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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
1
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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岩溶地下水系统的碳循环
2
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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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
3
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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近40年粤港澳大湾区水资源演变与生态环境格局变化 被引量：2
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作者 赵良杰 王莹 +4 位作者 栾崧 杨杨 吴树诚 王喆 李录娟 《中国地质》 北大核心 2025年第1期215-231,共17页
【研究目的】受气候变化与人类活动的双重影响,亟需深化对粤港澳大湾区水资源演变规律的认识,以期为实现区域水资源的可持续管理提供科学依据和决策支持。【研究方法】本文采用定性与定量相结合、历史文献资料的深度挖掘以及多源水资源... 【研究目的】受气候变化与人类活动的双重影响,亟需深化对粤港澳大湾区水资源演变规律的认识,以期为实现区域水资源的可持续管理提供科学依据和决策支持。【研究方法】本文采用定性与定量相结合、历史文献资料的深度挖掘以及多源水资源监测数据,全面分析大湾区自1980年以来近40年间的水文、降水、地表覆盖等水资源环境格局变化及其区域分异规律。【研究结果】大湾区水资源状况总体上呈现"西多东少、北多南少"的分布特征,1980—2022年平均气温22.2℃,降雨2022.1 mm,主要变化周期约4.1 a。西江、北江、东江干流平均径流量分别为11231.09 m^(3)/s、1479.63 m^(3)/s、809.42 m^(3)/s,径流变差系数介于0.19~0.27,气候格局呈现出暖湿化的趋势,水体总量出现减少趋势,植被覆盖整体上升但局部出现退化,显著退化面积6225.98 km^(2),改善面积9537.31 km^(2);水体(含湿地)面积变化速率呈现“缓慢萎缩−加速萎缩−稳步增长−缓慢增长”的阶段性特征。【结论】提出具有开发远景的41处应急备用水源地,允许开采量达234.26万m^(3)/d。大湾区具有水资源与经济发展的不协调、水生态服务功能退化、水资源时空分布不均及以地表水为主的供水水源结构单一等特点。 展开更多
关键词 水资源演变 应急备用水源 地质环境动力 气候变化 水文地质调查工程 粤港澳大湾区
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苏州吴江区浅层地下水化学特征及成因分析 被引量：2
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作者 杨露梅 武鑫 +2 位作者 许书刚 邝荣禧 朱常坤 《地质论评》 北大核心 2025年第2期537-547,I0001,I0002,共13页
水生态保护是长三角生态绿色一体化发展示范区的重要任务,浅层地下水是水生态体系的有机组成部分。为了明晰该区域浅层地下水的化学特征及其成因机制,本研究综合运用统计分析、Gibbs图、Piper三线图、相关性分析以及主成分(因子)分析等... 水生态保护是长三角生态绿色一体化发展示范区的重要任务,浅层地下水是水生态体系的有机组成部分。为了明晰该区域浅层地下水的化学特征及其成因机制,本研究综合运用统计分析、Gibbs图、Piper三线图、相关性分析以及主成分(因子)分析等多种方法,系统地分析了长三角生态绿色一体化发展示范区—苏州市吴江区的水文地球化学过程。结果表明,研究区浅层地下水处于偏碱性环境,阴离子主要以HCO_(3)^(-)为主,阳离子以Na^(+)和Ca^(2+)为主,微承压水大部分属于微咸水和咸水,且微承压水中的NH_(4)^(+)含量高于潜水中NH_(4)^(+)含量;相关分析表明,地下水中的大多数主要离子主要受自然过程的调控,高浓度的Na^(+)、Mg^(2+)、NH_(4)^(+)有利于I-在地下水中的富集;因子分析中提取的4个因子解释了总方差的85.375%,并分别与盐度、有机物、酸碱度和硫酸盐有关,总体来说,盐度、酸碱度和硫酸盐与自然过程有关,因子2代表了人为过程,而人为过程和自然过程不能完全分开。 展开更多
关键词 示范区 水化学特征 相关性分析 因子分析 苏州 长三角
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淮北平原浅层地下水化学特征及水质动态研究 被引量：1
6
作者 朱春芳 龚建师 +5 位作者 檀梦皎 陶小虎 周锴锷 王赫生 李亮 秦曦 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第3期56-67,共12页
浅层地下水是淮北平原最重要的农业用水供水水源,水质状况广受关注。文章采用数理统计、舒卡列夫分类、Piper三线图和水质综合评价得出淮北平原浅层地下水化学特征及水质现状,运用Gibbs图和离子比值关系分析了水化学物质来源,应用主成... 浅层地下水是淮北平原最重要的农业用水供水水源,水质状况广受关注。文章采用数理统计、舒卡列夫分类、Piper三线图和水质综合评价得出淮北平原浅层地下水化学特征及水质现状,运用Gibbs图和离子比值关系分析了水化学物质来源,应用主成分分析法筛选影响地下水质量的典型因子并推演时空演变规律。结果表明:淮北平原浅层地下水多为弱碱性淡水,p H值6.6~8.6,溶解性总固体192~5302 mg/L,主要水化学类型共8类,主要阴离子为HCO_(3)^(-),阳离子为Na^(+)、Ca^(2+),地下水质量以Ⅳ类水为主;水岩作用主要受硅酸盐岩-碳酸盐岩岩石风化作用影响,从上游淮北平原到中游淮北平原,岩石风化溶解的水岩作用由碳酸盐岩向硅酸盐岩再向蒸发盐岩演化。通过主成分分析选取溶解性总固体、耗氧量、硝酸盐作为典型因子研究水质动态演化规律,淮北平原浅层地下水质量在2010—2021年经历了明显好转后略有下降,但典型因子的表现不尽相同;受原生地质环境影响,淮北平原浅层地下水可溶物质总量趋向于面状集中分布,高值点增多且大多分布于中游淮北平原,氧化还原条件从还原环境向氧化环境演变,2010—2018年农业活动等人为污染在上游淮北平原局部加重,但在2018年后得到明显改善。研究结果可为淮北平原浅层地下水污染防治、地下水资源保护提供支撑。 展开更多
关键词 淮北平原 浅层地下水 水化学特征 水质 主成分分析
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斯洛文尼亚经典岩溶区水文地球化学特征
7
作者 苗迎 章程 +1 位作者 Mitja Prelovsek 肖琼 《中国岩溶》 北大核心 2025年第3期510-518,共9页
斯洛文尼亚是“一带一路”沿线上的重要国家,也是岩溶研究的发源地,岩溶地下水是斯洛文尼亚岩溶区居民生活和农业生产的重要水源,面对用水安全、时空分布不平衡、洪涝等诸多问题,查明斯洛文尼亚岩溶地下水情况具有重要意义。通过在斯洛... 斯洛文尼亚是“一带一路”沿线上的重要国家,也是岩溶研究的发源地,岩溶地下水是斯洛文尼亚岩溶区居民生活和农业生产的重要水源,面对用水安全、时空分布不平衡、洪涝等诸多问题,查明斯洛文尼亚岩溶地下水情况具有重要意义。通过在斯洛文尼亚波斯托尼亚(Postojna)岩溶流域开展岩溶地质调查与取样,结合水化学和同位素分析方法进行初步分析研究。结果表明:①斯洛文尼亚岩溶地下水水质良好,地下水基本处于天然状态,水温、pH、电导率以及阴阳离子等指标均常年稳定在固定值范围内,偶有波动也多受自然环境变化的影响,较少受到人类活动的影响。②分析地下水中氢氧同位素特征可知大气降水是研究区岩溶地下水的主要补给来源,受到碳酸盐岩含水层等岩石的风化与溶滤作用影响,地下水为典型的HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)型岩溶水。③硝酸盐等常见污染物含量也远低于世界卫生组织规定的饮用水水质安全限值,来源以自然过程形成的土壤氮为主,旱季时部分采样点处地下水有生活污水及畜禽粪便污染。 展开更多
关键词 斯洛文尼亚 岩溶 地下水 水化学 同位素
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渭河上游散渡河流域苦咸地下水形成机制
8
作者 张彦林 李积玉 +1 位作者 赵成 李春亮 《地质论评》 北大核心 2025年第4期1250-1264,共15页
渭河上游散渡河流域是黄土高原地区闻名的苦咸地下水分布区,水质型缺水问题制约着该地社会经济发展,深入研究散渡河流域苦咸地下水的形成机制,对于地下水资源合理开发利用,保障饮水安全具有重要意义。以散渡河流域中南部地区采集的26组... 渭河上游散渡河流域是黄土高原地区闻名的苦咸地下水分布区,水质型缺水问题制约着该地社会经济发展,深入研究散渡河流域苦咸地下水的形成机制,对于地下水资源合理开发利用,保障饮水安全具有重要意义。以散渡河流域中南部地区采集的26组水化学检测资料为基础,采用地下水化学指标统计分析、离子相关性分析、离子比值分析和矿物饱和指数分析等方法,研究了散渡河流域地下水的化学特征和离子来源,探讨了苦咸地下水的形成机制。结果表明:研究区河谷潜水普遍为苦咸水,溶解性总固体(TDS)质量浓度平均值5599.7 mg/L,SO_(4)^(2-)质量浓度平均值1973.1 mg/L,苦咸水分布与1718年通渭7.5级大地震的极震区范围有较好相关性;黄土潜水处于区域地下水的形成补给区,循环路径短,交替强烈,水质优于河谷潜水,TDS质量浓度在839.6~1237.6 mg/L之间。研究区地下水化学成分主要来源于含水层石膏和岩盐的风化溶解;苦咸地下水的形成主要受控于溶滤作用,其次是阳离子交换作用,蒸发浓缩和人类活动影响甚微;通渭大地震引发的地震滑坡造成河谷堆积物中的红层易溶盐增加和地下水径流条件改变是苦咸地下水形成的根本原因。 展开更多
关键词 苦咸水 离子来源 水岩作用 咸水成因 散渡河流域
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CO_(2)-水-岩反应对盖层封闭性影响数值模拟
9
作者 刘斌 胡天祥 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期79-88,共10页
以挪威CO_(2)地质封存工程中的Johansen地层为研究对象,建立了化学-渗流耦合模型,以盖层孔隙度和渗透率的变化为评价指标,揭示了CO_(2)-水-岩反应机理,动态描述了盖层封闭能力随时间的演化过程。模拟结果表明,CO_(2)注入地层后,盖层顶... 以挪威CO_(2)地质封存工程中的Johansen地层为研究对象,建立了化学-渗流耦合模型,以盖层孔隙度和渗透率的变化为评价指标,揭示了CO_(2)-水-岩反应机理,动态描述了盖层封闭能力随时间的演化过程。模拟结果表明,CO_(2)注入地层后,盖层顶部注入井附近的孔隙压力从初始的29.1 MPa增加到49.4 MPa,然后减小到45.3 MPa,最后趋于平缓;盖层中的pH值从初始的5.9下降至4.5左右,但注入结束后随着H+被大量消耗,pH值缓慢回升至4.8;在整个模拟期间,发生溶解的矿物有石英和鲕绿泥石,发生沉淀的矿物有高岭石,既发生溶解又发生沉淀反应的矿物有方解石、伊利石和白云石。2000 a时,CO_(2)的矿化封存量为1.09×10^(8)mol。储层和盖层的孔隙度和渗透率都呈现先增大后减小的变化趋势,其中,储层的孔隙度最大变化约为3.2%,渗透率最大变化约为11.7%;盖层的孔隙度最大变化约为2.1%,渗透率最大变化约为6.7%。 展开更多
关键词 CO_(2)-水-岩反应 盖层封闭性 数值模拟 孔隙度 渗透率
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高放废物处置库新场预选地段及南部下游地区地下水循环特征研究
10
作者 李杰彪 周志超 +5 位作者 赵敬波 张明 季瑞利 吉子健 直越昊 田震 《世界核地质科学》 2025年第3期471-484,共14页
水文地质条件是高放废物处置库选址和长期性能安全评价的重要依据,开展地下水循环特征研究尤为重要。以我国高放废物地质处置库北山新场预选地段及南部下游地区为研究区,综合采用多种环境同位素、地下水动力学以及数值模拟等方法,对区... 水文地质条件是高放废物处置库选址和长期性能安全评价的重要依据,开展地下水循环特征研究尤为重要。以我国高放废物地质处置库北山新场预选地段及南部下游地区为研究区,综合采用多种环境同位素、地下水动力学以及数值模拟等方法,对区内地下水循环交替特征进行了深入研究。结果表明:浅部松散岩类地下水主要补给来源为现代大气降水,年龄一般小于30 a;深部基岩裂隙水交替、运移十分缓慢,地下实验室场址内深部地下水14C表观年龄大于10 ka;且区内地下水均未发现来自深部壳源和幔源水的补给;新场地段内地下水水位的垂向分层特征明显,均呈现浅部水头高而深部低的现象;远离沟谷的钻孔地下水与降水的关系不密切,地下水位多呈现周期性波动;地下水流系统可分为区域、中间和局部3个级次。局部水流系统循环交替作用最为活跃,水循环量接近总量的80%。区内的水文地质条件有利于高放废物地质处置,该结果为高放废物处置库选址提供依据。 展开更多
关键词 地下水循环 环境同位素 地下水动态 数值模拟 高放废物处置
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湖水入渗中氮迁移转化特征与氧化还原分带规律
11
作者 苏小四 赵禹尧 +1 位作者 李宁飞 马锋敏 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第3期693-702,734,共11页
基于富营养湖水向地下水的补给极易对湖周地区地下水水质安全造成威胁,以东北平原腹地的查干湖为研究区,在查明该区水文地质条件的基础上,通过湖水、地下水和含水介质样品的采集与测试,研究查干湖湖水入渗补给地下水过程中氮的迁移转化... 基于富营养湖水向地下水的补给极易对湖周地区地下水水质安全造成威胁,以东北平原腹地的查干湖为研究区,在查明该区水文地质条件的基础上,通过湖水、地下水和含水介质样品的采集与测试,研究查干湖湖水入渗补给地下水过程中氮的迁移转化特征与氧化还原分带规律。结果表明:控制湖水补给地下水过程中氮迁移转化的主要水文地球化学作用包括混合作用、吸附–解吸作用、硝化–反硝化作用和矿化作用;湖水入渗过程中发生顺序氧化还原反应,依次形成有氧呼吸作用和硝化作用带、反硝化作用带、锰铁还原溶解作用带、硫酸盐还原作用带。研究结果对于深入理解湖水入渗补给地下水过程中发生的各项生物地球化学过程、保障湖水和地下水的水质安全具有重要的理论意义和实际应用价值。 展开更多
关键词 湖水入渗 氧化还原分带 硝氮 氨氮 迁移转化
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守护生命之源的隐形密码:地下水化学组分与水质
12
作者 张福存 王新峰 《地球》 2025年第2期6-9,共4页
水是生命之源,地下水以其分布的普遍性、质量的优良性和丰枯年际之间的可调节性及供水可保证性,在人类生存和发展中扮演着不可或缺的重要角色,其化学组分构成及由此而来的水质,直接关系着人体健康。原生地质环境和人类活动的影响共同决... 水是生命之源,地下水以其分布的普遍性、质量的优良性和丰枯年际之间的可调节性及供水可保证性,在人类生存和发展中扮演着不可或缺的重要角色,其化学组分构成及由此而来的水质,直接关系着人体健康。原生地质环境和人类活动的影响共同决定着一个地区地下水化学组分、质量及其变化。 展开更多
关键词 生命之源 化学组分 地下水 水质
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吐鲁番盆地地下水动态变化及其与地面沉降关系研究 被引量：2
13
作者 丁启振 周金龙 +5 位作者 张红忠 黄静 孙英 白凡 涂治 李军 《地球科学》 北大核心 2025年第2期737-751,共15页
地面沉降的发生、发展已成为一种全球性的地质灾害.基于多年地下水位、水质和地面沉降监测数据,综合运用GIS技术、逻辑斯谛曲线模型、线性趋势分析和灰色关联分析等方法,从空间水平向−垂向−点的角度探究地下水位动态与地面沉降的关系,... 地面沉降的发生、发展已成为一种全球性的地质灾害.基于多年地下水位、水质和地面沉降监测数据,综合运用GIS技术、逻辑斯谛曲线模型、线性趋势分析和灰色关联分析等方法,从空间水平向−垂向−点的角度探究地下水位动态与地面沉降的关系,最后讨论了地面沉降对地下水水质的影响.研究区地下水动态类型包括开采型、水文−灌溉型和灌溉型,2019—2022年地下水位整体呈快速下降和缓慢下降趋势,年均速率范围为−0.97~−0.25 m·a^(−1).截至2021年,南盆地高昌区东南方向大型地面沉降漏斗中心地面沉降量与沉降速率分别为−366 mm和−140 mm·a^(−1).承压水位降落漏斗与地面沉降漏斗耦合度良好,深层承压水位与地面沉降量呈显著正相关(r=1.00),且在逻辑斯谛曲线模型中近似呈线性关系.深层承压水监测井的地面沉降量与地下水SO42−含量显著正相关(r=0.95).长期过度开采深层承压水用于农业灌溉,导致黏土压缩固结出现地面沉降漏斗,同时可能释放出部分SO42−进入深层承压含水层. 展开更多
关键词 地下水位动态 地下水水质动态 地面沉降 逻辑斯谛曲线 吐鲁番盆地 水文地质
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玛纳斯河流域河水-地下水转化驱动下的水文地球化学空间演化 被引量：3
14
作者 马文静 王文科 +2 位作者 侯昕悦 季德帅 马稚桐 《地质科技通报》 北大核心 2025年第2期378-388,共11页
河水-地下水的相互转换影响着水化学的成分组成及演化规律,进而影响着水生态环境,因此了解其水化学成分的来源及演化机制具有重要意义。以中国典型干旱区玛纳斯河流域为研究区,运用水化学图解、离子比例系数分析和反向水文地球化学演化... 河水-地下水的相互转换影响着水化学的成分组成及演化规律,进而影响着水生态环境,因此了解其水化学成分的来源及演化机制具有重要意义。以中国典型干旱区玛纳斯河流域为研究区,运用水化学图解、离子比例系数分析和反向水文地球化学演化等方法,对该流域不同地貌的河水-地下水水化学特征、主要离子组分来源和演化规律开展了研究。结果表明,随地貌和河水-地下水转化关系的变化,河水和地下水水化学类型主要从HCO_(3)·SO_(4)-Ca型逐渐演化为Cl-Na型,水化学变化的自然驱动因素由水岩作用变为蒸发浓缩;在脱节段,水体水化学类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca型,主要受到溶滤作用;在河水—地下水交换段上游,主要为SO_(4)·Cl-Na型,主要发生溶滤和混合作用;交互段下游水化学类型主要为Cl-Na型,主要受蒸发作用影响;反向演化结果进一步定量分析了研究区水岩作用的影响,沿地下水流方向,发生了钠长石和钙长石的沉淀,白云石、石膏、Ca-蒙脱石和岩盐的溶解,以及Na-Mg、Ca-Mg的正向阳离子交换。研究结果可为干旱半干旱地区的水环境保护和可持续管理提供科学依据。 展开更多
关键词 水化学特征 河水-地下水转化 水文地球化学演化 玛纳斯河流域
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不同水体在大气环境中对碳酸盐岩溶蚀过程及溶解无机碳δ^(13)C演变规律 被引量：1
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作者 赵光帅 朱义年 +4 位作者 谢银财 沈利娜 吴华英 李腾芳 黄奇波 《中国岩溶》 北大核心 2025年第1期124-135,146,共13页
碳酸盐岩溶解是一种发生在地球浅表层环境下的特殊地质过程,因其地球化学过程具有低温性、开放性、敏感性和生物参与性等特点,导致岩溶水体溶解无机碳(DIC)浓度及其稳定碳同位素(δ^(13)C_(DIC))值的多变性。本研究开展大气开放环境中... 碳酸盐岩溶解是一种发生在地球浅表层环境下的特殊地质过程,因其地球化学过程具有低温性、开放性、敏感性和生物参与性等特点,导致岩溶水体溶解无机碳(DIC)浓度及其稳定碳同位素(δ^(13)C_(DIC))值的多变性。本研究开展大气开放环境中不同水体浸泡碳酸盐岩试片实验,探究大气降水、降水流经岩溶土壤及进入碳酸盐岩含水层再出露地表后对碳酸盐岩溶蚀的影响及δ^(13)C_(DIC)的演变规律。结果表明降水及降水在土壤中渗流再出露地表后,即使无水生光合植物和土壤CO_(2)的持续输入,其对碳酸盐岩仍具有较强的溶蚀作用,而相同条件下岩溶管道/裂隙水出露地表后对碳酸盐岩溶蚀作用微弱或不溶蚀。在无水生光合植物和土壤CO_(2)持续输入的大气开放系统水体中,当SO_(4)^(2-)>29mg·L^(-1)或NO_(3)^(-)>50 mg·L^(-1)时,NO_(3)^(-)产生的盐效应和与阳离子形成的离子对作用可显著提高方解石溶解度,促进方解石溶解。土壤渗流水和岩溶管道/裂隙水出露地表后水中CO_(2)在数小时内即可完成脱气作用,并使水体δ^(13)C_(DIC)值显著增重,增幅可达+10.98‰。 展开更多
关键词 丫吉试验场 碳酸盐岩溶解 大气开放环境 溶解无机碳δ^(13)C同位素 CO_(2)脱气
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极端气候下洞庭湖河水地下水相互作用:以资江洞庭湖河段为例 被引量：1
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作者 谌宏伟 朱智超 +4 位作者 李正最 喻娓厚 周慧 于莎莎 彭向训 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期445-455,共11页
以2022年洞庭湖为研究背景,以资江洞庭湖河段为研究对象,采用水化学和氡同位素联合示踪的方法,探讨洞庭湖区不同季节河水地下水相互作用关系,以揭示极端气候条件下湖区河道水交换的异常变化。1月和8月研究河段河水均为HCO_(3)-Ca型,地... 以2022年洞庭湖为研究背景,以资江洞庭湖河段为研究对象,采用水化学和氡同位素联合示踪的方法,探讨洞庭湖区不同季节河水地下水相互作用关系,以揭示极端气候条件下湖区河道水交换的异常变化。1月和8月研究河段河水均为HCO_(3)-Ca型,地下水分别为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca与HCO_(3)·SO_(4)-Ca型,均主要受岩石溶滤控制,且均表现出河水地下水一定程度混合的特征。1月和8月地下水^(222)Rn浓度平均分别是河水的21和23倍,且两类水体均为1月高于8月。1月和8月河水TDS和Cl^(-)沿程均小幅度起伏变化,地下水中则以与河水总体相近的趋势大幅度波动;1月河水和地下水^(222)Rn浓度沿程为总体先升后降的大幅度波动特征,8月则表现为上半河段变化趋势相反、下半河段趋势相近。综合分析认为:1月和8月研究河段上游和下游一定范围内均为地下水补给河水,中部一定范围内补给减弱;1月和8月地下水补给河水的速率分别为0.39×10^(-4)和0.44×10^(-4) m^(3)/(s·m),补给量分别为1.24和1.39 m^(3)/s。2022年的极端气候导致洞庭湖平原区河水和地下水相互作用关系出现异常,研究河段1月地下水补给河水强度增加,8月由通常的河水补给地下水逆转为地下水补给河水。极端气候不仅影响了洞庭湖平原河道水交换模式和强度,还可能导致河道生态系统的物质循环和能量流动功能出现异常。 展开更多
关键词 水化学 氡同位素 河水 地下水 相互作用 极端气候 洞庭湖
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地下水碳循环贡献评估——以塔里木盆地为例
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作者 马洪云 刘江 +3 位作者 王化齐 李成柱 马红娜 李艳娥 《生态学报》 北大核心 2025年第15期7248-7256,共9页
地下水是表层土壤碳库的重要碳排泄项,准确评估地下水碳循环量对区域碳均衡研究意义显著。评估地下水碳循环量首先需要确定地下水中的碳元素的来源,并分析碳迁移转化过程。以塔里木盆地主要支流流域为研究区,分析地下水主要溶质的水化... 地下水是表层土壤碳库的重要碳排泄项,准确评估地下水碳循环量对区域碳均衡研究意义显著。评估地下水碳循环量首先需要确定地下水中的碳元素的来源,并分析碳迁移转化过程。以塔里木盆地主要支流流域为研究区,分析地下水主要溶质的水化学来源及迁移转化特征,结果表明,地下水中的碳元素主要来源于水分入渗过程而非径流过程,即地下水碳主要来源于表层土壤碳库,而其他主要元素多来源于径流过程中的矿物溶解,这是判定地下水碳循环量能否视为碳汇的关键;在地下水径流过程中,随着溶解总固体(TDS)的增加,重碳酸根离子可能进一步转化为碳酸盐及游离二氧化碳,从而会降低高TDS地下水中的碳含量,这部分样本需要在评估方法中加以甄别。以此为基础,结合各片区地下水循环量,建立地下水碳汇评估方法并进行评估,结果显示,塔里木盆地7个主要支流地下水碳汇量约为151×10^(4)t/a(以碳计),这部分碳汇是表层土壤碳库最主要的排泄途径之一,其碳汇贡献较大,是陆地碳平衡的重要组成,不容忽视。 展开更多
关键词 塔里木盆地 地下水 水化学分析 碳循环 碳汇评估
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福建省地热成藏模式Ⅰ:流体地球化学特征及其形成机制
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作者 孙厚云 马峰 +3 位作者 王贵玲 朱喜 张薇 陈礼明 《地球科学》 北大核心 2025年第8期3241-3269,共29页
福建省地处华南陆缘高热流地热异常区,揭示区域地热成藏机制对指导地热科学高效利用具有重要意义.基于福建省地热地质分区,结合全省208件地热样品水化学特征与自组织神经映射与K-means耦合聚类机器学习方法,剖析了地热流体的水化学形成... 福建省地处华南陆缘高热流地热异常区,揭示区域地热成藏机制对指导地热科学高效利用具有重要意义.基于福建省地热地质分区,结合全省208件地热样品水化学特征与自组织神经映射与K-means耦合聚类机器学习方法,剖析了地热流体的水化学形成变化与水岩作用机制,探讨了地热系统的热源类型.结果表明,福建省内陆由隆起山地补给区至山间河谷与盆地中部地热流体水化学类型由HCO_(3)-Ca和HCO_(3)-Na·Ca型演化为HCO_(3)·SO_(4)-Na和HCO_(3)-Na型.闽中隆起山地至闽东火山断坳盆地与滨海平原深部,地热流体水化学类型呈现由HCO_(3)-Ca和HCO_(3)-Na·Ca型至HCO_(3)·SO_(4)-Na和HCO_(3)-Na型,再到ClNa·Ca和Cl-Na型演化特征.SOM-KM耦合聚类将省域地热温泉水样划分为三大类,有效区分识别了浅循环低焓低矿化度地热水、高温高氟富磷富硅深循环与海水混合补给型深循环成因地热水的空间分布.其中,浅循环低焓低矿化度地热流体受地表水与浅层地下水混合影响较大,主要分布于闽西北隆起带与闽西南碳酸盐岩-碎屑岩断陷盆地区.高氟富磷富硅深循环地热水分布于闽东火山断坳带张扭性NW向导水断裂与压性NE向阻水-导热断裂、环状火山机构放射性断裂带交汇处与火山断陷盆地中部,水化学形成受火成岩内生水及深大断裂与火山机构古封存流体的升流混合影响较为显著.海水混合补给型深循环地热水循环过程中经历了与深部海水的第一次混合以及升流过程中与浅部冷水的第二次混合过程.区域侵入岩-火山岩地热储层水化学的长期供应端元为斜长石,矿物水热蚀变指示的热储温度集中在100~150℃,在橄榄石、辉石和钙长石等优先溶解形成的方解石饱和沉淀-碳酸缓冲平衡体系制约下,热储层流体向高pH、富Na、低Ca的HCO_(3)-Na型地热水演化.从地热流体水文地球化学论据来看,福建省地热系统为无岩浆热源的深循环水热系统. 展开更多
关键词 地热温泉 水化学 水岩作用 成因模式 自组织神经网络 福建省 水文地质
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福建省地热成藏模式Ⅱ:流体循环模式与地热驱动力
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作者 孙厚云 马峰 +3 位作者 王贵玲 朱喜 张薇 陈礼明 《地球科学》 北大核心 2025年第9期3581-3615,共35页
福建省地处华南陆缘高热流地热异常区,地热流体循环演化与成藏机制研究对区域地热资源科学利用具有重要意义.在系统梳理区域地热地质条件基础上,本文通过对地热流体的水化学和同位素分析,探讨了省域内不同类型地热系统的流体循环演化机... 福建省地处华南陆缘高热流地热异常区,地热流体循环演化与成藏机制研究对区域地热资源科学利用具有重要意义.在系统梳理区域地热地质条件基础上,本文通过对地热流体的水化学和同位素分析,探讨了省域内不同类型地热系统的流体循环演化机制与地热驱动力差异,建立了分区地热成藏概念模型.结果表明,福建省水热型地热成因可分为闽西北隆起山地断裂深循环对流型、闽西南断陷盆地对流传导复合型、闽东-闽西南断坳带断裂深循环对流型三种类型.区内地热资源成藏受控于区域构造与地壳热结构差异,政和-大浦断裂以西武夷隆起带与闽东滨海陆缘带具有不同的热源机制,但水热通道形式相对统一.闽西武夷隆起带地热系统热源以幔源热为主,闽东火山坳陷带为“热壳冷幔”岩石圈热结构,壳内岩体放射性衰变生热对地热系统聚热贡献较高.区域张性-张扭性NW向断裂构成地热系统的导水通道,压性为主的NE向断裂则构成热聚敛的阻水-导热通道.由水热系统流体温度和盐度变化导致的闽西北、闽西南和闽东火山断坳带与滨海地区地热驱动力的标准水头分别为+218.75 m、+202.24~+250.60 m、+261.72 m和+308.32 m.闽西永梅坳陷带、闽东NW与NE向深大断裂交汇处、断陷盆地-断陷海湾深入大陆段、福州与漳州等断陷盆地基底隆起带、永泰-德化-仙游等环状火山构造带与NE向深大断裂交汇处地热热储温度超过150℃,为福建省域内中高温地热资源成藏潜力区. 展开更多
关键词 地热水 地下水循环 地热驱动力 成因模式 福建省 水化学 同位素
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金沙江梯级水库氢氧同位素指示的分层及累积效应
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作者 周容丹 包宇飞 +5 位作者 王雨春 杜彦良 王世岩 刘畅 毕二平 温洁 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期928-939,共12页
梯级大坝的建设对河流水文循环和水生态环境产生了深远的影响。本文对金沙江下游4个梯级深大水库(水深>150 m),依次为乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝,在丰水期热分层期间的氢、氧同位素值(δD和δ^(18)O)进行垂向测定,探究同位素指... 梯级大坝的建设对河流水文循环和水生态环境产生了深远的影响。本文对金沙江下游4个梯级深大水库(水深>150 m),依次为乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝,在丰水期热分层期间的氢、氧同位素值(δD和δ^(18)O)进行垂向测定,探究同位素指示下水源、气象及水库建设的分层动力学等对河流水循环的作用。通过MixSIAR模型对研究区水体来源进行定量分析,得到偏枯年份(2023年)的丰水期大气降水和冰川融水为金沙江下游的主要水源补给,占比分别为89.8%和10.2%。水源的占比在丰、枯水年,以及年内的丰、枯水期内发生变化,表现为丰水期水库入流的氢氧同位素值相对高于枯水期。热分层期间,受蒸发、地下水和支流等因素的综合影响,库区同位素值在垂向剖面上呈现复杂的差异性。层化现象导致水体垂向交换减弱,通过垂向二维数值模型反演,表温层水域流动性快,携带丰水期水体信息,而深层的滞温层水体表现为混合期冬、春季节枯水期水体的滞留特性。上游乌东德库区位于干热河谷区,表层水体的氘盈余均值低至-26.40‰,δ^(18)O均值为-11.15‰,表层蒸发效应显著高于其余3个水库。此外,部分垂线底层水体δD值的变化反映了乌东德水库坝前、白鹤滩近库尾及溪洛渡坝前的底层水体均受地下水入渗影响。大坝拦截增加了水体的水力停留时间,加强了蒸发富集作用,从库尾至坝前,乌东德、白鹤滩和向家坝水库的δ^(18)O值均具有逐渐上升的趋势。梯级水库的累积效应主要表现为表层水体的δD均值从上游(-115.62‰)至下游(-100.66‰)逐渐升高,δ^(18)O均值呈先降低后升高的波动增长趋势,乌东德水库的δ^(18)O均值最高,而白鹤滩水库的δ^(18)O均值(-15.36‰)最低。本研究可为流域系统调度管理提供理论参考。 展开更多
关键词 梯级水库 氢氧同位素 分层效应 累积效应 分层水动力 蒸发富集 MixSIAR模型
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