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1.
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·HCO3-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO4-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HCO3-;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Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF2）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（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+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（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+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Ca2+、Mg2+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Ca2+、Mg2+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（SI>0）。这表明CaCO3的沉淀可能促进了CaF2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δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O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δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O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Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。 相似文献
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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10.37mg/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-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
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10.37mg/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-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
3.
大同盆地是典型的高氟地下水分布区,其分布规律和成因在类似地区具有代表性。在对盆地地下水水化学特征和空间
变化特征分析的基础上,深入讨论了高氟地下水的空间分布规律、控制因素及其形成的水文地球化学过程。结果表明,整个盆地
浅层孔隙水中的氟质量浓度普遍较高,变化范围为0.29~6.22mg/L,平均值为1.82mg/L。氟质量浓度高值区主要分布于盆地
中部和北部,呈现出由盆地边缘至盆地中心,质量浓度趋向于升高的变化规律。强烈的蒸发浓缩作用以及高pH、高碱度、高钠低
钙含量的水化学特征有利于氟富集。大同盆地高氟地下水的形成是含氟矿物的溶解、离子交换和蒸发浓缩作用等水文地球化学
过程共同作用的结果。 相似文献
变化特征分析的基础上,深入讨论了高氟地下水的空间分布规律、控制因素及其形成的水文地球化学过程。结果表明,整个盆地
浅层孔隙水中的氟质量浓度普遍较高,变化范围为0.29~6.22mg/L,平均值为1.82mg/L。氟质量浓度高值区主要分布于盆地
中部和北部,呈现出由盆地边缘至盆地中心,质量浓度趋向于升高的变化规律。强烈的蒸发浓缩作用以及高pH、高碱度、高钠低
钙含量的水化学特征有利于氟富集。大同盆地高氟地下水的形成是含氟矿物的溶解、离子交换和蒸发浓缩作用等水文地球化学
过程共同作用的结果。 相似文献
4.
《地球科学与环境学报》2020,(5)
鲁西北地区是饮水型氟中毒较为突出的地区。选取鲁西北阳谷地区为研究对象,以水文地质调查和取样分析为工作基础,对浅层地下水采用多元统计分析法、地理信息空间分析法及Piper三线图探究了高氟地下水化学特征和赋存特征,结合饱和指数、Gibbs图和氯碱指数以及氟在土壤与地下水的相关关系,从溶解与沉淀平衡、蒸发浓缩和离子交替吸附作用方面分析了氟的来源和高氟地下水成因。结果表明:阳谷地区F~-浓度大于或等于2 mg·L~(-1)的高氟水分布于地形较高的古河床高地;地下水F~-浓度由低到高,阳离子则由Ca~(2+)、Mg~(2+)向Na~+转变,阴离子则由SO■和Cl~-向HCO~-_3转变;阴、阳离子浓度随F~-浓度变化显示不同的规律性,且在F~-浓度大于或等于4 mg·L~(-1)的高氟水中,这种规律性变化更为明显;土壤和地下水呈碱性、高HCO~-_3的化学特征以及区域地下水受蒸发浓缩作用影响是高氟水形成的水文地球化学背景条件;方解石、萤石和石膏的溶解与沉淀平衡以及阴、阳离子交替吸附作用是高氟水形成和分布的主控因素。 相似文献
5.
地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids,简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO3·SO4-Na·Mg·Ca型和SO4-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO3-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。 相似文献
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岩溶地下水是泰安市城区重要供水水源,近年来随着气候环境变化和人为活动的影响,岩溶地下水水化学特征日趋复杂,但其水化学特征及成因尚不明晰。为识别研究区地下水水化学特征、成因机制,本文采用数理统计方法、离子比值、水化学图解等方法,研究了该区岩溶地下水的水文地球化学特征。结果表明：研究区内岩溶地下水水化学类型主要为HCO3Ca型、HCO3·SO4Ca 型、HCO3·SO4·ClCa型。地下水水化学成分主要受水岩相互作用控制,以溶滤作用为主,地下水中的Ca2+、Na+、HCO-3、SO2-4主要来源于方解石、白云石的碳酸盐岩及石膏、盐岩等蒸发岩的溶解,且存在逆向的阳离子交替吸附作用,导致Ca2+含量增加,Na+含量减少,人为活动影响导致地下水中Cl-、NO-3浓度增加。研究成果为研究区内岩溶地下水的合理开发与保护提供了依据。 相似文献
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为了明晰张家口坝下地区高氟地下水的成因，探究其对当地居民饮用水安全的潜在影响，采集了391组潜水样品（井深≤ 100 m），通过水化学分析法、图解法、离子比例法、饱和指数计算法等对高氟地下水的分布与成因进行了分析，并利用美国EPA非致癌健康风险评价模型对四类受体人群进行健康风险评价。结果表明，研究区高氟地下水（ρ（F-）>1.5 mg/L）主要分布在地势低洼、高氟岩浆岩下游的山前地带、封闭式小盆地、沿河两侧的径流滞缓区等地区，其主要机制主要包括矿物风化溶解作用、碱性环境下的晶格置换作用和阳离子交换作用；盐效应会影响研究区地下水中F-富集，但不是高氟地下水的主要成因；农业活动与地下水中F-的富集无关。此外，坝下地区分布的电厂、钢铁厂等是永定河水系的潜在污染源，对高氟地下水形成的影响不容忽视。研究区婴儿、儿童、成年男性和成年女性的平均健康风险指数依次为1.20，0.74，0.69，0.56，呈现出受体年龄越小，风险越高；女性对含氟地下水的抗风险能力优于男性的特征。建议针对高风险区发展多水源联合供水模式，提升退氟改水工程效率，保障区域供水安全。 相似文献
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通过对敦煌盆地38个地下水样品的采集和测试,运用描述性统计法和因子分析法对地下水的化学特征及其成因进行了分析。在此基础上,利用美国农业部(USDA)评价方法和Wilcox图解法对地下水质进行了评价。研究结果表明:敦煌盆地浅层地下水中主要阳离子为Ca2+、Na+、Mg2+,主要阴离子从补给区→径流区→排泄区由HCO3-→SO42-→Cl-转换;深层地下水中阳离子以Na+、Mg2+为主,阴离子主要为Cl- 、SO4 2-、HCO3-,且三者含量较为接近;影响盆地内地下水化学特征的主要因素为蒸发浓缩作用和矿物的溶解作用;水质评价结果显示,可作为农作物灌溉用水的水样约占总水样的26.3%,分布在党河洪积扇扇顶补给区、扇中与扇缘径流区和盆地东南部细土平原径流区。 相似文献
10.
洞庭湖平原西部地区浅层承压含水层是当地主要的地下水开采层,却面临严重的水质型缺水问题,其中以铵氮异常最为典型,但目前对于其来源和富集机制的认识十分薄弱。以洞庭湖平原西部为研究区,沿区域地下水流方向对地下水样品进行水文地球化学分析,旨在查明地下水中铵氮的来源,揭示地下水流动对铵氮富集的控制机理。结果表明:NH4-N质量浓度为0.05~16.75 mg/L,且与DOC、HCO3-、As、Fe2+、Mn、P质量浓度呈现较好正相关性;而高质量浓度的NH4-N对应着很低质量浓度的Cl-、SO42-、NO3-和很低的Cl/Br比值,可以推测浅层承压水中的铵氮主要由天然有机质矿化作用产生,而非人为输入。沿着地下水流向,NH4-N和As、Fe2+、Mn质量浓度均显著升高,说明由于水流越来越滞缓,含水介质颗粒越来越细,沉积物有机质越来越富集,含氮有机质矿化作用逐渐增强,使得NH4-N质量浓度逐渐升高,并形成了还原性逐渐增强的地下水环境,相关地球化学过程产生的还原性组分（砷、铁、锰等）也逐渐富集。本研究进一步丰富了地下水原生铵氮的成因理论,可为当地的供水安全保障提供理论基础。 相似文献
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为了解肥城市地下水水化学特征及水质状况,选取20个地下水水质分析数据,综合运用统计分析、Piper三线图,Gibbs图及离子比值等水化学方法,分析了地下水水化学特征,基于模糊综合评价法,对地下水进行了质量评价。结果表明,研究区地下水中阳离子以Ca^2+,Mg^2+为主,阴离子则以HCO^-3,NO^-3,SO 2-4为主,阴、阳离子分别存在HCO^-3>NO^-3>SO 2-4>Cl-和Ca^2+>Mg^2+>Na^+>K^+的关系。TDS介于325.0~1720.0 mg/L之间,均值为741.55 mg/L。地下水呈弱碱性,且属高硬水。地下水化学类型以HCO 3-Ca,HCO 3·SO 4-Ca为主,水-岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素,主要受碳酸盐岩的风化溶解控制。研究区地下水以Ⅱ,Ⅲ类水为主,占65%,但Ⅴ类水所占比重也较大,占到了35%。 相似文献
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水土界面氟的迁移对高氟地下水的形成具有重要影响。以大同盆地典型氟中毒区为例,分析了不同岩性沉积物中的氟质量分数和形态分布特征,并通过室内静态实验,探究了水溶液的pH值、Ca2+、HCO-3以及H2PO-4质量浓度对水土界面氟迁移的影响。研究结果表明,沉积物中不同形态氟按含量由高到低的顺序依次为:残余态氟≥铁锰氧化态氟>水溶态氟>有机束缚态氟>离子交换态氟;各形态氟在不同岩性沉积物中含量大小均表现为:黏土>粉质黏土>粉砂;在沉积物中,黏土矿物和方解石是主要的固氟矿物成分。溶液的pH值、Ca2+、HCO-3以及H2PO-4质量浓度与氟在沉积物表面的吸附-解吸和沉淀-溶解平衡密切相关,沉积物对氟的吸附量随溶液pH值和HCO-3质量浓度增大而降低,随Ca2+和H2PO-4质量浓度增大而增大。 相似文献
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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20~50m 的浅层地下水中,总砷质量浓度为0.56~927
μg/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SO24- 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。 相似文献
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20~50m 的浅层地下水中,总砷质量浓度为0.56~927
μg/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SO24- 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
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在山东省北部(鲁北)地区,当地群众由于长期饮用高氟深层地下水,极易导致地氟病,严重影响当地群众的身体健康。根据取样分析,研究区深层地下水氟离子含量大致呈现由南向北、由东向西依次增大的趋势,并且同一地段不同深度、不同岩性的氟离子含量也不尽相同,粘土中氟离子含量普遍大于粉砂层中的含量,高氟地下水多为弱碱性水,高氟地下水Na/Ca比高,高氟水与Na/Ca呈对数相关,相关性较好;高氟水水化学类型一般为HCO_3·Cl-Na型。从地质环境、水文地质环境、水文地球化学角度初探了鲁北平原深层高氟地下水的水文地球化学成因,认为鲁北深层高氟水的形成及分布规律主要受沉积环境、径流条件以及开采量的影响。由于沉积物来源的不同、水化学特征的迥异以及深层地下水的大量开采,粘土层压密释水过多补给,同时由于粘土层由南向北厚度逐渐增大,地下水径流进一步变缓,造成氟离子含量逐步增高,形成了南北部相差较大的氟离子分布特征。 相似文献
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为查清山东泰安大汶口化工集聚区浅层地下水环境质量状况，采集地下水样品9组，运用统计分析、相关性分析、因子分析、离子比例关系和饱和指数法，查明研究区浅层地下水化学特征，分析地下水中各离子来源及控制因素。结果表明，研究区浅层地下水为淡水—微咸水，TDS介于0.98～2.40g/L；阳离子以Ca2+、Na+为主，占阳离子含量的49.57%、38.56%，阴离子以Cl、HCO3为主，占阴离子含量的52.81%、25.99%；水化学类型以ClCa·Na为主；浅层地下水化学特征主要受岩石溶滤作用、人类活动因素的影响，二者的贡献率均为40%。在人类活动因素中，工业污染的贡献率达到了31%，说明人类活动因素对地下水环境造成了严重影响，且随着时间的推移，影响程度将更为显著。 相似文献
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奎屯河流域水土中氟的分布规律 总被引：6，自引：0，他引：6
通过对奎屯河流域包气带土壤和地下潜水取样分析,发现从山前洪积砾质倾斜平原到冲洪积平原,氟质量浓度的迁移分布明显具有淋溶-径流、径流-淋溶蒸发、溶滤-强烈蒸发浓缩3个水文地球化学分带。氟质量浓度在细粒粘土粉土层中相对较高,而在砂层中相对较低,无论属于哪种岩性结构在地下潜水位附近氟含量都相对较高。该流域内3条河流氟质量浓度均为上游低下游高,且在流域上游增幅相对较小而在下游增幅相对较大。环河道由近河岸到远河岸水土中氟质量浓度也逐渐增加。初步分析认为,该内陆平原地区氟的富集是以蒸发浓缩作用为主。运用热力学理论进行了验证,水土中氟的水平分布规律是一致的,并可相互转化。 相似文献
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鲁西北平原区位于山东西部,是重要的工业基地和粮食产区,面临着地下水资源缺乏和水质不佳的问题,浅层孔隙水中Mn含量超标严重。利用区内建立的国家地下水监测工程网络,测试浅层孔隙水中Mn的含量,分析地下水中Mn含量与水文地质条件和地下水化学特征的关系。结果表明:研究区内浅层孔隙水中Mn含量较高,平均值0.847mg/L,最大浓度为4.91mg/L,单指标评价结果超过Ⅲ类限值的监测点227个,超标率81.9%;在山前冲洪积平原区、黄泛平原区和滨海平原区,含水层岩性和地下水径流条件是影响Mn的迁移和富集的主要因素,受人类活动影响改变的地下水酸碱环境和海水入侵在局部地区形成了Mn高值区。从成因来看研究区锰超标属于背景值偏高。 相似文献
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在系统收集柴达木盆地西部地区各主要油田古近系和新近系油田地层水化学测试分析资料后,发现该地区地层水矿化度很高,均值为166g·L-1,最低值达到3.90g·L-1,具有高浓缩地层水特征,属卤水级,且主要是由Na++K+组成的CaCl2型水,反映封闭条件好。各主要离子在纵向上呈增加和减小交替变化的趋势,矿化度随深度的增加表现为先减小后增大的趋势,这与中国东部盆地明显不同。各离子比值（钠氯系数、变质系数和脱硫酸系数）均反映出该地区地层整体封闭性好。上、下油砂山组Ca2+富集主要由白云石化作用导致,其次是方解石溶解,白云石化同时也使其Mg2+贫乏。上、下干柴沟组仅有少数数据点表现出Ca2+富集,应是方解石溶解导致的,绿泥石化是其Mg2+贫乏的主要原因。SO2-4亏损主要是由大量膏岩的沉淀和油藏中大量硫酸盐还原细菌的还原作用导致。除了SO2-4被还原会产生HCO-3之外,有机质成熟过程中CO2及有机酸的加入也可造成地层水中HCO-3质量浓度的增加。 相似文献