镎在地下水中存在形态的模拟计算

镎是放射性废物中的关键核素,研究镎在地下水中的存在形态及影响因素,可为今后研究镎在地质介质中的迁移行为及迁移规律,提供必要的资料支持和指导。这里运用PHREEQC模拟软件计算了镎在西北某区钻孔地下水中的存在形态,并讨论了水温、pH值以及pe值对镎存在形态的影响。结论是镎的存在形态受pH值及pe值的影响较大,但温度对镎存在形态的影响较小。     

钚在地下水中的存在形式及影响因素分析

运用PHREEQC模拟软件对西北某区钻孔地下水中钚的存在形式进行了模拟计算,结果显示,钚以Pu(Ⅳ)价态的Pu(CO3)2(OH)22-为主,占82.28%;其次为Pu(Ⅴ)价态的PuO2+、PuO2CO3-和Pu(Ⅵ)价态的PuO2(CO3)22-,分别占8.52%、7.82%和1.17%。同时研究了pH值和pE值对钚在地下水中存在形式的影响。     

地球化学模式在二连盆地中东部砂岩型铀矿床中的应用研究

文章采用PHREEQC模式程序,对研究区地下水的水文地球化学环境进行了模拟,确定水中铀的存在形式、水中沥青铀矿饱和指数(SI)和反应条件指数(RCI)等水文地球化学参数;分析了地层中铀所处状态与水中Eh值、pH值、铀浓度的关系;证明了水的Eh值是控制铀成矿作用的最主要因素;对砂岩型铀矿床的形成及其定位的水文地球化学条件进行了较系统研究和探讨;对砂岩型铀矿成矿水文地球化学机理进行了论证和计算;阐述了铀活化迁移、沉淀富集的本质规律;也为水文地球化学方法研究砂岩型铀矿的成矿预测和矿床定位提供了重要依据。     

花岗岩地区水-岩反应次生矿物的沉淀饱和指数估算

水-岩反应次生矿物的沉淀作用不仅控制着地下水成分的演化,而且对核素的迁移和阻滞作用有重要影响。但在常温系统中,矿物的成核生长需要过饱和驱动力的存在,而且不同次生矿物成核生长所需的过饱和度有差异。本文在对日本和加拿大花岗岩地区水-岩系统的地质和地球化学特征进行分析研究的基础上,使用地球化学模拟软件PHREEQC2．15和数据库Ilnl．dat计算了次生矿物在地下水中的饱和指数,从而对各种矿物的沉淀饱和指数进行了估算。结果表明,方解石的化学活动性较强,容易溶解和沉淀,其沉淀饱和指数大约为0．5;针铁矿是地下水中铁的主要沉淀形式,其饱和指数的计算结果与pe值关系密切,沉淀饱和指数高达4．0±0．5;结合高岭石、伊利石、钙蒙脱石和钠蒙脱石之间的相平衡关系,估算其沉淀饱和指数分别为4．0±0．5、4．5±0．5、4．3±0．5和4．3±0．5。     

钚在地下水中的存在形态分析

钚是某些放射性废物中的关键核素,在放射性废物地质处置的过程中,钚的迁移行为研究对于处置库的安全评价至关重要。钚的存在形态直接影响其迁移行为,本文选用地球化学模式程序EQ3/6模拟计算了钚在某区钻孔地下水中的存在形态,并对影响因素进行了分析。结果表明某区地下水主要为咸水,具有高矿化的特征,pH值在7～9之间,水化学类型主要以Cl-SO4-Na型和SO4-Cl-Na型为主,地下水中钚的存在形态主要以Pu(Ⅳ)物种为主。并通过结论得出钚的存在形态主要受着地下水化学成分特征控制,同时pH值和Eh的值对钚的存在形态也有很大的影响。     

攀枝花巴关河渣场浅层地下水中钒的赋存形态及影响因素

重金属元素在水溶液中的形态分布,是研究其迁移转化及其生物可利用性的关键。这里选取位于攀枝花巴关河渣场周围的浅层地下水为研究对象,基于地球化学热力学平衡原理,采用PHREEQC模拟软件计算了钒在攀枝花巴关河渣场周围浅层地下水中的赋存形态。结果显示,研究区浅层地下水中钒主要以正五价的H2VO-4形态存在,弱氧化还原环境条件对正三价和正五价钒的存在形态影响较大;在弱氧化环境且pH=7~11的条件下,pH对正五价钒的形态分布影响较大,正五价钒主要以H2VO-4、HVO2-4的赋存形态存在,其次是H3V2O-7、V3O3-9和HV2O3-7。     

广州市地下水源地浅层地下水pH值的时空变化及其成因分析

对广州市五个重要地下水水源地内具有代表性的100个水文地质孔及53个民井2010-2014年共1063组地下水水样的p H值数据进行统计分析。结果表明:研究区p H超标率大小如下:流溪河阶地龙洞冲积平原增江冲洪积平原广花盆地南岗-新塘地区冲积平原。整体超标率是14.02%。丰、枯水期地下水p H值变化不大,丰水期略有降低。p H值均值及年际变化趋势具有区域性分布特征。除局部地段地下水p H值多年均值呈Ⅳ类,广州市地下水源地地下水的p H值总体表现良好。局部地下水偏酸性地区呈逐年酸化趋势。酸雨、地质条件、地下水的补给-径流-排泄条件、人类活动是影响广州市地下水源地地下水p H值的主要因素。     

含水层中有机物对地下水水质的影响

化学热动力学和稳定碳同位素[δ(13C)]的研究表明浅层地下水中的碳源是地下含水层中有机物淋溶和降解作用的结果.根据天然有机物的降解规律以及CO2在水中的溶解平衡,采用CO2分压[p(CO2)]来表征有机物的影响,通过计算p(CO2)与地下水中部分化学指标的相关关系,讨论了有机物对地下水化学性质的影响.结果表明地下含水层中有机物的增加会导致地下水酸度的增大以及HCO-3、Na 和F-等质量浓度的增大;且由于地层中有机物含量较高,导致地下水中含氮物质总量升高,同时,由于大量有机物的存在而导致地下水处于还原性环境,促使地下水的氮组分更多地以NO-2-N的形式存在.     

广东硇洲岛地下水化学演化及成因机理

地下水一直是广东硇洲岛唯一的水资源,但近年来许多地区地下水咸化趋势加剧,严峻威胁着岛上居民的用水安全,研究地下水化学演化及成因机理,对预防和减缓水质变咸意义重大。本文结合区域水文地质条件、地形地貌条件及水化学资料分析了整个岛屿地下水水质状况,在此基础上采用Piper三线图研究了水化学特征,并利用PHREEQC软件对水文地球化学演化规律进行模拟研究,结果表明:(1)海水入侵是造成地下水咸化的主要原因,咸化对水质的影响主要表现为Cl-的增加,Ca2+在区分该地区不同水体时反应灵敏,是良好的识别指标之一;(2)海水入侵的过程中,过渡带前缘不存在经受长期古海水演化而成的卤水与地下淡水的混合作用,地下水中Mg2+、Ca2+与Na+之间存在着强烈的离子交换,石膏、白云石及方解石处于不饱和状态;(3)浅层地下水与深层地下水之间无明显的水力联系,属于相对独立的地下水流系统。在全球变暖,海平面上升的总趋势下,海岛地下水开发必须合理规划、严格管理,以防引发大规模海水入侵灾害的发生。     

PHREEQC在地下水溶质反应-运移模拟中的应用

由于地下水污染的加剧,对地下水中污染物运移规律的研究日益受到重视。地下水中的溶质在运移过程中伴随着溶质组分间的化学反应,因此需要建立地下水溶质运移与化学反应的耦合模型。PHREEQC是近年来发展起来的描述局部平衡反应、动态生物化学反应的水文地球化学模拟软件。本文利用该模拟软件对一维地下水流动过程中溶质离子交换反应和动态氧化还原反应进行了模拟。结果表明,PHREEQC能够成功地进行溶质运移情况下复杂水化学反应模拟,但对于复杂地下水流和溶质运动的情况,有必要耦合其它的地下水流动和溶质运移软件来共同完成。     

从北山地下水化学特征推论地下水的形成及区域循环

地下水化学特征是影响和控制核素迁移的重要水文地质因素,因为核素在迁移的过程中,与地下水、岩石之间不断发生各种物理和化学作用,如吸附、溶解、沉淀等.发生在核素、地下水、岩石间的物理和化学反应,可以起到阻滞或减缓核素在地下迁移的效果,也可能起到促进核素迁移的作用.核素、地下水、岩石间相互作用方式及其对核素迁移的影响,一方面取决于围岩的地球化学特征,另一方面取决于地下水的化学性质.因此,在高放废物场址选择和评价中,必须研究地下水的化学特征.     

咸阳城区地下热水地球化学演化模拟

应用水文地球化学模拟(PHREEQC软件)对咸阳城区地下热水进行了水文地球化学演化和路径模拟.模拟路径分别为西、西北两个补给方向.模拟结果表明,,地下水流向发生了一系列的水-岩反应,,线R5→SP2,SP2水化学类型由Na-HCO2-Cl转化为Na-Cl型,而西北线R6→SP2水化学类型由Na-Ca-HCO3 -el转化为Na-Cl型,在水流路径上SiO2(玉髓)、方解石、白云石和高岭石发生了沉淀,而岩盐、石膏、天青石、钠长石、云母和萤石发生了溶解作用.对研究区地下热水地球化学反应路径模拟,描述了研究区地下热水补给到排泄的演化特征,表明水-岩作用模拟对于揭示研究区地下水化学演化环境具有重要的指示意义.     

鲁中南典型岩溶区岩溶水水化学特征及成因分析——以双村岩溶水系统为例

通过对2013年9月在双村岩溶水区域采集测试的18组岩溶水化学资料进行分析,探讨了该区地下水的水化学特征,并利用R型因子分析法对影响该区岩溶水化学组分的3个主要因素进行了研究,分析结果表明:弱碱性地球化学背景下地下水对包气带的离子类质同象替代作用影响着岩溶水中Mg2+、K+、F-,人为污染因素控制着Cl-、Na+、NO3-、SO42-,岩溶水中的HCO3-、Ca2+、p H值受岩溶碳汇因素所影响。以上3种因子可以解释双村岩溶区岩溶水水化学特征87.103%的成因。     

地下水中络合物的计算机模拟

络合物广泛存在地下水中,研究地下水化学成分形成特征,水岩相互作用以及水中各组分浓度变化迁移规律时,必须考虑水中络合物影响,依据化学平衡原理和化学热力学,建立起一般地下水中络合物的化学模型,利用计算机模拟求各个组分和络合物的浓度,使用本方法对大同麻峪口地区水样进行了计算,取得了满意结果。     

考虑溶质浓度影响的热-水-应力-迁移耦合模型及数值模拟

高放射性核废料地质处置库围岩中地下水的密度因溶质浓度不同而发生变化,这将影响到饱和-非饱和孔隙介质中近场和远场的热-水-应力耦合过程, 同时温度场、应力场也要对地下水中的核素及矿物质迁移产生作用。考虑这两个因素,建立和引入了相关的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和渗透迁移方程,并研制出了对应分析孔隙介质中热-水-应力-迁移耦合问题的二维有限元程序。通过对一个假定的核废料地下处置库在核素泄漏后多场耦合过程的数值计算,考察了近场围岩中的温度、应力、孔隙水压力、核素浓度的分布及随时间的变化。结果初步显示了所建模型及程序可模拟热-水-应力-迁移耦合现象,因而具有一定的实用性。     

大同盆地地下水中砷的形态、分布及其富集过程研究

为查明大同盆地高砷地下水的分布规律及其主要控制因素,对大同盆地典型高砷区35件地下水样进行了水化学特征及形态分析研究。结果表明,高砷地下水[ρ(As)≥50μg/L]主要存在于20~50 m的浅层地下水中,总砷质量浓度为0.56~927μg/L,主要以As(Ⅴ)形态存在。该区高砷地下水以Na-HCO3型水为主,具有明显的高pH值,高HCO-3、Fe2+、HS-质量浓度及低Eh值,低SO2-4质量浓度特征。这可能与微生物催化氧化有机碳的同时还原含铁矿物和硫酸盐的过程有关。PHREEQC模拟矿物饱和指数结果表明,高砷地下水[ρ(As)≥50μg/L]中菱铁矿均为过饱和,而低砷地下水[ρ(As)50μg/L]中均不饱和,且菱铁矿饱和指数与地下水中总砷质量浓度呈显著正相关性,该现象表明微生物还原含铁矿物生成FeCO3(菱铁矿)的过程可能是控制本区地下水中砷富集的主要因素。     

Pu在预平衡花岗岩裂隙水中形态及分配系数

利用EQ3/6地球化学软件分析浸泡过膨润土和混凝土的预平衡花岗岩裂隙水中Pu的存在形态,同时采用批式法测量了主要存在形态在花岗岩中的分配系数。结果表明:浸泡后,地下水化学成分发生变化;Pu在地下水中存在形态不变,主要以Pu(Ⅳ)价态Pu(OH)5-形式存在;在室温(25℃)、粒径0.25～0.5 mm、固液比1:25g/mL条件下,Pu(Ⅳ)在花岗岩中分配系数随时间的增加而增大,吸附时间大于20 d后,分配系数逐步趋于稳定值,分配系数为115 mL/g。     

内蒙古哈素海区域高砷地下水化学特征及其成因

哈素海区域高砷地下水对当地居民饮用水安全造成严重威胁, 揭示其形成演化机制对科学合理的开发利用水资源、保障居民身体健康具有重要意义。本文在水文地质调查的基础上, 应用Piper三线图、PHREEQC的砷形态计算及相关性分析等方法, 研究高砷地下水化学特征、构建砷形态模型(SM)和砷吸附模型(HSM), 以揭示高砷地下水的成因机制。结果表明, 研究区砷浓度为0.2~231.5 μg/L, 高砷区主要分布在大青山以南的冲湖积平原区; 地下水砷的类型以As(Ⅲ)为主, SM分析显示优势形态为H3AsO3, HSM分析显示存在Hfo_wH2AsO3和H3AsO3两种主要形态。地下水中的砷化物可能来源于山区富砷岩石的风化溶解以及第四系富砷河湖相沉积物; 研究区河湖相沉积环境是高砷水形成的前提, 有机质分解主导的还原环境是导致砷从含水介质释放到地下水中的主要因素, 弱碱性环境和HCO– 3的竞争吸附也会引起砷的释放。     

多组分离子交换吸附反应-运移的土柱试验及模拟

利用室内一维饱和垂直土柱对保守性溶质运移和反应性溶质运移分别进行了试验,并用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟了保守性溶质Cl-的运移以及K+、Ca2+、Na+、Mg2+4种主要阳离子的反应运移过程,分析了土壤中发生的离子交换吸附和盐分运移过程,进一步模拟分析了不同入流溶液种类、次序以及有无置换反应情况下出流溶液的差别。结果表明:这些条件的不同均会对出流溶液的种类和浓度产生明显影响,表明水文地球化学反应对地下水中污染物的迁移会产生很大影响,在相关领域的研究中不宜忽略。     

博茨瓦纳Sua盐湖地下卤水来源及成因

Sua盐湖是博茨瓦纳面积最大的盐湖之一,是南半球重要的天然碱资源.为进一步揭示该盐湖的成因,对盐湖区地下水、地表水以及晒盐场盐结晶进行了常规阴阳离子含量、D、18O和37Cl同位素组成及地下水14C年龄分析.水化学结果显示Sua盐湖的地下卤水具有富Na和K,贫Ca和Mg的特征.氢氧同位素关系和37Cl结果显示,附近河流地表水与Sua盐湖地下卤水具有密切的水力联系,而地下水对其补给作用较弱(37Cl差异为0.04‰～0.06‰).TDS-γNa/γCl关系揭示Sua盐湖地下卤水受到盐岩地层溶滤作用的影响(γNa/γCl≈1),而14C年龄(距今约2万年)表明古气候的波动变化是其重要影响因素.基于以上认识,运用PHREEQC软件对Sua盐湖地下卤水进行反向地球化学模拟,结果表明地表水的强烈蒸发浓缩以及附近地下水对盐岩地层的溶滤是控制Sua盐湖卤水形成的主要因素.