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基于氢氧稳定同位素地下水补给与滞留时间研究中的应用进展
1
作者 王颖 《世界生态学》 2026年第1期74-83,共10页
地下水是全球最重要的淡水资源之一,在维系区域水安全、生态系统稳定及社会经济发展中发挥着不可替代的作用。准确识别地下水补给来源、流动路径及其滞留时间,是揭示地下水循环过程和实现水资源可持续管理的关键科学问题。氢氧稳定同位... 地下水是全球最重要的淡水资源之一,在维系区域水安全、生态系统稳定及社会经济发展中发挥着不可替代的作用。准确识别地下水补给来源、流动路径及其滞留时间,是揭示地下水循环过程和实现水资源可持续管理的关键科学问题。氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)作为天然示踪剂,因其对水循环过程高度敏感、示踪尺度灵活,在地下水研究中得到了广泛应用。近年来,随着同位素分析技术和水文模型方法的不断发展,氢氧同位素在地下水补给来源识别、地表水–地下水相互作用解析以及地下水年龄与滞留时间估算等方面取得了显著进展。本文系统梳理了氢氧稳定同位素在地下水研究中的理论基础与主要应用方向,重点综述其在地下水补给与滞留时间研究中的方法体系与典型案例,总结气候变化和人类活动对地下水同位素特征的影响机制,并讨论当前研究面临的关键挑战与未来发展趋势。研究表明,氢氧同位素技术在多源补给解析和地下水时间尺度量化方面具有显著优势,但在非稳态补给条件和复杂水文地质背景下仍存在不确定性。未来,通过加强长期监测、推进多同位素联合示踪及模型耦合应用,有望进一步提升地下水系统认知水平,为区域水资源管理提供科学支撑。 展开更多
关键词 氢氧稳定同位素 地下水补给 滞留时间 水循环 气候变化
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小江断裂带南段典型地热泉群水文地球化学特征及形成机制研究 被引量：1
2
作者 肖勇 张雨晴 +4 位作者 杨文春 朱文祥 施文超 王杰 杨洪杰 《地球学报》 北大核心 2026年第1期65-77,共13页
大型断裂与岩溶复合区域水热活动机制复杂,厘清地热水成因是实现其地热资源科学合理开发利用的关键。本文以小江断裂南段热水塘地热泉群为研究对象,通过系统采集区域冷、热水样,综合运用水文地球化学、环境同位素及地质水文地质分析手段... 大型断裂与岩溶复合区域水热活动机制复杂,厘清地热水成因是实现其地热资源科学合理开发利用的关键。本文以小江断裂南段热水塘地热泉群为研究对象,通过系统采集区域冷、热水样,综合运用水文地球化学、环境同位素及地质水文地质分析手段,探究断裂带与岩溶发育对地热水形成、出露过程的控制作用。研究发现,热水塘地热泉水出露温度48.2~50.6℃,pH值6.6~7.0,TDS值784~851 mg/L,其水化学特征显著区别于抚仙湖临岸湖水与区域冷泉水。地热系统补给水源为抚仙湖湖盆东南火特村南部山区(高程2531~2716 m)大气降水;补给水沿断裂与岩溶通道下渗至2145~2447 m深处,热储层温度为179~201℃,地下滞留时间长达24~28 ka;地热水与围岩发生了充分水岩作用,但其在径流至排泄区浅表时遭遇岩溶通道控制的大量浅循环冷水混入(冷水混入比例86%~89%),改变了其水化学组成并破坏了水化学平衡状态,最终在抚仙湖湖岸出露形成富集SiO2(40.5~43.1 mg/L)、砷(0.05~0.06 mg/L)、氟(1.50~1.68 mg/L)等特征组分的中性至弱碱性低温地热泉水。 展开更多
关键词 水热型地热 地热水 成因模式 出露机制 岩溶 抚仙湖
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淮南煤田寒武-奥陶系岩溶地下水水文地球化学特征及其热指示意义
3
作者 张海涛 陈晓晴 +8 位作者 许光泉 靳清增 刘璐 李旭 王朱亭 王锴 李子璇 赵安安 王浩 《煤炭学报》 北大核心 2026年第2期1517-1533,共17页
寒武-奥陶系碳酸盐岩含水层在我国华北地区广泛分布,具有富水性较强、水温较高和易于回灌等特点,是我国中深层地热资源开发利用的优先选择。早期研究主要集中在寒武-奥陶系含水层的渗透性、富水性和水化学特征等方面,对其地热水的成因... 寒武-奥陶系碳酸盐岩含水层在我国华北地区广泛分布,具有富水性较强、水温较高和易于回灌等特点,是我国中深层地热资源开发利用的优先选择。早期研究主要集中在寒武-奥陶系含水层的渗透性、富水性和水化学特征等方面,对其地热水的成因尚不清楚,从而限制了地热水资源的评价与开发。以华北南缘的淮南煤田寒武-奥陶系岩溶地下水为对象,通过对区内32个地面水文钻孔及井下出水点的主要离子和环境同位素(^(34)S_(SO_(4))、^(18)O_(H_(2)O)、^(2)H_(H_(2)O)、^(13)C_(DIC)、^(14)C_(DIC))进行测试分析,探讨并揭示了该含水层的水文地球化学及地热学特征。结果表明:淮南煤田南部碳酸盐岩露头区为地下水补给区,具有水温低(18.1~23.2℃)、溶解性总固体(TDS)低(0.28~0.49 g/L)的特点,水化学类型为HCO_(3)-Ca型;中部隐伏区为地下水径流和排泄区,具有水温高(30.6~50.7℃)、TDS高(1.93~3.06 g/L)的特点,水化学类型为Cl-Na型。研究区中部地热水的形成过程主要以蒸发岩(岩盐和石膏、硬石膏)溶解和阳离子交换作用为主导,其次还受到碳酸盐溶解、去白云石化作用以及微生物作用等的共同影响。研究区地热水主要来自古大气降水的入渗补给,其校正年龄为3.108~3.683万年(平均为3.414万年),对应于晚更新世。二氧化硅温标显示区内岩溶热储温度为59.8~80.1℃(平均为68.1℃),地热水的循环深度为1559.7~2273.8 m(平均为1851.8 m)。基于上述研究成果,建立了淮南煤田寒武-奥陶系碳酸盐岩含水层地热水循环演化的概念模型。在地形和重力驱动下,南部露头区的大气降水沿着裂隙和断层等通道向下入渗,并在地下深部不断加热形成地热水。在此过程中,地下水与夹杂有蒸发岩矿物的碳酸盐岩发生了水岩相互作用,形成了含高盐、高硫的地热水,最终以越流、井下钻孔和出水点的形式向外排泄。 展开更多
关键词 碳酸盐岩含水层 地热水 水文地球化学 环境同位素 寒武-奥陶系 淮南煤田
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关中盆地东部浅层高氟地下水分布特征及富集成因
4
作者 陈志军 杨泽元 +4 位作者 曹建文 姜守俊 卢全中 刘聪 李文莉 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期95-109,共15页
关中盆地东部是我国典型地方性氟中毒病区,其浅层地下水氟富集机制呈现显著的地貌分异特征,但已有研究多局限于单一地貌类型,对多尺度地貌控制机制及水文地球化学过程下的时空异质性认知不足。研究基于多地貌单元,针对浅层含氟地下水的... 关中盆地东部是我国典型地方性氟中毒病区,其浅层地下水氟富集机制呈现显著的地貌分异特征,但已有研究多局限于单一地貌类型,对多尺度地貌控制机制及水文地球化学过程下的时空异质性认知不足。研究基于多地貌单元,针对浅层含氟地下水的水化学特征与氟富集主导机制差异进行研究,采集了94组地下水样品,涵盖了黄土台塬、北洛河河谷、渭河阶地等地貌单元,测定了水中的F^(−)及常规水化学离子浓度。运用数理统计、Gibbs图、Piper三线图等方法,对浅层含氟地下水的水化学特征、分布特征以及在不同地貌单元间的成因差异进行了深入探讨。结果表明:(1)浅层地下水呈弱碱性,具有高F^(−)、高总溶解性固体、高Na+的特征,水化学类型较为复杂;(2)在平面分布上,北洛河河谷中F^(−)浓度较低,而渭河阶地和黄土台塬中F^(−)浓度较高;(3)垂直方向上,随着埋深增加,黄土台塬和渭河阶地中F^(−)浓度呈降低趋势,而北洛河阶地则相反;(4)沿着孙镇黄土台塬至北洛河河谷方向,随着地下水径流路径延长,F^(−)浓度逐渐降低,而在韦庄黄土台塬至渭河阶地方向上F^(−)浓度则逐渐升高。研究表明不同地貌单元的氟富集主导机制差异明显,黄土台塬区以硅酸盐风化-离子交换协同控制的淋滤释放为主导;渭河二级、三级阶地蒸发浓缩效应显著,强烈的蒸散作用导致F^(−)次生富集;北洛河一级阶地受地表水-地下水交互作用影响,水力联系密切导致F^(−)浓度稀释效应显著。研究可为高氟地下水风险区划和地方病精准防控提供空间分异理论依据。 展开更多
关键词 关中盆地 浅层地下水 氟 分布特征 富集机制
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浙东南沿海龙港地区地下水化学特征及成因
5
作者 曾丽 叶文荣 +4 位作者 黄冀 袁静 许鹏飞 张育志 李梦碧 《地质论评》 北大核心 2026年第2期557-571,共15页
浙东南沿海龙港地区属滨海平原地貌,受古海侵咸化和人类活动影响,地下水渗流场演化过程较为复杂。笔者等为了研究浙东南沿海龙港地区地下水化学特征及演化规律,采集区内地表水、潜水、第Ⅰ、Ⅱ承压水水样43组,并结合4眼监测井水样及历... 浙东南沿海龙港地区属滨海平原地貌,受古海侵咸化和人类活动影响,地下水渗流场演化过程较为复杂。笔者等为了研究浙东南沿海龙港地区地下水化学特征及演化规律,采集区内地表水、潜水、第Ⅰ、Ⅱ承压水水样43组,并结合4眼监测井水样及历史水样资料综合分析的基础上,综合运用多元统计分析、水化学图、离子比例系数、饱和指数和反向水文地球化学模拟等方法对该地区水化学时空演化特征进行分析,并探讨水质成因。结果表明:①研究区潜水水化学类型以Cl^(-)·HCO_(3)^(-)—Na^(+)、HCO_(3)^(-)·Cl^(-)—Ca^(2+)·Na^(+)型为主;第Ⅰ承压水为Cl^(-)—Na^(+)型;第Ⅱ承压水以HCO_(3)^(-)·Cl^(-)—Na^(+)型为主。②研究区水体环境总体呈中—弱碱性,水体阳离子平均浓度由大到小依次为Na^(+)>Ca^(2+)>Mg^(2+)>K^(+),阴离子浓度由大到小为Cl^(-)>HCO_(3)^(-)>SO_(4)^(2-)。③研究区内地表水和潜水(民用井)主要受岩石风化溶解作用控制;第Ⅱ承压水和少数潜水受到蒸发浓缩和岩石风化综合作用的共同影响;第Ⅰ承压水和多数潜水受蒸发作用明显。④研究区地下水化学组分主要为硅酸盐、岩盐的溶解,方解石和白云石的溶解或沉淀,阳离子交替吸附后形成。研究结果对浙东南沿海龙港地区地下水可持续开发利用具有重要指导意义。 展开更多
关键词 龙港地区 滨海平原 水化学特征 水质成因
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天津滨海地区不同碘化物浓度地下水微生物群落结构特征
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作者 谢定昇 李梦娣 +1 位作者 张翠霞 李海明 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期263-276,共14页
微生物对碘化物(以I^(−)计)在地下水中的迁移富集有重要影响,进而影响水资源安全。目前关于微生物在I^(−)迁移富集中作用的研究多集中于实验室条件下对特定微生物的培养,对于自然环境下微生物群落与I^(−)的相互作用的研究较为有限。为... 微生物对碘化物(以I^(−)计)在地下水中的迁移富集有重要影响,进而影响水资源安全。目前关于微生物在I^(−)迁移富集中作用的研究多集中于实验室条件下对特定微生物的培养,对于自然环境下微生物群落与I^(−)的相互作用的研究较为有限。为了解不同I^(−)浓度的地下水中微生物群落结构特征,针对天津滨海地区不同I^(−)浓度地下水中的微生物群落,采用Mantel test检验、α多样性、LEfSe分析、共现网络及PICRUSt2分析等对相关微生物数据进行分析。结果表明:(1)地下水样品中共检测到相对丰度>0.01%的微生物23门、42纲、122目、215科、392属,其中变形菌门、拟杆菌门、弯曲杆菌门、放线菌门为微生物群落优势门类;(2)地下水微生物群落与pH值、Na^(+)、Ca^(2+)、Mn^(2+)、总溶解性固体浓度等水化学环境因子有正相关关系;(3)微生物群落的多样性、生态系统复杂性、丰富度随I^(−)浓度梯度上升而下降;随I^(−)浓度梯度上升,物种覆盖范围有所扩大,群落结构逐渐由聚集到离散,各物种相对独立性提高。研究成果可为天津及类似滨海地区地下水微生物-碘相互作用机制研究提供一定参考。 展开更多
关键词 高碘 地下水 水化学 微生物群落 多样性 差异性
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赣江下游地下水三氮源解析及其对极端降水-干旱的响应
7
作者 赵崇桢 储小东 +2 位作者 陈婷 马文洁 高柏 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期80-94,共15页
极端气候事件频繁发生对地下水质量影响较为显著,但目前针对极端气候驱动下地下水中“三氮”(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)来源及“三氮”对水文地球化学过程的响应研究仍有不足,尤其在极端降水和干旱条件下,“三氮”时空分布特征及来... 极端气候事件频繁发生对地下水质量影响较为显著,但目前针对极端气候驱动下地下水中“三氮”(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)来源及“三氮”对水文地球化学过程的响应研究仍有不足,尤其在极端降水和干旱条件下,“三氮”时空分布特征及来源解析未被充分探讨。以江西省赣江流域下游及其南支区域地下水为对象,采集样本并分析极端气候条件下的水文地球化学特征,采用正交矩阵因子分解(positive matrix factorization,PMF)模型解析“三氮”来源,对比极端降水和干旱条件下“三氮”浓度变化、时空分布、来源贡献以及对极端气候的响应机制。结果显示:极端气候显著影响赣江下游地下水水位和氧化还原环境,极端干旱时地下水水位降幅大,氧化还原电位(Eh值)降低;水化学类型为HCO_(3)-Ca型,极端降水和干旱分别导致不同离子变异性增强;极端降水期NH_(4)^(+)-N浓度下降,NO_(3)^(-)-N沿河流方向增加;极端干旱期NH_(4)^(+)-N与NO_(2)^(-)-N浓度显著上升。PMF源解析显示:盐类溶解(石膏、镁盐矿物等)、土壤氮转化(硝化及反硝化作用等)和人类活动(农业活动、生活污水排放及工业废水排放等)分别是NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和NO_(3)^(-)-N的主要来源,极端气候显著改变了这些来源的贡献率。极端气候下,地下水中氮化合物的变化与水文地球化学过程紧密相关,极端干旱时蒸发浓缩作用增强导致NH_(4)^(+)-N累积,极端降水时地下水受降水补给稀释导致NO_(3)^(-)-N浓度上升及NO_(2)^(-)-N浓度降低。本研究揭示了极端气候下地下水中“三氮”来源及其水文地球化学演化机制,为区域地下水污染防控及水资源管理提供理论支持。 展开更多
关键词 极端降水 极端干旱 地下水 三氮 赣江流域
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保定市区西部地下水循环规律及一亩泉成因研究:来自水化学、同位素和地下水位动态的证据
8
作者 魏世博 贾茂平 +3 位作者 吴初 张福存 罗银飞 吕永高 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期525-534,共10页
受人类活动和气候变化叠加影响,保定市区西部山前平原地下水情势发生显著变化,一亩泉复涌也引起广泛关注。为科学调控地下水位和实施一亩泉泉域保护治理,开展变化环境下保定市区西部山前平原地下水循环规律研究和一亩泉成因研究尤为必... 受人类活动和气候变化叠加影响,保定市区西部山前平原地下水情势发生显著变化,一亩泉复涌也引起广泛关注。为科学调控地下水位和实施一亩泉泉域保护治理,开展变化环境下保定市区西部山前平原地下水循环规律研究和一亩泉成因研究尤为必要。本研究采用水化学与同位素分析、地下水位动态监测、钻探技术,获取了研究区多源数据,系统解析保定市区西部山前平原地下水循环规律及一亩泉成因。结果表明:平原区隐伏裂隙岩溶水与上覆松散岩类孔隙水水力联系密切;极端强降水条件下,山前平原隐伏裂隙岩溶水、浅层松散岩类孔隙水对山区地下水侧向径流补给响应敏感,地下水位响应的控制机理为侧向径流补给,隐伏裂隙岩溶水对山区地下水侧向径流补给的响应较松散岩类孔隙水强烈。一亩泉泉水主要来源于第I、II含水层组中地下水,与碳酸盐岩裂隙岩溶水无直接水力联系。一亩泉东侧第I、II含水层组中含水层累计厚度骤减,造成地下水向下游侧向径流受阻,承压水头抬升;加之地势低洼、浅部地层岩性颗粒相对较粗等有利于地下水溢出的因素,第I、II含水层组中地下水在一亩泉村溢出成泉。 展开更多
关键词 地下水循环 极端强降水 隐伏裂隙岩溶水 一亩泉
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珠海市偏硅酸矿泉水的分布特征及成因机制
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作者 何军 吴盼 +3 位作者 黎义勇 曾敏 顾涛 赵信文 《中国地质调查》 2026年第1期102-111,共10页
我国华南花岗岩地区广泛发育偏硅酸矿泉水,为查明花岗岩地区偏硅酸矿泉水的分布特征及其成因机制,以珠海市发育的花岗岩型偏硅酸矿泉水为例,综合运用地质统计学、水文地球化学等方法研究偏硅酸矿泉水的分布和水化学特征,识别成因机制和... 我国华南花岗岩地区广泛发育偏硅酸矿泉水,为查明花岗岩地区偏硅酸矿泉水的分布特征及其成因机制,以珠海市发育的花岗岩型偏硅酸矿泉水为例,综合运用地质统计学、水文地球化学等方法研究偏硅酸矿泉水的分布和水化学特征,识别成因机制和主要的控制作用。结果表明:偏硅酸矿泉水以HCO_(3)-Ca·Mg型和混合HCO_(3)-Ca·Na型为主,低偏硅酸地下水则以混合Cl-Ca·Mg型为主;地下水中偏硅酸的浓度为3.54~121.68 mg/L,平均值为29.02 mg/L;偏硅酸矿泉水样数量为80件,占比为37.91%,偏硅酸矿泉水主要分布于花岗岩较为发育的黄杨山和凤凰山山前地带。研究区花岗岩具有高硅的地球化学背景,地质建造是偏硅酸矿泉水形成的物质基础。伴随着花岗岩的风化,Si不断向地下水中迁移,从而形成富含偏硅酸的地下水。硅酸盐矿物的风化水解对偏硅酸矿泉水化学特征起到主要控制作用,地下水中的偏硅酸主要来自于钙长石、钠长石、钾长石等的非全等溶解。研究成果可为花岗岩地区偏硅酸矿泉水的调查评价和开发利用提供科学依据。 展开更多
关键词 花岗岩 偏硅酸 地下水 水文地球化学 成因机制
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河流-地下水交互带全氟和多氟烷基化合物迁移与滞留数值模拟研究
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作者 许诗滢 谢月清 +3 位作者 强郁城 孙媛媛 付融冰 吴吉春 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第2期223-234,共12页
全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFAS)作为新污染物,因其环境持久性与生物毒性对水环境构成严重威胁。而河流-地下水交互带中PFAS迁移与滞留特性尚不明确,需要揭示河水水位波动条件下PFAS在交互... 全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFAS)作为新污染物,因其环境持久性与生物毒性对水环境构成严重威胁。而河流-地下水交互带中PFAS迁移与滞留特性尚不明确,需要揭示河水水位波动条件下PFAS在交互带中的迁移与滞留机制,厘清PFAS迁移与滞留的关键控制参数。以全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)为典型污染物,首先基于土柱试验构建一维PFOA迁移模型,验证模型可靠性并反演吸附系数;继而构建二维河流-地下水断面模型,模拟PFOA在交互带中的运移过程及其对不同参数(波高、波长、吸附系数、渗透系数、入渗补给系数、孔隙度)的响应。研究表明:河水水位变化驱动的交互带蓄水效应显著延长了PFOA在交互带中的滞留时间,呈现“易进难出”的非对称迁移特征;与保守溶质相比,PFOA因吸附作用滞留更久;吸附系数、波高、波长和渗透系数是影响PFOA迁移与滞留的关键参数;吸附系数增大显著降低峰值浓度但同时大幅延长滞留时间,波高增大促使峰值升高与滞留时间延长,波长增加会延迟峰值到达时间并延长滞留时间,渗透系数提高可提升PFOA迁移速率并缩短滞留时间。相关成果可为季节性水位波动区域PFAS污染的风险评估与治理提供理论依据。 展开更多
关键词 全氟辛酸 河流 地下水 交互带 数值模拟 水位波动
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河套盆地含水层沉积物铀赋存特征及对地下水铀富集的影响
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作者 章一川 常光明 +2 位作者 鲁重生 邢世平 郭华明 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期535-547,共13页
长期暴露在高铀(U)地下水中会对人体健康造成潜在威胁。尽管高U地下水形成的水文地球化学过程已得到广泛研究,目前对含水层沉积物的水文地球化学特征如何控制地下水U迁移和富集仍缺乏深入理解。本文以河套盆地为研究区,采集了山前区和... 长期暴露在高铀(U)地下水中会对人体健康造成潜在威胁。尽管高U地下水形成的水文地球化学过程已得到广泛研究,目前对含水层沉积物的水文地球化学特征如何控制地下水U迁移和富集仍缺乏深入理解。本文以河套盆地为研究区,采集了山前区和平原区含水层沉积物样品并对其中U的不同赋存形态和含量进行分析。结果表明,山前区沉积物中U含量远高于平原,山前区U主要以铁锰氧化物结合态(F3-U)为主,平原区主要为基质态(F5-U)。沉积物U含量随其粒径减小呈现增大的趋势,其中黏土沉积物中U含量最高。沉积物中各赋存态U含量与Fe、Mn含量均呈正相关关系,表明Fe、Mn对沉积物中U富集有着重要控制作用。地下水中的U主要受到沉积物中可交换态(F1-U)、碳酸盐结合态(F2-U)和铁锰氧化物结合态(F3-U)这三种赋存形态的控制。在山前区,解吸附和氧化溶解作用促进地下水中U的富集;在平原区,含水层中铁锰氧化物还原溶解释放的U在还原环境中被还原为U(IV)再次固定在沉积物中,形成高Fe 2+低U的地下水。本研究将含水层沉积物地球化学特征与地下水U的迁移富集建立联系,揭示了含水层沉积物铀赋存特征对地下水U富集的影响。 展开更多
关键词 河套盆地 铀 含水层沉积物 地下水 氧化还原过程
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水库水位变动影响下消落带沉积物氮磷吸附解吸行为与释放通量估算
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作者 吴默涵 苏小四 +1 位作者 宋铁军 郝源 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期14-24,共11页
水库水位变动而形成的消落带作为水陆交错带的关键界面,其沉积物氮磷释放是影响水库水质的重要因素。然而,周期性水位变动引发的消落带氧化还原环境交替变化导致消落带氮磷的释放行为及其对水库水质的影响贡献尚不完全清楚。本研究以吉... 水库水位变动而形成的消落带作为水陆交错带的关键界面,其沉积物氮磷释放是影响水库水质的重要因素。然而,周期性水位变动引发的消落带氧化还原环境交替变化导致消落带氮磷的释放行为及其对水库水质的影响贡献尚不完全清楚。本研究以吉林省某大型水库为研究对象,通过采集淹水前、淹水期和退水期水库地表水和消落带沉积物样品,阐明水位变动下消落带沉积物氮磷释放规律及其对水库水质影响的贡献。研究结果表明:在整个水位波动周期(淹水前—淹水期—退水期),库水氨氮和磷酸根浓度呈现先增加后减小的趋势。沉积物氨氮含量先降低后升高,而无机磷含量则先增加后降低。吸附解吸实验表明酸性条件下(pH=5)沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附量较大,而碱性条件(pH=9)下沉积物氮磷解吸作用较强。在退水期,沉积物对氮磷表现出较强的解吸作用。质量平衡法表明,沉积物氮和磷的释放通量分别为324.15 t和8.18 t,其对水库地表水无机氮、磷变化的贡献率分别高达47.22%和57.72%。本项研究对于识别水库内源污染机制,预测水环境风险,保障居民饮水安全和推动水资源可持续管理提供重要科学依据。 展开更多
关键词 水库消落带 水位波动 氮磷含量 释放通量 吸附解吸
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南通市通州区松散孔隙含水层地下水化学特征演化规律
13
作者 董立康弘 李兆 张建忙 《水资源保护》 北大核心 2026年第1期263-274,共12页
为探究南通市通州区松散孔隙含水层地下水化学特征的演化规律,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图及离子比值分析等方法,分析了通州区2016—2023年主要含水层地下水化学特征及主要离子成分的时空演化规律。研究结果表明:地下水整... 为探究南通市通州区松散孔隙含水层地下水化学特征的演化规律,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图及离子比值分析等方法,分析了通州区2016—2023年主要含水层地下水化学特征及主要离子成分的时空演化规律。研究结果表明:地下水整体呈弱碱性;第Ⅰ承压含水层水化学类型在2016—2023年间未发生显著变化,第Ⅲ承压含水层水化学类型则由HCO_(3)-Na型逐步转变为Cl^(-)Na型;潜水含水层与第Ⅲ承压含水层主要受水岩作用影响,第Ⅰ承压含水层则受海水入侵、地层盐分溶滤及蒸发浓缩作用控制,呈现高矿化度咸水特征;地下水总溶解固体含量与Cl^(-)质量浓度高度相关,说明Cl^(-)是影响地下水总溶解固体的主要离子;在地下水位恢复过程中,第Ⅰ承压含水层水岩作用较强,促使土壤中Cl^(-)释放至地下水中,加剧了该含水层的咸化程度,同时,上覆含水层咸化水体通过越流补给第Ⅲ承压含水层,导致该含水层亦呈现轻微咸化趋势。 展开更多
关键词 地下水 化学特征 离子来源 通州区
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水岩体系Eh-pH法在层间氧化带铀成矿预测研究中的应用
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作者 杨涵 刘金辉 +4 位作者 刘武生 牛霆 罗森森 何大鹏 刘苏鹏 《铀矿地质》 2026年第2期304-314,共11页
层间氧化带砂岩型铀矿是重要的可地浸铀矿类型,准确划分氧化带、过渡带和还原带对铀成矿预测具有重要意义。文章基于水岩相互作用原理,系统阐述了水岩体系Eh-pH法的基本原理、特点及测定方法,并以居延海坳陷6号剖面为研究对象,通过对钻... 层间氧化带砂岩型铀矿是重要的可地浸铀矿类型,准确划分氧化带、过渡带和还原带对铀成矿预测具有重要意义。文章基于水岩相互作用原理,系统阐述了水岩体系Eh-pH法的基本原理、特点及测定方法,并以居延海坳陷6号剖面为研究对象,通过对钻孔岩心样品进行水岩体系Eh-pH试验和浸出液化学成分测试,定量确定了含矿层的氧化还原环境特征。研究结果表明:苦泉沟组(N2k)地层氧化带、氧化还原过渡带、还原带的Eh值范围分别为78~111 mV、-27~60 mV及-311~-280 mV;乌兰苏海组(K2w)地层还原带Eh值范围为-457~-316 mV。根据PHREEQC程序计算的铀沉淀临界Eh值,确定苦泉沟组还原带和乌兰苏海组氧化还原过渡带至还原带均位于铀沉淀区,氧化还原环境有利于铀成矿。水岩体系Eh-pH法具有成本低、数据量大、不受勘探阶段限制等优点,可为层间氧化带砂岩型铀矿成矿预测与靶区优选提供有效的技术手段。研究证明水岩体系Eh-pH法在层间氧化带砂岩型铀成矿预测中具有良好的适用性。 展开更多
关键词 水岩体系 Eh-pH法 层间氧化带 铀成矿 居延海坳陷
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离子吸附型稀土矿区水体硝酸盐分布、来源及其转化过程:以江西足洞稀土矿为例 被引量：3
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作者 韦春伊 余圣品 +7 位作者 白细民 刘海燕 王振 葛勤 陈功新 周仲魁 孙占学 郭华明 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期121-134,共14页
离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析... 离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析及多同位素技术(δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),研究了水体中NO_(3)^(-)-N来源及转化过程,并借助MixSIAR模型定量评估了各污染源的贡献率。结果表明,区内水体呈弱酸性、低矿化度特征,地表水以SO 4-Ca型为主,80%地下水为HCO_(3)-Ca型;地表水的总氮(TN)及NO_(3)^(-)-N、氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度显著高于地下水,表明其氮污染与采矿活动密切相关。空间上,氮来源与开矿使用高氨氮卤水密切相关,矿山开采活动对地表水氮污染影响显著。土地利用类型分布表明,地表水和地下水氮的来源不同,地表水氮源主要是林地中的矿山排水,而地下水氮主要来源于耕地上的农业活动。δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素组成特征及其分馏系数分析表明,地表水和地下水均以硝化作用为主。利用δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)及其重建值进行端元分析显示,SW1的NO_(3)^(-)-N主要来源于铵态氮,即采矿活动排出的高NH_(4)^(+)-N水;SW2受到采矿和农业活动的共同影响,其来源包括铵态氮、土壤氮和污水粪肥,GW主要来源于土壤氮和污水粪肥。MixSIAR定量结果表明,矿山排水对靠近开采区的地表水(即SW1)的NO_(3)^(-)-N贡献率平均值超过50%,其中65%~94%NO_(3)^(-)-N来源于矿山排水中原生NO_(3)^(-)-N的直接贡献,而在远离开采区的地表水中(即SW2),矿山排水的NO_(3)^(-)-N贡献值递减至约30%。不确定性分析UI 90显示,大气降水的贡献率最为稳定,矿山排水、粪肥污水和土壤氮的贡献率存在较大的变异性。本研究揭示了离子吸附型稀土矿区硝酸盐污染的形成机制,为矿区氮污染的精准管控提供了科学依据。 展开更多
关键词 稀土矿 氮污染 硝化作用 贝叶斯同位素混合模型 分异富集
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上海地区潜水水化学特征与成因机制
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作者 占光辉 陈明忠 黄鑫磊 《地质通报》 北大核心 2026年第2期435-447,共13页
【研究目的】潜水水环境对于上海生态之城建设具有重要意义,弄清不同沉积环境下潜水水环境特征与形成机理对水资源管理方式的优化和水土环境治理工作模式的确立具有很好的参考价值。【研究方法】通过对上海地区102口潜水监测井开展地下... 【研究目的】潜水水环境对于上海生态之城建设具有重要意义,弄清不同沉积环境下潜水水环境特征与形成机理对水资源管理方式的优化和水土环境治理工作模式的确立具有很好的参考价值。【研究方法】通过对上海地区102口潜水监测井开展地下水样品采集和分析测试,开展基于地下水化学方法的地下水环境成因和演化机制研究。【研究结果】研究结果表明,研究区潜水pH值在6.93~8.23之间,呈中—弱碱性,TDS普遍小于1000 mg/L。湖积平原区和滨海平原区潜水水化学特征差异较小,三角洲平原区潜水在主要离子含量、水化学类型上较其它2个沉积区有一定差异。3个沉积区潜水水化学成因基本相似,均以水-岩作用为主,并受蒸发作用影响。沿江沿海区域潜水受海水入侵影响不明显。正向阳离子交换反应是影响潜水水化学演化的重要因素,潜水普遍受到人类活动影响。【结论】根据研究区潜水水环境特征和成因机制,提出3类沉积环境的地下水管理方式和水土环境治理工作模式的建议。湖积平原区和滨海平原区水土环境治理工作宜以解决点状问题为主,三角洲平原区不宜布局污染型产业,水土环境治理工作需要点、面结合,并以区域性治理为主。 展开更多
关键词 上海 潜水 水化学 水-岩作用 离子来源 开发潜力
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青藏高原班公湖流域地表水与地下水中砷空间分布特征及影响因素
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作者 冯刚 严步青 +5 位作者 江凌云 邵玉祥 张坤 张云山 毛成阳 易海洋 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第2期126-136,共11页
青藏高原西北部班公湖流域各水体存在砷浓度异常现象,可能引发人体健康风险。为查明班公湖流域各水体砷浓度特征及影响因素,文章系统采集测试了流域内56个河流、湖泊、湖岸带地下水及泉等主要水体类型样品,利用多元统计、Piper图、Gibb... 青藏高原西北部班公湖流域各水体存在砷浓度异常现象,可能引发人体健康风险。为查明班公湖流域各水体砷浓度特征及影响因素,文章系统采集测试了流域内56个河流、湖泊、湖岸带地下水及泉等主要水体类型样品,利用多元统计、Piper图、Gibbs图、相关性分析和氢氧同位素等方法进行分析研究。结果显示:(1)不同类型水体的砷浓度差异较大,其中地下水砷质量浓度为1.0~8.4μg/L,平均值为3.1μg/L,河水砷质量浓度为2.2~11.0μg/L,平均值为5.0μg/L,湖水砷质量浓度为4.5~91700.0μg/L,平均值为4159.4μg/L,地下水和河水中的砷浓度空间变异较大,高砷点与部分河段缓慢的水动力条件和与之对应的强烈蒸发环境有关,这也是西侧班公湖水和其他湖泊水中砷浓度较高的重要原因,此外,湖水中砷的浓度与补给河水关联性较强;(2)高砷水的水化学类型主要为Cl—Na型和Cl—Na·Mg型,水体砷浓度与Cl^(-)、Na^(+)和K^(+)等盐度指标具有显著正相关关系,指示了高砷水体经历了强烈的蒸发浓缩作用;(3)水体氢氧同位素拟合线为δ^(2)H=4.79δ^(18)O-36.36,对比阿里地区当地大气降水线具有更小的斜率和偏负的截距,验证了弱水动力蒸发环境或蒸发岩溶解对水体砷富集具有显著影响。研究结果对保障当地居民健康饮水具有重要意义。 展开更多
关键词 砷 班公湖流域 空间分布 水化学特征 氢氧同位素
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水位上升背景下北京市泉流量动态及水化学成因研究
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作者 李鹏 卢忠阳 +5 位作者 韩旭 侯超硕 何宝南 王新娟 董佩 刘殷 《地球学报》 北大核心 2026年第2期348-360,共13页
泉水是北京市的重要自然资源,在供给饮用、维护生态、点缀园林风景等方面发挥了巨大作用,但针对泉水动态及成因的系统性研究程度较低。本文分析了水位上升背景下泉流量动态驱动因素,并以203件水样为基础,对泉水水化学形成机制进行了探... 泉水是北京市的重要自然资源,在供给饮用、维护生态、点缀园林风景等方面发挥了巨大作用,但针对泉水动态及成因的系统性研究程度较低。本文分析了水位上升背景下泉流量动态驱动因素,并以203件水样为基础,对泉水水化学形成机制进行了探讨。结果表明:降水入渗补给增加、河流生态补水、南水北调水进京后地下水减采是泉流量恢复的主因,岩溶大泉因而复涌。水化学特征主要受岩石风化作用控制,蒸发结晶及大气降水影响较小,岩溶泉水以碳酸盐岩风化为主,裂隙泉水以硅酸盐岩风化为主。Ca^(2+)、Mg^(2+)、H主要来源于碳酸盐岩和石膏的溶解,Na^(+)主要来源于盐岩矿物的溶解,N主要来源于农业硝态氮肥料。192件泉水样品水质Ⅰ~Ⅲ类占比为89.07%,而主要超标指标为T。长时间序列水质对比发现水位上升尚未明显改变山区泉水质量。研究成果可为地下水资源合理利用、泉域保护提供依据。 展开更多
关键词 北京市泉水 流量动态 水化学成因 水位上升 驱动因素
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岩溶地下水系统的碳循环
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作者 蒲俊兵 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期369-383,共15页
全球岩溶分布面积约2000万km^(2),其地下水资源约占全球地下水资源量的26.4%。在岩溶区CO_(2)-H_(2)O-CaCO_(3)相互作用的系统中,碳酸盐岩的溶蚀(风化)成为地球表层快速且大量吸收大气CO_(2)的重要表生地质过程,大量的CO_(2)被吸收进入... 全球岩溶分布面积约2000万km^(2),其地下水资源约占全球地下水资源量的26.4%。在岩溶区CO_(2)-H_(2)O-CaCO_(3)相互作用的系统中,碳酸盐岩的溶蚀(风化)成为地球表层快速且大量吸收大气CO_(2)的重要表生地质过程,大量的CO_(2)被吸收进入岩溶地下水系统,成为表层地球系统固碳的重要环节。岩溶碳循环受水循环过程的驱动,水体赋存位置及水文状态在一定程度上决定了岩溶碳循环的途径、效率、强度以及碳汇效应。本文在总结岩溶地下水系统基本特征的基础上,围绕碳的来源、碳的动态和碳的固定三个关键过程,分析了近年来岩溶地下水系统碳循环的进展。岩溶地下水系统具有多空间维度的非均质性、含水层结构的不稳定性、水文状态的高度变异性、地下水地表水转换频繁、防污性能弱、易受污染等特征,形成了特殊的水循环过程,并控制了系统的碳循环过程。岩溶地下水系统中碳主要有溶解无机碳(DIC)、颗粒无机碳(PIC)、溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)4种,它们的含量是内源碳和外源碳动态平衡的结果,其来源和贡献比受区域气候、地质、水文、生态等条件和生物活动等过程的共同影响。岩溶地下水系统DIC的动态变化受到CO_(2)效应、稀释效应、活塞效应的影响,并且受水文地质条件和水岩气相互作用程度的影响存在显著的空间变化,而OC的变化主要取决于源效应和水文效应。自养微生物的碳同化作用、生物碳泵效应、微型生物碳泵效应是岩溶地下水系统中的主要固碳机制,具有较大的固碳潜力。未来,应进一步关注分布式水碳耦合循环模型构建、岩溶地下河系统吸碳稳碳固碳储碳全流程的监测及分析技术体系构建和岩溶地下水系统固碳增汇的人工调控模式等方面的问题,可为深入理解岩溶地下水系统的碳循环过程,准确评价岩溶区的碳收支,维护岩溶区生态安全及实现“碳中和”目标提供新的科学认知。 展开更多
关键词 岩溶地下水系统 碳来源 碳动态 碳固定
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黄河中下游过渡带浅层地下水水化学特征及演化规律分析
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作者 王广华 王秀雅 +3 位作者 何正坤 刘旭阳 田大永 邓晓颖 《水利水电科技进展》 北大核心 2026年第1期39-47,共9页
通过数理统计、Piper图和Schoeller图等方法分析了黄河中下游过渡带(吉利-孟津段)浅层地下水水化学主要组分的分布特征、水化学类型及变化趋势,利用Gibbs模型、离子比值法和因子分析法揭示了其控制因素和主要来源,并结合剖面法验证了浅... 通过数理统计、Piper图和Schoeller图等方法分析了黄河中下游过渡带(吉利-孟津段)浅层地下水水化学主要组分的分布特征、水化学类型及变化趋势,利用Gibbs模型、离子比值法和因子分析法揭示了其控制因素和主要来源,并结合剖面法验证了浅层地下水水化学演化规律。结果表明:黄河中下游过渡带浅层地下水与黄河水存在密切的水力联系,地下水水化学组分主要受岩石风化作用控制(碳酸盐岩为主),并受一定程度蒸发因素和人类活动影响;阳离子交换作用和矿产开采活动导致河谷平原区地下水中碳酸盐矿物处于动态饱和状态;黄河中下游过渡带浅层地下水水化学类型相对复杂,从黄土丘陵区到黄河漫滩区变化规律为HCO_(3)-Ca·Mg型转变为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型和HCO_(3)·Cl^(-)Ca·Mg型,再转变为HCO_(3)·SO_(4)·Cl^(-)Ca·Na·Mg型、HCO_(3)·Cl^(-)Ca·Mg·Na型和HCO_(3)·Cl·SO_(4)-Mg·Ca·Na型。 展开更多
关键词 黄河中下游过渡带 浅层地下水 水化学特征 演化规律
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