岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃⁻、SO₄²⁻是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄²⁻型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K⁺、Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。     

车马碧引水隧洞近场区水文地球化学特征及成因浅析

地下水水文地球化学特征及其成因的认识可为地下水环境及饮用水安全提供重要依据。本文以车马碧水库引水隧洞近场区为研究对象，在现场水文地质调查和分析基础上，选取33组水样进行水化学测试，并从中抽取22组水样进行氢氧同位素测定。利用Piper三线图、Gibbs模型图、离子比例分析和因子分析等方法，确定研究区地下水离子组分来源。结果表明：大气降水是研究区内地下水的主要补给来源。地下水和地表水受含水层岩性影响，主要水化学类型分别为HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃-Ca型；支洞水由于受人类活动影响较大，阴离子由HCO₃^-型变为SO₄^2-型。水-岩作用在各离子来源中占主导作用，K⁺+Na⁺和Cl^-主要来源于盐岩和硅酸盐的溶解作用，Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、SO₄^2-主要来...     

硫酸对典型岩溶流域碳酸盐岩溶蚀及碳循环意义:以广西平果岩溶流域为例

为探讨硫酸参与碳酸盐岩的溶蚀过程和对碳循环的影响,选择广西西南部平果县西南部右江中游以西典型岩溶流域,利用流域地表水和地下水水化学及碳同位素（δ¹³C_DIC）探讨了流域水化学特征及其主要影响因素,并利用水化学计量法对硫酸溶蚀碳酸盐岩的比例和对HCO₃^-离子的贡献比例进行了定量计算。结果表明：1）研究区水化学类型为HCO₃-Ca型,Ca²⁺和HCO₃^-是地下水和地表水最主要的阳离子和阴离子,水化学特征主要受碳酸盐岩化学风化作用的控制;2）地下水和地表水δ¹³C_DIC值介于-5.90‰~-16.62‰之间,大多数水样[Ca²⁺+Mg²⁺]与[HCO₃^-+SO₄^2-]当量平衡,[Ca²⁺+Mg²⁺]/[HCO₃^-]当量比值介于0.86~1.31之间,平均值为1.13,大部分大于1,表明除碳酸外,硫酸也参与了溶蚀碳酸盐岩;3）硫酸溶解碳酸盐岩对地下水（Ca²⁺+Mg²⁺）和HCO₃^-的贡献比例分别为0~46.88%和0~30.62%,平均贡献比例分别为20.08%和11.81%;对地表水（Ca²⁺+Mg²⁺）和HCO₃^-的贡献比例分别为14.67%~67.65%和7.92%~51.11%,平均贡献比例分别为38.88%和26.35%,显示了硫酸显著地参与了流域碳酸盐岩的溶蚀。硫酸参与流域碳酸盐岩的溶蚀改变了区域碳循环,这是全球碳循环模型应考虑的一个重要环节,不能被忽视。

     

基于同位素和水化学的北京平谷盆地地下水循环研究

通过在区域开展地下水同位素、水化学取样分析，研究了平谷泃河和洳河冲洪积扇地下水循环演化特征。分析结果显示：本次所取水样pH值为7.6～8.1，为中性水；阳离子含量均以Ca²⁺、Mg²⁺为主，占70%以上，阴离子含量以HCO₃^-为主，占82%以上，所取水样地下水水化学类型均为HCO₃·Ca·Mg型。研究区浅层第四系松散孔隙水δ²H值和δ¹⁸O值分别为64.9‰、9.08‰，深层第四系松散孔隙水δ²H值和δ¹⁸O值分别为67.6‰、δ₁₈O值，基岩岩溶水δ²H值和δ¹⁸O值分别为64.5‰、9.36‰。基岩岩溶水稳定同位素含量均值与浅层地下水比较接近；浅层第四系松散孔隙水¹⁴C含量为46.7%～93.1%，深层水第四系松散孔隙水¹⁴C含量为40.23%～61.13%，基岩岩溶水^...     

常州市地下水化学特征与成因分析

常州市是长江三角洲地区典型的工业化城市,多年来的快速发展对地下水环境产生了系列影响,地下水化学组分受到天然条件和人为活动的双重因素控制,现状地下水化学成因和影响因素亟需深入研究。本文在地下水赋存条件分析的基础上,综合采用统计分析、离子比值、主成分分析法对常州各层地下水化学特征和成因开展分析。结果表明,区域潜水水化学类型以HCO₃^-—Ca²⁺·Mg²⁺、HCO₃^-—Ca²⁺和HCO₃^-·Cl^-—Na⁺·Ca²⁺型为主,第Ⅰ承压水以HCO₃^-—Na⁺·Ca²⁺和HCO₃^-—Ca²⁺型为主、第Ⅱ承压水以HCO₃^-—Na⁺     

旅游活动输入岩溶地下河系统的水化学指纹记录

地下河系统是岩溶地质景观的重要组成部分,利用特殊岩溶地形地貌建立的国家重大科技基础设施成为科研和旅游的胜地。为了解旅游活动对岩溶地下河系统水化学的影响,文章分析了大小井地下河系统入口和出口在不同旅游时段的水化学特征。结果表明：受旅游人数影响,污水水化学变化较大;大小井水化学类型为Ca-HCO₃型,水岩相互作用产生的Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-从入口到出口逐渐增加,而人类活动输入的K⁺、Na⁺、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-则表现出差异性特征。小井地下河系统因受沿途城镇生活排放污水和农业活动影响,水化学波动较大,出口K⁺、Na⁺、Cl^-和NO₃^-升高;大井地下河虽受旅游活动输入影响,但K⁺、Na     

数理统计方法在区域浅层地下水水文地球化学研究中的应用

通过对四川盆地大量浅层风化带裂隙水水化学数据的描述性分析、相关分析、因子分析,结合盆地地质-水文地质条件,分析和研究了浅层风化带裂隙水化学成分分布特征及形成作用。结果表明:区内浅层风化带裂隙水中主要阴阳离子为HCO₃^-和Ca²⁺,HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺在地下水中含量相对稳定,尤其是HCO₃^-绝对含量较大,相对含量差别不大;Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-在地下水中含量变化较大,是随环境因素变化的敏感因子;水化学成分特征的形成受大气降水和含水系统中岩石矿物成分的影响;总溶解固体值TDS＜1 g/L的淡水在区内大面积分布,TDS值总体呈现出由盆地边缘向盆地中心的递增关系,表明溶滤作用由盆地周围向盆地中心的递增特点,但局部地区TDS值受大气降雨的影响。     

疏勒河源区水化学特征及其控制因素分析

以疏勒河源区为研究区,自2018年12月至2019年11月分别采集河水、泉水和雪样样品44个、4个和7个,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法定性分析不同水体水化学特征及控制因素,利用质量平衡法（正向地球化学模型）量化不同来源对不同季节河水水化学成分的贡献率。结果表明：疏勒河源区不同水体水化学特征存在差异,TDS含量为泉水>河水>冰川融水>雪水,河水水化学类型冬季为HCO₃^--Mg²⁺?Ca²⁺型,春季为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺?Na⁺型,夏、秋季均为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型,泉水和雪水分别为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型、HCO₃^--Ca²⁺型;受多种因素共同影响,不同季节河水主离子时空变化均存在差异;河水和泉水水化学组成受岩石风化作用控制,主离子来源于以白云石为主的碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和盐岩、石膏、硫酸盐矿物等蒸发岩溶解;正向地球化学模型计算结果表明冬春季河水阳离子主要来源于硅酸盐岩风化溶解,夏秋季碳酸盐岩对河水阳离子贡献率大于硅酸盐岩,总体河水阳离子主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化。     

开茂水库岩溶地下水水文地球化学特征研究

为探究开茂水库岩溶水的水化学特征,本文利用该地区49组水样,使用数理统计分析、GIbbs图研究该地区岩溶水来源、水化学类型和演化控制因素,并且使用主要离子毫克当量的比值来探寻其主要离子来源。通过研究结果显示:该区岩溶水的主要来源为地表水的入渗补给,水质呈弱碱性,离子浓度数值由大到小排列为HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、K⁺+Na⁺、CO₃^2-,除K⁺+Na⁺离子之外,其他主要离子的的空间分布差异较小,人为活动对该区局部区域NO₃^-的影响较明显;水化学类型以HCO₃-Ca类型为主,对水化学离子演化的主控因素为岩石风化,产生水-岩作用,阳离子交替吸附作用微弱;Ca²⁺和Mg²⁺的主要来源为碳酸盐岩的溶解,SO<...     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO₃^-—Ca²⁺·Mg²⁺型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57∶43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87∶13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

太行山北段金龙洞岩溶泉水化学及同位素动态特征

以太行山北段金龙洞岩溶泉为研究对象,通过数理统计.、离子比值及饱和指数等方法,分析泉水水化学和同位素动态特征、水中主要离子来源及演化、水-岩相互作用过程等内容。结果显示:(1)金龙洞泉补给来源为大气降水,泉流量对其响应程度高,泉流量较小时,水中主要离子含量相对高,水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型,泉流量大时,水中离子含量低,水化学类型为HCO₃-Ca、HCO₃·SO₄-Ca型,泉流量增加引起的稀释作用对离子含量影响明显;(2)控制泉水水化学特征的主要因素为溶滤作用和稀释作用,且Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩溶解,SO₄^2-、Na⁺、K⁺、Sr主要来源于安山岩中长石、黄铁矿等矿物的风化溶解,NO₃^-则来源于人类活动;(3)降水集中期,泉...     

贺兰山以北乌兰布和沙漠地下水水化学特征演化规律研究

乌兰布和沙漠对中国西北部干旱地区气候变化和水文循环过程研究具有指示意义, 以水文地球化学运移为导向, 通过分析33个地下水样, 探讨了该区地下水的补给与演化过程. 结果表明: 巴彦乌拉山浅层地下水水化学类型为Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺; 从吉兰泰盐湖至乌兰布和沙漠, 主要水化学类型变化浅层地下水为Cl^--HCO₃^--Na⁺到Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺, 深层地下水为HCO₃^--Cl^--Na⁺再到HCO₃^--Cl^--Na⁺或HCO₃^--Cl^--Ca²⁺. Gibbs图表明, 研究区地下水的水化学特征主要受蒸发浓缩作用影响和岩石风化作用控制, 大气降雨机制影响甚微. 主要离子相关关系图及饱和指数表明, 岩盐、芒硝、钠长石、方解石、白云石、石膏等矿物的风化溶解是该区地下水主要离子来源. 此外, 氯碱指数和Ca/Na的指示, 说明阳离子交换作用也是形成该地区地下水水化学组分的重要机制.     

济南岩体周边裂隙岩溶水水化学特征与离子来源研究

济南岩体是山东省中部典型的中生代地质体,其周边裂隙岩溶水发育,查明济南岩体周边裂隙岩溶水水化学特征及主要离子来源,对裂隙岩溶水的开发利用具有重要意义。以济南岩体周边裂隙岩溶水为研究对象,通过研究地层岩性、裂隙岩溶发育特征、主要离子含量及变化特征、水化学类型等,利用Pearson相关性分析、Gibbs图解、主要离子比例分析、Mg/Ca摩尔比分析等方法推断离子来源。研究发现：区内裂隙岩溶水中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-、TDS含量,从岩体南、东、西3侧至齐河—天桥一带,再到桃园—鸭旺口一带,为逐渐增加的趋势,HCO₃^-变化趋势与之相反;水化学类型有5种,存在由岩体南侧HCO₃-Ca型,至东、西2侧的HCO₃-Ca·Mg型,到齐河—天桥一带的SO₄-Ca型,再到桃园—鸭旺口一带的SO₄·Cl—Na·Ca型不断溶滤的...     

平谷盆地地下水化学特征及成因分析

北京市平谷区是北京地区应急水源地之一,因此探清平谷的地下水化学特征十分重要。以平谷盆地地下水数据资料为依据,通过水化学分析方法研究平谷区水化学特征,离子的时空变化特征以及分析离子浓度出现异常的原因。结果表明,平谷地区地下水化学类型主要为HCO₃-Ca、HCO₃-Ca·Mg型水,在工业以及农业发展的地区地下水化学类型变化为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型水。K⁺浓度随深度增加浓度变化不大,Na⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,Cl^-,SO₄^2-浓度随深度的增加浓度降低,而HCO₃^-随着时间增加含量增大较为明显,平谷工业园区附近地下水受到污染,水质较差。地下水的水岩相互作用强烈,溶滤作用强,存在阳离子交替吸附作用,但作用较弱。地下水主要补给来源为大气降雨,水化学类型受控于岩石风化作用。     

贵阳市三桥地区岩溶地下水水化学特征及其演化规律

贵阳市三桥地区岩溶地下水是贵阳市重要的生活及工农业用水水源,而贵州省岩溶系统发育异常复杂,对于岩溶水水化学及其演化特征尤其是水-岩相互作用方面的研究尚未见报道,为了保障该地区供水水质安全,以贵阳市三桥地区岩溶地下水为研究对象,通过系统的样品采集与氢氧同位素分析和水文地球化学模拟,针对岩溶地下水水化学组分的空间分布、演化特征及水-岩作用过程进行了系统的研究.研究表明:岩溶地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型;研究区岩溶水主要来源于大气降水补给;研究区水化学特征主要受方解石、白云石、岩盐和石膏的溶解作用以及阳离子交替吸附作用控制.      

济南市岩溶水化学特征及基于模糊评价法的水质评价

岩溶地下水是济南泉群的重要补给来源,其水质直接影响着济南市保泉工作成效。本次研究于5月和9月在济南市长孝岩溶水系统、趵突泉岩溶水系统及白泉岩溶水系统采集水样并进行水质检测。通过运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型等方法,对研究区内地下水水化学特征进行分析,利用模糊评价方法,对研究区地下水的质量进行综合评价。结果表明：三个岩溶水系统中地下水均为弱碱性水,硬度较小,TDS值均<1 000 mg·L^-1。阴阳离子浓度表现为：HCO₃^->SO₄^2->Cl^->NO₃^-,Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺>K⁺。模糊评价的结果显示,三个岩溶水系统地下水总体水质良好,可用作生活饮用水,且长孝、趵突泉及白泉的岩溶水水化学类型大致相同,离子来源相似,故水力联系较强。     

基于统计方法评价沁水盆地南部煤层气开采对地下水环境的影响

针对沁水盆地煤层气开采对地下水环境的影响问题,基于统计学方法对采集的129件水样进行分析,系统评价了地下水与煤层气排采水之间的关系。Piper三线图对各含水层地下水和煤层气排采水水化学特征的分析表明,沁水盆地区域地下水常见离子以HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺为主,煤层气排采水水化学类型以HCO₃^-、Cl^-、Na⁺为主,与地下水水化学类型差异大。箱式图结果表明：煤层气排采水中F^-平均质量浓度远高于区域地下水中的,可选取F^-作为煤层气排采水的示踪剂;沁水盆地未出现地下水F^-质量浓度大范围升高现象,仅柿庄区块南部水样（1027-4、1027-5）和郑庄区块（1030-3）东南部水样地下水出现高F^-质量浓度。通过聚类分析评价地下水和煤层气排采水之间的F^-质量浓度关系,结果显示：柿庄区块南部煤层气排采水F^-质量浓度与Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺质量浓度相关性好,水样1027-4同时出现Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺偏高现象;郑庄区块东南部煤层气排采水F^-与NO₃^-质量浓度相关性好,但1030-3未出现NO₃^-质量浓度偏高现象。结果表明：沁水盆地煤层气开采未造成大范围地下水污染,但柿庄区块南部局部地区浅层地下水混入煤层气排采水。     

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。     

定州市地下水水质分析及综合评价

为了解定州市地下水水化学特征及水质现状,实现水中多组分的准确测定,建立了仪器分析和容量法相结合的测定方法。采集了74组地下水进行分析检测。综合运用描述性数理统计和三元相图,分析了定州市地下水的主要离子特征,运用综合评价法对地下水质量予以评价。结果表明：(1)pH值、HCO₃^-和偏硅酸含量在空间上变异最低(CV<30%),NH₄⁺、Cl^-、NO₂^-空间变异最高((CV>100%),其余化学组成空间变异中等(CV:30%～100%)。(2)水化学类型以HCO₃-Ca型水为主。(3)水质综合评价结果显示该区地下水水质总体状况良好,多为Ⅲ类水,研究结果对了解定州市地下水水质现状具有重要意义。     

郇封地区超采条件下地下水化学成分演变分析

以修武县郇封地区超采条件下浅层地下水化学成分为依据,综合运用Piper三线图、Radial plot图分析郇封地区受超采影响下浅层地下水水化学成分的演变规律;绘制总硬度与pH或TDS之间的的变化规律。结论:(1)在2011-2018年期间,研究区地下水化学类型由HCO₃^-·SO₄^2--Ca²⁺·Mg²⁺型逐渐发展为HCO₃^--Mg²⁺·Ca²⁺、HCO₃^-·SO₄^2--Ca²⁺·Mg²⁺型;(2)K⁺、Ca²⁺、Na²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-离子浓度增加,SO₄^2-变...