鲁西北阳谷地区浅层高氟地下水化学特征及成因

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Ca²⁺、Mg²⁺向Na⁺转变,阴离子则由SO^2-₄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。     

柴西地区古近系和新近系地层水化学特征及其成因

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166 g?L^-1,最低值达到3.90 g?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。SO₄^2-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SO₄^2-被还原会产生HCO₃^-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HCO₃^-质量浓度的增加。     

华北平原浅层含氟地下水演化特点及成因

以华北平原浅层地下水中氟为研究对象,在收集历史资料、实地水文地质调查、取样分析的基础上,运用水化学图解、统计分析、水文地球化学模拟等方法,对比分析了历史阶段(1980～1985年)和现阶段(2005～2010年)F^-质量浓度空间分布,探讨了现阶段华北平原浅层地下水中F^-的空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:现阶段高氟水的区域范围相比历史阶段明显增加; 从山前冲洪积倾斜平原补给区(Ⅰ区),到中部冲积湖积平原缓慢径流区(Ⅱ区),最后到东部冲积海积滨海平原排泄区(Ⅲ区),浅层地下水中F^-质量浓度呈低→高→低的变化; 高氟水的水化学类型较为复杂,HCO^-₃和Na⁺富集的苏打型碱性水化学环境有利于F^-的富集,而Ca²⁺、Mg²⁺则会抑制F^-的富集; 高氟水的形成与其迁移、赋存的环境条件有关,在Ⅰ区地下水中F^-质量浓度主要受萤石溶解作用、F^-解吸作用控制,在Ⅱ区地下水中F^-质量浓度受蒸发浓缩作用、萤石溶解作用、方解石-白云石沉淀作用、F^-解吸作用等控制,而在Ⅲ区高氟水主要受方解石-白云石的沉淀作用、F^-解吸作用、阳离子交换吸附作用等控制。     

难免离子对中低品位钙镁质磷矿石反浮选的影响

采用浮选试验,结合溶液化学计算、方差分析、扫描电镜和X射线荧光光谱分析等手段研究难免离子对中低品位钙镁质磷矿石反浮选的影响. 研究结果表明:矿浆中Ca²⁺和Mg²⁺会降低浮选磷精矿中P₂O₅含量而提高MgO含量,原因是Ca²⁺和Mg²⁺会沉淀捕收剂解离的RCOO^-,降低其有效浓度;SO₄^2-会降低磷精矿中P2O5回收率,其作用机理是由于SO₄²-能与Ca²⁺作用生成硫酸钙沉淀并覆盖在氟磷灰石和白云石表面,增强氟磷灰石的可浮性,导致氟磷灰石随白云石一起浮出;PO₄^3-对浮选影响较小;Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和PO₄^3-对磷精矿中SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃含量影响较小. 由于Ca²⁺和SO₄^2-分别对磷精矿P₂O₅品位和P₂O₅回收率影响显著,因此在回水利用过程中需控制矿浆中Ca²⁺和SO₄^2-浓度,降低其对浮选的影响.     

河北省高碑店市浅层地下水水化学演化特征及其形成机制

摘　要: 为满足京津冀协同发展、 新型城镇化和生态文明建设的需求, 对高碑店市的浅层地下水水化学演 化开展了研究。在对该市27 个浅层地下水样品进行分析的基础上, 利用水化学分区、 Gibbs 图、 离子相关 分析图等方法对研究区的地下水水化学演化特征及形成机制进行了分析与探讨。研究表明, 在浅层地下水 的流动方向上, 地下水水化学类型由HCO₃ -Ca·Mg 型向HCO₃ -Na·Ca 型逐步演化; 影响研究区地下水化 学组分的主要自然因素为岩石的溶滤作用, 且主要来自硅酸岩的风化及碳酸盐岩的溶解; 由于发生了阳离 子交换作用, Na⁺浓度随着地下水流动逐渐升高, Ca²⁺浓度则逐渐降低; 研究区地下水中NO^-₃ 的来源途径多 样, 除了自然因素之外, 人类活动(如工业污染)对NO₃^- 浓度的影响也比较大。     

布隆湖水化学成分的形成机制

在对研究区地质及水文地质条件进行分析的基础上,根据对各类水样水质资料的分析,得出与补给水相比,布隆湖水中各组分含量普遍升高、TDS显著增大、水化学类型由HCO₃·Cl型变为Cl·SO₄·HCO₃型、水质由良好的饮用水变为多种组分含量超标的不可饮水;认为布隆湖水的化学成分是在补给水化学成分的基础上,经过蒸发浓缩作用、溶解/沉淀及阳离子交替吸附作用而形成的。使用离子比值分析方法,估算出河水进入布隆湖后,蒸发比例高达71.43%,使各组分含量增大了约3.5倍;质量平衡模拟结果表明,形成湖水化学成分的主要化学作用是岩盐、石膏的溶解、方解石的沉淀以及CO₂的逸出,此外还发生了少量的阳离子交替吸附作用。     

水平管束降膜蒸发中CO2解吸的微观特性

水平管降膜蒸发中释放的不凝气严重降低了管内冷凝传热速率,会使海水淡化的能耗成本显著增加,因此研究水平管束降膜蒸发中CO₂解吸的微观过程具有重要意义。文章建立了耦合水平管束降膜蒸发传热和CO₂解吸的理论模型,计算得到CO₂解吸单元体、碳酸盐组分浓度,分析了CO₂解吸量的微观特性。结果表明：传热系数的模拟值与实验值吻合良好;化学反应时间沿竖直管排方向减小且其速率逐渐降低,而沿水平管长方向随竖直管排节点数的增加而变长;主导CO₂解吸速率的HCO₃^-和CO₃^2-在微元内的浓度显著高于CO₂和H⁺浓度;单位面积的蒸发速率和每吨海水CO₂解吸量沿竖直管排、水平管长方向均减少。     

桂林寨底地下河水化学特征及离子来源分析

水化学特征分析是研究岩溶地下河系统的主要方法之一。选取桂林寨底地下河为研究对象,研究寨底地下河系统的水化学特征,包括水化学类型、水质的矿化度和硬度,不同区域Ｋ^＋、Ｎａ^＋、Ｃａ^2＋、Ｍｇ^2＋、ＳＯ^2－_４ 、Ｃｌ^－、、ＨＣＯ^－₃离子含量的空间分布特征及规律,运用离子比值法和主成分分析法对离子来源进行分析。结果表明,寨底地下河大部分属于微硬水,矿化度与Ｃａ^2＋、ＨＣＯ^－₃呈显著相关。水化学类型主要为ＨＣＯ₃－Ｃａ,从补给区到排泄区离子浓度逐渐升高。寨底地下河系统的离子来源主要有碳酸盐岩和白云岩溶解,易受到地表污染源和人为污染的影响,且具有区域分布规律。     

水化学条件对高岭土压缩性的影响机理

研究在不同水化学条件下高岭土的压缩特性,开展了不同化学溶液饱和条件下高岭土的一维固结试验。试验结果表明：在较低压力水平下,Na+或Ca²⁺明显降低了高岭土的压缩性,但随着离子浓度的增加,高岭土的压缩性又有提高的趋势,而高应力水平下离子浓度对高岭土压缩性的影响不明显;同一浓度下,Ca²⁺对试样压缩性的影响比Na⁺更明显;在酸性或碱性条件下高岭土压缩性均较中性条件下有所提高;回弹曲线同样受到水化学条件的影响。试验结果的作用机理为:水化学条件变化对高岭土压缩性的影响以物理-化学机制为主导,阳离子交替吸附作用与溶蚀、沉淀作用是改变土体压缩性的重要因素。为进一步揭示水-土化学作用的力学效应机理提供了依据。     

油田配聚污水水质对聚合物溶液黏度的影响及其机理

通过单因子试验,分析了油田配聚污水中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺以及S^2-单独作用时对水解聚丙烯酰胺(hydrolyzed polyacrylamide, HPAM)黏度的影响。试验结果表明,上述离子均会造成HPAM溶液黏度下降,其中Fe²⁺的影响最为显著,二价阳离子的影响强于一价阳离子。通过红外光谱和扫描电镜试验结果分析,得出Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺对HPAM黏度的影响是由正电荷屏蔽HPAM分子羧酸基上的负电荷,造成聚合物大分子卷曲引起的。Fe²⁺则是由还原性引发自由基链式反应,造成HPAM分子链断裂,从而使HPAM黏度下降。     

煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO^2-₄)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4、δD_H2O、δ¹⁸O_H2O以及水体水化学组成,辨析煤矿矿井水对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响以及流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐来源,并依据贝叶斯同位素混合模型量化其贡献比例。结果表明:窟野河流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐浓度、δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值分别为0.07～1 206.45 mg?L^-1、-2.7‰～32.9‰和-5.5‰～11.6‰,平均值分别为231.91 mg?L^-1、11.4‰和4.3‰; 窟野河流域河水溶解性硫酸盐浓度、δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值分别为73.23～171.83 mg?L^-1、4.3‰～13.0‰和-2.9‰～5.1‰,平均值分别为113.94 mg?L^-1、10.4‰和3.0‰,溶解性硫酸盐浓度平均值与区内煤矿矿井水存在差异,δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4平均值与区内煤矿矿井水差异不显著(p>0.05); 贝叶斯同位素混合模型结果显示,煤矿矿井水对上游乌兰木伦河溶解性硫酸盐的贡献比例为30.3%±18.9%,对下游窟野河溶解性硫酸盐的贡献比例为12.5%±10.2%,同时煤矿矿井水溶解性硫酸盐受裂隙水汇入影响,贡献比例为34.6%±16.5%,窟野河流域河水下渗补给煤矿矿井水溶解性硫酸盐的比例为18.8%±16.5%。结合硫和氧同位素组成,验证了煤矿矿井水溶解性硫酸盐的来源及其对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响,阐明黄土高原煤矿开采活动对黄河流域河水溶解性硫酸盐的影响途径和程度,为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据。     

饶阳凹陷留西—留北地区新近系地层水特征及其与油气分布的关系

以冀中坳陷饶阳凹陷新近系油气分布最富集的留西—留北地区为研究对象,通过对该区新近系地层水及其与油气分布关系的系统分析,明确了新近系地层水的水化学类型及矿化度分布特征,揭示了该区新近系地层水的地球化学特征异常与油气运移、油气分布的内在关系。结果表明:留西—留北地区新近系整体上发育低矿化度的NaHCO₃型地层水,地层水矿化度具有由西向东、由北向南逐渐增加的趋势,同时水化学类型由HCO^-₃-Cl^--Na⁺型过渡为Cl^--HCO^-₃-Na⁺型; 在油源和断裂条件良好的条件下,新近系地层水异常与油气分布具有良好的对应关系,新近系油气主要在地层水矿化度高于背景值、水化学类型异常及油源断裂发育的地区富集,同时新近系高矿化度Na₂SO₄型或MgCl₂型地层水对油气由深向浅的运聚特征具有重要的指示作用。     

具有p -Laplacian算子的delta-nabla分数阶 差分边值问题正解的存在性

考虑具有p -Laplacian算子的delta -nabla分数阶差分方程边值问题: {Δ^β_{α -2}(φ_p(_b▽^αx(t)))+λ f(t-α+β+1,x(t-α+β+1),[_b▽^εx(t)]_{t -α +β + ε +1})=0, t∈T; x(b)=0, _{b -1}▽^{α -1}x(α-2)=[_{b +α -2}▽^-ωg(t,x(t))]_{t =α -ω -1}; [_b▽^αx(t)]_{α -2}=0, [_b▽^αx(t)]_{α + b -2}=0. 其中b∈Z⁺, T=[α-β-1,b+α-β-1]_{Ν<sup>α -β -1}, 1≤α, β≤2, 3<α+β≤4, 0<ω<1, λ∈(0,+∞), Δ^β_{α -2}和 _b▽^α分别是左右分数阶差分算子,并且φ_p(s)=|s|^{p -2}s, p>1.利用上下解方法和Schauder不动点定理,得到了上述边值问题正解的存在性.     

贺兰山西麓典型干旱区绿洲地下水水化学特征与演变规律

针对地下水资源过量开采而出现的绿洲水文生态问题,以贺兰山西麓具有典型特征的内蒙古腰坝绿洲为研究对象,分开采期、非开采期对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三线图示法,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。研究结果表明:①季节变化对潜水和承压水水化学类型空间变异性影响较小,潜水水文化学性质受外界因素干扰较大,承压水受外界因素干扰较少;②蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制研究区潜水水质演变的主要水文化学过程;③潜水子系统总溶解固体较高,水化学类型变化也较复杂,主要从HCO₃·SO₄·Cl-Na·Mg·Ca型向Cl·SO₄·HCO₃-Mg·Na、Cl·SO₄-Na·Mg型演化。承压水水化学类型比较单一,主要以低矿化度的HCO₃-Na·Mg·Ca型为主。