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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
4
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
5
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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湖水入渗中氮迁移转化特征与氧化还原分带规律
9
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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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
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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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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
12
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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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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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
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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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西藏结则茶卡超大型盐湖锂矿流域水化学特征及其盐类资源的形成研究
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作者 马殿哲 张智彦 +2 位作者 赵元艺 郑绵平 陈文西 《地质学报》 北大核心 2025年第8期2827-2840,共14页
结则茶卡盐湖位于西藏阿里地区日土县东汝乡,锂(LiCl)、硼(B_(2)O_(3))达到大型矿床规模,钾(KCl)达到中型矿床规模,是西藏少数正在开发的锂矿之一。研究盐湖水及补给水的物质来源具有重要的找矿意义和科学价值,本文通过水文地球化学方法... 结则茶卡盐湖位于西藏阿里地区日土县东汝乡,锂(LiCl)、硼(B_(2)O_(3))达到大型矿床规模,钾(KCl)达到中型矿床规模,是西藏少数正在开发的锂矿之一。研究盐湖水及补给水的物质来源具有重要的找矿意义和科学价值,本文通过水文地球化学方法,对结则茶卡盐湖及补给水进行系统分析。共采集湖水、河水及泉水样品65件,测试其TDS、pH值及主要离子成分,通过Chadha水化学图、Piper阴阳离子三角图、Gibbs图等方法研究湖水、补给水的主要离子特征、控制机制及来源。研究表明,盐湖水化学类型为Na-CO_(3)型,河水化学类型为Ca-Mg-HCO_(3)、Na-HCO_(3)型,泉水化学类型为Na-HCO_(3)型。水化学离子组成主要受到岩石风化作用和蒸发-结晶作用影响,河水、泉水的Na^(+)和K^(+)主要源于岩盐等蒸发岩溶解,Ca^(2+)、Mg^(2+)主要源于硅酸盐岩溶解。Li、Rb、Cs等成矿物质来源于岩石风化和深部水岩反应。河边泉、东如泉及清水河年补给水量分别为160.16万m^(3)、644.09万m^(3)和9361.65万m^(3),河水补给占92.09%,河水Li、Rb、Cs年补给量约为3501.26 kg、176 kg、156.34 kg,泉水Li、Rb、Cs年补给量约为6824.18 kg、288.87 kg、691.59 kg,主要为泉水补给,分别占66%、62%和82%。结则茶卡泥田、膜田面积约10.40 km^(2),在经过提锂、钾后,卤水中铷铯浓度逐渐富集,达到扎布耶盐湖规范的铷铯单独开采品位要求。结则茶卡盐湖水位上涨及面积扩大,2023年4月份结则茶卡盐湖面积已达到118.07 km^(2),比1977年增加12.69 km^(2),对盐湖生产已经产生一定影响,建议持续对湖水进行动态变化监测。 展开更多
关键词 结则茶卡 水化学 锂铷铯 湖水动态变化
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西藏盐湖卤水与其蒸发过程中溴含量变化特征及意义
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作者 王新元 张智彦 +4 位作者 黄圣 陈文西 李胜群 崔金宝 赵元艺 《地质论评》 北大核心 2025年第4期1297-1312,共16页
溴素是我国重要的化工原料之一,在环境科学和工业领域具有重要的研究和应用价值,近年来随着溴素阻燃剂、溴盐等化工产品行情的看涨,溴的需求量将持续增长。西藏盐湖卤水中的化学成分一直备受关注,其中溴(Br)含量也是其中的一项重要指标... 溴素是我国重要的化工原料之一,在环境科学和工业领域具有重要的研究和应用价值,近年来随着溴素阻燃剂、溴盐等化工产品行情的看涨,溴的需求量将持续增长。西藏盐湖卤水中的化学成分一直备受关注,其中溴(Br)含量也是其中的一项重要指标,然而目前对西藏盐湖中溴(Br)的分布规律和蒸发过程中溴的含量特征及意义鲜有研究。本文以西藏盐湖为研究对象,研究卤水中溴的含量特征,探讨其在蒸发过程中的变化。研究表明:①西藏盐湖卤水中溴质量浓度为0.11~187.0 mg/L,其中多数盐湖中富含Br,如扎仓茶卡(52.90 mg/L)、聂尔错(52.03 mg/L)盐湖卤水Br质量浓度高于溴的综合评价指标(50 mg/L);扎布耶北湖(187.0 mg/L)、扎布耶南湖(177.8 mg/L)、当雄错(106.6 mg/L)盐湖卤水Br质量浓度高于扎布耶盐湖溴的边界品位(100 mg/L),1年中,扎布耶北湖与南湖在10、11月份溴质量浓度最高,分别为216.8 mg/L和272.8 mg/L;当雄错在7、8月份溴质量浓度最高,最高为130.0 mg/L;②多数盐湖卤水中Br的主要补给来源可能为强烈活动的热泉,经河水汇入并在盐湖卤水中富集,其中结则茶卡盐湖卤水中Br大约99%的补给来源为河边温泉;③盐湖卤水中Br含量虽远不及海水,但在盐田卤水中如扎布耶各级盐田中Br质量浓度明显高于工业开采品位(300 mg/L)。在卤水自然蒸发浓缩过程中,随着蒸失率的增大,Br的含量有逐渐升高的趋势。溴含量高的盐湖及盐田卤水是对溴综合开发利用的潜在资源。 展开更多
关键词 西藏 盐湖 溴含量 卤水 分布规律 蒸发过程
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藏川滇高温地热泉水化学空间变化规律与成因机制对比
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作者 朱鸿恺 谭红兵 +1 位作者 石智伟 薛飞 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第2期681-696,共16页
西藏、四川、云南是我国高温地热资源的主要分布区,许多热泉水异常富集稀碱金属元素(Li、Rb、Cs),部分达到工业开采品位,西藏许多高温地热系统甚至形成独特的泉华沉积型铯矿床。然而,地热泉中典型富集元素的物源机制与空间分布规律尚未... 西藏、四川、云南是我国高温地热资源的主要分布区,许多热泉水异常富集稀碱金属元素(Li、Rb、Cs),部分达到工业开采品位,西藏许多高温地热系统甚至形成独特的泉华沉积型铯矿床。然而,地热泉中典型富集元素的物源机制与空间分布规律尚未查明,制约了对热泉型矿产资源的正确评价。通过对西藏沿雅江缝合带、川西与滇西的中、高温地热泉野外调查,对比分析各类常、微量元素,发现三地水化学特征、典型元素富集规律与组合关系差异显著:西藏高温地热泉普遍超常富集稀有元素Li、Rb、Cs及类金属元素B、As、Sb,川西与滇西部分高温泉富集贵金属元素Au,滇西部分高温泉U元素存在显著异常。综合地质与地球化学特征,西藏雅江缝合带地热系统中特征元素的异常富集与地壳重熔型残余岩浆流体密切相关;滇西地热泉水化学演化由幔源岩浆脱气、火山活动与强烈的水−岩作用共同主导,川西则普遍受控于强烈的断裂构造活动与水−岩作用,特别是与区域大规模富锂岩石淋滤作用有关。 展开更多
关键词 地中海−喜马拉雅地热带 地热 水化学 富集规律 稀碱金属
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会仙岩溶湿地沉积物孔隙水化学特征及溶解无机碳的来源
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作者 李静 黄聪明 +2 位作者 陈焕雄 潘晓东 程瑞瑞 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第6期1-13,共13页
近年来岩溶湿地水环境逐渐恶化,水质演变对湿地碳循环的影响尚不明晰。为探究岩溶湿地水质特征及其对无机碳循环的影响,以广西会仙岩溶湿地为研究区,在睦洞湖和八仙湖退化湿地,钻探采集了3个钻孔的21个湖底沉积物,深度60~80 cm。采集了... 近年来岩溶湿地水环境逐渐恶化,水质演变对湿地碳循环的影响尚不明晰。为探究岩溶湿地水质特征及其对无机碳循环的影响,以广西会仙岩溶湿地为研究区,在睦洞湖和八仙湖退化湿地,钻探采集了3个钻孔的21个湖底沉积物,深度60~80 cm。采集了钻孔上覆湖水,并利用压榨法提取了沉积物孔隙水,综合分析孔隙水化学和^(2)H、^(18)O、^(13)CDIC多种同位素特征。结果显示:(1)湿地沉积物孔隙水主要接受岩溶地下水补给,水化学类型为HCO_(3)—Ca、SO_(4)•HCO_(3)—Ca型水,化学组分主要来自碳酸盐岩和钙质硅酸盐岩溶解;(2)退化湿地区孔隙水硫酸盐富集,质量浓度为71.4~363.2 mg/L,偏负δ^(34)S值表明硫酸盐来自研究区北部地层中黄铁矿的氧化;(3)湿地孔隙水无机碳质量浓度为135~156 mg/L且δ^(13)CDIC显著富集,均值为−4.7‰,睦洞湖低硫酸盐孔隙水中无机碳主要来自湿地的产甲烷作用和岩溶地下水的补给(碳酸溶蚀碳酸盐岩),高硫酸盐孔隙水中无机碳主要为碳酸溶蚀碳酸盐岩和硫酸溶蚀碳酸盐岩的混合;(4)不同的岩溶地下水流系统是孔隙水化学及无机碳来源差异的主控因素。研究可为会仙岩溶湿地的修复、水资源的合理利用及碳循环研究提供理论依据。 展开更多
关键词 会仙湿地 孔隙水 沉积物 无机碳 水化学
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微生物介导的地下水生物地球化学过程数值模拟研究进展
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作者 戴恒 吴慧娴 +3 位作者 任婉立 张翼宇 文章 袁松虎 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第3期14-27,共14页
地下水污染是全球性的环境问题,严重威胁人类健康和生态环境。作为地下水生态系统的重要组成部分,微生物通过其代谢反应参与多种生物地球化学过程,控制着污染物的转化与迁移。数值模拟是定量描述和预测地下水污染物迁移转化行为的重要手... 地下水污染是全球性的环境问题,严重威胁人类健康和生态环境。作为地下水生态系统的重要组成部分,微生物通过其代谢反应参与多种生物地球化学过程,控制着污染物的转化与迁移。数值模拟是定量描述和预测地下水污染物迁移转化行为的重要手段,而理解和掌握微生物代谢过程的建模方法将有助于进一步提升对地下水中污染物运移行为的模拟和预测精度。鉴于此,文章按照发展时间与应用尺度,系统总结了微生物代谢活动模拟方法的发展进程,重点探讨了新一代基因测序技术的进步对数值模拟研究的推动作用;同时,详细介绍了如何构建微生物代谢模型,以定量描述其参与的生物地球化学过程,并汇总了常用的微生物信息数据库和模拟软件;最后指出,当前微生物代谢模型的应用仍面临诸多挑战,包括模型验证困难、参数适用性不足、数据获取难度大以及计算需求高等问题。未来研究需进一步深入探索微生物代谢机制,优化建模方法,完善适用于不同需求的参数和经验方程,以提升模型的准确性和适用性;同时,还需着力解决模型构建中微生物相关数据的处理、计算精度与效率的问题。 展开更多
关键词 地下水污染 数值模拟 微生物代谢模型 生物地球化学过程 数据-模型整合
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黄河三角洲地区地下水水质成因研究:以山东省东营市孤岛镇为例
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作者 王威 程行 +5 位作者 高旭波 田振环 刘春华 武占辉 李成城 孔淑琼 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期469-483,共15页
黄河三角洲是我国重要的战略经济区。查明区域地下水水质特征和成因机制对于科学利用地下水资源、保护三角洲生态环境健康具有重要意义。论文以黄河三角洲地区山东省东营市孤岛镇为工作区,通过野外水文地质调查、水文地球化学监测和室... 黄河三角洲是我国重要的战略经济区。查明区域地下水水质特征和成因机制对于科学利用地下水资源、保护三角洲生态环境健康具有重要意义。论文以黄河三角洲地区山东省东营市孤岛镇为工作区,通过野外水文地质调查、水文地球化学监测和室内分析测试,系统地揭示了研究区地下水水质和成因机制。研究表明:(1)黄河水、海水、地表水、微咸地下水和地下咸水与卤水的主要水化学类型分别为HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca、Cl-Na、Cl-Na、Cl·HCO_(3)-Na和Cl-Na型;(2)地表水和微咸水靠近硅酸盐端员,微咸水形成过程中主要发生了阳离子交换和硅酸盐岩溶解作用,同时受白云石和石膏溶解作用的影响,硅酸盐溶蚀起主导作用;(3)咸水主要受硅酸盐岩和蒸发岩溶蚀作用控制,卤水则主要受蒸发岩溶解作用影响,盐分来源均与海水入侵有关;(4)地下水中Cl^(-)的浓度分布大体趋势为从沿海区域向内陆逐渐降低,F^(-)的浓度分布大体趋势为从入海口位置往内陆延伸逐渐降低,Na^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)的离子浓度分布与TDS浓度(溶解性固体总量)的分布规律整体一致,上述离子组分主要来源于古海水和现代海水入侵作用,而NH_(4)^(+)浓度的分布规律呈现相反的趋势,浓度变化主要受强烈人类活动影响。 展开更多
关键词 黄河三角洲 地下水水化学 水污染 水文地球化学过程
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