淮河上游大别山地区河水氢氧同位素地球化学及环境指示意义

论文摘要

流域地球化学组成研究可以获取所在流域的岩石、土壤、气候、植被、污染等特征,同时也对流域水文循环具有指示作用,是地球表生环境研究的重要内容。笔者于2017年枯水期和2018年丰水期对淮河上游大别山北麓河流、水库、地下水及农业用水进行了系统采样,对流域水化学组成和水氢氧同位素组成的时空分布及变化特征进行了研究,并探讨了流域水化学控制因素。主要结论有以下几点:（1）研究区水体丰水期pH平均值为8.0,枯水期为7.8,均呈弱碱性;丰水期电导率（EC）平均值为128μS/cm,枯水期平均值为120μS/cm,均低于世界河流平均水平;丰水期总溶解性固体（TDS）平均值为72 mg/L,枯水期平均值为67 mg/L,都接近世界其它硅酸岩地区河流TDS。与EC表现一致,河流TDS明显大于水库,地下水及农业用水。（2）研究区水体阳离子当量浓度大小为Ca2+>Mg2+>Na+>K+,阴离子当量浓度大小为HCO3->SO42->NO3->Cl-。根据阿列金分类,研究区水体主要为碳酸盐类-钙组-Ⅰ型和碳酸盐类-钙组-Ⅱ型。流域水化学控制因素研究表明,河流化学组成主要受控于岩石风化作用,受到蒸发岩、硅酸盐岩、碳酸盐岩共同控制。大气降水对Cl-与Na+的贡献比为47.2%与16.9%,对其他离子贡献比很小。（3）不论丰水期还是枯水期,不同水体的δ18O和δD均呈现出一致的变化:农业用水>地下水≥河流≥水库,其中地下水对水库的补给导致水库δ18O、δD值偏负。而农业用水环境相对封闭,水体更新速度慢,蒸发作用对同位素组成的影响较大。（4）河流同位素组成受高程效应、支流汇入、梯级水库蒸发、地下水补给作用的影响。研究区内高程效应对水体氢氧同位素组成影响显著,高程每升高100m,δ18O变化量为枯水期-0.13‰,丰水期-0.15‰。枯水期河流水δ18O、δD关系为δD=5.26δ18O+10.78,丰水期为δD=6.82δ18O+2.00,其斜率均小于全球大气降水线与中国现代大气降水线,体现出蒸发作用对该地区水体的影响。丰水期截距远小于全球大气降水线截距,表明降水过程中存在较强的云下二次蒸发作用。研究区水体d-excess平均值为11.19‰,其中丰水期d-excess小于枯水期,表明丰水期存在较强的二次蒸发再循环过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 选题背景
•   1.2 国内外氢氧同位素研究进展
•     1.2.1 水氢氧同位素概述
•     1.2.2 蒸发凝结过程中的氢氧同位素分馏
•     1.2.3 水岩相互作用下的氢氧同位素交换
•     1.2.4 国内外研究进展
•   1.3 研究目的、意义与内容
•     1.3.1 研究目的与意义
•     1.3.2 研究内容
•     1.3.3 技术路线
• 第二章 研究区概况
•   2.1 自然环境概况
•     2.1.1 区域位置
•     2.1.2 地貌
•     2.1.3 岩性特征与地层构造
•     2.1.4 气候
•     2.1.5 水文特征
•     2.1.6 水利设施
•   2.2 社会经济概况
•     2.2.1 人口及产业构成
•     2.2.2 环境污染
• 第三章 样品采集及测试方法
•   3.1 采样
•     3.1.1 采样点的设置
•     3.1.2 样品采集
•   3.2 测试方法
•     3.2.1 水化学离子
•     3.2.2 氢氧同位素
• 第四章 水化学特征
•   4.1 pH值
•   4.2 电导率与总溶解性固体
•     4.2.1 电导率
•     4.2.2 总溶解性固体
•   4.3 离子平衡性
•   4.4 水化学离子组成分析
•     4.4.1 水化学分类
•     4.4.2 水化学控制因素
•     4.4.3 相关性分析
•   4.5 岩石风化端元值的确定
•     4.5.1 大气输入校正
•     4.5.2 流域风化端元值
• 第五章 氢氧同位素特征
•   5.1 氢氧同位素的季节性变化特征
•     5.1.1 河流
•     5.1.2 水库
•     5.1.3 地下水
•     5.1.4 农业用水
•   5.2 氢氧同位素的空间分布特征
•     5.2.1 河流的沿程变化
•     5.2.2 高程效应
• 18O与 δD的关系'>  5.3 δ¹⁸O与 δD的关系
• 18O、δD关系'>    5.3.1 河流水δ¹⁸O、δD关系
•     5.3.2 氘过剩
•   5.4 环境指示意义
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张鹏

导师: 韩贵琳,宋超

关键词: 水化学,氢氧同位素,环境指示,时空分布,大别山北麓

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地球物理学,环境科学与资源利用

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P342;X142

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001192

总页数: 66

文件大小: 2955K

下载量: 107