新汴河水化学特征及其成因分析

以新汴河为研究对象,通过对新汴河中常规离子采用离子色谱法进行测定,利用Piper三线图和Gibbs图对新汴河水进行分析得到新汴河的水化学特征,结果表明:(1)新汴河K~+和HCO3-浓度变化较小,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度在引河汇入处发生阶跃变化,其中Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度在引河汇入后明显减小,而Ca~(2+)在引河汇入后明显增大。(2)新汴河TDS变化与Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度变化具有很强的相关性。(3)新汴河以引河为界,上游段和下游段离子组分存在较大差异,上游段水化学类型为Na~+-HCO_3~--SO_4~(2-)-Cl~-型,下游段水化学类型为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~-型,而引河水化学类型为Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~-型,新汴河上、下游段水化学类型发生变化的原因是由引河水的汇入引起的。     

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.     

基于遗传BP神经网络的矿井突水水源识别

为了快速有效识别矿井突水水源,消除矿井水害,综合考虑各种水化学离子在水源识别中的重要性,选择Na~++K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-等6种水化学离子作为识别因子,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络的矿井突水水源识别方法.在同样的训练样本和待测样本下,将该方法的识别效果与BP神经网络、距离判别法、Bayes判别法等方法的识别效果进行比较.仿真结果表明该方法收敛速度更快,识别精度更高.     

青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水水化学特征

河水和地下水的水化学特征能够反映流域水环境的特点和水质情况.本文以青海湖沙柳河流域为研究区,选取夏季典型月份进行了河水和地下水样品采集及可溶性离子含量的测定,对青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的离子含量特征、水化学类型、离子来源和灌溉适宜性进行了研究.结果显示:(1)青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的pH平均值分别为7.59和7.12,电导率(EC)平均值分别为365.17μs·cm~(-1)和592.93μs·cm~(-1);河水和地下水的阳离子平均浓度顺序依次为Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+Li~+NH_4~+,阴离子平均浓度顺序为HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-NO_2~-F~-.Piper三线图结果显示该流域夏季河水和地下水水化学类型均以HCO_3-Ca·Mg和HCO_3-Ca型为主.(2)Gibbs图结果显示,夏季河水和地下水Na~+/(Na~++Ca~(2+))质量浓度比值范围为0.03～0.62,Cl~-/(Cl~-+HCO_3~-)质量浓度比值范围为0.01～0.18,表明岩石风化作用是控制整个沙柳河流域夏季河水和地下水水化学组分的主要因素.(3)青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水钠百分比(Na~+%)平均值均为15%,钠吸附比(SAR)平均值分别为0.37和0.46,表明该流域夏季河水和地下水很适宜灌溉.     

青岛西海岸新区地下水水化学特征及水质评价

为了解青岛西海岸新区地下水水化学特征及地下水质量,选取2017年35个地下水水质监测数据,综合运用数理统计、水化学、模糊综合评价以及因子分析等方法进行研究。结果表明:研究区地下水中Ca~(2+)、Na~+、HCO■、SO■相对含量较高,阴离子呈HCO■SO■NO■Cl~-的关系,阳离子浓度存在Ca~(2+)Na~+Mg~(2+)K~+的关系。地下水水样pH均值7.22,呈弱碱性;TDS含量100.20～1 498.60 mg/L,均值421.40 mg/L;TH均值248.23 mg/L,为硬水。地下水水化学类型主要为HCO_3·SO_4·Cl-Na·Ca、HCO_3·SO_4-Ca、HCO_3-Ca、HCO_3·SO_4-Ca·Mg、HCO_3·Cl-Na·Ca、HCO_3-Na·Ca,水岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素。基于内梅罗指数法和模糊综合评价法进行水质评价,认为研究区地下水水质整体较差。基于因子分析法对研究区地下水进行污染源解析,共提取4个主因子,累积方差贡献率73.747%公因子,其中F_1解析为来自农业生产活动,F_2主要与地质因素有关,F_3表征为生活污水排放,F_4代表工业生产活动,其贡献率分别为:35.697%、15.148%、12.131%和10.771%。     

膏盐层下石膏晶洞水化学特征的环境指示意义

选取具有典型意义的膏盐层下石膏晶洞内滴水、池水以及大气降水、土壤水作为研究背景,分析其水化学成分特征及迁移过程得出:石膏晶洞水化学参数K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-、TDS的含量分别介于0.45~7.22、0.4~3.92、20.27~310.45、70~338、0.38~3.37、81.31~958.12、73.2~207.4、562~1 780 mg/L之间,各离子质量浓度均值进一步表明区域内SO_4~(2-)、TDS质量浓度很高;而K~+、Na~+、Cl~-质量浓度很低;时间序列上,研究区地下水化学类型主要分为5种类型:CaHCO_3型水、Ca-SO_4型水、Ca-Mg-SO_4型水、Ca-Mg-HCO_3型水、Ca-Mg-SO_4-HCO3型水,其中以Ca-SO_4型水为主。同时由总硬度、TDS、水温、pH得出,研究区属弱碱性低矿化度(微)硬水;由降水至洞穴池水水化学类型为:Ca-HCO_3型水至Ca-Mg-SO_4型水。各离子含量变化主要受地层岩性的控制。其次可能受溶滤作用、蒸发浓缩作用、盐效应、阳离子交替吸附作用以及氧化还原作用影响。     

兰州市大气降尘和土壤中水溶性离子的研究

为了解大气降尘中水溶性离子的污染特征,采集了兰州市大气降尘和表层土壤样品,分析其中的F~-、Cl~-、NO_3~-、NO_2~-、PO_4~(3-)、SO_4~(2-)、Li~+、Na~+、NH_4~+、K~+、Ca~+、Mg~+,12种水溶性离子的含量。结果表明兰州市大气降尘中水溶性离子以SO2-2+4和Ca的含量最高,土壤中水溶性离子以SO_4~2和Na~+的含量最高,SO_4~(2-)、Na~+、Ca~(2+)、Cl~-、NO_3~-这五种离子是兰州市大气降尘和土壤中的主要水溶性离子;降尘中的F~-、Cl~-、NO--3、NO-2、SO24、Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+),9种离子的含量均远高于土壤中同种离子的含量。相关性分析的结果显示,除七里河某大型车站和安宁某住宅小区采样点大气降尘和土壤中的水溶性离子含量相关性不显著外,其他七个采样点大气降尘和土壤中的水溶性离子含量在0.01水平显著相关。因子分析的结果表明,兰州市大气降尘中的水溶性离子主要来源于土壤和生物质燃烧、工业污染、交通污染,其贡献率分别为37.2%、34.0%、20.0%。     

背斜构造区岩溶槽谷水文系统的离子特征与水-岩反应研究

采取了19组典型的背斜构造区岩溶槽谷水文系统的水样基于水文地球化学基础理论,采用主成分分析、相关性分析和离子比例系数分析方法,对区域内的离子特征和水-岩反应进行研究。结果表明,水体中的阳离子相对丰度Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,其中Ca~(2+)为优势离子均值为101.64 mg·L~(-1);阴离子相对丰度HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-,其中HCO_3~-为优势离子均值为237.62 mg·L~(-1)。提取特征根大于1的两个主成分(FACl和FAC2),与FACl密切相关的是Ca~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-、Mg~(2+)、Na~+,FACl贡献率达49.681%,反映的是水-岩作用,说明水-岩作用是区域水体离子的控制性因素,以方解石(CaCO_3)、白云石[CaMg(CO_3)_2]为主的碳酸盐矿物,石膏(CaSO_4·2H_2O)、硬石膏(CaSO_4)等硫酸盐矿物以及蒸发岩的水-岩作用是区域水体离子的主要来源。与FAC2密切相关的是NO_3~-、K~+、FAC2贡献率为21.320%,反映的是人类作用,说明人类活动对区域内水体离子具有一定影响。另外,K~+对FACl、FAC2载荷分别为0.430、0.776,说明K~+来源相对较为复杂,水-岩作用与人类作用对钾离子均有一定的贡献。     

福州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征研究

为研究福州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子组成与污染特征,于2015-2016年分四个季节对8个点位进行PM_(2.5)样品采集,分析了PM_(2.5)的质量浓度和9种水溶性无机离子SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、Cl~-、NH_4~+、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)成分。分析表明,研究期间福州市大气PM_(2.5)浓度的日均值为35.1μg/m~3,呈现春、冬季节高,夏、秋季节低的特征;水溶性无机离子浓度总和占PM_(2.5)浓度的47.1%,其中SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+的浓度Cl~-、Na~+、K~+、Ca~(2+)的浓度Mg~(2+)、F~-的浓度。离子平衡分析显示,阴离子相对亏损。二次离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+,简称SNA)占水溶性无机离子浓度总和的81%以上,相关性分析表明,NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在。各季的NO_3~-/SO_4~(2-)比值均小于1,呈现冬季高、夏季低的特点,表明固定源排放是福州PM_(2.5)的主要影响因素。对非海盐离子贡献的分析表明,海盐源对PM_(2.5)的影响较小,人为活动是主要来源。     

EPDM磺酸盐离聚体溶液粘度行为的研究

考察了在二甲苯-正已醇混合溶剂中,含不同金属离子Li~+、Na~+、K~+和Mg~(2+)、Ca~(2+)、Ba~(2+)的六种乙丙三元共聚物(EPDM)磺酸盐离聚体,比浓粘度与溶液浓度、温度及极性共溶剂含量的关系,认为各种金属盐的差异主要是由于溶液中金属离子与SO_3~-之间的相互作用造成的.     

上海市地下水矿化度与水化学离子浓度间的耦合关系

为提升上海市地下水环境质量,探讨了上海市经济快速发展时期(2001—2013年)全市潜水含水层及第Ⅱ~Ⅴ承压含水层地下水矿化度与Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,NO_3~-,NO_2~-,NH_4~+,TFe,Mn~(2+)浓度之间的耦合关系,发现各含水层地下水矿化度与不同离子浓度的空间分布之间具有一定规律性,不同含水层矿化度与不同种类离子浓度之间存在显著正相关或者负相关.鉴于矿化度与各水化学离子之间的相互关系在一定程度上反映了地下水的成因,因此,矿化度是反映地下水环境质量演化趋势的优良指标之一.     

用自变量、因变量的双重筛选回归分析法研究气溶胶水溶离子的组成

在北京冬季气溶胶中,水溶物占TSP的9.6％,其中SO_4~(2-)4.1％,Ca~(2+)、Mg~(2+)2.1％,NO_3~-1.1％,Cl~- 1.0％,NH_4~+ 0.6％,K~+ 0.3％,Na~+、F~-均为0.2％。在气溶胶的水溶物中,阴阳离子基本平衡。40组阴阳离子的当量浓度之比的平均值为1.26±0.25。用自变量、因变量双重筛选回归分析法计算了数据。结果表明,一种离子不只构成一种化合物,硫酸盐主要以钠盐、铵盐为主,钙、钾盐其次,硝酸盐主要以钾盐、铵盐存在,氯化物主要是钠、钙、钾盐,氟化物主要是钠、铵盐、其次是钾盐。分析双通道采样器的样品可知NH_4~+主要存在于<2.5μ的细粒子中,SO_4~(2-)、NO_3~-、Na~+,NH_4~+、K~+五种离子占<2.5μ的细粒子质量浓度的13.5％。     

应用高分辨率在线大气与气溶胶检测系统监测分析南京北郊PM_(2.5)中水溶性离子特征

利用在线大气与气溶胶检测系统(MARGA)仪器在线观测资料,分析了南京北郊春季大气水溶性离子浓度时间变化特征、水溶性离子之间相关性及其影响因子,为外绝缘设备污秽放电现象和放电机理研究、防污闪措施的制定提供有效参考。结果表明:(1)水溶性离子浓度顺序为NO_3~-SO_4~(2-)NH_4~+K~+Cl~-Mg~(2+)Na~+Ca~(2+),NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+是水溶性离子的主要成分;白天水溶性离子浓度大于夜间离子浓度,且白天离子浓度变幅大于夜间离子浓度变幅。(2)主要水溶性离子之间具有较好的同源性,水溶性离子中阴离子主要与NH_4~+结合;水溶性离子主要为细粒子,且NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-对空气污染影响较大。(3)风速和风频越大,风对水溶性离子的稀释作用越强,离子浓度下降越快;降水对水溶性离子具有清除作用,沉降率随降水量、持续时间的增大而增大;二次离子的主要生成方式是液相氧化反应;湿润空气有利于Cl~-、Na~+、K~+、Mg~(2+)溶解,增大离子浓度,但使Ca~(2+)浓度减小;温度升高有利于离子扩散。     

矿井突水水源的SVM识别方法

为解决在有限监测信息下,矿井突水水源识别中原始指标众多,识别矩阵呈现出的高维、稀疏性问题,采用相关性理论和支持向量机(SVM),提出了矿井突水水源识别方法.计算训练样本相关性及单指标误判个数.依据误判数对各指标进行重要性排序.构建指标组合并约简出测试正确率最高的指标组合,再利用构建的基于相关性理论的矿井突水水源SVM识别模型,实现高维小样本评价.结果表明:Ca~(2+),Mg~(2+),K~++Na~+彼此间相关性较高;K~++Na~+和CL~-,HCO_3~-和SO_4~(2-)相关性均较低;Ca~(2+)较重要,SO_4~(2-)和CL-较不重要;约简评价体系的冗余指标,可节约监测成本,且能够在有限监测信息下,保证识别正确率.     

滇东高原煤矿聚集区扎外河流域水化学特征及演化规律

采煤废水是影响中国水环境的重要因素之一,研究其对岩溶小流域水化学特征及演化的影响,可以为流域水资源开发利用和水污染防治提供科学依据。通过数理统计、离子比例系数、Piper三线图和Gibbs图等方法,分析了扎外河流域水化学特征及主要物质来源。结果表明:矿坑水水化学类型为SO_4-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Na型,碳酸盐岩岩溶水和碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca·Mg型,而受采煤废水影响,地表水由HCO_3-Ca型过渡为HCO_3·SO_4-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Na型。碳酸盐岩风化是研究区Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-离子的主要来源;SO_4~(2-)离子则主要源于煤系地层黄铁矿的氧化和碳酸盐岩地层中石膏的溶解;硅酸盐风化是Na~+的主要来源,岩盐的溶解和阳离子交换作用也对Na~+有部分贡献。因子分析进一步表明,H_2CO_3和H_2SO_4参与的碳酸盐岩风化、农业活动、硅酸盐风化和阳离子交换作用综合控制了研究区水化学特征。矿业活动不仅改变了天然水体的水化学组分,还不同程度影响了流域内岩石的风化溶解过程。     

腾冲HCO3—Na型热泉水的化学模型

腾冲的热泉大部分是BCO_3-Na型水。根据Na~+、HCO_3~-含量对数相关图和Na~+、SiO_2含量半对数相关图可将HCO_3-Na型水分成4组,第4组HCO_3-CO_3-Na或CO_3-HCO_3-Na型水在组成上同第1组。 第1、4组热泉水的化学组分主要是Na~+、H~+和H_4SiO_4。化学热力学计算结果表明它们是钠长石在富含CO_2气体的60℃热水中异成分溶解产物。 第2组的水化学组分比第1组有较高的Ca~(2+)含量,它是钙长石在富含CO_2气体的100℃左右热水中异成分溶解的结果。 第3组的水化学组分有较高的Na~+、K~+和Ca~(2+)含量,K~+从热泉水围岩中迁移出来,表明该类水热系统的水热蚀变较深,可能有较高的热储温度。     

咸水灌溉对土壤理化性质和棉花产量的影响

水资源短缺是制约区域经济和社会发展的瓶颈,微咸水膜下滴灌是缓解农业用水短缺的有效途径之一。本文通过微咸水和咸水膜下滴灌棉花测坑试验,运用舒卡列夫分类和Piper三线图等方法研究矿化度分别为1、3、6、9、12 g/L水膜下滴灌对土壤含水率、土壤电导率(EC)、土壤八大离子、土壤溶液水化学特征、土壤p H和产量的影响,从而确定棉花适宜的灌水矿化度。结果表明:(1)当矿化度低于6 g/L时,土壤积累的盐分对棉花吸收水分没有严重影响,棉花生理生长适宜的土壤含水率应在10%～20%之间;(2)在不同矿化度水灌溉条件下,0～20 cm土壤处于积盐状态,20～100 cm土层积盐较小,且各处理0～20 cm土壤中SO_4~(2-)、Ca~(2+)、K~++Na~+和Cl~-含量较多;(3)随着灌水矿化度的增大,土壤中的阳离子由Ca~(2+)逐渐向Mg~(2+)和K~+变化,阴离子由SO24-和HCO_3~-逐渐向Cl-变化,水化学类型由SO_4~(2-)·HCO_3~--Ca~(2+)·K+型逐渐向SO_4~(2-)-·Cl~--Ca~(2+)·K+型演化;(4)棉花在蕾期、花铃期和吐絮期土壤pH值随矿化度的增大而增大;棉花产量随灌水矿化度的增加而减小,其中1、3、6 g/L处理下的棉花产量较高。综合各种因素后0～6 g/L是微咸水灌溉棉花适宜的矿化度。     

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%。     

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.     

铁矿球团用膨润土的流变特性

根据宾汉流体流变学,研究球团用膨润土的流变特性,分析膨润土流变特性与生球强度的关系,查明不同离子对膨润土流变特性的影响。研究结果表明:通过测量不同剪切速率下膨润土悬浮液的剪切应力,对剪切速率和剪切应力曲线拟合得到的膨润土塑性黏度、屈服强度和表观黏度能表征膨润土的流变特性。膨润土塑性黏度越大,生球落下强度越好;离子对膨润土流变特性影响很大,K~+特别是Na~+显著提高膨润土的塑性黏度,提升膨润土的流变特性;Cl~-能保证膨润土具有较好的流变特性。而Mg~(2+)和Ca~(2+)降低了膨润土的塑性黏度,CO_3~(2-)使膨润土的塑性黏度、屈服强度和表观黏度均减小,SO_4~(2-)和HCO_3~-则使膨润土的流变特性大幅度地下降。