用镭同位素评价海水滞留时间及海底地下水排泄

海底地下水排泄(submarine groundwater discharge, SGD)难以直接测量, 镭同位素和氡-222等天然示踪剂使得间接评价SGD通量成为可能.为了评价五缘湾的水体滞留时间和SGD通量, 实测了湾内海水、湾外海水和地下水中224Ra和226Ra的活度, 利用224Ra和226Ra半衰期的差异, 采用224Ra与226Ra的活度比值计算湾内水团的年龄和平均滞留时间, 利用224Ra和226Ra的质量平衡模型计算SGD通量.五缘湾13个站位的水团年龄在0.6~2.4 d之间, 湾顶水团年龄相对较大, 平均海水滞留时间1.4 d.地下水输入五缘湾的224Ra和226Ra通量分别为5.17×106 Bq/d和5.28×106 Bq/d, 将该通量用地下水端元的活度转换成为SGD通量分别是0.21 m3/m2/d(224Ra平衡模型)和0.23 m3/m2/d(226Ra平衡模型), 两种模型的结果较接近, 其平均值0.22 m3/m2/d可作为五缘湾的海底地下水排泄通量.      

用氡-222评价五缘湾的地下水输入

海底地下水排泄(SGD)近年来成为陆-海相互作用的研究热点,地球化学示踪方法是其主要研究手段,尝试用天然示踪剂氡-222评价厦门五缘湾的SGD。为了评价五缘湾SGD的入海通量及其变化,对五缘湾海水中²²²Rn和²²⁶Ra活度、大气中²²²Rn活度、风速、水温和水深进行了连续2 d的测量,对沉积物进行了培养实验用以获得其²²²Rn扩散通量和孔隙水中²²²Rn活度。基于海水中²²²Rn通量的质量平衡,对实测的海水中²²²Rn活度实施了母体支持、涨落潮影响、大气逃逸损失、沉积物扩散输入、混合损失的校正,保守估计SGD输入的²²²Rn通量在0~126.7 Bq/(m²·h)范围内变化,对海水中²²²Rn的平均贡献达54%。以井水和孔隙水中²²²Rn的加权平均值作为SGD端元的代表,获得SGD的输入速率为0~29.3 cm/d,平均输入速率9.3 cm/d。SGD输入速率的动态变化基本围绕12 h的周期波动,是对本海域正规半日潮的具体响应。假设SGD以平均速率在五缘湾海底输入,则五缘湾海底的SGD输入量为1.86×10⁵ m³/d。以陆源地下淡水占SGD输入量的10%考虑,五缘湾的陆源地下淡水输入量约为1.86×10⁴ m³/d。     

济南市新旧动能转换区浅层地下水硝酸盐污染特征

为查清济南市新旧动能转换先行区浅层地下水NO₃^-污染问题,对研究区7种污染源类型64件浅层地下水样品水质结果进行统计分析后认为:受人类活动影响,地下水中NO₃^-含量的高低往往与几种特定的水化学类型存在对应关系。4类主要污染源类型浅层地下水NO₃^-含量一般顺序为:垃圾渗滤液>禽畜养殖>生活污水>农业种植。垃圾渗滤液下渗导致的NO₃^-污染对应的主要地下水化学类型为HCO₃·Cl^-Na·Mg型,粪便渗滤液及尿液下渗主要对应产生HCO₃·SO₄-Na·Mg型、生活污水入渗对应产生HCO₃·Cl^-Na·Ca型,农业种植区主要对应HCO₃-Na·Ca型。离子相关性分析表明,NO₃^-含量与Ca²⁺、Cl^-存在相关关系。研究区以农业种植为主,大量氮素化肥和石灰等土壤改良剂的使用是导致浅层地下水NO₃^-与Ca²⁺相关的主要因素。NO₃^-与Cl^-在地下水中同属较稳定离子,由长期的人类活动排放、入渗积累或蒸发浓缩富集,是一个地区人类活动密集程度和历史长度的综合反映,提出了NO₃^-与Cl^-质量浓度联合评价地下水污染的基本方法。     

用镭-226示踪胶州湾的海底地下水排泄

海底地下水排泄（SGD）是全球水循环的一个组成部分,其输送的溶解物质不仅参与海洋的生物地球化学循环,而且影响近岸海域的生态环境。为了评估胶州湾海底地下水排泄状况,通过建立胶州湾内海水中²²⁶Ra的质量平衡模型来计算海底地下水排泄通量。胶州湾海水中²²⁶Ra的源主要有河流的输入、沉积物扩散输入和地下水的输入,海水系统在稳定状态下,这几种源应该与湾内海水和湾外海水的混合损失达到平衡。除了将地下水输入作为未知项外,对其他源和汇逐个进行量化,计算得知：2011年9-10月胶州湾的海底地下水排泄通量为7.85×10⁶ m³·d^-1;2012年4-5月胶州湾的海底地下水排泄通量为4.72×10⁶ m³·d^-1。在此基础上,对地下水输入胶州湾的营养盐进行了评价。     

用氢氧稳定同位素揭示闽江河口区河水、地下水和海水的相互作用

为了揭示闽江河口两岸的地下水形成演化规律以及河口区河水、地下水和海水的相互作用, 分别于2009年枯水期(10至11月)和2010年丰水期(7至8月), 在闽江河口区采集了河水、地下水和海水样品, 测定了水样的氢氧稳定同位素组成和盐度。研究结果表明: (1)闽江河口两岸的浅层地下水主要接受降水补给, 北岸地下水还接受山区基岩裂隙水补给, 南岸浅层地下水在枯水期还接受经过蒸发作用的灌溉水补给; (2)闽江河口区, 枯、丰水期河水与地下水的补排关系始终表现为地下水补给河水, 枯水期南岸地下水在河口混合中的贡献明显增大; (3)海岸带含水层基本上不存在海水入侵, 仅局部含水层有微弱的海水入侵迹象; (4)丰水期和枯水期的淡咸水混合带在河口中的位置和混合类型存在明显差异。     

人类活动影响下的龙口海岸带海底地下水排泄通量研究

在沿海地区,以²²³Ra和²²⁴Ra为示踪剂建立的镭质量平衡模型已广泛应用于海底地下水排泄量(SGD)的研究中,然而目前国内外关于在人类活动复杂影响较大情况下的SGD研究却极为少见。本文对比研究了在有防渗墙(A区)和填海造陆(B区)两种不同人为因素影响下的龙口海岸带水体表现年龄、海底地下水排泄量及其携带的氮磷营养盐通量。结果表明,A区平均水体表现年龄为14.26 d,B区平均水体表现年龄为10.64 d。此外,B区沿岸地下水以及近岸海水中的Ra活度均普遍高于A区,而盐度低于A区。在SGD方面,A区的SGD速率为1.26~1.60 cm·d^-1,B区为1.43~1.82 cm·d^-1,考虑SGD在评估方法上存在一定的误差,因此两个区域的SGD速率相差不大。但与我国其他自然海域相比,这两个区域的SGD速率均处于较低水平。此外,B区的氮磷营养盐浓度普遍高于A区,而且由SGD驱动的氮磷营养盐通量不同,地下水输入的不平衡的营养盐极易改变龙口海域的营养盐结构,对海洋生态环境产生不利影响,这也进一步证实SGD在沿海生态环境以及水体污染治理中的重要地位。     

近岸海域^226Ra的时空变化与海底地下水排泄（SGD）估算

海底地下水排泄（submarine groundwater dischurge,SGD）是沿海地区陆地物质向海洋输送的重要途径,中国具有漫长的海岸线．准确地评估我国沿海地区的SGD及其对沿海海洋生态环境的潜在影响具有重要的理论与实践意义。本文以浙江舟山朱家尖海湾为研究区域,通过冬、夏两季地下水和海水的同步采样分析,在研究地下水和海水中镭（^226Ra）时空变化的基础上,利用^226Ra的质量平衡原理,估算了研究区内SGD的通量为240×10^5～230×10^6m^3／d,根据12月份枯水期推算的全年保守通量为864×10^7～828×10^8m^3／a,另外,根据年平均降水量等水文参数估算的氮、磷和硅营养盐年平均的入海通量分别为3.256t／a、0.029t／a和52.775t／a。     

烟台市海水入侵程度及影响因素探讨

介绍了烟台市开发区夹河地区20年来海水入侵的现状及过程。基于区内4个监测井点的长期观测资料,讨论了影响海水入侵程度的主要因素,认为烟台市海水入侵程度与区内地下水动态关联密切。在海侵区内,地下水被海水浸染的程度主要受地下水位降深控制,地下水降落漏斗范围内海水对地下水浸染程度随水位下降逐年加剧,而漏斗区外地下水质则多年保持相对稳定。     

海岛环境下地下水封油库海水入侵数值模拟研究

海水入侵是影响海岛地下水封油库施工及运营安全的重要因素。海岛环境下建设地下水封油库,大规模的地下开挖将显著改变海岛天然地下水渗流场,海水入侵地下洞室一方面引发突水风险,另一方面海水中的氯离子将会对地下洞库结构设施造成侵蚀,影响地下油库的使用寿命。因此在海岛环境下建造地下水封油库,除了需要考虑水封可靠性与岩体稳定性外,还需要关注海水入侵等现象。科学设置水幕系统可以有效地减弱海水入侵风险,论文基于污染质运移相关理论,采用有限元数值模拟方法,以拟建浙江省舟山市某海岛大型地下水封油库为例,模拟了地下油库建造及运营期的海水入侵现象,研究表明:若不设置淡水水幕系统,开挖地下洞室会直接导致海水入侵;设置水平水幕后在确保水封可靠性的前提下,能在一定程度上减弱海水入侵;而设置垂直水幕系统则能较为明显地抑制海水入侵的发生。该成果为海岛环境下建造地下水封油库可能遇到的海水入侵问题研究提供了理论依据。     

陕西省泾惠渠灌区地下水污染与人体健康风险评价

为了研究陕西省泾惠渠灌区地下水污染特征及人体健康风险状况,采集地下水样品进行分析测定,首先运用单因子指数法进行污染评价,再利用GIS获取主要污染物As、Cr （Ⅵ）和NO₃^--N的空间分布特征,最后借鉴美国环境保护署的人体健康风险评价模型对灌区地下水污染物的人体健康风险做出评价。结果表明：研究区地下水中As、Cr （Ⅵ）、NO₃^--N的质量浓度均超标,As对成人的致癌风险最高达3.50×10^-4,明显超出限值1.00×10^-4,长期暴露对当地居民带来罹患癌症的健康风险较高;As、Cr （Ⅵ）、NO₃^--N的非致癌风险从大到小排序为Cr （Ⅵ）、NO₃^--N、As,其中Cr （Ⅵ）对儿童的非致癌风险最高,达8.693 7,远超限值1.000 0,危害性最大。空间分布特征方面,As的致癌风险区域面积比例最高,为42.82%,As、Cr （Ⅵ）、NO₃^--N的非致癌风险区域面积比例分别高达69.19%、69.06%和66.55%,水安全问题突出。     

潮白河再生水补给河道对周边浅层地下水影响的数值模拟研究

再生水在北京被广泛用于补给河道,2007年底至2017年共有2.3×108 m3再生水补给至潮白河顺义段。其污染物本底值较高（Cl?浓度约62~122 mg/L）,通过河床入渗补给到周边的含水层中,对周边地下水产生一定影响,尤其是浅层地下水。为了定量评价再生水补给河道对周边浅层地下水的影响,基于10年（2007—2017）的地下水监测数据,建立了再生水补给河道周边的地下水水流和溶质运移模型,模拟了受水区浅层地下水的水位和Cl?浓度的变化,分析了浅层地下水水量、Cl?负荷和NO₃-N负荷的变化。结果表明,再生水补给河道后的前2年（2007—2009）,河道周边浅层地下水水位迅速抬升了3~4 m,之后在再生水的持续补给下保持稳定。但受深层地下水开采影响,2007—2014年研究区整体浅层地下水的水量仍在下降。2014年底实施地下水压采措施后,浅层地下水水量从2014年底的3.76×108 m3恢复到了2017年底的3.85×108 m3。周边浅层地下水中的Cl?浓度从再生水补给前的5~75 mg/L变化到了补给后的50~130 mg/L,之后保持稳定。浅层地下水水质受再生水影响的范围从2008年底的11.7 km2扩大到2017年的26.7 km2,影响区内的Cl?负荷从2008年底的1.8×103 t增加到2017年底的3.8×103 t,NO₃-N负荷从2008年的29.8 t下降到2017年的11.9 t。尽管研究显示影响范围外的浅层地下水质受再生水影响不明显,但潜在的咸化和污染的隐患不容忽视,需要在后续研究中进一步明确。     

土壤含水层处理系统对再生水入渗过程中"三氮"去除的柱试验模拟

土壤含水层处理系统(soil aquifer treatment,SAT)是一种重要的人工回灌地下水方式。以再生水为回灌水源时,水中含有的“三氮”可能会对回灌区地下水造成污染风险。研究各种因素对在SAT中去除再生水中“三氮”的影响具有重要意义。本研究中,通过高200 cm、内径50 cm土柱试验,研究了SAT系统中粒径、干湿比(落干期与淹水期的比值)、在系统表层增加生物炭及渗透流速对实际再生水“三氮”去除效果的影响。结果表明,在干湿比1∶1条件下,实际河道细砂和中细砂柱底部出水中NH₄-N平均去除率分别为73%和66%,去除机理主要为吸附和硝化作用,NO₂-N基本被去除。系统中硝化作用导致NO₃-N浓度升高,出水中NO₃-N浓度平均增长了3.0%4.1%。在深度115 cm以上, 中细砂柱内比细砂柱内的硝化作用更强,这导致了更高的NH₄-N去除率和更低的NO₃-N去除率。延长落干期后(干湿比3∶1),系统具有了更强的复氧能力,促进了硝化作用,使得NH₄-N的平均去除率提高了20%,而NO₃-N的降低了3%4%,增加了NO₃-N污染风险。在中细砂层添加5%重量生物炭后,吸附性能增强,使其对NH₄-N平均去除率增加了20%32%,但对NO₃-N影响不明显。渗透流速与NH₄-N的去除和NO₃-N的增加均呈负相关。综合分析可得出,影响SAT系统去除“三氮”的最主要因素是干湿比和渗透流速,在回补水源中NH₄-N浓度较高时,可考虑在SAT系统表层添加生物炭以增强其去除效果。     

山东淄博沣水泉域岩溶水系统模拟及水源地优化开采预测

沣水泉域岩溶水系统是淄博市及周边地区最主要的供水水源,因原有大武水源地水质严重污染,急需开辟新的水源地,故须重新开展泉域岩溶水资源评价和开采规划工作。文章在充分概化研究区水文地质概念模型的基础上,借助FeFlow软件,建立了基于等效连续介质的三维非均质各向异性岩溶水模型,并利用2016年水位动态数据对模型进行识别和验证。经模型计算可知,在2000-2015年,研究区岩溶地下水日均补给量为104.47万m3/d,排泄量为80.27万m3/d,正均衡24.20万m3/d。对原大武水源地与新增刘征水源地优化开采方案预测的结果表明,最优开采方案为:（1）保持大武水源地现状35.91万m3/d开采条件下,刘征水源地最大开采量为5.5万m3/d,刘征 -大武富水地段最大可开采量为41.41万m3/d;（2）满足刘征 -大武富水地段最大开采条件,大武水源地最大可减采至33.41万m3/d,刘征最大开采量为8万m3/d。      

江汉平原典型地区季节性水文条件影响下氮的动态变化规律

江汉平原东部地区地下水硝态氮和氨氮污染严重,地表水-地下水相互作用强烈,季节性水文条件变化极其显著.选取典型试验场地,对试验场内沉积物(0~25 m)氮形态进行测定,并对地下水氮含量及其他水化学指标进行连续性监测.研究表明:沉积物NO₃--N含量较高(25.8~119.48 mg/kg),是可交换态氮的主要组成部分,NH₃-N含量与TOC和TN均呈一定的正相关性,表明NH₃-N含量主要受沉积物中埋藏有机质的控制.试验场深度较深(≥2 m)地下水氮的含量和形态对地下水位波动有明显响应:雨季开始,地下水位抬升,含水介质还原性增强,NO₃--N生成受抑制且通过反应消耗,矿化作用加强,导致NH₃-N成为氮的主要赋存形态;雨季结束,地下水水位下降,含水介质的氧化性增强,NO₃--N的生成受到促进,硝化作用增强而反硝化作用减弱,导致NO₃--N的浓度增加.近地表人类活动(外源输入)对试验场浅表地层(＜2 m)地下水氮形态有明显的影响.自然或者人为因素引起的水文条件变化导致地下水流场的变化,从而改变含水介质固有的氧化还原环境,是导致试验场氮季节性变化的主要原因.      

基岩岛屿地下水数值模拟发展研究现状

基岩岛屿占我国岛屿的90%以上,且岛屿上的淡水资源十分珍贵。目前,岛屿上的供水(船运、雨水收集、海水淡化等)存在成本高、设备易坏等缺点。因此,岛屿的地下水资源无疑是优质、可靠、稳定的供水源。为了更好地开发基岩岛屿地下水资源,认为针对基岩岛屿地下水模拟,从地下水理论、地下水模拟的国内外研究现状和模拟模型等方面进行了综述。总结认为: 基岩岛屿的地下水多以“淡水蘑菇体”的形式储存,有别于沙质岛屿; 模拟模型应概化为横向各项同性的达西流或非达西流,或二者的耦合模型,并归纳了相应的地下水流运动方程; 基岩岛屿地下水模拟模型应分为孔隙型、裂隙型和孔隙-裂隙型3种类型; 在岛屿边界设定上,基岩海岸应设为隔水边界,沙质海岸应设为定水头边界。综述研究认为: 基岩岛屿地下水模拟模型应尽可能精细、完整、精准地刻画基岩岛屿的地质地貌,设置完整的岛屿补径排项; 模拟时,应准确对应基岩岛屿的地下水类型,选准模拟方法与模拟软件; 模型验证工作也是十分重要,需多次与岛屿水量均衡,且与实测水量和水位作对照,不断地修善模型。以上综述成果为我国今后开展基岩岛屿地下水数据模拟提供了理论依据。     

基岩岛屿地下水数值模拟发展研究现状

基岩岛屿占我国岛屿的90%以上,且岛屿上的淡水资源十分珍贵。目前,岛屿上的供水(船运、雨水收集、海水淡化等)存在成本高、设备易坏等缺点。因此,岛屿的地下水资源无疑是优质、可靠、稳定的供水源。为了更好地开发基岩岛屿地下水资源,认为针对基岩岛屿地下水模拟,从地下水理论、地下水模拟的国内外研究现状和模拟模型等方面进行了综述。总结认为: 基岩岛屿的地下水多以“淡水蘑菇体”的形式储存,有别于沙质岛屿; 模拟模型应概化为横向各项同性的达西流或非达西流,或二者的耦合模型,并归纳了相应的地下水流运动方程; 基岩岛屿地下水模拟模型应分为孔隙型、裂隙型和孔隙-裂隙型3种类型; 在岛屿边界设定上,基岩海岸应设为隔水边界,沙质海岸应设为定水头边界。综述研究认为: 基岩岛屿地下水模拟模型应尽可能精细、完整、精准地刻画基岩岛屿的地质地貌,设置完整的岛屿补径排项; 模拟时,应准确对应基岩岛屿的地下水类型,选准模拟方法与模拟软件; 模型验证工作也是十分重要,需多次与岛屿水量均衡,且与实测水量和水位作对照,不断地修善模型。以上综述成果为我国今后开展基岩岛屿地下水数据模拟提供了理论依据。     

Assessment of Submarine Groundwater Discharge (SGD) as a Source of Dissolved Radium and Nutrients to Moorea (French Polynesia) Coastal Waters

Previous work has documented large fluxes of freshwater and nutrients from submarine groundwater discharge (SGD) into the coastal waters of a few volcanic oceanic islands. However, on the majority of such islands, including Moorea (French Polynesia), SGD has not been studied. In this study, we used radium (Ra) isotopes and salinity to investigate SGD and associated nutrient inputs at five coastal sites and Paopao Bay on the north shore of Moorea. Ra activities were highest in coastal groundwater, intermediate in coastal ocean surface water, and lowest in offshore surface water, indicating that high-Ra groundwater was discharging into the coastal ocean. On average, groundwater nitrate and nitrite (N + N), phosphate, ammonium, and silica concentrations were 12, 21, 29, and 33 times greater, respectively, than those in coastal ocean surface water, suggesting that groundwater discharge could be an important source of nutrients to the coastal ocean. Ra and salinity mass balances indicated that most or all SGD at these sites was saline and likely originated from a deeper, unsampled layer of Ra-enriched recirculated seawater. This high-salinity SGD may be less affected by terrestrial nutrient sources, such as fertilizer, sewage, and animal waste, compared to meteoric groundwater; however, nutrient-salinity trends indicate it may still have much higher concentrations of nitrate and phosphate than coastal receiving waters. Coastal ocean nutrient concentrations were virtually identical to those measured offshore, suggesting that nutrient subsidies from SGD are efficiently utilized.     

冯家江流域水体中氮的空间分布特征

冯家江是北海市区重要的生态廊道.研究冯家江流域水体中氮的空间分布特征、污染来源、影响因素,对掌握冯家江流域氮污染现状及污染防控等具有重要的现实意义.本研究应用地统计学方法分析了冯家江流域地表水及沿岸地下水中氮污染物的空间分布特征.结果表明,地表水中氮污染物呈现出"高氨氮、低硝氮"的特征,NH3-N 质量浓度平均值高达5...