硫酸侵蚀碳酸盐岩对长江河水DIC循环的影响

对长江及其主要支流河水水化学和溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ13GDIC）进行了研究。河水阳离子组成以Ca^2＋、Mg^2＋为主,阴离子以HCO3-、SO4^2-为主,水化学组成主要受流域碳酸盐岩矿物的化学侵蚀控制。DIC含量为0．3～2．5mmol／L,从上游到河口逐渐降低。δ13CDIC值为-12．0‰-3．4‰,与DIC含量具有相似的变化趋势。H2CO3溶解碳酸盐岩是控制河水DIC来源及其占δGDIC组成的主要机制。H2SO4溶解碳酸盐岩加剧了流域碳酸盐岩的化学侵蚀,一方面导致了河水的DIC含量增加,另一方面也使河水的δ13GDIC值升高。     

长江水系河水化学侵蚀的水化学和碳同位素证据

对长江干流及其主要支流河水的水化学、溶解无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成进行了分析.河水的阳离子以Ca2+、Mg2+为主,占阳离子质量总量的75%以上;阴离子以HCO3-、SO42-为主,占阴离子质量总量的90%以上,表明河水的水化学组成主要受流域碳酸盐矿物的风化侵蚀控制.     

江西省安福地区地热水化学特征研究

为研究江西安福地区水文地球化学特征及控制因素, 本文采集了15组样品, 采用水化学、同位素分析等方法进行研究。结果表明: 研究区地热水以Na-HCO3型水为主, 地下水以HCO3-Na·Ca型为主, 地表水由西南向东北从HCO3-Na·Ca向HCO3-Ca型水演化。水化学组分演化过程主要受岩石风化作用控制, 地层封闭性较差, 水中的Na+、HCO– 3、Sr2+来源于硅酸岩风化溶解。由稳定同位素特征可知, 研究区地热水补给来源为大气降水。研究区热储温度为49.8~101.4 ℃, 地热水循环深度为1 502.6~1 513.6 m。热水在沿断裂带上升过程中与浅层冷水发生混合, 其混合比例为76.1%~87.5%。研究成果为安福地区水循环演化提供依据, 有利于地热资源的合理开采与保护。     

冀东北地区中低温对流型地热系统的氟指示意义研究

为查明冀东北地区中低温对流型地热系统中氟的富集过程,通过对地热流体水化学特征和同位素数据的分析,研究地热流体中氟的分布特征、富集规律、水化学过程及影响因素。结果表明:研究区地热流体F^-含量为1.36~23.83 mg/L,呈现北高南低的趋势;在HCO3^-—Na^+和SO4^2-·HCO3^-—Na^+等Na型水中富集程度高于HCO3^-—Ca^2+和HCO3^-—Ca^2+·Mg^2+等Ca型水;碱性环境、温度和循环深度是影响氟离子富集的主要因素;水岩作用、含氟矿物溶解及阳离子交换作用,是控制高氟地热水水化学特征的主要地球化学过程。氟浓度异常可为寻找地热资源提供基础参考线索,为地热资源的科学合理利用提供科学依据。     

运用H、O同位素分析石阡地区地热水来源

通过对贵州省石阡地区地热水、冷泉及河流的地热地质条件、水化学成分及氢氧同位素分析,对该地区的地热水、冷泉及河流的水化学特征、来源及石阡地区的补给模式进行了研究.温泉水属于低中矿化度的弱碱性水;温泉群中阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以SO42-和HCO3-为主,研究区水化学类型主要为HCO3-Ca和SO4.HCO...     

贵州东南部地热水地球化学特征及成因

为探讨贵州东南部地热水的地球化学特征、控制因素及补给来源和补给年龄,采集了7组地热水样进行离子特征、~(87)Sr/~(86)Sr、~3H和~(14)C,δD与δ~(18)O稳定同位素分析。结果表明,贵州东南部地热水温度为23.5～50℃,溶解性总固体(TDS)为192.38～1 103.21 mg/L,~(87)Sr/~(86)Sr值为0.717 9～0.731 6,δD和δ~(18)O分别为-69.8‰～-54.3‰与-10.49‰～-8.19‰。区内水化学类型均为HCO_3-Na型,并含有一定量的F、H_2SiO_3。~(87)Sr/~(86)Sr值表明硅酸盐矿物的溶解是控制区内水化学组分的主要因素,富含CO_2的大气降水与钠长石的溶解为Na~+和HCO~-_3的主要来源,F主要来源于萤石的溶解,石英的溶解为H_2SiO_3的主要来源。H、O同位素组成指示地热水的补给来源为大气降水,H2、H3有明显的氧漂移,主要是水-岩作用程度较低与高程效应的影响。~3H和~(14)C测年结果表明,区内地热水为1952年前入渗补给的"古水",校正的~(14)C年龄为10 975～33 263 a,表明地热水经过长时间、远距离的径流。     

藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究

藏南地区地热资源丰富,是喜马拉雅地热带的重要组成部分,有望成为新的地热资源开发靶区。本文以藏南桑日-错那活动构造带内模麓温泉群为研究对象,以水化学和氢氧氚同位素为研究方法,分析模麓温泉群的水岩作用、热储温度、补给来源及径流时间,揭示了地热水的成因机制。模麓地热水pH在6.6～7.2之间,TDS为1 908mg/L～2 326 mg/L,水化学类型以HCO3·Cl-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型为主。地热水中主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物的溶解和少量地球深部物质。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法计算的初始热储温度为198℃～256℃,冷水混入比例为68%～85%。此外,对地热水中的Li、B、F等微量元素分析得出,研究区温泉水中微量组分除来自水-岩作用外,应该还与深部流体的混入有关,且该地区的氢氧同位素特征表明地下水补给主要来源于大气降水,补给高程为5 652m～5 664m,模麓地热水中的氚含量<0.5TU,表明其地热水为老水,有更长的径流时间,为水-岩作用提供了充足的时间,而宿麦郎曲河水为新水,补给径流时间短。研究区地热水与围岩遮拉组砂板岩发生水-岩作用,进行离子交换作用,在地...     

贵州洪家渡盆地泉水水化学和碳同位素特征及成因

泉水是洪家渡盆地居民的重要饮用水源,近些年随着人类活动的增强,泉水水质呈恶化趋势。为查明泉水中污染物来源及其地球化学过程,采集15组具有代表性的水样分析水化学、溶解无机碳（dissolved inorganic carbon,DIC）碳同位素(δ13CDIC)特征。结果显示泉水组分以Ca2+、Mg2+和HCO-3为主,富集SO2-4,硫酸、硝酸与碳酸共同参与了研究区碳酸盐岩风化。泉水Na+、Cl-、K+和NO-3主要来源于肥料（如化肥、粪肥）和污水,SO2-4主要来源于煤层中硫化物氧化、雨水和污水。S01和S09泉因NO-3超标已不可直接饮用。泉水δ13CDIC值主要受碳酸盐岩溶解和土壤CO2的控制,但硫酸、硝酸参与碳酸盐岩风化使泉水δ13CDIC值偏正,且SO2-4、NO-3浓度上升;而硫酸盐细菌还原作用和反硝化作用及人为输入污染物中有机质的降解导致泉水δ13CDIC值偏负。诸多因素导致泉水δ13CDIC值在-17.72‰~-8.74‰之间,平均值为-11.58‰。研究证实δ13CDIC与水化学相结合是探讨碳的生物地球化学过程及示踪岩溶区地下水污染物来源行之有效的方法。     

贵州水银洞地热水水化学特征与成因

以贵州水银洞地区地热水为研究对象,作piper三线图、聚类谱系图、散点图等对该区地热水水化学特征进行分析,并利用氢氧同位素对热水补给来源、循环深度分析,结合PHREEQC进行水文地球化学模拟对热水成因进行研究.结果 表明,地热水属于低中矿化度的弱碱性水,阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以SO42--、HCO3-为主,水化学类型以HCO3-·SO42-Ca2+为主,少量HCO3-·SO42-Na+型.氢氧同位素特征及Na-K-Mg三线图表明,热水主要来源于大气降水,水岩程度较低,补给高程1657～2232m,循环深度1295～1790m,热储温度56.82～74.16℃.用PHREEQC进行水文地球化学模拟得到4个模型,均显示地热水形成过程中消耗CO2、O2,黄铁矿被氧化,大量方解石、白云石溶解,并发生Na-Ca阳离子交换作用.大气降水于灰家堡背斜西侧40 km外出露的茅口组地层补给到含水层中,冷水穿过时氧化煤系地层及构造蚀变带中硫化物生成SO42-离子,并在运移过程中受到深大断裂输送的大地热流加热,热水储集在构造蚀变体中与围岩发生反应.硅酸盐矿物溶滤出Na+离子,方解石、白云石被溶解得Ca2+、Mg2+及HCO3-离子,同时在热水中发生Na-Ca阳离子交换作用.良好的储盖条件、发育的构造及热流使研究区形成以Ca2+、Na+、SO42-、HCO3-离子为主的地热水.     

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。     

溶解无机碳及其同位素组成特征对初期水库过程的响应——以新建水库(洪家渡)为例

水坝拦截引起的生物地球化学影响越来越引起人们的重视.本文以我国西南喀斯特地区新建的洪家渡水库为例,详细分析了该水库入库水体、出库水体和水库坝前水体的溶解无机碳含量(DIC)及其同位素组成(δ13CDIC)特征.结果表明:河流经水库作用后水体无机碳体系发生显著变化.洪家渡水库入库水体DIC和δ13CDIC值的年均分别为2.14 mmol/L和-6.6‰,库区表层水体为2.12 mmol/L和-6.5‰,出库水体为2.22 mmol/L及-8.6‰.总体上,入库水体DIC含量低于出库水体,而溶解无机碳同位素组成却比出库水体偏正.就全年平均而言,出库水体的DIC浓度比入库水体和库区表层水体中分别高出3.7%和4.7%;同时,其DIC的同位素组成相对更偏负,出库水体中δ13CDIC值比入库水体和库区表层水体分别偏负30.3%和32.3%.在垂直剖面上,水体中DIC含量随着深度的增加而增高,δ13CDIC值随水深的增加而偏负.由于水库为底层泄水,使得出库水体中DIC含量增高,而δ13CDIC值偏负.河流受水坝拦截后,水化学特征发生显著改变,逐渐向湖沼型方向演化.     

重庆南山老龙洞地下河流域岩溶地下水DIC和δ13CDIC及其流域碳汇变化特征

以重庆南山老龙洞岩溶地下河流域为例,通过分析地下河水DIC变化特征与来源,估算了流域岩溶碳汇通量,并探讨了自然条件和人类活动对岩溶碳汇的影响。研究结果表明,老龙洞地下河的水化学类型为Ca-HCO3-SO4型,显示其形成过程中受碳酸盐岩碳酸溶蚀和硫酸溶蚀共同控制。地下河水DIC浓度为3.1~6.3mmol/L,其中夏季因受降雨稀释作用影响DIC较冬季的低;地下河水δ13CDIC值介于-3.8‰~-13.1‰之间,且夏季比冬季偏高约2‰。根据地下河水DIC浓度和流域径流量计算出流域岩溶净碳汇通量均值约为167.31×103mol/(km2?a)。降雨条件下,流域岩溶碳汇通量随流域径流量的迅速增加而增加。另外,流域碳酸盐岩溶蚀还受到人类活动产生的硫酸型酸雨影响,使得地下水δ13CDIC值相对偏高,它在一定程度上减少了流域碳汇通量。      

南通海门浅层地下水水化学特征及演化机制

为系统掌握南通海门区浅层地下水水化学现状,在采集区域地下水样本并分析水化学特征的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数法等分析手段,对南通海门区浅层地下水化学特征及其形成机理进行系统分析。结果表明：HCO3-和Ca2+分别是研究区浅层地下水中占比最大的阴、阳离子;HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg型为该地区主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均质量浓度相对较低,平均值分别为598.00、374.32 mg/L。根据相关性分析,Cl-和Mg2+为影响该区域地下水TDS的特征因子。研究区浅层地下水化学特征主要受到岩石风化作用影响,地下水水质成分主要源自碳酸盐岩和硅酸盐岩等的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的组成。研究结果可为该区地下水开发利用管理提供理论依据和数据支撑。     

水生植物对岩溶区河水地球化学昼夜变化的影响——以漓江为例

为研究河流非岩溶区断面和岩溶区断面生物地球化学昼夜变化过程、特征及影响因素,探讨水生生物对岩溶区河水碳汇作用的影响,于2016年10月30日-2016年11月1日,在广西桂林漓江干流非岩溶区的峡背和岩溶区的省里设置两个监测点同时开展了为期48小时的高分辨率在线监测和高频率取样工作,研究其水文参数(电导率(EC)、水温(T)、pH以及Ca2+、HCO-3、NO-3等离子和溶解无机碳同位素(δ13CDIC)等水化学参数的昼夜变化规律,并分析其影响因素。发现:（1）峡背和省里两断面水化学类型为HCO3－Ca型,但水文地球化学昼夜变化过程不同:省里断面的物理化学参数昼夜变化显著,T、pH、DO、SIC白天上升夜间下降,Ca2+、HCO-3的质量浓度和EC、p (CO2)白天降低、夜晚上升;而峡背断面理化指标昼夜变幅小,这与峡背断面处于岩溶区与非岩溶区交界处,非岩溶河流汇入、生物量较小等环境特征有关。（2）省里断面营养元素(NO-3、SO42-、Cl-、Na+)昼夜变化过程主要受水生植物同化作用控制,呈现白天降低、夜间升高的变化规律。（3）峡背断面和省里断面TOC 与DOC白天上升、夜间下降,最高日变化幅度可达79%和61%,利用端元混合模型计算得出省里断面和峡背断面内源有机碳占总有机碳的比例分别为91.99%和88.39%,省里断面和峡背断面水生植物光合作用利用HCO-3作为无机碳源的比例为67.42%～99.75%和57.76%～69.78%,平均值分别为79.54%和63.13%。（4）省里断面溶解无机碳(DIC)变化范围为67.1～115.9 mg·L-1,平均值为96.5 mg·L-1,呈现白天下降夜间上升的变化。δ13CDIC变化范围-7.8‰～-9.9‰,平均值为-8.9‰,表现为白天偏重、晚上偏轻的动态变化,两者呈显著的负相关关系(相关系数为-0.79)。研究表明省里断面水生植物光合作用和呼吸作用以及钙沉降是控制DIC昼夜变化的主导因素。通过估算监测期间省里断面光合作用DIC转化速率平均值为1.2×10-5 mmol·L-1·S-1,Ca2+离子的沉积速率平均值为0.18×10-5mmol·L-1·S-1。因此,岩溶区河段水生生物光合作用及其固碳能力较非岩溶区河段明显增强。      

黔中小流域水体C、S同位素特征及主要风化过程

选取贵州省红枫湖流域四条支流为研究对象,通过对水体中C、S元素浓度及稳定同位素特征的分析,探讨了典型碳酸盐小流域的主要风化过程对流域C、S循环的贡献。红枫湖流域河水中的C同位素组成在-7．47‰--11．68‰之间,硫酸根浓度为295．5～1315．6μmol／L,除受当地煤矿影响较大的区域外,其余部分水体中离子的δ^34S值在-3‰--7‰之内,反映了这些河段中硫化物矿物的氧化的影响。通过质量守恒的方法,得到硫化物的氧化、蒸发岩溶解以及大气输入对河水硫酸根离子的贡献率分别为63．8％、30．8％和5．4％。来自硫酸对碳酸盐岩、碳酸对碳酸盐岩以及碳酸对硅酸盐岩风化的DIC比例为1：3．58：1．37,三种不同的风化过程对区域二氧化碳的净吸收量为7．97×10^9mol／a。     

小球藻对岩溶水体Ca2+、HCO3-利用效率实验研究

以来自广西上林县大龙洞岩溶水库中的小球藻为研究对象,探讨了封闭体系中小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体环境中,对Ca2+和HCO3-的利用效率。结果表明:（1）小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体中培养7天后生物量从0.04Abs分别增长到0.56Abs、0.50Abs和0.44Abs,在HCO3-和Ca2+浓度较高的环境中,A组28.26%的Ca2+和B组24.14%的Ca2+被小球藻吸收利用,A组54.95%的HCO3-和B组48.00%的HCO3-被小球藻吸收利用,生成有机碳固定下来,C组HCO3-浓度过低（0.5 mmol·L-1）,小球藻难以对其进行利用,表明岩溶水库中高浓度的HCO3-对小球藻生长起着“施肥作用”,这对岩溶碳汇的稳定性起着重要作用。（2）小球藻光合作用利用HCO3-从而引起Ca2+沉积的量大于小球藻光合作用吸收Ca2+的量;（3）小球藻光合作用使培养基中的δ13CDIC偏正,而呼吸作用使培养基中的δ13CDIC偏负。      

内蒙古河套平原塔尔湖地区湖泊成因

内蒙古五原县塔尔湖地区发育一系列湖泊,与当地干旱气候形成鲜明的对比,湖泊成因机制对河套地区第四纪水文地质、气候环境研究具有重要意义。对色尔腾山山前—塔尔湖湖泊—黄河沿线不同水体样品进行水化学测试后,利用Gibbs模型投影显示湖泊采样点主要落在蒸发-浓缩端元和岩石风化端元的过渡带,而远离大气降水作用带,地下水更靠近岩石风化端元,说明湖泊接受地下水补给,蒸发强烈;Piper三线图显示山前泉水以HCO3—Ca型为主,河套平原地下水以HCO3—Na、Cl—Na型为主,黄河水为HCO3—Na型,湖泊以Cl—Na型为主,说明塔尔湖地区地下水与湖泊存在水力联系,HCO3—Na型地下水经过蒸发浓缩作用转变成了盐度更高的Cl—Na型湖泊,导致盐分的聚集;地下水可溶性固体总量(TDS)自北向南由262 mg/l快速增加至2 296 mg/l,而湖泊TDS先升后降,最后小于地下水TDS,最大值在塔尔湖地区北部,为1 213 mg/l,说明湖泊还受现代黄河补给,地下水TDS变化满足山前—盆地的水文地质模型。塔尔湖地区的湖泊既可以发育于古河床亚相也可以发育于堤坝亚相,且湖泊呈零星分布,与古河道形成的牛轭湖特征不吻合,从而基本排除湖泊为古黄河残留的可能;潜水面之上的河流相沉积物由于风蚀作用被切穿,导致地下水出露,补给湖泊,从而推断塔尔湖地区湖泊主要为风蚀湖。     

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。