金华北山洞穴滴水的水文水化学动态变化及意义

为揭示金华北山洞穴滴水的地球化学变化及环境指示意义,以金华北山溶洞群中的双龙洞和二仙洞为研究对象,选取了5处滴水点,对其电导率,p H值及HCO-3,SO2-4,Cl-,Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度从2014年1月—2015年4月进行了连续监测.结果显示:1)洞穴滴水的地球化学性质受到洞穴顶板厚度、水的运移路径和降水等因素的影响,常年性滴水点各离子平均浓度较季节性滴水点大;2)金华北山洞穴滴水地球化学性质与气温和降水密切相关,而p H值,SO2-4浓度与降水呈现一定的负相关关系,Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度呈现出雨季低旱季高的特点,在雨季随着降水量的增加而增大;3)雨季降水的稀释作用影响滴水中Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度的变化,旱季降水在岩溶裂隙中滞留时间影响Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度,降水是影响Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度的主要因素;4)ρ(Mg)/ρ(Ca)对降水有一定指示意义,但也受气温的影响,ρ(Mg)/ρ(Ca)能否作为环境变化的替代性指标需要进一步加强研究.     

焦作市春季大气降水化学特征及来源研究

为研究典型矿业城市焦作市春季大气降水水化学特征及来源信息,选取具有代表性的采样点5个,采集大气降水水样30个,测试大气降水中主要离子成分.研究表明,焦作市降水阳离子的浓度变化规律为NH_4~+Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+,阴离子的变化规律为SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-F~-. NH_4~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-是降水中主要的离子占离子总量的87.08%,且降雨对其有一定的冲刷作用.降水中Ca~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-贡献比率变化表明随着降雨时间的持续NO_3~-酸化的作用逐渐增强,Ca~(2+)的中和作用也逐渐增强.相关性分析表明典型碱性阳离子Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)和典型致酸阴离子SO_4~(2-)、NO_3~-的相关性显著.在降水过程中发生酸性物质与碱性物质间的中和反应,硝酸盐和硫酸盐是降水中主要的致酸物质,NH_4~+、Ca~(2+)作为主要的阳离子,对降水中的酸性物质有着较强的中和能力.富集因子表明Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+绝大部分来自地壳源,Cl~-的42.6%来自海洋源,57%来自人为源;SO_4~(2-)和NO_3~-来自人为源的输入.     

衢江流域地表水与地下水的转化关系

地表水和地下水之间的转换关系是流域水循环和水环境问题研究的关键.以水化学和氢氧同位素作为示踪剂可以在一定程度上反映流域内地表水和地下水之间的关系.以衢江流域为研究区,分析了流域内地表水、地下水的水化学和氢氧稳定同位素的空间分布规律和演化趋势,定性和定量地揭示了流域内地表水与地下水的转化关系,结果表明:①溶解性总固体(TDS)、pH指标显示研究区地表水与地下水水化学指标空间变化特征相似,两者转化频繁;流域上游主要是地下水补给地表水,中下游则主要是地表水补给地下水;②阴阳离子组分显示:研究区水化学类型主要是HCO3-Ca、HCO3·Cl-Ca类型水,流域内水的最终来源为大气降水;水中离子主要受岩石风化和降水因素影响;③δD-18δO关系显示氢氧同位素含量沿河水流向不断富集;依据氢氧同位素与大气降水线之间的关系,显示出研究区地下水和地表水均受大气降水补给;④地表水与地下水的定量关系显示:研究区上游主要是地下水补给地表水,地下水对地表水的平均贡献率为19.67％,日均补给量为2.73×106 m3/d;中下游主要是地表水补给地下水,地表水对地下水的平均贡献率为22.77％,日均补给量为3.49×106 m3/d.     

全安盆地水文地质特征及热水成因分析

在简要分析全安盆地水文地质特征、地下水赋存条件及划分地下水类型基础上,对盆地西部周地-暖水塘地区地下热水形成原因、赋存环境进行研究,认为多期次构造运动形成的断裂、裂隙沟通深部地下热水是盆地热水来源的主要原因;采取地下热水样品并开展氢氧稳定同位素、选出气体、水化学成份测试,认为地下热水由大气降水补给,长期水动态观测结果也显示大气降水与地下热水关系较密切.     

非均质裂隙渗流场研究中的水化学方法

采用水化学分析、氢氧同位素示踪和氯离子质量平衡法相结合的手段，对非洲博茨瓦纳的帕拉匹水源地的地下水资源进行分析。结果表明该水源地有2层水化学类型不同的含水层，即茨瓦蓬和鲁村纳2个含水层，而且地下水主要在裂隙网络中运动。氢氧同位素示踪说明茨瓦蓬含水层的地下水主要来源于未受强烈蒸发的大气降水补给，用氯离子质量平衡法计算大气降水补给每年约17mm。     

信江流域地下水水化学特征及形成机制

地下水质量是鄱阳湖水生态环境重要组成部分,研究地下水的水化学特征、形成机制对流域水资源合理开发利用和生态文明建设具有重要意义。利用Gibbs图解法、相关性分析法以及主成分因子分析方法等分析了鄱阳湖信江流域地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:大气降水是地下水的主要补给来源,Ca~(2+)、Na~+、HCO~-_3是地下水中优势离子,受水文地质情况及人类活动影响流域内水化学类型主要以Ca-HCO_3、Ca-HCO_3·SO_4为主。地下水中离子主要来源于岩石风化,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来自碳酸岩风化,Na~+、SO_4~(2-)主要来自蒸发岩的溶解,NO~-_3、Cl~-主要来自人类活动,K~+主要来源于硅酸岩风化输入,人类活动的影响主要为工矿活动;同时Ca~(2+)、Na~+还受到阳离子交替吸附作用影响,阳离子交替吸附作用参与了地下水水文地球化学过程。碳酸岩、蒸发岩、硅酸岩、人类活动、大气降水对地下水溶质贡献率分别为29.6%、19.9%、12.1%、19%、19.4%。     

胶州湾北岸不同水体水化学及氢氧同位素特征研究

为研究胶州湾北岸不同水体的水化学及氢氧同位素特征,通过样品测试及特征分析,揭示研究区地下水和地表水的水化学特征、补给来源和相互转化关系。研究结果表明：研究区基岩裂隙水水化学类型以Cl－Ca和Cl－Na.Ca型为主,TDS变化范围为582～1708 mg/l,整体以淡水为主,部分点位受海水入侵影响,呈微咸水特征;第四系孔隙水以Cl－Na和Cl.SO4－Na型为主,整体为咸水且化学组分较稳定;河水和胶州湾海水主要为Cl－Na型,河水水化学组分变化程度较大,受大气降水影响呈微咸水—咸水特征。水样点在Piper三线图上分为裂隙水分布区、孔隙水分布区和孔隙水与地表水混合区三个区域,说明研究区地表水和孔隙水具有密切水力联系,相互转化关系明显。祥茂河河水的主要来源为大气降水;洪江河、墨水河河水为大气降水与海水的混合水,且墨水河受海水混合影响程度大于洪江河;胶州湾海水为河水和标准海水的混合水。地下水主要接受大气降水的补给,不同水体受到不同程度的蒸发作用影响,孔隙水受蒸发作用影响较裂隙水强烈,且裂隙水和孔隙水存在密切的水力联系,孔隙水接受裂隙水的补给。     

北疆大气降水水汽源识别及其对地下水补给的指示意义

 大气降水是水循环的输入项,其同位素特征是示踪水汽来源及运动路径的有效工具。利用北疆4个大气降水观测站的同位素数据,结合HYSPLIT模式,重点分析了北疆大气降水同位素特征。区域大气降水线方程δD=7.3δ¹⁸O+3.5,反映了新疆独特的干旱气候环境。受不同降水水汽来源影响,天山及阿勒泰2个地区降水同位素特征表现不同。天山地区受西风带水汽季节性漂移的影响,氘盈余夏季低冬季高,成“V”型;阿勒泰地区常年受北冰洋水汽影响,氘盈余年内变幅不明显。尽管δ¹⁸O均表现为夏季富集、冬季贫化,但多年均值差异明显,该差异也使得利用同位素确定地下水补给来源成为可能。准东盆地东天山附近地下水主要受到来自东天山的大气降水补给,而北侧自流区地下水同位素相对贫化,与阿勒泰站大气降水同位素及氘盈余特征相似,结合地形、水文地质条件等特征,认为该区主要受克拉美丽山大气降水补给。     

陕西蒲城2—5月份降水化学特征及来源分析

为了解陕西省蒲城县大气降水中水溶性化学组分及其来源,对2014年2—5月采集的降水样品,用原子吸收分光光度法,测定样品中K~+,Ca~(2+),Na~+,Mg~(2+)的浓度,并对其来源进行初步探讨.结果表明,蒲城县春季降水中阳离子整体浓度偏高,平均浓度由大到小为Ca~(2+),K~+,Na~+,Mg~(2+),总浓度的最高值为20.41μg/L,最低值为13.82μg/L,浓度变化幅度较大.Ca~(2+),K~+主要来自陆源输入,Mg~(2+)的海盐源和陆源贡献相当.降水中离子组分的输入来源可分为区域性的云团输送和云下气团及近地面水汽团.     

秦岭特长隧道地区同位素水文地质研究

氢氧同位素的研究表明 ,秦岭特长隧道地区地下水可分为浅层风化裂隙水和下部构造裂隙水两类 ,两者均接受大气降水补给 ,但前者还接受部分地表水补给。下部水平均补给高度在 2 1 0 0 m(岭南 )和 2 2 0 0 m(岭北 )左右。浅层水的循环深度在 5 0 m以内 ,水交替作用强烈 ;而下部水通常可达 80 0 m范围 ,局部更深 ,水交替缓慢。同位素质量平衡计算表明 , 线平行导坑绝大部分集中涌水点的水量主要来自其自身所在下部含水系统的储存量 ,另一部分来自浅部含水系统地下水的补给量 ,两者的贡献目前大约分别为 66%和 3 4%。综合同位素研究结果 ,概化出隧址区水文地质概念模型。     

飞凤山处置场地下水水化学、氢氧稳定同位素特征及其指示意义

飞凤山低中放固体废物处置场是中国西南地区极为重要的核废料处置场。处置场位于四川省北部山区,地层是一套志留系泥页岩,属于传统意义上的低渗透性岩类,但处置场地下水特征与低渗透性岩类中地下水活动规律不符。为了研究处置场地下水特征与补排关系,通过现场调查、取样分析等手段,测定处置场及其周边地下水的化学特征及同位素,分析地下水补给、径流、排泄关系,掌握地下水的基本规律。研究表明:飞凤山处置场地下水化学类型主要为HCO_3-Ca型,处置场降水井地下水化学类型为HCO_3~-(K+Na)·Ca;研究区氢氧同位素数据表明飞凤山地区凉水井一带及处置场T06取样点附近受降雨直接快速补给,其他区域大气降水入渗地下过程中一定程度受到了蒸发作用的影响;处置场降水井地下水来源虽然是大气降雨,但其补给高程较其他区域更高,且径流通道是处置场SE-NW方向的裂隙密集带。在区域及处置场范围,存在一种地下水通过裂隙密集带径流补给的形式,从而形成了处置场降水井附近的远源补给。     

基于稳定氢氧同位素的高寒草甸坡地壤中流产流研究

以青海湖流域高寒草甸坡地为例, 通过收集2013年4—9月大气降水、土壤水和壤中流样品, 测定其稳定氢氧同位素值(δD和δ18O)并分析不同水体同位素特征, 同时使用二源线性混合模型辨析壤中流的产流来源.结果显示:大气降水的氢氧同位素值更加接近浅层(0~40 cm)土壤水的氢氧同位素值, 说明大气降水对浅层土壤水的补给作用要高于深层(40~80 cm)土壤水, 而壤中流的氢氧同位素值更加接近深层土壤水的氢氧同位素值, 说明该部分壤中流主要来源于降水前储存在土壤中的水分; 在非降水期间, 土壤水对坡上和坡中位置壤中流的平均贡献率分别为88.54%和78.43%;当降水事件发生时, 壤中流的水分来源由土壤水逐渐转变为大气降水, 而降水停止后土壤水重新成为壤中流的主要来源, 说明土壤水是高寒草甸壤中流产流的重要来源.     

内陆平原区浅层地下水系统中黏土的阻滞作用

内陆平原区咸淡水交替分布,目前对于咸水成因、咸淡水水质演化过程的水文地球化学作用缺乏认识。因此,在研究内陆平原区水化学特征基础上,采用地质钻探、抽水试验、水质分析等方法,采取研究区深度42~48.2 m的黏土样品和地下水水样,并测试水化学指标,对咸水中Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)与黏土进行吸附等温实验。结果表明:(1)黏土吸附地下水中的常规离子能在3 h内达到吸附平衡,吸附速率是一个由快到缓的变化过程;(2)黏土对地下水中Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的最大吸附量分别为1 302 mg/kg、733.1 mg/kg、528.49 mg/kg,等温吸附曲线较符合Langmuir方程;(3)黏土对地下水中Na~+、Mg~(2+)的吸附、阻滞作用大于对地下水中Ca~(2+)的吸附、阻滞作用。研究表明,黏土对地下水系统中的水化学分带及浅层地下水系统中Na、Mg型微咸水的形成有一定控制作用。     

陇东黄土高原董志塬区地下水水化学特征与14C年龄

研究陇东黄土高原董志塬区第四系地下水与马莲河沿岸地下水、地表水水化学离子分布、氢氧同位素特征与14C年龄,了解董志塬区第四系地下水的水文地球演化规律与地下水补给来源.结果表明,董志塬第四系地下水总体矿化度较低,水质较好,主要由HCO3-Ca型过渡到HCO3-Ca-Na型水.水岩作用不强烈,受到阳离子交换反应和同离子效应...     

沂沭河下游平原地下水化学及氢氧稳定同位素特征

为研究沂沭河下游平原地下水化学及氢氧稳定同位素特征,采用数理统计、Piper三线图、δD-δ~(18)O关系图法进行分析。结果表明:北部丘岗区地下水以淡水为主,水化学类型沿地下水流向的变化为HCO_3·Cl-Ca·Na型→Cl·HCO_3-Na·Ca型→Cl·HCO_3-Na型,裂隙水和孔隙水均为大气降水补给,后者受蒸发较强;由于沉积环境不同,东部滨海平原区浅层水TDS明显高于深层水,浅层水水化学类型由陆向海的变化为HCO_3型水→HCO_3·Cl型水→Cl·HCO_3型水→Cl型水,深层水的水化学类型由陆向海的变化为HCO_3型水→HCO_3·Cl型水→Cl·HCO_3型水,浅层水与深层水水力联系较弱,浅层水主要接受大气降水补给,而深层水则为侧向径流补给。     

苏北平原隐伏玄武岩地下水研究

针对苏北平原地表水污染严重,深层承压水成为主开采层,在大量抽取地下水之后,依然存在高水位地区的问题,对连云港、淮安、扬州、泰州和盐城等地的河水、地下水进行采样,测试分析了样品的氢氧同位素以及水化学特征。结果表明:苏北平原承压水氢氧同位素相对于地表水和浅层地下水贫化,并非来自当地降水下渗以及上部含水层越流补给,补给源具有明显的同位素贫化的特征;地下水接受现代降水补给,承压水中测到明显的来自核试验的氚;地下水水岩反应以硅酸盐反应为主,上新世以来东亚地区发生了多期火山喷发,第四纪地层下的隐伏玄武岩地区可能是深层地下水发生水岩反应并产生偏硅酸的主要含水层,而后这些富含偏硅酸的地下水通过断裂带运移到第四纪承压含水层中。     

宁夏西部兴仁盆地地下水水化学特征

对宁夏西部兴仁盆地地下水水化学特征进行了研究．结果显示,地下水水质较差,由补给区的硫酸重碳酸型微咸水向排泄区过渡为卤化物硫酸型苦咸水,随深度的增加由苦咸水过渡为微咸水;溶滤与蒸发作用是导致地下水矿化度较高的主要原因,随矿化度的升高,SO1^2-,Cl^-和Na^＋的含量迅速增加;水中F^-质量浓度普遍偏高,NO3^-质量浓度随含水层埋深的加大而减小,丰枯期变化明显．地下水同位素证明,研究区地下水主要来源为大气降水补给,浅层地下水的年龄低于深层地下水;在盆地灌区内,深层地下水的补给模式已发生改变,已接受上部潜水的越流补给．     

四川若尔盖湿地国家级自然保护区水体氢氧同位素与水化学特征

【目的】了解若尔盖湿地国家级自然保护区水环境特征、水体补给关系,为合理保护和改善湿地水生态环境提供理论参考。【方法】采用液态水/水汽同位素分析仪测定了氢氧稳定同位素丰度,通过离子色谱仪测定八大离子水化学特征指标,对若尔盖湿地国家级自然保护区不同水体(降水、河水、沼泽水、地下水)的化学参数和氢氧稳定同位素[(δ(D)和δ(¹⁸O)]进行分析,研究该区域水化学类型和同位素空间分布特征,探讨了其形成原因和环境意义。【结果】①湖泊水体、黑河及其入沼泽水体、出沼泽水体的主要化学类型都为$HCO_{3}^{-}$-Ca型(重碳酸钙型水);②若尔盖夏季“大气水线”为δ(D) = 8.28 δ(¹⁸O)+13.86,说明受局地水汽、二次蒸发影响小,但蒸发强烈。偏小的δ(¹⁸O)和δ(D)值,反映了雨季受海洋性暖湿气团的影响,降水集中且丰沛,重同位素沿途受雨水冲刷作用较强的特点。HYSPLIT模拟结果证明若尔盖夏季水汽来源于平稳的西风带,受西风环流控制;③降水是其他水体(河水、沼泽水、地下水)最初始的补给来源;河水斜率与沼泽水斜率相近,趋近平行,说明二者的补给关系最为频繁和密切,其中沼泽水接受黑河的支流——果曲、津曲、阿蒙曲、德纳的补给,而黑河的干流与沼泽则是交汇补给。【结论】若尔盖各水体水化学特征主要受流域水岩作用所调控,水体氢氧稳定同位素特征揭示了流域降水、蒸发、大气环流及水文循环过程。     

干旱半干旱荒漠化草原区降水-地表水-地下水同位素分布特征——以达尔罕茂明安联合旗为例

为能揭示出研究尚处于初级阶段的干旱半干旱荒漠化草原区水循环机理,本文应用被视为水体“DNA”探索的同位素示踪方法,对以达尔罕茂明安联合旗为例的干旱半干旱荒漠化草原区所采集的降水、地表水和地下水中同位素含量的时空分布特征进行探究。根据降水氢氧同位素含量及其氘盈余(d)值的变化过程,发现研究区大气降水水汽在夏季主要受海洋季风的影响、冬季主要受蒙古高压影响,而且从时空变化来看研究区地表水和地下水同位素含量随时间变化不大但由于纬度和降水源区不同的影响随着自西向东的空间变化各水体同位素含量逐渐变大。此外,研究区地表水和地下水同位素含量均散落于当地大气降水方程线下方,说明研究区域内地表水和地下水的补给来源主要为降水,并且部分区域地表水与地下水同位素含量分布比较集中,属于交叉分布,说明这些区域还存在地表水和地下水转换互补。     

古浪县降水中的化学成分及来源分析

通过对古浪县2013年5月-2014年7月降水样品的采集和离子浓度的测定,运用相关分析、富集因子对古浪县降水样品的化学成分和离子来源进行分析.结果表明,古浪县降水的p H值变化范围为6.52~8.45,pH值加权平均值为7.49.降水样品的电导率为30~685μS/cm,加权平均值为157.97μS/cm,其中离子浓度的大小为C(SO_4~(2-))C(NO_3~-)C(Ca~(2+))C(Na~+)C(Cl~-)C(K~+)C(Mg~(2+)),SO_4~(2-)、NO_3~-是降水中的高浓度离子.古浪县降水的化学成分主要受陆源物质以及人类活动的影响.