保定平原区潜水水化学演化特征及成因初探

研究区潜水水质总体较差,主要超标指标和组分为:(NO_3)~-、总硬度、Fe~(2+)、(NO_2)~-、TDS,其次为Cl~-、(SO_4)~(2-)。(NO_3)~-超标点大多出现在城镇居民区、农业生产区及地下水开采区,总硬度的升高主要是由水中Mg~(2+)含量的增加引起的,其含量与水中阴离子组分也有明显的正相关性,矿化度的增加则与水中(SO_4)~(2-)、Na~+的增加密切相关。与本区20世纪70—80年代水质情况对比,现在水质发生了显著的变化,总硬度、TDS、pH值基本上呈上升的趋势,高阳、雄县、安新局部地区矿化度、总硬度的增加显著,而水中各组分的增长幅度依次为:(SO_4)~(2-)Na~+(HCO_3)~-Cl~-Mg~(2+)Ca~(2+),水化学类型由70年代的HCO_3- Ca·Mg(Ca、Mg·Ca)型逐渐复杂多样化,地下水有碱化的趋势。主要从地下水开采方面初步探讨了本区水化学变化的原因。     

柳林泉域岩溶水中SO_4~(2-)的来源探讨

SO_4~(2-)浓度偏高是晋西柳林泉域岩溶水的主要特色之一,判断SO_4~(2-)来源对于理解岩溶水的水文地球化学过程具有重要意义。在分析区域地质、水文地质条件及岩溶水中SO_4~(2-)浓度空间分布特征的基础上,利用化学计量学法、同位素质量平衡模型和Rayleigh蒸馏模型,分析了岩溶水中SO_4~(2-)的主要来源,计算了不同来源的SO_4~(2-)所占的比例和滞流区岩溶水中SO_4~(2-)的还原比例。结果显示,石膏的溶解和黄铁矿的氧化是柳林泉域岩溶水中SO_4~(2-)的主要来源,排泄区岩溶水中石膏溶解来源的SO_4~(2-)所占比例介于73%~88%之间,平均为81%;黄铁矿氧化来源的SO_4~(2-)占比12%~27%,平均为19%。滞流区发生了硫酸盐的还原作用,约有9%~15%的SO_4~(2-)被脱硫细菌还原为H2S气体,且越靠近西部边界,还原反应所消耗的SO_4~(2-)比例越高。     

白云岩喀斯特洞穴水理化性质特征及其环境指示研究:以绥阳双河洞为例

为揭示白云岩岩层中发育洞穴中的洞穴水地球化学特征的动态变化特征、控制因素及其环境意义,从2015年4月至2015年9月对绥阳双河洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测。结果表明:(1)双河洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3~–-Ca~(2+)-Mg~(2+)和SO_4~(2-)-HCO_3~–-Ca~(2+)-Mg~(2+)型水,阴离子中HCO_3~–和SO_4~(2-)是优势离子,阳离子中Ca~(2+)、Mg~(2+)为优势离子;(2)洞穴滴水中方解石饱和指数(SI_c)、白云石饱和指数(SI_d)之间有显著正相关性且与水样中气相二氧化碳分压对数(lg pCO_2)成反比;(3)洞穴水滴率、滴量、pH对气候有一定的响应,其地球化学指标具有显著的季节效应;(4)洞穴滴水中的电导率(EC)与Ca~(2+)离子浓度呈显著线性关系;(5)洞穴水中SO_4~(2-)和Cl~-含量占比(SC)对EC和总硬度(TH)之间的线性关系具有重要影响;(6)滴水中Sr/Ca、Mg/Ca比值表现出在略微滞后的情况下同步升高的现象,证明预先沉积作用(PCP)的存在。     

重庆温塘峡背斜地表水-地下水-浅层地热水中硫同位素的环境指示意义研究

稳定同位素硫广泛用于示踪地下水、地表水的来源、物质组成以及水-岩作用过程。不同条件下,不同的水体中,硫同位素具有不同的环境指示意义。通过对位于我国西南川东平行岭谷区温塘峡背斜地区地表水(嘉陵江水)、矿坑水、岩溶地下河水(青木关地下河)、岩溶区浅层地下热水(北温泉水和青木关温泉水)的水化学及δ~(34)S-SO_4~(2-)的值的研究,发现嘉陵江水和姜家泉水的水化学组成显示出碳酸盐岩化学风化的特征,浅层地下热水的水化学组成反映了硫酸盐岩化学风化的特征,砂岩矿坑水既没有体现碳酸盐岩的风化也没有体现硫酸盐岩的风化。各水体的SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值揭示不同水体中硫具有不同的环境来源。嘉陵江水中的SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值表明其水的来源主要是流经地区的地表水和雨水;研究区砂岩矿坑水中SO_4~(2-)含量与δ34 SSO_4~(2-)的值表明其水是由原有矿坑水、雨水以及地表水组成;青木关岩溶地下河水中SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值表明青木关岩溶地下河水主要受到岩层、降雨以及农业活动和生活污水的影响;而浅层地下热水中SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值的示踪则反应了地下热水的储水层的水-岩作用主要是石膏的溶解。     

汾阳地区不同类型地下水SO_4~(2-)、δ~(34)S的特征及影响因素

本文对山西晋中盆地西南汾阳地区北侧裸露岩溶区的岩溶泉和浅井、南侧覆盖岩溶区的深井和第四系孔隙水井及石膏矿水的水化学成分、硫同位素组成进行了测试分析。结果显示:北侧裸露岩溶区的岩溶泉水和浅井δ~(34)S值的范围为4.53%0~6.42%0,SO_4~(2-)含量范围为0.12~0.62mmol/L,表明SO_4~(2-)主要来源于大气降水,受石膏溶解和居民活动影响小;南侧覆盖岩溶区的深井δ~(34)S值的范围为8.73‰~19.35‰,SO_4~(2-)含量范围为0.20~2.35mmol/L,SO_4~(2-)主要来源于石膏夹层的溶解和FeS_2的氧化。第四系孔隙水δ~(34)S值的范围为9.46‰~11.05‰,SO_4~(2-)含量范围为0.19~1.96mmoL/L,SO_4~(2-)主要来源于人为污染;石膏矿水δ~(34)S值为19.28‰,SO_4~(2-)含量为5.62mmol/L,SO_4~(2-)主要来源于石膏层的溶解。因此,应用SO_4~(2-)和δ~(34)S值可以很好的分析地下水中硫酸盐的来源,这为北方岩溶地下水资源的开发与保护研究提供了重要的手段。     

毕节市北部岩溶地下水水文地球化学特征

我国西南地区赋存丰富的岩溶水资源,这些水资源是当地居民生产生活用水的主要来源。以贵州省毕节市北部海子街镇及其邻区岩溶地下水为研究对象,通过分析常规水化学组分和氢氧同位素,确定研究区岩溶水的补给特征,识别岩溶水主要组分的物质来源和判断发生的水岩相互作用过程。结果显示:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3—Ca型、HCO_3·SO_4—Ca型和HCO_3—Ca·Mg型。阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,而阳离子以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,部分水样N_3O~-和SO2-4含量偏高。氢氧同位素分析显示,研究区地下水以当地大气降水补给为主。补给入渗的大气降水与碳酸盐岩、石膏和盐岩矿物发生反应致使岩溶水化学组分以HCO-3、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,而生活污水、农业药物和采矿活动导致地下水中NO_3~-和SO_4~(2-)含量增加。相应成果可为当地地下水资源的开发和管理提供科学依据。     

贵州碳酸盐建造中热矿水有关成分的相关特征及其成因探讨

根据对贵州碳酸盐建造中有代表性的地下热矿水中有关组分和水质数据即水温、矿化度、SiO_2、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、(Ca~(2+)+SO_4~(2-))、Sr~(2+)和F~-的化学分析结果,本文进行了统计线性回归分析,指出热矿水中这些组分之间有显著的或一定的正相关关系;而且,此种相关特征在有成因联系的同一地区(如石阡地区)的相类同的赋水构造和建造中的热矿水之间表现得更为显著。根据热矿水形成的水—岩作用和成分形成,讨论了有关组分的来源、存在形式及组分对(如Sr~(2+)—SO_4~(2-))正相关特征的形成机理。指出锶型饮用天然矿泉水应是矿化度、SO_4~(2-)含量等适中的热矿水。     

敦煌盆地地下水水化学特征及水质评价

通过对敦煌盆地38个地下水样品的采集和测试,运用描述性统计法和因子分析法对地下水的化学特征及其成因进行了分析。在此基础上,利用美国农业部(USDA)评价方法和Wilcox图解法对地下水质进行了评价。研究结果表明:敦煌盆地浅层地下水中主要阳离子为Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+),主要阴离子从补给区→径流区→排泄区由HCO_3~-→SO_4~(2-)→Cl~-转换;深层地下水中阳离子以Na~+、Mg~(2+)为主,阴离子主要为Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-,且三者含量较为接近;影响盆地内地下水化学特征的主要因素为蒸发浓缩作用和矿物的溶解作用;水质评价结果显示,可作为农作物灌溉用水的水样约占总水样的26.3%,分布在党河洪积扇扇顶补给区、扇中与扇缘径流区和盆地东南部细土平原径流区。     

兖州煤田奥陶系灰岩地下水水化学特征及其形成机理

鲁西南兖州煤田的奥陶系灰岩地下水对煤田深部煤炭开采具有潜在的水害威胁,且为研究区的主要供水水源之一,其水化学特征及形成机理分析,可为该区深部煤炭开采水害防治和地下水资源利用提供依据。经过目的层水样的采集与测试可知,地下水水化学类型以SO_4-Ca-Mg型为主,SO_4~(2-)含量为537~2 296 mg/L,Ca~(2+)和Mg~(2+)的平均含量分别为455.7 mg/L和116.6 mg/L,TDS的范围为961~3 555 mg/L,pH值为6.9~8.0。Ca~(2+)和SO_4~(2-)随TDS的增加而增加,呈良好线性关系,推断TDS的增加主要来自Ca~(2+)和SO_4~(2-)的贡献。由饱和指数(SI)可知,地下水中的白云石和方解石均处于过饱和状态,而绝大部分的水样的石膏饱和指数均小于0,处于不饱和状态。石膏的饱和指数与地下水中TDS呈正相关关系。这些结果表明,在该含水层中地下水运移过程中不断发生水岩相互作用,主要包括石膏溶解、白云石和方解石沉淀或溶解、离子交换等反应。     

乳化剂OP存在下硫酸钡浊度法测定天然水中硫酸根

水质分析中,硫酸钡比浊法是测定水中SO_4~(2-)的经典方法之一。此方法由于浊度不够稳定,对分析条件要求较为严格,因而分析结果的准确度和精密度不理想。本文在原方法基础上引入乳化剂OP后,分析条件大为改善,吸光度在60min内基本稳定,SO_4~(2-)含量在2～20μg/ml范围内与吸光度呈线性关系。改进后的方法稳定性好,操作简便快速,应用于天然水中SO_4~(2-)的测定及进行加标回收实验,结果令人满意。 1 实验方法     

基于层次聚类法的柳江煤矿对地下水水质影响分析

煤矿开采过程中的矿井涌水与人为疏水均在不同程度上改变区域地下水循环模式,最终改变地下水水质。以柳江盆地地下水为研究对象,基于层次聚类分析与离子比例法探讨柳江煤矿对当地地下水水质的影响。利用层次聚类分析可将地下水分为三类(A、B、C类),三类水主要阳离子均为Ca~(2+)、Mg~(2+)。A类水阴离子以SO_4~(2-)为优势阴离子,最高达707.3 mg/L,主要沿盆地中心煤系地层分布;B类水以HCO_3~-为主要阴离子,分布于盆地东西两侧;C类水以较高的NO_3~-为特征,最高达537.2 mg/L(以NO_3~-计),集中分布于盆地南部花岗岩-变质花岗岩出露区。离子比例法与Q型聚类分析探讨水中SO_4~(2-)及其他主要化学成分,表明地下水中SO_4~(2-)主要来自煤系地层中硫化矿物的氧化作用,通过顶底板导水裂隙进入其他含水层,同时促进含水层中的溶滤作用与阳离子交替吸附作用。NO_3~-含量高的C类水除了其本身引起的水质恶化以外,一旦进入封闭含水层,可在还原状态下作为氧化剂促进硫化矿物的氧化作用,从而可能进一步引起地下水水质的恶化。     

天然勃姆石热相变体(γ-Al_2O_3)的阴离子交换-吸附性能的研究

天然勃姆石热相变体(γ-Al_2O_3)对阴离子交换-吸附序列为:OH~-、S_~(2-)、PO_4~(3-)、F~-、Cr_2O_7~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-,Cl~-,SO_4~(2-)。它表明γ-Al_2O_3对这些阴离子交换-吸附的相对能力。γ-Al_2O_3吸附或交换溶液中阴离子时,也对阳离子发生吸附或交换作用。溶液的pH值是影响阴离子交换-吸附作用的重要因素。γ-Al_2O_3对阴离子的交换-吸附及其可解脱性,具有潜在应用价值。     

沂源地区不同类型岩土淋溶水与浸泡水的化学特征分析

为研究降水补给地下水过程中包气带岩土对水化学的影响,在沂源地区采集了不同地表岩土样品开展淋溶和浸泡试验。淋溶结果显示:易溶的Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_2~-、NO_3~-等阴离子率先溶解进入淋溶水中,之后K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Fe等含量逐渐增加,且淋溶初期p H值呈碱性,之后向中性过渡。浸泡结果显示:不同类型岩土样经过浸泡5min后,其水化学组分发生了显著变化;随浸泡时间增加,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-及含盐量均出现不同程度增加,但Cl~-、SO_4~(2-)在不同类型岩土中含量变化则是不同的。由此推测,降水转入地下水过程中,透过地表浅层包气带时就已经淋溶了大量物质,水化学性质发生了重大变化。     

表生带天然水中主要铀存在形式的探讨

本文给出了控制水中铀形式分市的 PH 和配位体浓度参数,对天然水中铀存在形式进行模拟电算,并总结了其分布规律。同时,还指出:在常温常压的氧化条件下,PH>8的天然水中铀通常以UO_2(CO_3)_4~(4-)为主;在50.03～0.5毫克/升时。铀应以 UO_2(HPO_4)_2~(2-)为主;在 PH<5的酸性水中铀依次受 F~-、SO_4~(-2)和∑PO_4浓度的控制,当上述离子小于零态值时,水中铀形式主要是 UO_2~(2 )。     

喀什平原区地下水硫酸盐分布特征及来源

喀什平原区位于我国最西部,是中巴经济走廊建设的重要组成部分。以往水文地球化学研究表明,该区域地下水硫酸盐含量、硬度和总溶解固体量普遍偏高。以此次采集的地下水化学样品测试结果为依据,结合喀什平原区水文地质条件,采用统计、对比以及饱和指数分析方法,系统分析了区内地下水中的硫酸盐含量分布特征及其来源。研究表明,区内SO_4~(2-)含量为81.62~1 757.13 mg/L,总体呈北部高、南部低,东部高、西部低的分布规律;沿地下水流方向,SO_4~(2-)浓度由西至东呈逐渐增大的趋势。地下水中方解石和白云石饱和指数大于零,而石膏及硬石膏饱和指数小于零,说明硫酸盐主要来自于地下水对石膏和芒硝的溶解作用。该研究成果可为喀什平原区发展和规划对地下水资源的开发利用提供一定的水文地质依据。     

青岛市大沽河流域地下水水化学时空演化及影响因素分析

为探讨滨海流域地下水水化学成分的时空演化规律及影响因素,以青岛市大沽河流域为研究对象,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法、离子比例系数等方法对2001~2012年137个地下水样的水化学成分进行系统分析。研究结果表明:流域内地下水以碱土金属Ca~(2+)为优势阳离子,重碳酸根HCO_3~-为优势阴离子,主要离子含量年际变化不大,基本符合枯升丰降的原则,但区域差异较为明显;2001~2012年地下水化学类型由Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Mg~(2+)—HCO_3~-—Cl~-型变为Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Na~+—HCO_3~-—Cl~-、Na~+—Ca~(2+)—Cl~-—HCO_3~-混合型水;岩石风化作用是区内地下水化学组分的主要控制因素;农业活动中氮肥的过度施用、粪便及生活污水等人为来源的输入则为区内NO_3~-含量较高的主要影响因素。     

广西防城区地下水水化学特征及离子来源分析

查明防城区地下水水化学特征及主要离子来源,对该地区地下水资源保护和开发利用具有重要意义。以防城区地下水为研究对象,通过分析水化学组分和氢氧同位素特征,研究地下水水化学特征,确定补给来源,识别其主要组分的物质来源。研究结果表明:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3-Mg·Ca型、SO_4·Cl-Ca·Mg型和SO_4·Cl-Na型,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主。同位素分析显示,研究区地下水以大气降水补给为主。Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的溶解,而高位养殖、农业活动、工业排污等导致地下水中SO_4~(2-)、Na~+、K~+、Cl~-、NO_3~-含量增加。     

离子色谱—双电导法同时测定水样中多种阴离子的研究

本文在Dionex2020i离子色谱仪上,选用0.61×10~(-3)mol/L NaHCO_3-1.61×10~(-3)mol/LNa_2CO_3水溶液作淋洗液,在HPIC-AS4A阴离子分离柱上分离痕量F~-、NO_2~-、Br~-和较高浓度的Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-);选用2.0×10~(-3)mol/L TBAOH-6％CH_3CN水溶液作淋洗液,在MPIC-NS1分离柱上分离痕量F~-、Br~-和较高浓度的Cl~-,然后用串联双电导检测器的不同输出范围分别同时定量测定。本法特别适用于相邻两种离子浓度相差较大,前面高含量的离子对后面痕量离子测定有干扰的样品。用本文拟定的HPIC方法测定除铬后的地下水样中多种阴离子的结果与文献值吻合。     

离子色谱法测定矿物包裹体中阴离子

本文介绍了用离子色谱法同时测定矿物包裹体中F~-、Cl~-、PO_4~(3-)、Br~-、NO_3~-、SO_4~(2-)6种阴离子的新方法。研究了流动相浓度对保留时间的影响以及消除负峰干扰的方法。     

马尾松针叶组织硫酸盐和叶水氧同位素对针叶硫酸盐来源的示踪研究

为探讨植物组织中硫酸盐的来源,在贵州和云南两省部分地区采集了马尾松针叶样品,并测定了其针叶组织中硫酸盐和叶水的氧同位组成。结果显示,所有采样点的针叶δ~(18)O_(SO_4~(2-))值均比大气硫酸盐δ~(18)O_(SO_4~(2-))值显著偏负,说明马尾松针叶中的硫酸盐并不直接来源于叶片吸收的大气硫酸盐。其中,晋宁山区(背景区)的针叶δ~(18)O_(SO_4~(2-))与土壤δ~(18)O_(SO_4~(2-))相近,表明该区针叶硫酸盐主要由根部吸收土壤硫酸盐补给。而在城市地区,土壤δ~(18)O_(SO_4~(2-))值和针叶δ~(18)O_(SO_4~(2-))值有较大差异,且叶水δ~(18)O_(H_2O)值与针叶硫酸盐δ~(18)O_(SO_4~(2-))值呈显著正相关,表明城市地区的针叶硫酸盐主要来源于大气SO_2在叶肉中氧化。两个点污染源(昆明钢铁厂和曲靖火电厂)附近针叶中δ~(18)O_(SO_4~(2-))值都随着与工厂距离的变大而趋于偏负,说明污染源附近针叶吸收了来自工厂烟道排放的原生硫酸盐。