黄河水质地球化学

在对1958—2000年期间黄河水系100个站点水质监测资料进行统计分析的基础上,研究了黄河主要离子的地球化学。结果表明,黄河流域各区河水总溶解性固体(TDS)含量的差异达2~3个数量级,TDS的总平均值为452mg/L,是全球河流均值的4倍。Na+、K+、SO42-和Cl-的含量是世界河流均值的10~20倍。相比之下,河水TDS含量的季节差异却不大,远不及与此呈反比关系的流量的季节差异。黄河洪水期的水量通常是枯水期的4~5倍,但枯水期河水的TDS通常只是洪水期的2倍,完全不同于世界其他大河。黄河的离子化学主要受沉积岩(尤其是富含碳酸盐矿物的黄土)化学风化作用和在干旱气候影响下水中溶解盐的蒸发浓缩和结晶作用的控制。近半个世纪来黄河河道径流量有显著减少的趋势,这与新修建的众多水库的蓄水有关,与此相适应,近半个世纪来黄河水质表现出明显的盐渍化过程,这一过程主要由含盐量高的农田灌溉回水所引起。     

赤水河流域岩石化学风化及其对大气CO_2的消耗

岩石风化碳汇是全球碳汇的重要组成部分,通过对赤水河流域水体主要离子组成进行测定,分析赤水河流域河水水化学特征及其岩石风化过程对大气CO_2的消耗。结果表明:赤水河流域离子组成以Ca~(2+),Mg~(2+),HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,河水总溶解性固体(TDS)含量均值为317.88 mg/L,高于全球流域均值(65 mg/L)。元素比值分析表明赤水河流域离子组成主要受岩石风化控制,其中碳酸盐岩风化为主导控制因素,碳酸盐岩、硅酸盐岩对河水溶质贡献率分别为70.77%和5.03%。人类活动和大气降水对流域河水溶质的贡献很小。流域岩石化学风化速率为126.716 t/(km~2·a),高于黄河、长江、乌江及世界河流均值。流域岩石化学风化对大气CO_2的消耗量为10.96×10~9mol/a,岩石风化对大气CO_2消耗速率为5.79×10~5mol/(km~2·a),与长江流域接近,高于黄河流域。     

西藏麻米错盐湖大型锂硼矿盆地水化学特征

麻米错盐湖位于西藏阿里地区改则县麻米乡，氯化锂资源量250万t，固体硼矿石资源量3686万t，是西藏大型锂硼矿之一。本研究采集麻米错盆地河水、泉水及湖水等27件样品，分析其总溶解性固体（TDS）、pH值及主要化学成分，通过数理统计分析、Piper阴阳离子三角图和Gibbs等方法对比研究表明，河水径流水化学类型为Ca·Na·Mg HCO3·Cl型，河水支流水化学类型为Ca HCO3、Ca·Mg SO4·HCO3型；泉水化学类型为Mg·Ca HCO3·SO4、Na·Mg HCO3·Cl型；湖水水化学类型为Na Cl。水化学离子组成主要受岩石风化和蒸发结晶作用控制，河水和泉水中主要离子来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化。河水中主要离子含量介于雪山融水和泉水之间，且接近泉水含量，表明河水更多依靠泉水补给。盐湖中成矿物质来源于岩石风化和深部水岩反应。麻米错湖水正处于正均衡状态，水位持续上涨会对湖区生态和人民生活生产会产生一定影响，建议开展水位动态监测工作。     

聊城市东阿岩溶水系统水化学特征研究

针对地下水水化学环境恶化的现象,分析研究东阿岩溶水系统典型监测点多年水质动态变化资料,并对系统内2015年枯水期、丰水期主要水化学指标的分布、变化规律进行了分析对比,结果表明:多年来TDS位于400~700 mg/L之间,总硬度变化不显著,降雨补给是导致离子含量变化的重要因素;2015年东阿岩溶水系统内水质类型以HCO_3-Ca型为主,枯丰水期离子运移规律大致相同,部分监测点存在污染问题,离子含量因污染现象发生明显改变;丰水期TDS含量高于枯水期TDS含量,排泄区TDS浓度偏高,对居民饮水安全造成一定影响。     

雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素

为了解雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素,利用2015年采集的8个河水水样,运用数理统计、聚类分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比值等方法,分析了雅鲁藏布江丰水期河水水化学特征,并探讨了其主要控制因素。结果表明：河水中阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子则以HCO₃^-和SO₄^2-为主,阴、阳离子分别约占其总量的96%和85%。河水水化学类型均为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型。TDS含量介于202.46~371.27 mg·L^-1,均值为299.30 mg·L^-1,较世界河流平均值高。自上至下,河水水化学特征表现出一定的差异性,河水中主要离子以及TDS、TH、EC的含量沿程表现出下降的趋势,其原因主要有支流河水汇入和降水增加的稀释作用。河水水样均落在Gibbs模型图中部偏左,表明河水中主要离子化学组分主要受水岩作用控制。离子比值法分析表明研究区碳酸盐岩以及蒸发岩的风化溶解是河水水化学的主要控制因素,且存在硅酸盐类矿物的风化。     

中国跨境河流水化学特征及其控制因素

利用Gibbs图、三角图、非参数检验、主成分分析等方法对比研究中国主要跨境河流(雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、伊犁河、额尔齐斯河、黑龙江、红河和狮泉河)的水化学特征, 探讨不同气候、岩性等条件下跨境河流河水中溶解性物质的主控因素及来源。结果表明: 河流pH范围为7.60±0.93~8.29±0.14, 呈弱碱性; 总溶解性固体(TDS)范围为139.14±106.58~238.03±85.47mg/L, 均高于世界河流平均值(100mg/L), 为弱矿化度水; 河水水化学组成中阳离子以Ca²⁺为主, 阴离子以HCO₃^-为主, 水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺型。主要离子在河流间存在显著性差异, 对河流水化学而言, 岩性为第一级影响因子; 河水离子主要受碳酸与硫酸参与的碳酸盐矿物化学风化作用控制, 总体上, 碳酸盐岩以方解石的风化作用为主; 雅鲁藏布江、澜沧江、伊犁河、黑龙江和狮泉河水化学还受到人为活动影响; 主要离子浓度未超过中国生活饮用水标准及世界卫生组织推荐标准。本研究为后续跨境流域岩石化学风化引起的大气CO₂消耗这一地质碳汇提供依据。

     

高喜马拉雅康布马曲和波曲河流放射成因^87Sr源岩追踪研究

虽然喜马拉雅河流Sr同位素对现代海洋Sr同位素产生了重要影响,但国际上目前对有关喜马拉雅河流Sr同位素异常源岩（如放射成因87Sr的来源）的认识仍存在着较大争议。为此,笔者等对高喜马拉雅河流波曲和康布马曲在中国境内河水主要离子化学和Sr同位素进行了分析研究,对河流放射性87Sr的来源进行了追踪研究。笔者等的研究数据表明,高喜马拉雅康布马曲和波曲河流主要离子水化学主要是受硅酸盐岩风化的影响。青藏高原河流河水TDS和HCO3-主要受岩性控制,片麻岩和花岗岩区河流TDS〈100（mg/L）、HCO3-〈60（mg/L）,沉积岩区河流TDS〉100（mg/L）、HCO3-〉60（mg/L）,除受蒸发盐岩和地下卤水影响的河流外,河水中HCO3-与TDS成正比,但河水中Si与TDS的关系并不明显。高喜马拉雅河流具有高n（87Sr）/n（86Sr）、低Sr的特征,河流Sr是主要来自于中央结晶岩系硅酸盐岩片麻岩和花岗岩的风化,而片麻岩和花岗岩中具有高n（87Sr）/n（86Sr）、低Sr特征的黑云母的风化应是河流放射成因87Sr的主要来源。     

兰州市地下水化学特征及演化模拟

为探究兰州市浅层地下水水质演化过程,通过对兰州市浅层地下水所取的40组水样进行分析测试,运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型、离子比例系数方法对该区地下水特征进行分析,并运用PHREEQC软件反向模拟地下水演化规律。结果表明：兰州市地下水pH平均值为7.59,地下水呈弱碱性,地下水TDS值相对较高,其平均值为2353.21 mg/L ;SO42-和Na+分别是研究区地下水中优势阴、阳离子;SO4·Cl-Na·Mg和SO4·HCO3-Na·Ca型为主要地下水化学类型。研究区地下水化学组分主要受蒸发-浓缩作用影响;在两路径模拟中,均为方解石发生溶解,Na+将Ca2+发生阳离子交替吸附作用,白云石、岩盐、石膏均发生沉淀。     

珠江水系桂平、高要和清远站河水化学组成的季节变化及对化学风化研究的意义

文章报道了珠江水系桂平、高要和清远3个站河水主要离子及部分微量元素近一年持续观测数据。结果显示,河水中的Cl-主要通过夏季风降雨从海洋输送而来,Cl-/Na比值呈现季风雨季较高的特点,K含量则与Rb含量显著相关,指示河水中K主要是由硅酸盐化学风化贡献,而 Rb/K 比值与水温呈现负相关的关系,暗示植物分解对河水中K的贡献不大。3个站点中河水的主要离子及微量元素均主要来自碳酸盐的化学风化的贡献,相对而言桂平站碳酸盐化学风化的贡献最大,高要站次之,而清远站则来自硅酸盐化学风化的贡献较大。流域的化学风化存在明显的季节性变化,硅酸盐的化学风化主要呈现夏秋季节较强,冬季相对较弱的特点,而碳酸盐的化学风化也呈现显著的季节波动,但3个站的变化样式并不一致,可能存在更复杂的控制因素。     

南宁市区地下水水化学特征及形成机制

为了深入研究南宁市区地下水水化学特征、水质情况及地下水质量演变的主要水化学过程,文章采集南宁市区22组孔隙水和7组岩溶水,检测pH值、阴阳离子、溶解性总固体（TDS）和总硬度等化学指标,探讨地下水水化学特征和形成机制。结果表明:研究区孔隙水和岩溶水pH平均值均小于7,两种水TDS和总硬度基本一致,主要的阴离子（HCO3-、Cl-、SO42-）中含量最高的是HCO3-,平均分别为68.08 mg/L和106.68 mg/L;对于阳离子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）,研究区孔隙水和岩溶水均表现为Ca2+≥Na+>Mg2+>K+,其中Ca2+的平均含量分别为24.04 mg/L和31.34 mg/L;地下水化学成分主要通过风化-溶滤作用与混合作用形成,地下水水化学类型为HCO3--Ca2+型水;地质环境背景是地下水pH值普遍偏低的主要原因,人类活动对地下水的影响越来越重要,pH值和水化学类型改变均与经济发展、人口增加、工矿企业增加等人类活动密切相关。      

深圳沿海表层海水与地表水关系的地球化学分析

依据深圳沿海所取31件表层海水样品的水化学数据,对主要离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-和HCO3-与C l-以及B r-与C l-的关系作散点图分析。西海岸表层海水Ca2+、K+、SO42-和HCO3-与C l-的比偏离海水稀释线,源于其位于珠江河道影响范围,与珠江水有不同程度的混合;东海岸表层海水Ca2+、K+和HCO3-与C l-的比主要围绕海水稀释线波动,表明沿海表层海水流动缓慢,受表层海水蒸发和当地沿岸污染河水排泄的长期累积影响;靠近深圳湾的5件西海岸海水样品成分与东海岸表层海水相似。     

大兴安岭森林覆盖区金矿土壤离子电导率异常特征离子成份的研究及找矿预测

为了解森林覆盖区金矿体土壤离子电导率异常特征,探讨金矿体土壤离子电导率成份是由哪些种类离子组成,弄清不同种类离子的含量变化关系对电导率的贡献大小,为解释金矿土壤离子电导率异常的形成机制提供理论依据.通过在大兴安岭森林覆盖区虎拉林金矿的研究:(1)在已知的金矿体上测出了清晰的电导率异常,异常呈典型双峰形态"兔耳"状或"锯齿"状, 异常垂直指示金矿体的赋存位置.(2)弄清了金矿体组成土壤离子电导率异常的离子成份特征,其成份主要是HCO-3、SO-24、Ca2 、Cl-、K 、Na 、F-、Mg2 、Mn2 等一套水可溶性离子,经过相关分析得出金矿电导率异常与各水可溶性离子的相关系数是HCO-3＞Ca2 ＞SO2-4＞Cl-＞K ＞F-＞Na ＞Mg2 ＞Mn2 .(3)在未知区的找矿预测中找到3个具有成矿远景的离子电导率异常.     

浐河流域汛期地表水水化学组成特征及其成因

为研究浐河流域汛期地表水水化学特征及离子来源,完善区域水资源管理合理化的建议,共采集浐河流域地表水样10份,结合空间分布图、Piper三角图、Gibbs图、离子相关分析等方法,分析了浐河流域水化学特征、空间差异特征、主要离子来源及控制因素。结果表明：①浐河流域汛期水体整体呈弱碱性,TDS均值低于同流域枯水期均值但高于全球河流均值。②优势阳离子为Ca2+和Na+,优势阴离子为HCO3−,水化学类型以Na-HCO3为主,整体上主要离子含量呈现ES低WN高的趋势。③浐河流域主要受硅酸盐岩风化的控制作用,且存在受蒸发岩溶解影响的情况。同时,本研究也为开采和保护源头水、发展用于工业的中游水,警惕下游水发生污染事件,合理利用水资源,解决西安缺水问题等方面提供参考。     

无机水化学离子在实验流域降雨径流过程中的响应及其示踪意义

为研究无机水化学离子在降雨径流示踪中的可能性,在实验流域实测降雨、地面径流、壤中流、地下水径流过程和流域内17个测孔的地下水过程中,施测了Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO₄2-,HCO₃-+CO₃2-,NO₃-,F-,NH₄-,PO₄2-,SiO₂和pH,EC,18O的同步过程,还施测了少数土壤水水样。结果是:①在Ca2+与Cl-/SO₄2-和EC与Na+/(Na++Ca2+)的关系中以及除NO₃-,NH₄-,PO₄2-外的所有离子,都可识别出上述各种径流组分;②径流离子过程均与降雨离子过程相仿,随径流组分从地面到地下而渐趋坦化;③除个例外,离子浓度过程均以降雨为最小并从地面径流到地下水径流渐次增大;④降雨和地下水离子过程表现为径流离子过程的两端元;⑤在降雨和各径流组分中,18O过程与大部分离子过程有一定的同步性。从以上结果认为,降雨并不是流域径流离子输出的主要来源,然而却是形成它的主要控制因素。此外,有关试验结果还对应用Cl-进行地下水补给的估算方法提出了问题。     

七一冰川消融末期融水化学日变化特征

2006年9月1-8日在祁连山七一冰川作用区水文总控点逐时采集河水样, 并分析水样的主要可溶离子含量、电导率以及pH, 研究冰川作用区水化学组成日变化特征. 结果表明: 消融末期河水中pH的平均值约为7.60, 与离子浓度时间变化过程一致, 说明是偏碱性物质的输入增加了融水中化学物质的含量;SO~(2-)_4, Ca~(2+)分别是浓度最大的阴、阳离子, 属于SO~(2-)_4+HCO~-_3-Ca~(2+)+Mg~(2+)型水. 河水中可溶性离子浓度日变化过程具有不对称性, 表现为快速降低和缓慢的增加过程, 与流量变化呈显著反相关, Pearson相关说明流量是冰川区水化学特征随时间变化的控制性因素;阳离子通量计算显示, 在七一冰川区达54.7 t·km~(-2)·a~(-1), 其日变化过程与流量正相关, 与离子浓度成反相关, 说明径流量也是控制离子通量的主要因素.     

重庆市北温泉与四川康定温泉水之地球化学特征对比

对重庆北温泉从2005年6月至12月进行每月采样监测,结果表明: 北温泉的水化学类型为SO4 - Ca 型, SO2-4 和Ca2+ 分别占阴阳离子总量的86. 8%和79. 7% , pH值接近于中性,属低温热泉。与之相对比的青藏高原东北缘的康定温泉(除二道桥温泉之外)明显富集Na+ ( 67. 6% ) ,阴离子以HCO-3 为主( 86. 4% ) ,水化学类型为HCO3— Na 型,属高温热泉,水源深度较北温泉深1km以上;而康定的二道桥温泉则明显富集Ca2+ ( 53. 3% ) ,阴离子以HCO-3 ( 90% )为主,水化学类型为HCO3— Ca型,属于低温热泉。根据矿物饱和指数和CO2 分压的计算结果,虽然北温泉的泉水均对方解石和白云石达到饱和状态,但只在部分泉点形成少量钙华沉积。康定温泉对方解石为过饱和,而对白云石为不饱和,因此,在康定温泉有较多的方解石钙华沉积。两个地点对石膏均为不饱和。此外,康定温泉的二氧化碳分压远远高于北温泉。北温泉3号泉点的各主要离子浓度均低于北温泉的其它泉点,是由于地表水的混入所造成。根据所测得的硫酸根浓度进行估算,在北温泉3号泉泉水中雨季时地表水的混入约为40% ,旱季时约为20%。      

长江水系河水主要离子化学特征

2007年夏季采集了长江从上游沱沱河至入海口的干流原水样品36个,长江各主要支流水样品40个,分析了江水Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl-离子含量及溶解性SiO2等溶质成分。结果显示,长江流域水系离子化学组成主要受碳酸盐和蒸发岩风化控制,长江上游水离子化学呈现阳离子以K+和Na+为主,阴离子以Cl-和SO42-为主的蒸发岩类风化控制特征,但随着采样点位下移,离子含量逐渐呈现阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主的逐渐向碳酸盐风化过渡的特征;从时间变化上看,与20世纪50年代至1990年长江水离子化学数据相比,以Na+、K+、SO42-和Cl-为代表的所有阴阳离子均有明显增加;从通量上看,洞庭湖和鄱阳湖是长江离子两个最大的输入源,除洞庭湖和鄱阳湖外的其他长江各大支流中,岷江是长江Na+、K+、Ca2+、Mg2+、F-和HCO3-的最大输入源,嘉陵江是SO24-和溶解性SiO2的最大输入源;在几大世界河流中,长江是对海洋Mg2+、SO24-和Cl-的输入通量最大的河流,Ca2+和HCO3-通量仅次于亚马逊河。     

青海省北川河流域孔隙水水化学特征及源贡献解析

根据2020年采集的53个青海省北川河孔隙水样品,利用ArcGIS10. 7、SPSS20. 0、Origin2022等软件,基于APCS-MLR模型研究了北川河流域孔隙水水化学特征及并定量分析来源贡献率,结果表明：（1）研究区孔隙水pH介于7. 0～8. 0,呈中性～弱碱性。沿水流方向,Ca2+和HCO-3质量浓度逐渐降低,Na+、Cl-和SO2-4质量浓度逐渐升高,水化学类型逐渐由HCO-3-Ca2+和HCO-3·SO2-4-Ca2+转化为HCO-3·SO2-4-·Cl--Na+·Ca2+和HCO-3·SO2-4·Cl--Na+型,与上游相比,TDS及Na+、Ca2+、Cl-、SO2-4等主要离子质量浓度均明显增高,下游水质变差。（2）北川河流域孔隙水水化学特征总体受矿物溶滤作用的控制,硅酸盐岩、碳酸盐岩矿物溶解是地下水化学组分的主要来源,同时阳离子交换作用强烈,上游到下游,蒸发浓缩作用显著增加,人类活动增加,对孔隙水水化学特征有一定影响。（3）北川河流域上游孔隙水主要受天然状态下的水文地球化学进程控制,APCS-MLR模型表明,碳酸盐岩矿物溶滤,岩盐钾盐溶解和离子交换,蒸发浓缩的贡献率分别为35. 93%,29. 68%,26. 54%。下游孔隙水中硅酸盐岩溶解、蒸发浓缩作用、工业活动,农业活动,碳酸盐岩矿物溶解的贡献率分别为41. 27%、27. 73%、22. 91%,应加强下游流域水源保护工作。     

马海盆地深部孔隙卤水矿床水化学特征及成因

通过数理统计、聚类以及离子特征系数等分析方法,对柴达木马海盆地的深部砂砾石层孔隙卤水水化学特征进行了分析。卤水离子浓度空间分布特征表现为pH、Cl^-、TDS和Na+浓度值变化范围较小,分布均匀,而K^+、Rb^+以及Br^-、Mg^2+、Li^+、Sr^2+、I^-、B2O3、Ca^2+、Cs^+、NO3^-、SO4^2-等离子浓度分布不均匀,差异显著;Cl^-、TDS、Na^+、K^+、Mg^2+和Li^+与SO4^2-聚为一个亚类,表明卤水演化过程中有酸性液体的参与;K^+含量自西向东有增大的趋势,与Mg^2+和Li^+的变化具有相关性;离子特征系数反映出蒸发残余及盐岩溶解的多源性特征。研究区水化学类型为单一的氯化钠型,这种单一的物源可能与推测的更新统下伏盐岩层有关。