａｃｋｏｆｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｏｂｓｅｒｖａ ｔｉｏｎｓｉｎａｂｒｏａｄａｒｅａ ,ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｈａｓｂｅ ｃｏｍｅａｐｏｗｅｒｆｕｌｔｏｏｌｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓａ…     

莱芜市矿山排水对地质环境的影响分析

莱芜市煤炭和铁矿资源丰富，开采历史悠久，矿山排水量较大。煤矿矿坑水中SO4^2-、总硬度、矿化度、F^-等组分较高，对地下水水化学场构成影响，矿区附近SO4^2-含量大于300mg／L的孔隙水分布面积9.98km^2。铁矿排水具有高强度、大降深、强烈疏干的特征，导致矿山背斜东翼已形成水位降落漏斗，其中水位标高120m的漏斗面积达27．5km^2，由于矿坑排水加之水源开采，1973年以来赵庄、孟家庄、西泉河地段共发生岩溶塌陷220处，塌陷总面积8880m^2。