银北平原浅层高砷地下水砷富集水化学特征研究

宁夏银川平原是继河套平原之后,在黄河流域发现的又一个高砷地下水分布区.为了总结其高砷地下水的水化学特征,并探索水化学因素对地下水砷释放和富集的影响机制,本文以银川平原北部（银北平原）作为典型研究区,采取野外水文地质调查、水样采集与测试、砷与水化学组分散点图相关分析及水文地球化学方法进行了综合研究.结果表明,银北平原地下水砷含量在0.2~177 μg/L之间;高砷地下水（大于50 μg/L） pH值多在7.5~8.5,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca、Cl·HCO3-Na及Cl·HCO3-Na·Ca型,Eh多在-200~-100 mV.银北平原砷含量较高的地下水中COD、NH4+、HCO3-含量相应也较高,而NO3-和SO42-含量较低.高砷富有机质的冲-湖积含水层经过长期演化,形成偏碱性的中强还原性地下水环境和特殊的水化学特征,也具备极大的砷释放能力.较高的pH导致砷从铁锰氧化物或氢氧化物等水合物或黏土矿物表面解吸.其次部分铁锰氧化物在高pH、低Eh条件下可被还原为低价态可溶性铁锰,从而使与其结合的砷也得以释放进入地下水中.此外重碳酸根与砷酸根、亚砷酸根的竞争吸附行为促使含水层砷的解吸.     

地下水与环境变化研究

环境变化研究是当前国际地球科学和环境科学界最为活跃的研究领域之一。作为全球水循环的重要环节,地下水是全球环境变化的受体和信息载体。地下水及其沉积物的物理、化学指标,诸如地下水水位、宏量组分、微量组分、同位素、惰性气体等可以用作不同时间尺度上环境变化的指示剂。从地下水及其沉积物中识别和提取高分辨率的环境变化信息,实现对环境变化的预警功能是地下水科学向环境科学延伸的重要方向;而随着全球淡水资源紧缺形势不断恶化,全球环境变化、特别是全球气候变化对地下水资源的影响成为水文地质研究的新课题。     

黄淮海平原浅层地下水埋深对气候变化响应

地下水是陆地水循环的重要组成部分,它受气候条件和植被地形及人类活动的影响.地下水埋深对气候变化的响应研究是气候变化影响研究的前沿和热点之一,对于水资源管理及其相关研究与应用具有重要意义.本文利用陆面水文模型VIC驱动统计模型RTFN开展气候变化的敏感性试验,探讨黄淮海平原地区浅层地下水埋深对气候变化的响应.研究表明,地下水埋深对降水变化的敏感程度远大于温度变化,埋深较浅区比埋深较深区敏感.在温度变化2～5℃,降水变化±15%的情景下.黄淮海平原区平均地下水埋深变化范围大致为-81～96mm.由于地下水具有自记忆性,导致埋深对降水盈余响应滞后.该地区最大的埋深变化出现在8月.     

沧州市降水量变化对浅层地下水的影响

对沧州市1990-2010年的降水量和地下水资料分析发现:沧州市大气降水是浅层地下水的主要补给水源,地下水水位年际变化与降水年际变化趋势相一致,但年内变化趋势不一致。年降水量在320 mm以下或汛期降水量在240 mm以下,该年地下水采补平衡,地下水得不到抬升。年降水量少的年份当地农业生产等用水更依赖于开采地下水,降水量偏少和超量开采则是造成沧州市浅层地下水漏斗区逐年发展扩大的主要原因。     

浅层地下水补给对人类活动影响的响应特征研究

本文通过数据整理分析,查明滹沱河流域平原区1976-2005年以开采量、灌区引水量和河道过水量为代表的人类活动逐渐增强,分析了浅层地下水补给在大气降水减少和人类活动逐渐增强背景下大幅减少的响应特征:综合补给量所占比率由1976-1980年的21.6%下降到2000-2005年的11.3%.随后,从开采量、河道过水最和灌区引水量三个方面分析了浅层地下水补给响应人类活动的变化特征:地下水补给量与开采量呈y=65.412x-0.2576模式随降水量增减而负相关变化;河道渗漏补给量和渠水入渗量在地下水位不同埋深条件下表现出随来水量、引水量增加而增大的态势,但在不同埋深条件下,河道渗漏补给量与来水量之间、渠水入渗量和引水量之间关系不同.     

柴达木盆地植被对气候与地下水变化的响应研究

应用2000—2013年的MODIS NDVI数据计算了柴达木盆地的植被覆盖率,分析了其动态变化规律。结果表明:盆地内裸土和低覆盖率植被的面积随着时间的变化是逐渐减小的;而中等覆盖率、较高覆盖率和高覆盖率植被的面积都是逐年增加的;气象因素、高程、地下水位埋深及地下水矿化度是植被变化的主要影响因素。植被指数的变化与气温和降水的变化呈正相关关系,同时,植被对地下水位埋深的依赖性较为复杂:芦苇、沙蒿和红柳对水位埋深的变化较为敏感,当水位埋深小于2 m时,植被生长较好;而白刺则对地下水位埋深的依赖性较小。当地下水溶解性总固体小于3 g/L时,植被长势较好。     

地表水-地下水相互作用对砷在浅层地下水系统中运移的影响

地表水-地下水（SW-GW）相互作用对砷在浅层地下水系统中的运移至关重要,但其模式和强度对地下水中砷运移的影响尚不清楚.本文针对江汉平原仙桃市沙湖原种场野外地下水三维监测试验场,开展野外监测和三维地下水数值模拟.结果发现雨季地表水补给地下水,SW-GW相互作用强度较大,地下水砷浓度升高;旱季地下水补给地表水,SW-GW相互作用强度减弱,地下水砷浓度降低.SW-GW相互作用模式与强度的季节转变导致地下水流速和流向产生季节响应.模型估算出雨季和旱季地面以下10～25 m最大垂向砷交换量分别为457.2 mg/d、191.3 mg/d,地面以下28 m处水平砷交换量分别为4 380.0 mg/d、1 385.6 mg/d.     

洞庭湖区浅层地下水质量现状与安全供水研究

通过对1720个水质分析样品资料的深入分析与计算,系统地评价了洞庭湖区浅层地下水质量,指出了浅层地下水安全供水方向,并提出了安全供水措施及建议。计算结果认为,洞庭湖区浅层地下水中的污染因子主要为Fe、Mn、PH、NH4-N及NO2-N,其次为NO3-N、Be、COD,共8个因子,基本上没有遭受重金属污染;湖区浅层地下水水质整体较好,以优质水为主,占39.37%,合格水占26.04%;不合格水(较差水)占34.59%。     

科尔沁沙地典型区域地表环境变化与气候变化的响应关系

以科尔沁沙地阿古拉苏木为典型代表区域, 应用1987-2006年20 a间12幅遥感影像及相应气候数据, 分析了地表环境变化与气候变化间的响应关系, 提出了表征响应敏感程度、影响程度大小排序的气候因子影响指数(CFII). 结果表明: 近20 a研究区地表环境变化表现为不断恶化的趋势. 各类地表环境变化与气候因子变化间有着良好的响应关系, 各类气候因子变化以不同方式和过程不同程度地影响着地表环境的变化. 响应敏感度最大, 即对地表环境变化影响最大的是相对湿度, 其次为降水量和蒸发量. 水分条件是制约干旱半干旱地区地表环境变化的主导因素.     

浅层地下水中氯代烷烃生物降解的地下水化学 响应规律研究

以东北某油田石油污染场地多期地下水化学监测数据为基础,分析氯代烷烃自然生物降解中充当第一基质、电子受体、中间产物的水化学组分及相关地球化学参数在污染晕演化的不同时段、不同部位的变化趋势,了解氯代烷烃生物降解的地下水化学响应特征,并以此为依据对污染场地浅层地下水氯代烷烃生物降解程度进行定性评价。结果表明:2010年6月,事故发生约1年之际,在ZK1—ZK3—ZK6纵向剖面上生物降解过程中充当电子受体的水化学组分(SO42–)、第一基质(CH2Cl2、CHCl3)和代表地下水环境的主要理化指标(pH、Eh)从上游到下游均呈递增规律,而相关还原产物(Fe2+、Mn2+、HCO3–)则呈递减规律,这也表明天然微生物降解具有一定的滞后性。2010年6月氯代烷烃天然生物降解评价表明ZK1属微生物降解证据充足;ZK3观测井属微生物降解证据有限;ZK6观测井属微生物降解证据不足。而2011年5月,事故发生约2年之际,封堵污染源后随污染晕中心的向下游迁移,ZK3观测井中生物降解作用逐渐明显,在ZK3—ZK6纵向剖面上地下水化学指标呈现上述响应规律,而ZK1观测井诸多水化学指标经上游未污染地下水的补充更新,逐渐趋向污染前的背景值。     

武汉市第四系浅层地下水环境背景值研究

为查明武汉市第四系浅层地下水环境背景值,以2014年采集的21件浅层地下水样品水质分析数据为依据,利用Grubbs检验法剔除异常数据,采用Shapiro-Wilk检验法进行概率分布类型检验,计算该市地下水中的K++Na+、Ca2+、Mg2+、F-、Cl-、SO2-4、HCO3-、NH4+、TDS和总硬度主要成分的环境背景值.结果表明:研究区地下水主要成分的分布类型以正态分布为主,对数正态分布较少,无偏态分布类型;与20世纪90年代江汉平原东部地区相比,本次计算获得的地下水背景值阳离子中Ca2+相对减少,K++Na+、Mg2+均相对增加,但变化幅度较小;除HCO3-增加外,其余阴离子均减少,且变化幅度较大.地下水化学成分的变化主要与北部山区岩石风化溶解和地下水径流、氧化还原条件有关.     

上海市浅层地下水环境地球化学背景值研究

文章就文章在简要介绍上海市浅层地下水水文地质条件的基础上,就上海市浅层地下水环境地球化学调查的方法进行了论述。针对浅层地下水环境背景值进行分析,指出本市浅层地下水环境的主要污染类型属综合性有机污染。     

沧州市浅层地下水质量现状与变化趋势分析

从单项污染物和综合指数两个方面,选取溶解性总固体、总硬度、氯化物、硫酸盐等参数,结合沧州市2008-2018年浅层地下水水质实测资料,用单站年平均实测数据进行水质现状与变化趋势分析,得出:水质级别主要以极差级别为主,主要污染物溶解性总固体、氯化物、硫酸盐等变化趋势分析浅层地下水水质质量类别主要为Ⅴ类。并分析了浅层地下水污染成因及防治措施。     

无棣县浅层地下水水质现状与评价探析

无棣县地处山东省最北部,地势低洼,多为滩涂及盐田,受海潮漫溢影响严重。选取了14个点位、22项检测因子共计308个数据,对无棣县浅层地下水常规组分背景值进行研究,分析常规组分的含量、变化及分布规律,并对地下水进行了环境质量评价。结果表明:总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐普遍超标,境内主要为微咸水和咸水;存在工业点源及农村面源污染,部分地下水能够满足Ⅲ类水质标准,大部地区水质为"极差"。     

吉林中部平原区浅层地下水温度对全球气候变暖的响应

水温变化除引起水的多种物理性质的变化外, 还会引起水化学反应速度等方面的变化. 以吉林中部平原地区为例, 对影响浅层地下水温因素的分析发现, 研究区浅层地下水温变化的本质原因是受全球气候变化的影响, 降水量的减少以及地下水位的下降对浅层地下水温受气候变化的影响起到削减作用. 通过对全区近200眼地下浅层观测井水温的多年变化分析, 发现在研究区气温近20 a来升高(约1.5 ℃)的影响下, 浅层地下水温从1978年的7 ℃左右上升到2001年的8.3 ℃, 在20余年间水温升高约1.3 ℃     

含砷地下水的治理技术现状与进展

【研究目的】 全世界有70多个国家的上亿人口面临高砷地下水的威胁,长期饮用高砷地下水会导致慢性砷中毒,诱发癌症,严重危害身体健康。地下水中砷的浓度分布和变化是受到沉积环境、气象水文、矿物环境、人类活动影响等多种因素共同作用的结果,因此需要从砷的不同理化性质特征进行着手,选择适当且有针对性的治理技术。【研究方法】 基于现阶段含砷地下水的污染现状,综合考虑去除量、处理成本、修复速率、可逆性等多种因素,分析含砷地下水的治理现状与进展。【研究结果】 本文全面地介绍含砷地下水治理技术,涵盖了化学氧化、混凝沉淀、吸附、离子交换、膜技术和生物修复等修复方式的研究成果,展现了不同类型处理方式对地下水中砷的去除效果,总结各技术发挥除砷效果的内在机理及最新优化措施,并对含砷地下水治理技术的发展趋势进行了展望,以期为含砷地下水的综合整治提供有意义的参考。【结论】 目前的砷污染水处理技术存在诸多缺陷,产生的废物或污泥可能成为二次污染的潜在来源。因此,为了更好地保护环境免受As的影响,需要新的混合技术以及对 As 负载废物/污泥的安全处置方法。缺乏饮用水安全意识和偏远地区的适用性也给砷的治理带来了挑战,因此需要一种价格合理、易于构建、在社区或家庭层面运行的技术来解决这个问题。     

全球变化中的北极碳汇：现状与未来

由于海冰覆盖，北极碳汇（Arctic Carbon Sink）在全球碳通量预算中经常被忽略或简单处理。但随着全球变化加剧，北极发生快速变化，北极碳循环及其对全球变化的响应与反馈日趋重要。综合对北极碳汇的研究结果，分析了北极碳汇的来源、变化以及主要调控因子，评估了北极碳汇现状。探讨了在全球变化中，影响北极碳汇变化的因素及其对未来北极碳汇变化趋势的影响。      

黄河三角洲浅层地下水埋深动态与降水的时空响应关系

为探究黄河三角洲浅层地下水埋深动态对降水的时空响应关系及其驱动因素,基于2006—2010年黄河三角洲14口监测井的浅层地下水埋深数据和气象站降水量数据,利用Kendall's秩相关、交叉小波变换和小波相干方法,分析黄河三角洲地下水埋深动态和降水之间不同的时空响应模式,结合土地利用、微地貌类型和土壤质地资料,利用地理探测器方法对地下水埋深-降水响应关系进行定量归因研究。结果表明：（1）地下水埋深时间序列与降水量时间序列呈负相关关系,根据降水量对地下水埋深的影响强弱,可划分为3种空间模式：模式1强负相关（-0.45~-0.30）、模式2负相关（-0.30~-0.15）和模式3弱负相关（-0.15~-0.01）,空间差异性明显。（2）从模式1到模式3,地下水埋深对降水的响应延迟时间逐渐变小,分别为178.36 d、146.43 d和35.51 d,在所有模式中,地下水埋深对强降水的响应都很敏感。（3）土地利用、微地貌类型和土壤质地对地下水埋深-降水的响应关系都有显著的影响,解释贡献率分别为微地貌类型（0.280 7） > 土地利用（0.244 1） > 土壤质地（0.163 8）,驱动因子之间均表现出非线性增强作用,土地利用和微地貌类型的协同增强作用最大,为0.749 0。研究揭示了黄河三角洲浅层地下水埋深变化与降水之间不同的时空响应模式并对其进行定量归因,为黄河三角洲地区水循环过程研究及地下水资源管理和生态保护提供科学依据。     

降水与浅层地下水补给滞后性研究

研究降水与地下水补给滞后的关系,建立影响地下水位变化机理概化图,分析主要影响地下水位的因素。通过收集大气降水资料及地下水长期观测资料,对降水采用频率分析法、坎德尔(Kendall)秩次检验法,分析降水的年际、年内变化规律及趋势。以西安皂河二级阶地为例,对地层采用现场钻探法,分析地层的特征规律及岩土参数,研究认为降水对地下水补给滞后的原因主要是:降水历时、相对透水层和隔水层。     

黄河冲积扇平原浅层地下水中氮循环对砷迁移富集的影响

黄河冲积扇平原浅层地下水砷含量超标情况严重,豫北平原的主体是黄河冲洪积扇平原。全面了解豫北平原浅层地下水氮循环驱动下砷的富集模式,对地下水资源的可持续利用和居民健康至关重要。本文采集豫北平原513组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,原子吸收光谱和离子色谱等方法进行全分析及微量元素分析,对该地区高砷地下水的水化学成分以及地下水中硝酸盐、氨氮与砷之间的相关关系进行探究,并研究了氮循环对地下水中砷迁移富集的影响。结果表明：研究区浅层地下水中砷浓度超标率为17.3%。不同沉积环境条件下氮的赋存形态和转化方式是砷富集的重要驱动因素。山前冲洪积扇裙带中经硝化作用产生大量NO3-,浓度平均值为9.3mg/L,为各区最高,同时砷浓度为各区最低,平均值为1.3μg/L,NO3-与砷浓度之间良好的负相关性表明硝化作用产生大量NO3-,不利于含砷氧化铁的溶解;NH4+含量较高的冲洪积扇前洼地及黄河决口扇地区,为高砷地下水的聚集地,两地地下水砷浓度平均值分别为49.7μg/L和18.9μg/L,超标率达到87.5%和71.4%。地下水中砷含量与NH4+之间良好的正相关关系表明,反硝化和硝酸异化还原成铵（DNRA）过程消耗了地下水中的NO3-,生成大量NH4+,促进吸附了砷的铁氧化物的还原溶解而导致砷释放到地下水中,形成了富集砷的环境。