重庆丰都雪玉洞水文地球化学指标的时空变化研究

自2006年11月到2007年12月对重庆丰都雪玉洞地下河水和滴水进行了近1年的观测,结果表明其主要水化学指标均表现出明显的季节变化趋势.地下河水Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度和电导率在雨季升高而旱季降低,pH值在雨季降低而旱季升高.在地下河径流路径上,由于溶蚀效应与沉积效应的相互制约以及受采样点水动力条件和水气CO2交换程度的影响,水化学指标的空间变化较为复杂.位于洞穴顶部的滴水由于受顶板覆盖层厚度的影响,洞穴上层滴水点Ca2+、Mg2+年平均浓度分别为95.1mg/L、7.87mg/L,而下层滴水点分别为110.1mg/L、9.68mg/L,表现出上层高、下层低的空间变化特征.由于[Mg2+]/[Ca2+]值具有雨季低而旱季高的变化特征.所以可用之来指示洞穴所在地区降雨条件的变化.     

重庆雪玉洞氡浓度变化特征及其危害防护

利用 PRM-2100氡子体监测仪对重庆市丰都县雪玉洞氡子体平衡当量浓度进行连续12个月的监测。研究表明：（1）雪玉洞洞内氡子体平均平衡当量浓度为2135.7 Bq/m3;取平衡因子为0.5,则其平均氡浓度为4271.4 Bq/m3;（2）氡子体平衡当量浓度总体呈现出夏季高、冬季低及洞层越高,浓度越高的特点,而且氡子体平衡当量浓度变化与洞内温度变化相关性不明显,但与洞外的相关性则较强;（3）雪玉洞游客因吸入氡子体所致的年均有效剂量当量为0.02 mSv/a,只是联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）估计的氡子体对公众产生危害的年有效剂量界限值（1.30 mSv/a）的1.54%,因此短时间游览对游客的健康不会产生影响。但是,由于洞穴讲解员、保安、拍照人员在洞内工作时间较长,接受氡子体照射的年均有效剂量当量分别为7.69 mSv/a、11.96 mSv/a、59.48 mSv/a,均高于UNSCEAR 的年有效剂量。因此,需要合理安排洞穴内工作人员工作时间和科学地制订出他们的年工作时间上限;加强氡危害相关知识的普及与洞穴工作人员的个人防护;在高氡浓度析出区域进行屏蔽防护或在适当位置安装空气净化器;与此同时,还要加强氡及其子体浓度的分析和监测等。     

岩溶关键带C-N耦合循环与碳酸盐岩风化——以重庆雪玉洞观测站为例

本文尝试利用重庆丰都雪玉洞岩溶关键带观测站2015年7月~2016年6月大气N湿沉降、地下水化学以及δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-和δ¹³C同位素等数据,探讨岩溶关键带C-N耦合循环过程与环境效应。结果表明：1）观测站大气N湿沉降通量为20.9×10³kg N/a,其中NH₄⁺-N和NO₃^--N分别占湿沉降量的52%和48%;2）地下水δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-分别介于2.5 ‰~5.6 ‰和3.3 ‰~15.6 ‰,大气沉降N和土壤N是地下水NO₃^-的主要来源;3）变化于-13.7 ‰~-10.4 ‰与0.59~0.62的地下水δ¹³C_DIC与（Ca²⁺+Mg²⁺）/HCO₃^-摩尔比证实岩溶关键带C-N耦合循环的存在,并控制碳酸盐岩的风化过程;4）C-N耦合循环输出的NO₃^--N和DIC-C分别为11.4×10³kg N/a和287.1×10³kg C/a,其中大气沉降与硝化过程形成的HNO₃风化碳酸盐岩形成的DIC占DIC输出总量的3.5%。因此,岩溶关键带的C-N耦合循环不但导致地下水NO₃^-的污染,而且扰动了碳酸盐岩的风化过程。

     

2012—2013年重庆雪玉洞洞穴系统碳循环特征

重庆雪玉洞洞内CO₂浓度之高,在国内外皆罕见,但此洞穴系统碳循环特征及控制因素仍不清楚.利用土壤二氧化碳分压(P_CO2-soil)、洞内大气二氧化碳分压(P_CO2-cave)、地下河水二氧化碳分压(P_CO2-eq)、方解石饱和指数(SIc)、地下河水溶解无机碳同位素(δ13C_DIC)等指标来研究雪玉洞洞内CO₂浓度变化、控制因素以及地下河对洞内碳循环的影响.结果表明:雪玉洞上覆P_CO2-soil雨季高,旱季低;降雨量是控制上覆P_CO2-soil的重要因子.雪玉洞P_CO2-cave变化规律明显,暖季高,冷季低;温度变化导致洞内外气流频繁交换是P_CO2-cave突变的重要原因,地下河水CO₂脱气能够在短时间内让P_CO2-cave上升到较高值.雨季由于土壤CO₂效应,地下河水具有低SIc、高P_CO2-eq特性,矿化度较高,并且部分月份地下河水具有溶蚀性;旱季由于土壤CO₂效应及降雨较少,地下河水呈现高SIc、低P_CO2-eq特性,矿化度较低,以沉积为主.      

三江平原地表水与地下水氢氧同位素和水化学特征

地表水与地下水的相互作用是水循环研究中的重要组成部分,是水资源管理、规划和优化配置的基础。通过野外考察取样和室内测试分析,应用同位素和水化学方法分析了三江平原地表水与地下水的相互作用关系。结果表明:兴凯湖水氢氧同位素最富集,乌苏镇井水同位素最贫化。松花江、黑龙江和乌苏里江沿河流流向,δD都呈现贫化的趋势;δ18O在松花江和黑龙江沿河流流向有富集的趋势,而沿乌苏里江则呈现贫化趋势。在松花江和黑龙江汇合处,黑龙江江水同位素贫化,电导率低。深井的氢氧同位素比浅井贫化,电导率较小。三江平原当地大气降水线(LMWL)为δD=7.4δ18O-3.1。三江平原水化学主要是Ca·Mg-HCO3型,在人类活动较大的地方,水化学类型发生了改变。利用氢氧同位素和水化学分析表明降水是地表水和地下水的补给源,地表水与地下水水力联系较强。地表水与地下水应作为统一体进行水资源管理。     

贵阳市岩溶地下水水质变化特征浅析

为了解长时间尺度岩溶地下水的水质变化特征,本文以贵阳市中心城区为例,选取1984年和2014年48组原位取样点的丰季水质数据,并结合地下水赋存环境和城市发展特征进行对比分析。结果显示:研究区地下水水质较好,整体有恶化的趋势;1984年仅有9处地下水水质超标,多数超标点为原生背景成因,2014年有14处水质超标,多数超标点为人类活动引起;地下水化学类型在30年间变化较大,近一半取样点地下水由HCO3型变成HCO3·SO4型水,研究区地下水硫酸盐化明显;新老城区地下水水质逐步好转,城乡结合部地带则是地下水污染的高发区,农业区因人类活动强度较低,地下水水质变化相对平缓。建议在岩溶城市的地下水资源开发和地下水环境保护工作中,应综合考虑不同区域的岩溶水文地质条件和人类活动特征,有的放矢的开展评价监测管理。针对工作区地下水硫酸盐化现象开展研究,并对城乡结合部开展综合整治,加强对农业区地下水环境的综合保护,以遏制区内地下水污染趋势,预防地下水污染事件的发生。      

重庆市南川区南部岩溶地下水水文地球化学特征

以重庆市南川区南部地区岩溶地下水为研究对象,通过野外调查和取样测试分析,对研究区内149件地下水样品进行水化学常规分析和微量重金属元素分析,结果表明:研究区内地下水化学类型以HCO 3-Ca·Mg、HCO 3-Ca和HCO 3-SO 4-Ca型为主.地下水中主要阴阳离子HCO-3、SO 2-4、Ca2+和Mg2+浓度均表现出与含水岩组相对应的关系,即碳酸盐岩类岩溶水>碳酸盐岩夹碎屑岩水>碎屑岩水.地下水中Mg2+/Ca2+摩尔比值表明研究区内绝大部分地下水径流过程中以方解石和白云石的共同溶解为主.地下水中微量重金属元素含量整体偏低,绝大部分水质都在Ⅲ类水标准以内,只有极个别点受到污染导致部分重金属组分偏高.     

济南泉域排泄区岩溶地下水水化学特征

文章通过分析研究济南泉域排泄区地下水水化学成分特征及形成过程,结合岩溶地下水的补径排条件,揭示了不同位置、不同深度循环的水质存在差异的原因。为保护泉水、优化泉域内地下水的开采方案提供了依据。     

济南市岩溶泉域地下水化学特征与水环境演化

分析山东省济南市趵突泉泉域的岩溶地下水水化学特征与水环境,揭示各化学指标的区域分布特征、时间变化特征以及相互转化关系,总结出济南地区地下水环境现状与演化规律。结果表明:济南市岩溶地下水水化学类型自东南向西北沿流场方向为:HCO3?SO4-Ca→HCO3?SO4-Ca?Mg→HCO3-Ca→HCO3-Ca?Mg;地下水NO〖_3^-〗-N浓度总体呈增高趋势,总硬度和TDS浓度较高,农业种植区大量使用化肥农药和企业污染物的排放,是引起济南市岩溶地下水水环境问题的主要原因。      

延河泉岩溶水系统Sr/Mg、Sr/Ca分布特征及其应用

山西省延河泉岩溶水系统是我国北方岩溶大泉之一。依据碱土金属比值Sr Mg、Sr Ca与矿化度关系,分析了延河泉岩溶水系统Sr Mg、Sr Ca分布规律及形成条件。从补给区到径流区、排泄区,Sr Mg、Sr Ca值逐渐增高;径流条件好,Sr Mg、Sr Ca值低;径流条件差,其值高;径流滞缓区最高。并且Sr Mg、Sr Ca值主要受径流条件控制,不受人为作用的影响。因此,Sr Mg、Sr Ca是比较理想的天然示踪剂。根据Sr Mg、Sr Ca值将延河泉岩溶水系统划分为三个子系统,即下河泉子系统(泉1、2、3、5),延河泉子系统(泉4、6),南部散泉子系统(泉7、8、9)。     

重庆岩溶地下水氢氧稳定同位素地球化学特征

重庆地区分布有380条岩溶地下河,是重庆市重要的水资源。为掌握岩溶地下河水稳定同位素地球化学特征及其环境意义,研究了重庆市不同地区51条地下河水体的稳定同位素地球化学特征。研究表明,重庆市岩溶地下河旱、雨季δ18O、δD值均沿大气降水线分布,表明地下河水均起源于大气降水。受雨季降水云团运动规律(环流效应)和区域地形的影响,地下河水δ18O、δD 值雨季表现出渝东北地区(渝西地区,渝东地区)<渝东南地区的明显区域分布规律(“<”表示偏负于),旱季由于地下河水在含水层中运动较慢,δ18O、δD值的区域性规律不明显,且由于具有较雨季长的滞留时间,导致其d-excess值明显小于雨季。利用岩溶地下水δ18O值和区域高程建立了二者之间的二元回归模型,揭示了重庆岩溶地下河水旱季δ18O值随高度的变化率为-0.34‰/100 m,雨季为-0.31‰/100 m,这对于区域水循环研究具有重要意义。     

应用分形理论方法开展岩溶地下水水化学特征研究的可行性

岩溶及地下水的准确预报或探测是一个亟待解决的难题,开展岩溶及地下水作用机理研究对该问题的解决具有重要意义。深入开展岩溶地下水的水化学特征研究有助于更好地认识岩溶地下水径流循环条件和地质环境。本论文基于岩溶地下水的水文地球化学简化模型,开展典型地区岩溶隧道地下水化学成分的变化规律分析及岩溶地下水的水化学动力学参数研究。在此基础上,借用分析化学中的络合反应理论,将常规水化学成分的离子进行配对,改变观察尺度,探索各离子对的占比关系,以离子对累计百分含量变化为研究指标,论证水化学成分变化的自相似性和标度不变性,从而提出应用分形理论方法开展岩溶地下水化学特征研究的可行性。     

岩溶区地表水与地下水资源及环境统一评价的流域边界划分研究

岩溶地区地表水流域与地下水流域边界的分异形式有三类,即：地表分水岭与地下水流域边界在平面分布上基本一致;地表分水岭超出了地下水流域边界;地下水流域边界超出了地表分水岭。岩溶区地表水与地下水耦合流域的顶界为地表水流域的水面及下垫面,底界为浅循环潜水含水层或潜水—承压含水层下伏的隔水层顶面,在大厚度岩溶含水层分布区,可以弱岩溶发育带的顶面作为底界。其中地表水与地下水两个子系统间的次级边界,为地表水流域的下垫面。结合专门调查（勘查）评价和区域调查评价的特性,提出评价单元划分的原则及方法。这有助于在新一轮自然资源调查评价中,以流域为单元系统地开展水资源及环境调查评价,实行地表水和地下水资源及环境的统一管理。     

岩溶地下水样品Ca2+、HCO3-野外测试值与实验室测试值对比研究

为了阐明岩溶区地下水中Ca2+、HCO3-质量浓度野外测试与实验室测试结果间的差异,于2011年至2013年先后在遵义、河池、娄底3个城市采集枯、丰水期地下水样品85组,通过比值法对3个地区干湿季节岩溶地下水样中Ca2+、HCO3-质量浓度野外与实验室测试结果进行对比。结果表明:85组样品中有88.2%的采样点存在Ca2+野外值（CaY）大于实验值（CaS）,64.7%的采样点存在HCO3-的野外值(HCO3Y)大于实验值（HCO3S); (CaY/ CaS)平均值为1.11,主要集中在1.0～1.2之间(占总数的70%);(HCO3Y/ HCO3S) 平均值为1.02,主要集中在0.95～1.1之间(占总数的75%)。野外滴定过程中的人为随机误差是造成两种离子质量浓度野外测试值普遍高于实验室测试值的主要原因。      

廊坊市地下水化学特征变化研究

为揭示廊坊市地下水水化学特征的形成机理,收集并检测了39个地下水样本。采用相关性分析法、水化学方法和离子比系数法研究了其水化学特性、影响因素和变化原理。研究结果表明:影响浅层地下水盐渍化的主要化学离子为SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-和K⁺。SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-的含量差异很大,其他指标相对稳定。γNa/γCl的比值表明在径流形成过程中Na+从土壤含水层中释放出来;水中的Ca²⁺与土壤中的Na+之间存在交换,导致γNa>γCl;γNa/(γNa+γCl)的比值表明,随着地下水深度的增加,阳离子交换水平增强,导致主要阳离子从Na⁺转变为Ca²⁺;γHCO₃+γSO₄/γCa+γMg的比值表明浅层地下水主要来自大气降水,阳离子交换对深层...     

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。     

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.      

济南泉域岩溶地下水有机污染特征研究

对济南泉域岩溶地下水系统水质进行了系统的采样分析.结果表明,泉域岩溶水已普遍受有机物污染,有机污染物检出率高达93%.检出有机物多于5项的样品多分布于大中型企业附近.在所有检出的有机物中,有机氯农药类、卤代烃类检出率最高,分别达到60%、57.8%.尽管岩溶水有机污染较普遍,但有机物含量较低,仅局部地段存在有机物超标现象.泉域岩溶水有机污染特征受控于工业企业分布及地下水流场,在济南侵入岩体南缘附近形成了近长方形的岩溶水有机污染区,面积达156 km2.污染区南部地带是济南市工业集中区,灰岩浅埋,防污性能差,另外由于地下水径流方向与侵入岩体南缘线近垂直,进入灰岩含水层的有机污染物随地下水径流向北运移,造成埋藏于火成岩体之下的埋藏型岩溶水也受到污染.     

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<...     

毕节市北部岩溶地下水水化学特征及影响因素的多元统计分析

本文利用层次聚类分析和因子分析两种多元统计方法探讨了贵州省毕节市岩溶地下水水化学组分特征及影响因素。结果表明:研究区地下水组分浓度变化范围较大,具有明显的空间变异性,其受到地理因素、水岩作用过程、土壤等自然因素、人类活动的影响。这四个影响因素能够解释地下水水化学组分82%的特征,其中,水岩作用过程和人类活动是主要影响因素。地下水中HCO3-、SO42-、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩矿物的溶解,同时也受到人类采煤活动的影响;Cl-、K+、Na+和NO3-则主要受到人类活动,特别是农业化肥、粪肥、农药施用和生活污水排放等因素的影响。本研究有助于深化对西南岩溶地下水水化学特征的理解,有助于有效预测岩溶地下水污染物来源,且对岩溶区水资源的合理开发利用具有积极的指导意义。