作者:韩冬梅等 来源:《水文学与地球系统科学》 发布时间:2016/7/14 16:45:16
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北方滨海岩溶地区海水入侵研究获进展

 

海水入侵已经导致了世界上很多滨海地区的淡水地下水咸化,加剧了淡水资源的需求压力。中国科学院地理科学与资源研究所副研究员韩冬梅、研究员宋献方与合作者针对辽东半岛大连大魏家重要的滨海岩溶含水层,基于历史和现阶段的监测数据,分析了大魏家地区海水入侵变化的反复性。

大魏家水源地自2001年起停止开采向大连市供水。农业灌溉是当地非常重要的补给来源。历史海水入侵残留在岩溶结构滞留区的海水很可能在水位恢复过程中再次发生海水和淡水的混合,而造成水位恢复但盐分恢复并不明显的观测结果。离子交换、碳酸盐岩的溶解和农业施肥等是进一步改变地下水化学组成的重要过程。利用研究区地下水和海水的δ13CDIC和δ34SSO4同位素组成可以识别人为和自然的影响过程,根据硫同位素质量平衡模型,计算出化肥对地下水中硫酸盐增加的贡献在第四系含水层中可以达到平均62.1%,而深层岩溶地下水是48.7%。这可能是农业依赖于地下水发展模式的集中反映,也是中国在这方面广泛存在的警示问题。

大连大魏家水源地硝酸根离子浓度变化范围大(33-521mg/L)。半个世纪以来,除了海水入侵,人为活动也发挥很大的作用,使得该地区含水层汇总硝酸盐不断增加,成为水资源管理不得不重视的问题。通过分析丰水期和枯水期地下水的水化学和氘氧稳定同位素组成,可以识别岩溶裂隙的优先流通道;相对枯水期,丰水期岩溶地下水中高的氚含量说明地下水循环对降雨的快速响应。大魏家水源地周边生活污水的排放导致地下水中硝酸根离子浓度的增加且伴随着高的氚含量。

研究人员运用指数和活塞流混合模型(binary exponential and piston-flow mixing model (BEP))来模拟地下水年龄的分布。结果表明浅层第四系含水层中地下水平均滞留时间(92-467 a)与硝酸根离子浓度有着明显的反相关关系。而由于复杂的水文地质条件,深层岩溶含水层系统地下水平均滞留时间(8-411 a)与硝酸根离子浓度没有明显的相关关系。硝酸盐在没有反硝化作用下可以通过复杂的岩溶含水层介质和不同来源的氮污染输入而累积并运移几十年。

相关论文:

Han D.M.*, Song X.F., Currell M.J., 2016. Identification of anthropogenic and natural inputs of sulfate into a karstic coastal groundwater system in northeast China: evidence from major ions, δ13CDIC and δ34SSO4. Hydrology and Earth System Sciences, 20, 1-17. doi:10.5194/hess-20-1-2016.

Han D.M.*, Post V.E.A., Song X.F., 2015. Groundwater salinization processes and reversibility of seawater intrusion in coastal carbonate aquifers. Journal of Hydrology. 531(3):1067-1080.

Han D.M.*, Cao G.L., McCallum J., Song X.F. , 2015. Residence times of groundwater and nitrate transport in coastal aquifer systems: Daweijia area, northeastern China. Science of the Total Environment. 538(15):539-554.(来源:中科院地理科学与资源研究所)

 
 
 
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