大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素分析

为查明大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征和离子来源,基于2018年枯、丰两期采集的岩溶地下水样品水化学数据,综合运用数理统计、相关性分析、Piper图、Gibbs图以及离子比值等方法,对大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素进行了分析。结果表明,大汶河流域中上游地区枯、丰水期岩溶地下水的pH均值分别为7.6和7.5,整体表现为弱碱性。岩溶地下水中Ca²⁺为占优势的阳离子,HCO^-₃和SO^2-₄为主要阴离子。枯、丰期岩溶地下水中ρ(TDS)均值分别为645.4,648.4 mg/L。按照TDS划分,大汶河流域中上游地区岩溶地下水均属于淡水或微咸水;枯、丰水期岩溶地下水水化学类型均以HCO₃·SO₄-Ca为主。岩石风化作用是控制区内岩溶地下水水化学特征的主要控制因素,碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物的溶解是地下水主要离子的重要来源。同时,大汶河流域中上游地区岩溶地下水还受到了比较明显的人为输入影响,地下水中NO^-     

Hydrochemistry of Rara Lake: A Ramsar lake from the southern slope of the central Himalayas,Nepal

High-altitude Himalayan lakes act as natural storage for environmental evidence related to climate change and environmental factors.A great number of lakes are distributed in the southern slope area of the central Himalayas;however,research concerning the hydrochemical processes of these lakes is still insufficient.Herein,we present a comprehensive study on the water chemistry of the lake waters and the inlet stream waters from Rara Lake in western Nepal based upon samples collected in November 2018.The p H,dissolved oxygen,chlorophyll-aconcentration(chl-a),water temperature,electric conductivity(EC)and total dissolved solids(TDS)were measured in situ,and the concentrations of major ions(Ca²⁺,Mg²⁺,K⁺,Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,and NO₃^-)were analyzed in the laboratory.The results revealed that the water in Rara Lake is slightly alkaline,with p H values ranging from 7.6-7.98.The cations,in decreasing order of concentration in the lake water,are Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺with average concentrations of20.64 mg·L^-1,11.78 mg·L^-1,1.48 mg·L^-1 and 0.72 mg·L^-1,respectively;the order and concentrations for the anions is HCO₃^->SO₄^2->Cl^->NO₃^-,with average concentrations of 122.15 mg·L-1,2.15 mg·L-1,0.46mg·L-1 and 0.55 mg·L-1,respectively.The dominant cation and anion in the lake water are Ca2+and HCO3-and they account for 48.14%and 71.8%of the totals,respectively.The range of lake water TDS is from 95mg·L^-1 to 98 mg·L^-1,with an average of 96.85 mg·L^-1.The high ratio of(Ca²⁺+Mg²⁺)to total cations and the low ratio of(Na⁺+K⁺)to total cations indicate that Rara Lake receives ions from rock weathering,especially from carbonate rocks.Similarly,Gibbs boomerang diagrams and Piper diagrams also support the hydrochemistry of Rara Lake as being dominated by rock-weathering patterns.Likewise,other statistical analysis tools,such as Principal Component Analysis(PCA)and correlation strongly suggest the dominance of weathering of calcium and magnesium bicarbonate rocks as the major source of ions in Rara Lake.However,several traces of anthropogenic inputs into the lake were noticed,and the hypolimnion in the lake appears to be oxygen deficient,which may not be an issue at present but cannot be ignored in the future.     

永城市浅层地下水污染分布特征及来源识别

为有效管理和保护永城市浅层地下水资源,维系水资源可续利用,必须查明其污染物的分布特征和来源。在对永城市浅层地下水采样分析的基础上,结合分析城市发展带来产业布局改变及土地利用类型分布对其造成的影响,研究其主要污染组分的来源及分布特征。结果表明：城市第二产业(工矿业)发展,GDP的增长与浅层地下水中ρ(SO^2-₄)、ρ(NO^-₃)上升存在相关性,城市工业及人口密集区与污染严重区位置趋于一致。浅层地下水污染的最主要来源是SO^2-₄含量的上升,除了直接导致水质变差外,还会间接改变水文地球化学作用的强度,造成原本难溶的碳酸盐和硅酸盐的溶解量增大,使得ρ(TDS)进一步上升而改变水质。其次,NO^-₃、COD也是浅层地下水主要的污染来源,其部分来源工业废水,部分来源于农业上农药和化肥的过量使用。     

柴达木盆地东北部巴音河小流域水化学特征及来源

水化学特征是流域气候特征与环境的重要指示器,可用于揭示流域内河流、湖泊的补给方式及物质来源。以青藏高原柴达木盆地东北部巴音河小流域为研究对象,分析了巴音河—可鲁克湖—托素湖小流域生态系统的水化学组成,探讨了其主要的离子来源及控制因素。结果表明：水体pH、电导率(EC)及溶解性总固体(TDS)沿流向均呈升高的趋势,巴音河、可鲁克湖及托素湖水化学类型分别为HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg型/HCO₃-Cl-Na-Mg型、HCO₃-Cl-Na-Mg型及SO₄-Cl-Na-Mg型;托素湖作为封闭的咸水湖,主要受到蒸发浓缩作用的控制,而巴音河、可鲁克湖则受到岩石风化作用、蒸发浓缩作用以及钠盐淋溶作用等的共同控制;受蒸发作用的影响,水体碳酸盐矿物达到饱和状态并发生沉淀,从而导致Ca²⁺质量浓度沿流向下降;巴音河、可鲁克湖Mg²⁺/Ca²⁺摩尔浓度比值较低,推测形成文石、方解石等碳酸盐沉淀,而托素湖Mg²⁺/Ca^2+...     

方解石与柠檬酸/酒石酸模拟实验中的反应规律

柠檬酸/酒石酸可使方解石产生矿物溶蚀及生物矿化等现象,研究它们之间的反应规律对富含有机酸环境中方解石矿物的稳定性评估及相应的地球化学效应研究具有重要意义。通过批量平衡法,研究开放系统条件下方解石与柠檬酸/酒石酸之间的反应规律及对应的溶液化学变化。结果表明：(1)初始浓度为20 mg·L^-1条件下,初始pH值由7.7升至9.7,柠檬酸与酒石酸的反应去除量均显著下降,这是由于方解石表面的静电效应及溶液中HCO^-₃与CO■的竞争效应不断增强,对两种酸的表面吸附反应起抑制作用。(2)初始pH值为7.7及8.3条件下,初始浓度为20 mg·L^-1的两种酸与方解石反应7 h后便达到平衡,pH值和Ca浓度较空白值变化不大,辅证了反应的主导机制为表面吸附。(3)在0～900 mg·L^-1浓度范围内,柠檬酸和酒石酸在初始pH值为8.3条件下,其反应去除量均能用Langmuir吸附模型很好地拟合,辅证了以上的反应去除机制均为表面吸附;初始pH值为7.7条件下,柠檬酸的反应去除量可用Langmuir...     

隔档式构造区岩溶地下水流系统多级次嵌套结构的水化学识别

川东隔档式构造区岩溶地下水流系统表现出多级次嵌套结构的特征,之前主要是定性的水文地质条件分析,缺乏来自水化学方面的量化依据。利用41个浅层和19个深层岩溶水样的水化学资料开展分析,发现浅层岩溶水为HCO₃-Ca·Mg型,ρ(Mg²⁺)较低,深层岩溶水为SO₄-Ca·Mg型且ρ(Mg²⁺)明显偏高,说明地下水在岩溶含水层中的滞留时间与ρ(Mg²⁺)具有正变关系。对典型剖面地下水流系统的分析表明,优先采用ρ(Mg²⁺)来评价地下水滞留时间,将地下水排泄点ρ(Mg²⁺)小于20,50 mg/L分别作为划分局部-中间、中间-区域水流系统的依据。浅层岩溶水受地貌作用控制明显,其中浅切沟谷泉点为局部地下水流系统的排泄点,深切沟谷泉点一般属于中间或区域流动系统的排泄点。ρ(Mg²⁺)反映了泉水循环的滞留时间,也能够反映钻孔所揭露的深循环特征。这种水化学识别方法可为相似岩溶区识别地下水流系统的多级次嵌套结构提供参考。     

铵伊利石的矿物学特征及热稳定性

伊利石是地壳中常见的层状硅酸盐矿物。当NH⁺₄赋存在伊利石层间时,可形成铵伊利石。探明铵伊利石的矿物学特征和层间NH⁺₄的热稳定性可为理解氮(N)的地球化学循环提供重要依据。通过多种谱学、电子显微学和热分析手段,并以伊利石(层间阳离子为K⁺)为参照,对山西省阳泉市新景矿煤层夹矸中铵伊利石的矿物学特征和热稳定性进行研究。结果表明：铵伊利石中NH⁺₄占层间阳离子总数的比例约为0.86,铵伊利石的基面间距(10.344?)明显大于伊利石(9.973?);同时,铵伊利石的(002)∶(003)衍射峰强度比值约为1∶1,而伊利石的相应衍射峰强度比值约为1∶3;铵伊利石四面体中广泛存在Al³⁺对Si⁴⁺的类质同象置换(Al³⁺→Si⁴⁺),其层电荷密度约为0.85;层间NH⁺₄的存在未对伊利石的层状硅酸盐结构骨架造成...     

Mg2+、Mn2+对波吉卵囊藻生长的影响

【目的】研究Mg²⁺、Mn²⁺对波吉卵囊藻生长和多糖代谢的影响。【方法】取蒸馏水培养数日后的波吉卵囊藻液接入以f/2培养液的配方为基础的新鲜培养液中,Mg²⁺浓度梯度分别设置为0、1、2、4、8 mg/L,Mn²⁺浓度梯度分别设置为0、0.005、0.050、0.500、5.000 mg/L,实验周期为10 d。【结果与结论】不同浓度Mg²⁺、Mn²⁺对波吉卵囊藻的生长有显著性影响,当Mg²⁺质量浓度为2 mg/L时,波吉卵囊藻的相对增长率、色素蛋白含量均出现最大值,显著高于Mg²⁺添加量为0、4和8 mg/L的组(P<0.05),当Mn²⁺质量浓度为0.005 mg/L时,波吉卵囊藻相对增长率、色素蛋白含量均出现最大值,显著高于Mn²⁺添加量0、0.050、0.500和5.000 mg/L组(P<0.05)。不同浓度Mg²⁺、Mn²⁺对波吉卵囊藻胞外多糖含量有显著影响(P<0.05),当Mg²⁺质量浓度>2 mg/L、Mn²⁺质量浓度>0.005 mg/L时,波吉卵囊藻生长均受到胁迫,其胞外多糖合成量明显增加,以保护藻体不受危害;当Mg²⁺质量浓度为8 mg/L、Mn²⁺质量浓度为5.000 mg/L时,波吉卵囊藻胞外多糖含量分别为对照组的2.43和3.36倍。     

饶阳凹陷留西—留北地区新近系地层水特征及其与油气分布的关系

以冀中坳陷饶阳凹陷新近系油气分布最富集的留西—留北地区为研究对象,通过对该区新近系地层水及其与油气分布关系的系统分析,明确了新近系地层水的水化学类型及矿化度分布特征,揭示了该区新近系地层水的地球化学特征异常与油气运移、油气分布的内在关系。结果表明:留西—留北地区新近系整体上发育低矿化度的NaHCO3型地层水,地层水矿化度具有由西向东、由北向南逐渐增加的趋势,同时水化学类型由HCO3--Cl--Na+型过渡为Cl--HCO3--Na+型;在油源和断裂条件良好的条件下,新近系地层水异常与油气分布具有良好的对应关系,新近系油气主要在地层水矿化度高于背景值、水化学类型异常及油源断裂发育的地区富集,同时新近系高矿化度Na2SO4型或MgCl2型地层水对油气由深向浅的运聚特征具有重要的指示作用。     

CO2-水-岩相互作用对盖层渗透率影响的数值模拟

针对我国江汉盆地深部含水层的基础地质和水文地质条件,运用国际先进的反应溶质运移数值模拟软件TOUGHREACT
建立垂向一维模型,探索研究了CO₂ 进入盖层后,CO₂-水-岩相互作用对盖层渗透率的影响。模拟结果表明,CO₂进入盖层
后,会使pH值降低,导致矿物组分和渗透率的变化。模拟5000a后,盖层底部和顶部渗透率分别增加了10%和6.7%,主要是由
石膏在该处的溶解以及菱镁矿未能沉淀造成的;盖层中部渗透率降低了约6.7%,主要是因为铁白云石和菱镁矿在后期发生了沉淀;
绿泥石的溶解为铁白云石和菱镁矿的沉淀提供了必要的Mg2+ 和Fe2+ 离子来源,对盖层渗透率的变化起到了至关重要的作用。      

不同pH条件下长石和方解石矿物选择性溶蚀过程

为研究富含CO₂和有机酸两种地层流体对长石和方解石矿物溶蚀能力与特征的差异,模拟地层温压条件,在有机酸和CO₂体系中进行长石和方解石矿物溶蚀模拟实验,结合GWB (Geochemist’s Workbench)12.0软件模拟结果,采用原子吸收、扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)、能谱分析等方法,分析长石和方解石矿物的溶蚀过程。结果表明：pH是影响长石和方解石矿物选择性溶蚀的重要因素。在温度为200℃、乙酸溶液条件下,矿物溶蚀表现为长石强溶蚀—方解石弱溶蚀的选择性溶蚀,pH为3.0较pH为7.0溶蚀现象更明显。pH影响Si、Al在溶液中的存在形态,进而影响长石向高岭石等二次矿物的转化,从而影响矿物的溶蚀过程。长石和方解石矿物溶蚀过程主要分为方解石快速溶解—长石缓慢溶解阶段、层状硅酸盐矿物沉淀阶段、长石快速溶解—方解石缓慢溶解阶段。该结果为优质储层的预测提供数据支撑。     

煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO₄^2-)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4<...     

Isolation and Biochemical Characteristics Analyses of Phenoloxidases (POs) in Three Cultured Mollusk Species

Phenoloxidases(POs)are a group of copper proteins including tyrosinase,catecholase and laccase,which play crucial roles in the innate immune response of mollusks.In this research,POs were studied in cultured mollusk species,including scallop Chla-mys farreri,abalone Haliotis discus hannai and clam Scapharca subcrenata.The POs were isolated from hemocytes using linear-gradient native-PAGE combined with catechol staining.The PO activities and their characters were investigated.The molecular mass of PO in C.farreri was 576 kDa,and it was 228 kDa in H.discus hannai.In S.subcrenata,four POs were detected and their mole-cular masses were 391 kDa,206 kDa,174 kDa and<67 kDa,which were named as 391-PO,206-PO,174-PO and s-PO,respectively.Ki-netic analyses indicated that all of the POs,except for 391-PO had higher affinity to L-DOPA and catechol than to hydroquinone and dopamine.However,all of the POs failed to oxidize tyrosine.The effects of divalent metal ions on POs’activities were assayed,in-cluding Fe²⁺,Mg²⁺,Zn²⁺,Mn²⁺,Cu²⁺and Ca²⁺from FeCl₂,MgSO₄,ZnSO₄,MnCl₂,CuSO₄and CaCl₂.The POs were inhibited by Fe²⁺at all determined concentrations.Additionally,the inhibition assay showed that all of the POs were inhibited by cysteine,ascorbic acid,sodium sulfite,citric acid,ethylenediaminetetraacetic acid disodium(EDTA)and sodium diethyldithiocarbamate(DETC).The inhibition effects of critric acid and EDTA are dose-dependent.H.discus hannai PO and 391-PO were slightly inhibited by sodium azide,and H.discus hannai PO,391-PO and 174-PO were slightly inhibited by thiourea.In conclusion,the POs in the three cultured mollusks are copper-containing laccase-type phenoloxidases with similar biochemical characteristics even though their molecular masses are different.     

地表水/地层水水型分类及其划分方法

在石油行业,地层水分类一直采用苏林分类,即地层水分为Na₂SO₄、NaHCO₃、MgCl₂、CaCl₂等4种水型。在生产实践中,苏林分类未涵盖NaCl、Ca(HCO₃)₂等常见水型,而且忽略了部分优势离子在水型评价中的指向作用等问题,造成地表水和地层水在水型分类上的混乱。根据水中8种常见离子亲合力大小、盐类化合物形成顺序,以及离子单位电荷毫摩尔浓度比、天然水综合成因系数、天然水综合判断系数将天然水划分5类20种离子组合类型,再结合NaCl单位电荷毫摩尔分数、优势离子、优势盐类,以亲合力更弱的等量单位电荷离子形成的盐类占优作为天然水水型命名的基本原则,用六步九分法将天然水分为NaCl、Na₂SO₄、MgCl₂、NaHCO₃、CaCl₂、MgSO₄、CaSO₄、Mg(HCO_3<...     

咸化湖盆中酸性流体对碎屑岩储层的改造作用

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,咸化环境提高了其烃类转化率,但其对储层的控制作用尚待进一步明确。通过高温高压试验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学作用,进而研究咸化环境中有机质演化过程中产生的有机酸对储层的改造作用。结果表明:酸性流体对岩石矿物的溶蚀作用增加了其孔隙度,但渗透率的变化存在差异性;当岩石中含有石膏和铁白云石时,铁白云石在石膏的催化作用下极易发生溶蚀作用,反应生成的Fe2+、Mg2+促进了高岭石向针叶状绿泥石的转化,从而堵塞孔隙喉道,造成岩石渗透率的下降;岩石中石膏的发育是造成高温高压地层中方解石发生沉淀的主要原因,相同条件下石膏比方解石更易溶解,其产生的过饱和钙造成方解石的沉淀,但岩石的孔隙度有所增大,因为方解石的沉淀作用造成的储集空间减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间增大量。     

华北平原浅层含氟地下水演化特点及成因

以华北平原浅层地下水中氟为研究对象,在收集历史资料、实地水文地质调查、取样分析的基础上,运用水化学图解、统计分析、水文地球化学模拟等方法,对比分析了历史阶段(1980～1985年)和现阶段(2005～2010年)F-质量浓度空间分布,探讨了现阶段华北平原浅层地下水中F-的空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:现阶段高氟水的区域范围相比历史阶段明显增加;从山前冲洪积倾斜平原补给区(Ⅰ区),到中部冲积湖积平原缓慢径流区(Ⅱ区),最后到东部冲积海积滨海平原排泄区(Ⅲ区),浅层地下水中F-质量浓度呈低→高→低的变化;高氟水的水化学类型较为复杂,HCO3-和Na+富集的苏打型碱性水化学环境有利于F-的富集,而Ca2+、Mg2+则会抑制F-的富集;高氟水的形成与其迁移、赋存的环境条件有关,在Ⅰ区地下水中F-质量浓度主要受萤石溶解作用、F-解吸作用控制,在Ⅱ区地下水中F-质量浓度受蒸发浓缩作用、萤石溶解作用、方解石-白云石沉淀作用、F-解吸作用等控制,而在Ⅲ区高氟水主要受方解石-白云石的沉淀作用、F-解吸作用、阳离子交换吸附作用等控制。     

华北板块南缘早二叠世煤中微量元素赋存特征及主控机制

煤中关键金属是矿产资源勘探开发的新领域。目前对华北板块南缘早二叠世煤中微量元素赋存特征及主控机制研究较少,制约了关于该区煤沉积物源、沉积环境的认识以及煤的清洁高效利用。基于X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等分析方法,对华北板块南缘早二叠世中煤矿物学与煤地球化学特征进行了研究。结果表明,华北板块南缘早二叠世煤中矿物主要发育高岭石、伊利石、铵伊利石、绿泥石和方解石等,主量元素以SiO₂,Al₂O₃与CaO为主。煤层样品中Li元素相对富集,质量分数为54.5×10^-6～116×10^-6(均值76.83×10^-6);Zr、Th元素轻微富集,质量分数分别为34.14×10^-6～160.73×10^-6(均值73.81×10^-6)和3.22×10^-6～17.79×10^-6(均值7.85×10^-6     

鄂尔多斯盆地多级次地下水流系统中硝酸盐分布特征及其成因

水资源短缺的鄂尔多斯盆地内地下水遭受硝酸盐(NO^-₃)污染等问题日益突出,识别盆地不同地下水流系统的NO^-₃分布规律及其成因,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地北部湖泊集中区白垩系地下水系统为研究对象,基于水化学和聚类-主成分分析划分地下水流系统级次,在此基础上对比分析不同级次地下水流系统中NO^-₃分布特征,综合水化学和环境同位素分析识别多级次地下水流系统中NO^-₃来源及其潜在过程。研究表明：研究区ρ(NO^-₃)超出地下水质量标准(GB/T 14848-2017)Ⅲ类水标准的地下水样品集中在局部-中间地下水流系统,其超标率达到28%;区域地下水流系统中ρ(NO^-₃)均值约为1 mg/L。研究区不同级次地下水流系统中ρ(NO^-₃)分布特征主要与人类活动影响程度有...     

基于GPS掩星的单频处理验证及精度分析

基于FY-3E卫星上的GPS掩星观测数据对单频掩星处理算法进行验证并分析其精度。首先由L₁频点的载波相位观测和伪距观测C₁计算出相对电离层TEC(relTEC);然后重构第二频点的载波相位观测L^*₂,并反演大气折射率产品;最后验证和分析单频相对电离层电子总含量relTEC、重构L^*₂附加相位和折射率产品的精度。结果表明：1)单频计算得到的relTEC和L^*₂附加多普勒与双频结果的相关性系数多数大于0.95;2)L^*₂附加多普勒的相对平均偏差多数小于0.2%,相对标准差多数小于0.4%;3)单、双频反演折射率相对ERA5数据的bias和RMS指标一致性良好,位势高度在25 km以上单频反演的折射率精度相比双频有微弱降低。     

盐酸洛美沙星输入方式对水中反硝化过程的影响

为探究环境中抗生素输入方式对反硝化过程的影响,选择盐酸洛美沙星(LOM)为代表抗生素,以纳米乳化油为碳源,开展了LOM浓度(200 ng·L^-1和2 mg·L^-1)与输入方式(一次输入和两次输入)不同组合条件下的反硝化模拟实验。结果表明：相同输入方式下,高浓度体系对NO^-₃-N还原的抑制率比低浓度体系高;相同浓度不同输入方式下,一次输入体系比两次输入体系对NO^-₃-N还原的抑制效果更强,半衰期更长,最大还原速率更小;此外,高浓度条件下受输入方式的影响更明显,表现为高浓度体系对NO^-₃-N还原的相对抑制率比低浓度体系高约25.9%。微生物数量、活性和丰富度分析结果显示：低浓度条件下微生物对LOM的响应受输入方式影响不显著,高浓度条件下一次输入体系比两次输入体系影响大;然而,微生物群落结构和抗性基因(ARGs)的变化与输入方式没有明显关系,这与群落结构及抗性基因响应具有滞后性有关。上述研究表明,在浓度较高的条件下,水...