地表灌溉对沉积含水层中碘迁移释放过程的影响

灌溉等人为活动会造成外源物质的输入,如硝酸盐、有机质等,从而引起浅层地下水环境发生周期性波动。为研究农业灌溉对沉积含水层中碘迁移富集过程的影响,选取代表性富碘沉积物,通过室内实验模拟了灌溉活动外源物质输入条件下,盆地地下水系统中碘迁移释放的（生物）地球化学过程。实验结果表明：厌氧条件下,外源有机质输入可促使微生物利用有机质作为电子供体,还原固相铁矿物相,进而造成搭载于铁氧化物/氢氧化物表面的碘释放,以碘离子形式在地下水中富集;而在NO₃^-输入情况下,微生物会优先利用NO₃^-为电子受体,至硝酸盐被全部消耗后,Fe（Ⅲ）可进一步被还原为Fe（Ⅱ）。研究结果表明,人为活动造成浅表环境外源物质的输入可直接影响浅层地下水中碘的迁移释放过程。伊利石黏土矿物吸附的铁氧化物矿物相可能为浅层环境中碘的主要搭载介质,微生物作用下,铁氧化物/氢氧化物的还原溶解是高碘地下水形成的主控因素。     

碳酸型矿水中低价铁氧化过程的水化学实验研究

铁元素氧化还原体系是影响天然水环境化学性质的重要因素。碳酸水生物活性组分之一的二价铁离子，是此类矿水中铁元素主要存在形式。碳酸水矿泉治疗学性质的恶性过程即主要为二价铁的氧化，我们的实验显示，碳酸水暴露于大气后，二价铁含量呈指数型衰减，三价铁含量出现峰值后即行降低，此峰值域基本对应于水溶液氧化还原电位的低值域，在氧化过程中，高价铁几乎全部以Ｆｅ（ＯＨ０３形式存在于水中，且Ｆｅ（ＯＨ）３）胶体沉淀的最     

江西省鄱阳湖地区地下水中SiO2的分布特征及开发评价

论证了江西省鄱阳湖地区的地质环境背景和地下水中ＳｉＯ２的背景与分布特征及其与地下水的含水介质成分,地下水的ＣＯ２的含量,地下水的酸碱度,氧化还原环境,有机物质之间的关系,结果表明,地下水的ＳｉＯ２含量与含水介质中的ＳｉＯ２和有机质的含量,氧化还原环境有关,与地下水的ｐＨ值和ＣＯ２含量相关性非常显著,相关系数分别为－０．２８（Ｐ〈０．００１）,０．２９（Ｐ〈０．００１）,偏硅酸矿泉水资源丰富,有较好     

江苏平原地区(淮河流域)潜水碘含量控制因素探讨

本文通过工作区潜水碘含量的分布特点,与所处土壤、水文地质条件、地形地貌等一起进行综合分析,对地下水中碘的控制因素有了一个全新的认识:与前人认为地下水中碘的含量与有机质成正比的观点不同的是,本文认为地下水中碘的含量与有机质含量无固定关系,但有机质有助于促进水溶性碘的增加,相似水文地质条件下成正比;地下水径流条件对潜水碘含量影响重大,径流条件较好的丘陵、岗地往往较低,地势低平、径流条件较差的洼地和泛滥沉积区往往为高碘地区;相同水文地质条件下,地下水中的碘含量与土壤中的含量成正比;碘的另一重要特征是在地下水中的浓度较为稳定,随时间、开采而变化不大。     

微生物介导下高砷地下水系统的氧化还原分带性概念模型

微生物活动对地下水水化学组分、氧化还原环境及砷的迁移转化有重要影响。研究高砷地下水系统的氧化还原分带性,有助于进一步理解微生物作用下地下水中砷的迁移转化规律,并为高砷地下水原位修复技术提供理论依据。在综述前人的研究成果的基础上,阐明了不同生物地球化学阶段砷的吸附、释放及固定过程,并刻画出高砷地下水系统的氧化还原分带性概念模型。在地下水环境中,微生物依次消耗(还原)溶解氧、NO-3、Fe(Ⅲ)、SO2-4和CO2等组分,氧化有机物获取能量。在溶解氧和NO-3还原阶段,地下水处于偏氧化环境,此时Fe(Ⅲ)还原受到抑制,其负载的砷不会释放到地下水中;当Fe(Ⅲ)还原时,地下水处于还原环境,会导致与之共存的砷释放,形成高砷地下水;而当SO2-4还原时,地下水处于强还原环境,产生的HS-与Fe2+形成的铁硫化物吸附或共沉淀砷,会降低地下水中的砷浓度。     

汉江下游河流渗滤系统原生劣质地下水分布特征及影响因素研究

江汉平原原生劣质地下水问题日趋严重,地下水中砷、亚铁、锰、铵态氮含量严重超标,对居民生产生活和饮用水安全造成了不利影响,但相关研究仍较为薄弱。以汉江下游典型河流渗滤系统为研究对象,对研究区内距离汉江5 km及主要支流2 km范围内的地下水样品的水化学成分及原生劣质组分进行测试分析,旨在查明江汉下游河流渗滤系统原生劣质地下水的分布特征,并探讨其主要影响因素。结果显示:平面上,地下水原生劣质组分呈高度空间异质性,相邻的采样点浓度可能相差很大,极大值点多出现在河流拐弯处;垂向上,地下水中As、Fe²⁺、Mn、NH₄-N高值多出现在20 m左右的深度;强烈的还原环境、中性pH值和富含有机质是该层地下水富集原生劣质组分的主要原因;河流渗滤通过改变地下水的氧化还原条件、酸碱条件和有机质含量影响河流渗滤系统原生劣质地下水的分布。     

铁氧化物-二价铁体系在潜流带低渗透区的氧化还原特性研究进展

潜流带是河流与地下水交互的关键带,具有非均质性,其中低渗透区富含的铁氧化物,在污染物的非生物自然衰减过程中发挥着重要作用。本文从铁氧化物和溶解性二价铁Fe(Ⅱ)_aq的共存体系出发,评述了该体系的氧化还原能力及影响因素,并以地下水中常见的污染物氯代烃为例阐述了铁氧化物-Fe(Ⅱ)_aq体系在氯代烃非生物自然衰减中的作用。指出铁氧化物-Fe(Ⅱ)_aq体系的还原能力可用氧化还原电位(Eh)表示,Eh的大小受pH值、温度、溶解氧(DO)、溶解性二价铁浓度、无机和有机配体等因素的影响,可用来定量描述氯代烃等污染物被还原的速率常数。目前铁氧化物-Fe(Ⅱ)_aq体系Eh的快速测定、含水层中铁氧化物种类和含量、不同铁氧化物共存和复杂水化学条件下Eh与氯代烃等污染物还原速率常数之间的关系,是准确评估污染物非生物自然衰减能力和程度的重要内容。     

含水层中砷活化迁移的水化学与DOM三维荧光证据

为了认识高砷地下水中砷活化迁移的生物地球化学机制,对江汉平原地下水氧化还原敏感元素的水化学特征及溶解性有机物(DOM)三维荧光信息进行了研究.水化学研究显示,地下水中的砷与铁的还原和有机质的氧化分解过程有密切关系.水样DOM的三维荧光分析表明,地下水中存在微生物介导下氧化还原过程的反应性有机物组分,其中醌类腐殖质与铁、硫酸盐等的还原反应过程联系紧密.还原、氧化醌类及易降解DOM组分与还原产物、砷的关系进一步显示,砷的活化与微生物介导下的铁氧化物的还原过程联系在一起.在这一过程中,易降解有机物充当电子供体的角色并被消耗,而还原醌与氧化醌则很可能扮演了电子飞行过程中的电子飞行物,"催化"了砷活化的氧化还原过程.      

石家庄地区浅层地下水铁锰分布特征及影响因素分析

铁锰离子作为石家庄地区浅层超Ⅲ类地下水的主要贡献指标,严重威胁着当地供水水质安全及居民身体健康。本文在资料收集和水文地质调查的基础上,通过对138组地下水水样的采集和分析,研究了地下水中铁锰的空间分布特征,考虑水文地质条件差异和地下水开采、地表污染输入等人为因素,分析铁锰分布成因,并进行多元回归建立了影响因子和铁锰问题之间的数理关系,确定了区内铁锰分布的主控因素。结果表明:研究区Fe、Mn质量浓度平均值分别为0.2和0.04 mg/L,超Ⅲ类水样点分别占总水样点的15.2%、5.8%。其低值点主要分布在冲洪积扇顶部单元、地下水降落漏斗区域,主要受地下水开采影响,超采区易形成氧化环境使低价铁锰被氧化成高价难溶铁锰化合物,导致了铁锰浓度降低。铁锰中值点主要分布于冲洪积扇中部单元,中部单元岩性变细、水力梯度变小、易形成还原环境是导致铁锰集中在中部单元的天然优势。高值点呈点状或带状分布于石家庄市区北部、正定县、灵寿县南部等局部地区,主要由地表污染输入所贡献,污染物输入导致了氧化还原和酸碱环境的改变,促进了铁锰的还原溶解,造成铁锰浓度的升高。     

江汉平原东北部浅层高铁锰地下水环境特征

铁、锰元素是影响江汉平原东北部浅层地下水质量的主要因素。为了查明该地区地下水中铁锰的分布特征及地下水环境特征,选择典型研究区,采集了13件地下水样品,测试了地下水中铁锰的含量以及酸碱度、矿化度和氧化还原条件,分析了上述条件对铁锰含量的影响,并与江汉平原腹地高铁锰地下水环境进行对比。结果表明,本研究区地下水以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型为主,高铁锰水主要分布于研究区东部和南部沿江地带,与江汉平原腹地地下水化学类型一致,铁锰的含量相对偏低。研究区上部土层中铁锰的氧化物为地下水中的铁锰提供了丰富的来源,地下水的酸碱度、矿化度和氧化还原环境是影响铁锰迁移的主要因素。研究区高铁锰地下水多呈弱酸性,矿化度较高,地下水中铁锰的含量与溶解氧具弱负相关,与氨氮具强烈正相关,表明相对还原的环境有利于铁锰释放到地下水中,江汉平原腹地处于更加还原的环境,是地下水中铁锰高于本研究区的主要原因。     

Iron concentrations in selected groundwater samples from the lower Friulian Plain,northeast Italy: importance of salinity

High amounts of iron, up to 14 mg/L, were found in groundwater samples from Marano Lagoon in the Friuli Venezia Giulia Plain (northeast Italy). In order to characterize groundwater hydrochemistry in the area, an investigation has been conducted on 35 wells that were monitored since 2006. Leaching tests were performed (under anaerobic conditions with deionized and saline waters) on two core samples in the area to study the iron release from soils to groundwater. Collected data indicated the main role of salinity in metal leaching and highlighted spatial correspondence between high levels of chloride and iron. To understand the mechanism of groundwater salinization, sulphate/chloride ratio has been investigated and a statistical relation between salinity, pH and iron was found. These data do not show any relation between past activities and high iron groundwater contents. High iron concentrations are diffuse in the whole area and therefore comparable to background values. Consequently, the study states that no remediation plan should have been made for iron concentrations in this area.     

人类活动对哈尔滨市高铁地下水时空分布的影响

哈尔滨市区的第四系砂砾石含水层中，原生的高铁水广泛分布。在研究地下水质的演变规律时发现，近20年内，高铁地下水在各种人为活动影响下发生了很大变化。依据市区80个地下水动态监测井点近20年的水位及水质监测资料，研究了地下水中铁浓度的变化与地下水开采强度、雨水水质变化、农业施肥、污水排放等人类活动的关系。结果表明：地下水中的铁浓度与上述人类活动均存在较大的相关性，铁浓度动态呈现先增大后减小的变化趋势。     

土壤入渗对阜新市北部浅层地下水总硬度影响的淋滤实验

本次室内土柱淋滤实验通过改变Na~+、H~+、NH_4~+浓度来模拟现实生活中不同浓度的生活污水、酸雨及农业施肥灌溉对浅层地下水总硬度的影响过程。实验结果表明淋滤液浓度越高,所对应的淋出液的总硬度峰值就越高。相同浓度的Na~+、H~+、NH_4~+进行土柱淋滤实验时,NH_4~+所对应的淋出液总硬度的峰值最大,H~+次之,Na~+最小且NH_4~+所对应的整个实验用时最短,在相同浓度单一离子作用下NH_4~+对浅层地下水硬度的影响更加明显。     

Hydrochemical Groundwater Evolution in the Bunter Sandstone Sequence of the Odenwald Mountain Range,Germany: A Laboratory and Field Study

Field and laboratory investigations were performed to identify the principal mechanisms of the hydrochemical groundwater evolution among low mineralised groundwater in the Triassic Bunter sandstone aquifer of the Odenwald low mountain range, central Germany. Hydrochemical composition comprises low pH, SO₄-rich shallow groundwaters issued by springs (Ca-Mg-SO₄-type) grading to SO₄-poor deep groundwaters with near-neutral pH (Ca-HCO₃-type). Batch experiments of the original rock were run to determine primary mineral alteration reactions and the origin of dissolved ions. Principal experimental reactions comprise the decomposition of anorthite, K-feldspar, biotite and jarosite as mineral components of the original sandstone rock and the formation of clay minerals of the smectite group (Ca-montmorillonite, beidellite), and iron hydroxides as secondary minerals. Mobilisation of fluid inclusion in quartz grains contributes to Na and Cl concentrations in the leachates. The evolution of deep groundwater circulation proceeds by mineral alteration reactions calculated by the inverse modelling of both primary and secondary minerals to produce low-T mineral phases. The dissolution of K-feldspar converts Ca-montmorillonite to illite (illitisation). The formation of Na-beidellite correlates with decreasing concentration of Na in solution. Mineral reactions further proceed to the formation of kaolinite as stable mineral phase. As indicated by modelled adsorption curves, the decrease of SO₄ concentrations during groundwater evolution relates to the adsorption of SO₄ on iron hydroxides. The leaching of calcite indicated for individual groundwaters relates to the distribution of loess in the appropriate catchment areas.     

北京地区不同介质的土柱淋滤水质试验研究

为探讨冲洪积平原地带地下水水质劣变机理及过程,开展了不同的水土样品组合的16组淋滤试验,以期揭示不同源水在土柱入渗过程阴阳离子、硬度和TDS的变化规律以及地下水类型的演化特征。试验结果表明:淋出液中,阴离子浓度的变幅由大到小依次为HCO_3~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-和F~-,阳离子的变幅则依次为Na~++K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)。淋出液的硬度、TDS和水化学类型均呈现出有规律的变化,先期主要受控于源水,尔后则主要受土柱介质的影响。除了以垃圾作为淋滤介质的试验外,其他组合的试验都出现了初期TDS和硬度升高的过程,之后与源水趋于一致,揭示了淋滤中浸泡—水岩相互作用—吸附解析—淋洗等复杂过程。     

Distribution and migration mechanism of fluoride in groundwater in the Manas River Basin,Northwest China

Elevated fluoride (F) concentration in groundwater is posing a public health risk in the Manas River Basin (MRB), Northwest China. Based on the characterization of regional groundwater flow, 90 groundwater samples from aquifers were analyzed, along with top-soil leachate and pore-water samples from aquitards. Stable oxygen (δ¹⁸O) and hydrogen isotopes, radiocarbon and hydrochemical analyses of the groundwater and pore-water samples were conducted to trace groundwater hydrological and hydrochemical processes and thereby understand the distribution and migration mechanism of F. The groundwater is recharged by meteoric precipitation through vapor condensation processes in the Tianshan Mountains. The F concentration in groundwater samples from this basin ranged from 0.11 to 48.15 mg/L (mean 2.56 mg/L). In 37 of the 90 groundwater samples, the F concentrations were above the safe level for drinking water. The F concentrations progressively increased with the residence time and well depths in the northwest of the alluvial-fluvial plain, where groundwater is overexploited for agricultural and domestic use. Positive correlations between F and sodium (Na)/calcium (Ca) indicate that the enrichment and migration of F are influenced by cation exchange processes under high-Na and alkaline pH conditions. The relationships between δ¹⁸O and F and chloride (Cl) concentrations were nonlinear due to leaching and mixing processes. This shows that vertical leaching by irrigation return flow and mixing with pore water are the dominant processes driving the migration of F in the groundwater flow system of MRB, in addition to geochemical processes.     

内蒙古某矿矿井水重金属污染特征及来源分析

确定矿井水中重金属污染程度及主要来源,对矿井水的再利用及矿区生态环境保护具有重要的理论意义。以内蒙古某矿区为研究对象,采集地表水、第四系潜水、承压水及矿井水水样49组,检测水体中Zn、Pb、Fe、Mn、As、Cu、Cd、Cr、Hg、Se 10种重金属浓度,分析矿井水中重金属污染特征及超标情况,利用HPI模型定量评价重金属污染程度,并综合数理统计、不同类型水样重金属浓度箱形图及煤/顶板重金属浸出试验,分析矿井水重金属主要来源。结果表明:内蒙古某矿矿井水中Zn、Pb、Fe、Mn、As 5种重金属浓度值超标,其中Fe和Zn的超标率高达100%;7个矿井水样中6个矿井水的HPI值大于临界值100,矿井水重金属污染程度较高;矿井水中的Pb、As主要来源于采煤及运输机械油类物质泄漏,Mn主要来源于Ⅲ含地下水,Fe、Zn主要来源于Ⅲ含地下水及煤层中含Fe、Zn矿物的溶滤。该结论将为矿井水中重金属污染防治提供基础与依据。      

峰峰矿区煤矸石淋滤与水环境污染分析

峰峰矿区煤矸石堆存量与占地面积呈现出逐年增加的趋势,给矿区的水环境造成了污染。采用煤矸石淋滤试验,在矿区6个主要开采煤矿选择了6组煤矸石样品,对其中的有毒有害成分,进行了连续8d的动态淋滤试验。试验结果显示,各样品在淋滤过程中,其浓度高峰一般在淋滤初期的1-3d,第8d达到相对低值。研究发现,煤矸石淋滤液中的pH值均小于地表水和地下水,有利于煤矸石中有毒有害成分的析出;煤矸石淋滤液中的NOx和F-是引起矿区附近地下水和地表水污染的主要原因。该结果为矿区水环境污染情况提供了理论依据,同时也提出了相应的防治措施。     

Modeling the risk of nitrate leaching and nitrate runoff loss from intensive farmland in the Baiyangdian Basin of the North China Plain

The water movement and soil nitrogen cycle of the Baiyangdian Basin were simulated, and the risk of nitrate leaching and nitrate runoff loss from intensive farmland was assessed by using the distributed hydrological soil and water assessment tool (SWAT) in this study. The model assessment showed that SWAT was able to simulate water and nitrate movement in the region with satisfactory results. The modeling analysis indicated that fertilizer application was the overriding source of soil nitrogen and might result in a large amount of nitrate accumulation in soils; this nitrate might be lost by leaching or runoff driven by water movement. In 2009, nitrate nitrogen leaching represented 19.5 % of the total amount of nitrogen fertilizer application, while nitrate nitrogen runoff represented 1.7 % only. Thus, it showed that the nitrate leaching was the main approach of soil nitrogen movement in farmland because of strong percolation. It also showed a significant variation of nitrate leaching from different soil depths, with the largest amount leached from surface soil layers and the smallest amount leached from lower soil layers. Therefore, it could be further revealed that the nitrate concentration was very low at soil layers lower than the root zone of crops (1.2 m). Validated by groundwater observations, groundwater pollution by nitrate derived from fertilizers was not serious because of the deep groundwater level in the study plain. However, the risk of groundwater pollution would increase significantly if precipitation increased.     

豫北某地岩溶水中氯化物污染原因初探

本文简要介绍了豫北某地较为丰富的岩溶水资源及其氯化物升高的趋势，通过对制碱废渣的静溶和淋溶试验，分析了碱渣淋滤液的产生过程，同时分析了碱渣堆放场与该市岩溶水中氯离子浓度升高的关系，这将对渣场以后的废渣处理及周围的环境质量评价有极其重要的意义。