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《地质科技情报》2021,(3)
在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:(1)地下水中氟含量的变化范围为0.8～6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定的上限(1.0 mg/L);(2)总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水(ρ(F~-)≤1.0 mg/L)分布在国道314以北的补给区,高氟地下水(ρ(F~-)1.0 mg/L)分布在国道314以南的径流区和排泄区;(3)高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO_3-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO_4-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO~-_3;(4)地下水的pH值范围为7.9～8.9(均值为8.4),表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ(F~-)与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F~-,这表明水中OH~-与矿物表面F~-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;(5)地下水的F~-含量与Ca~(2+)含量呈负相关,即高氟地下水中ρ(Ca~(2+))小于低氟地下水。考虑到氟化钙(CaF_2)是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ(F~-)与ρ(Ca~(2+))间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca~(2+)、Mg~(2+)作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ(F~-)与ρ(Mg~(2+))间也呈负相关关系,且和ρ(F~-)与ρ(Ca~(2+))间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca~(2+)、Mg~(2+)作用的存在;(6)绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ(F~-)与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ(F~-)的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca~(2+)、Mg~(2+)与Na~+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ(F~-)与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值(5.71)远大于低氟地下水SAR均值(1.67),这也进一步证明高氟地下水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)与含水介质的Na~+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;(7)所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数(SI)与F~-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物(主要是萤石)的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态(SI0)。这表明CaCO_3的沉淀可能促进了CaF_2的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;(8)研究区低氟地下水的δ~(18)O值介于-11.20‰～-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ~(18)O值介于-11.65‰～-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ~(18)O。此外,F~-质量浓度较低(ρ(F~-)≤3.0 mg/L)的地下水样中δ~(18)O值与F~-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ~(18)O值;F~-质量浓度较高(ρ(F~-)≥4.8 mg/L)的地下水样中δ~(18)O值与F~-质量浓度的相关性不显著,随F~-质量浓度的增高,δ~(18)O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;(9)研究区地下水中ρ(F~-)/ρ(Cl~-)比值与ρ(F~-)间呈现正相关,即ρ(F~-)/ρ(Cl~-)比值随ρ(F~-)增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征(包括氟的富集)主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH~-与矿物表面F~-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附(地下水中Ca~(2+)与岩土颗粒表面Na~+之间)及方解石沉淀所引起的地下水中Ca~(2+)的衰减。 相似文献
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内蒙古河套平原是世界地方性砷中毒较为严重的地区之一。笔者以平原西部的重病区杭锦后旗为研究区,对高砷地下水赋存环境进行了调查研究。研究表明:高砷区沉积物中As的含量为7.7～34.6mg/kg,其中粘性土和亚粘性土中As含量相对较高。高砷地下水的pH值为7.0～8.3,平均Eh值为-155.1mV,平均矿化度为1.58g/L,主要的水化学类型包括:Cl-HCO3-Na型、Cl-Na型、HCO3-Cl-Na型,As的含量为15.5～1093μg/L,且主要以As(Ⅲ)形态存在,水中DOC(0.73～35.76mg/L)、HCO3-(283.75～1290.48mg/L)、NH4+(0.27～10.48mg/L)的浓度较高,硝酸盐和硫酸盐含量较低。研究区的氟中毒现象也较严重,高氟地下水中氟含量为1.11～6.01mg/L。绝大多数高氟水中砷含量也超标,出现了一种高砷水与高氟水并存的现象。综合判断,河套平原的高砷地下水赋存环境处于还原性环境。还原条件下,高砷区沉积物中的铁/锰氧化物的还原溶解易使吸附的砷释放到地下水中。这是研究区高砷地下水形成的主要原因。 相似文献
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赤峰地区高氟地下水的分布与形成初探 总被引：2，自引：0，他引：2
高照山 《水文地质工程地质》1986,(2)
赤峰地区高氟地下水(指含氟量超过1毫克/升),主要分布在西拉沐沦河谷以北,老哈河谷两侧丘陵、坡洪积扇裙,山间谷地、较小河谷及冲湖积平原地带,面积约占全区的1/2(图1)。高氟区人口83万,其中氟中毒人口27万,严重的影响着农牧业发展,所以寻找低氟水已是当务之急。本文根据地矿部长期积累的水文地质普查资料,试图对高氟水的形成,水化学特征进行初步探索,並为寻找低氟水提供方向。限于个人水平,文中不当之处,望批评指正。 相似文献
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本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西南平原地区地势低洼地带,地下水氟含量超过1 mg/L的分布面积13227 km2,最大值22 mg/L;深层承压孔隙水高氟区集中分布于平原盆地中心的德州、滨州、菏泽等地深层承压孔隙水水位降落漏斗区,氟含量超过2 mg/L的分布面积15086 km2,最大值7.5 mg/L,地下水开采是驱动深层承压孔隙水氟富集的主要因素;不同类型地下水氟平均含量从大到小依次是深层承压孔隙水、浅层松散岩类孔隙水、侵入岩变质岩基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水;深层承压孔隙水F-含量与Ca2+含量呈明显的负相关,其他类型地下水F-含量与Ca2+含量相关关系不明显.综合得出:山东省高氟地下水形成受地貌与地质构造部位、含水介质地球化学特性、人类地下水开采等三方面因素共同驱动,含氟矿物的溶解是地下水中氟的物质来源,淋滤、蒸发浓缩、水岩相互作用使得地下水氟含量进一步升高,氟-钙拮抗作用机制最终决定地下水中氟含量.此研究揭示了控制不同类型地下水氟富集的关键因素,深化了氟在地下水中化学行为的认识. 相似文献
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为了研究陕西大荔县地方性氟中毒病与地质环境的关系,笔者对该地区进行了详细的氟中毒病人群统计,并采集了地下水、土壤、农作物和蔬菜样品进行氟含量的测定。发现土壤水溶氟占岩土全氟比率随pH值升高而增大;单位质量蔬菜如菠菜、油麦菜氟含量高于小麦、玉米等;地下水氟在水动力弱、矿化度高的地区相对富集,水氟含量主要来源于岩土中;地氟病严重区位于低洼地边缘及陡坡向缓坡转换的部位;氟中毒病高患病率与大气、农作物和蔬菜氟含量不具相关性,而与地下水氟含量表现出明显的相关性。根据以上特征,笔者建议在大荔县防治地方性氟中毒病,除种植低氟含量的农作物或经济作物外,应加强低氟含量的地下水的开采与饮用,并对开采的地下水进行物化降氟处理,以降低人群中地方性氟中毒的患病率。 相似文献
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高中 《水文地质工程地质》1983,(5)
宁夏、内蒙等干旱地区,不少地方存在着高氟地下水,氟离子(F~-)含量常是卫生标准极限含量(≤105克/升)的八倍、十倍至十多倍。 地下水中氟存在的型式,大部分为阴离子态,小部为呈CaF_2、H_2F_2、BrF_3等液态,亦有以HF、ClF、ClF_3而逸出者(在温、矿泉区,此种现象尤为明显)。 相似文献
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水文地球化学分析是研究煤层气富集条件及开采动力条件的重要方法。以沁水盆地中南段潞安矿区山西组3号煤煤层气井产出水为研究对象,开展了矿化度、H/O稳定同位素和主要离子浓度分布特征研究,结合区域构造展布特征及煤层气开发历史分析了区内煤层气开发优选区。结果表明：（1）潞安矿区分布有3个高矿化度区（五阳井田、余吾西南部、高河北部–古城井田）,地下水平均矿化度2 000～3 200 mg/L;1个低矿化度区域（常村井田和余吾井田中东部）,地下水平均矿化度1 500 mg/L。（2）煤层产出水中的δD和δ18O值均落在该区大气降水线附近,表明该区各含水层均有来自大气降水的补给,且煤层中的水主要来源于大气降水。（3）潞安矿区地表水从东部太行山裸露岩层区向下运移至含煤地层和下部奥陶系含水层,而后在灰岩系中向东出露地表,补给辛安泉域。研究区内两条区域断层文王山断层和二岗山断层是开放性导水断层,为地下水运移提供了通道,其展布特征决定了地下水的基本流动规律,其控制区域内的煤层气含量较低;地下水在挤压性断层中华–安昌断层附近、天仓向斜和许村向斜轴部相对滞流,矿化度较高,是煤层气富集区,也... 相似文献
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大同盆地高氟地下水水化学特征及其成因 总被引：4，自引：0，他引：4
为查明控制大同盆地高氟地下水形成的主要地球化学过程,对大同盆地地下水高氟区31个水样进行了水化学特征及因子分析研究.结果表明,研究区浅层和深层地下水中均检测出氟,且氟含量高,最大ρ(F)达10.37 mg/L.该区高氟地下水以Na-HCO3型水为主,具有典型的富Na特征.PHREEQC饱和指数计算结果表明,地下水中萤石为不饱和状态,地下水中ρ(F)主要受到萤石溶解影响.因子分析研究表明,水一岩相互作用、碳酸盐矿物溶解沉淀及Na- Ca离子交换作用是控制大同盆地地下水氟富集的主要水化学过程. 相似文献
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塔里木南缘策勒绿洲地下水空间变异性与土地覆盖关系研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于策勒绿洲78个取样点的地下水埋深、矿化度和pH值的观测资料, 应用遥感、地理信息系统、 空间插值和地质统计学分析的方法对所取数据进行空间变异性分析.结果表明: 1)地下水埋深和pH值服从正态分布, 矿化度服从对数正态分布;2)地下水埋深、矿化度和pH值都具有强烈的空间相关性, 在步长为8 km范围之内, 地下水特征的空间变异是各向同性的, 当步长＞8 km时, 四个方向上的半变异函数发生了不同的变化;3)受盆地地形影响, 地下水埋深从南到北变浅, 东部区域埋深最浅, 最小为1.56 m;矿化度分布趋势则是从南到北逐渐增大;pH值高值区发生在绿洲东南部和中北部, pH值高的区域矿化度较低, 而pH值低的区域矿化度较高;4) 绿洲耕地主要分布于地下水位埋深为5～25 m, 且矿化度＜2.0 g·L~(-1) 的区域;林地和草地分布于绿洲边缘区, 该区域地下水埋深浅, 平均水位＜10 m, 而地下水矿化度较高, ＞2.0 g·L~(-1) . 相似文献
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氟是维持人体健康所必需的微量元素,过多或过少的摄入都会造成相应的健康问题。本研究从氟的来源、迁移和富集等角度,揭示了内蒙古呼和浩特市托克托县高氟地下水的空间分布规律及其在潜水和承压水中富集的原因。对研究区60个水样(30个潜水和30个承压水)进行了统计分析、水化学特征研究、聚类分析以及相关性分析。结果表明：潜水中F- 浓度为0.40~7.20(2.30±1.80) mg/L,承压水中F- 浓度为0.29~12.70(1.67±2.48) mg/L;地下水中F-浓度与HCO-3、Na+、溶解性总固体(TDS)和电导率(EC)呈正相关,与Ca2+呈一定的负相关关系。高氟水的水化学类型主要为HCO3·Cl-Na型。受地下水流场的控制,高氟潜水(>5 mg/L)主要分布在地下水的排泄区;承压水中F- 的富集主要受含水层岩性的影响,氟高浓度(>1.5 mg/L)分布区主要集中在研究区南部的湖积台地区域。 相似文献
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鲁西南浅层高氟地下水成因的水文地球化学研究 总被引：9，自引：0，他引：9
鲁西南京杭运河以西的大部分地区浅层地下水氟含量普遍偏高,最高达6.0 7mg/L,是地方性氟中毒症高发区。根据巨野煤田勘探期间在巨野、郓城、嘉祥等地进行的浅层地下水(埋深<2 0m)水文地球化学调查资料,结合本区地形、地貌、气候、岩性等因素,对浅层地下水的水文地球化学特征及高氟地下水的成因机理进行了研究,指出本区地下水氟的富集主要与pH值、矿化度、HCO3-、Ca2+、Mg2+含量有关,计算了F、Ca、Mg 3种元素的组分浓度以及几种固相沉积物的饱和指数,并提出了相应的预防和治理措施。 相似文献
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在辽河三角洲地区,布设10个地下水监测点,通过3年的动态监测,得到第四系孔隙潜水水质动态变化规律.辽河三角洲地区地下水矿化度普遍较高,范围介于1~31 g/L.西部山前倾斜平原,地下水矿化度较小,水质较好.南部滨海低平原区,矿化度介于12~31 g/L,地下水为盐水.东北部冲积平原区地下水矿化度介于1~3 g/L,为微咸水.在地下水化学类型方面,HCO3-Na型地下水主要分布于西部山前倾斜平原区;Cl-Na型地下水主要分布在南部滨海低平原地区;Cl-Na·Ca型地下水主要分布在北部和东部的冲积平原区;HCO3·Cl-Na型地下水主要分布在东北部的冲积平原区.山前倾斜平原地区,地下水水质基本保持着良好的状态,大部分地区水质变化不大.南部低平原区,Cl-、SO42-、Na+及矿化度持续升高,高矿化度、氯化物型和钠型水分布面积增大,向周边扩散.北部冲积平原地区,地下水的各组分及矿化度略有起伏,变化不大并趋于稳定. 相似文献
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高氟地下水是世界各国研究者广泛关注的重大环境问题。尽管对高氟地下水的化学特征、形成机理和扩散机制等已有不少研究,但其稀土元素(REE)的含量和分异特征以及这些特征能否反映高氟地下水的形成和分布尚不清楚,这在一定程度上限制了REE在高氟地下水中的运用。本研究以地下水氟离子异常严重地区——华北平原为研究区,沿地下水流向采集浅层和深层地下水样,研究分析了水中氟离子和REE的地球化学特征。浓度分析结果表明地下水氟离子浓度介于0.28 mg/L和9.33 mg/L之间,其中55%超出我国饮用水标准规定值1.0 mg/L;PHREEQC计算结果反映地下水中氟以NaF、CaF+、MgF+和自由态F-形式存在,其中自由态F-含量占主导(85.42%99.39%);高氟地下水主要分布于中部冲积湖积平原以及东部冲积海积平原,60%高氟地下水样分布在180 m深度以下;水化学图件分析结果指示浅层高氟地下水的形成主要受蒸发浓缩作用的控制,而深层高氟地下水是水岩相互作用下的矿物溶解和离子竞争吸附共同作用的结果。研究区地下水REE含量处于pmol/L至nmol/L级别,PHREEQC模拟计算结果表明REE主要以碳酸络合物( 和$REE(CO_{3})_{2}^{-})$的形式存在,与氟离子络合的稀土元素(REEF2+和 )占01.18%;上陆壳(UCC)标准化结果显示,所有地下水均呈重REE(HREE)和中REE(MREE)相对于轻REE(LREE)富集的模式,且具有显著Ce负异常(0.11* = CeUCC/(LaUCC×PrUCC)0.5<2.29)特性;地下水富HREE主要归因于HREE比LREE优先与碳酸根络合,并且形成更加稳定的碳酸络合物。沿地下水流向,深层地下水中总REE含量与地下水中氟浓度均呈现不断上升的变化趋势,同时高氟地下水比低氟地下水更易富集重稀土元素,说明稀土元素对深层含水层富氟行为具有一定的指示作用。 相似文献
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松辽盆地地下水动力场的形成与演化控制了地下水化学场的形成与分布,地下水化学分布特征又反映地下水动力场的演化结果。在地下水化学场的形成过程中,影响沉积盆地地下水化学性质的因素较多,这些因素对地下水化学性质的影响作用在垂向上具有阶段性,在平面上具有选择性。前者导致地下水化学性质的垂直分带性,从浅到深可以划分出:1)大气水下渗淡化带,2)近地表蒸发浓缩带,3)泥岩压实排水淡化带(C1)—压滤浓缩带(C2),4)粘土矿物脱水淡化带和5)渗滤浓缩带等5种水化学剖面单元类型。后者决定了地下水化学场的平面分区性:1)盆地边缘为大气水下渗淡化区,2)盆地中央为泥岩压实排水淡化区,3)越流区为过渡区,4)越流-蒸发区为浓缩区。在泥岩压实排水形成的离心流方向上,矿化度、Na+浓度、Cl-浓度和盐化系数升高,(CO32-+HCO3-、SO42-浓度、钠氯系数(γNa+/γCl-)和脱硫系数(SO42-/SO42-+Cl-)降低。在大气水下渗向心流方向上,矿化度、离子浓度和钠氯系数、脱硫系数和盐化系数一致升高。 相似文献
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氟广泛分布于地下水且与人体健康相关,世界上许多国家和地区均存在高氟水。本文以江西省均村-高兴地区为例,结合区域水文地质调查成果开展地下水中氟水文地球化学特征研究,探讨研究区地下水中F-的分布特征与来源。对研究区4个地下水系统中的442个地下水样品的F-、Ca2+、HCO_3^-浓度及pH值、TDS等进行分析,研究认为各地下水系统地下水中的F-浓度与Ca2+浓度、HCO_3^-浓度、pH值、TDS正相关,含氟矿物的溶解是地下水中氟的主要来源,较强烈的地下水交替条件及弱酸性的地下水特征是导致地下水中氟浓度低的重要原因。 相似文献
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在鲁西南地区,由于饮用高氟地下水而导致的地氟病,严重影响了当地群众的身心健康。地下水中氟元素的富集是一个非常复杂的水文地球化学过程。水化学测试结果表明,氟含量为0.05~6.7 mg/L,平均1.20 mg/L,高氟分布区主要集中在嘉祥黄河冲洪积平原与山前冲洪积平原交接部位和曹县、单县、菏泽黄河冲洪积平原河间洼地;地下水中氟含量与pH、矿化度之间的相关性不明显、与K++Na+和Ca2+相对含量分别呈正相关和负相关关系、与Ca2+含量相关性显著。本文从地质环境、水文地质环境、水文地球化学角度探讨了浅层高氟地下水的水文地球化学成因,研究了黄泛平原高氟地下水的形成机理,对于确定地氟病的成因及制定地氟病的防治措施,寻找适用饮用的低氟地下水,具有重要的理论和现实意义。 相似文献
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依据2006—2016年间采集的区内475件地下水无机分析数据以及钻探岩心易溶盐测试数据,详细研究了微山湖流域高氟地下水的分布特征和富集机制。结果表明:微山湖流域高氟地下水的分布有明显的东西分区特征,湖西冲积、湖积平原区有大范围的高氟地下水,在深度0—40 m的浅层孔隙地下水中,氟含量以1~2 mg/L为主,仅现代黄河影响带地下水氟含量小于1 mg/L,金乡、单县、嘉祥局部超过3 mg/L,最大值9.5 mg/L;在深度150—400 m的深层孔隙地下水中,氟含量以1~1.5 mg/L为主,菏泽—单县条带氟含量超过2 mg/L,最大值3.5 mg/L。微山湖东冲积、洪积平原浅层孔隙地下水、深层岩溶地下水氟含量均小于1 mg/L。湖西冲积、湖积平原沉积物中可溶性氟含量随深度增加而降低。微山湖流域湖西高氟地下水形成受物质来源、淋滤和蒸发浓缩等三方面因素共同控制,CaF_2的溶解平衡是控制地下水F–含量的重要因素。 相似文献
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黑河下游土壤和地下水盐分特征分析 总被引：8，自引：3，他引：5
根据405个土壤样品和101个水样,分析了黑河下游土壤盐分分布规律以及与地形地貌部位、地下水水化学的关系.结果表明:额济纳三角洲地区的土壤具有质地粗、含盐量高、盐分表聚性强的特征,该地区呈现盐碱化和沙漠化严重、可利用土地资源骤减、生态环境恶化的状况.在所有剖面上盐分的分布呈现漏斗型分布,土壤中盐分随地形变化较为复杂,但与地下水化学变化相一致.地下水矿化度普遍比较高,大多数地区的矿化度在800~3000 mg·L-1之间变化;水化学类型主要有HCO3·SO4-Na、Cl·SO4-Na(Ca)、HCO3·Cl-Na(Ca)SO4·Cl-Na和SO4·Cl-Na(Ca-Mg).地下水矿化度的高低与补给源的距离远近密切相关,在河岸附近的矿化度变化幅度较小;在远离河道地区,随离岸距离的增减而升降,体现了矿化度的高低主要依赖于上游补给水量变化. 相似文献
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为查明高密市高氟地下水的地球化学及水文地球化学背景,了解地下水中氟的来源、运移及富集规律,对采集到的382件岩土样品,300件地下水样品进行了主要组分的分析测试;将F-与岩土类别,地下水pH值,Na+、Ca2+等阳离子以及Cl-、SO2-4等阴离子进行相关性分析;对F-在高密市的水平分布特征和垂向分布特征进行了细致研究。结果表明:该区地下水中主要供氟源为南部丘陵基岩区的砂岩、砾岩、泥岩及火山岩、火山碎屑岩;土壤氟含量水平分布由南向北递增,垂向分布为上高下低;高氟水中F-含量与Na+呈正相关、与Ca2+呈负相关,与Mg2+无明显相关性,与阴离子含量无明显相关性,与矿化度无明显相关性,与pH值呈微弱正相关。通过开展高氟区地球化学和水文地球化学背景研究,对地氟病高发区高氟地下水的形成、运移与富集研究起到一定的参考作用。 相似文献