水文地球化学和环境同位素方法在地下水咸化中的研究与应用进展
同位素在水文地质研究中的应用与发展
单 井 法 地 下 水 流 速 、 流 向测 试
在武 汉市 长江 底部 第四纪 孔 隙含水 层 中，用单井 稀释 法 测定 了地 下水 流 速、流 向 。测试 结果 表 明： 武
０ 第 ５２ 第 ４ 卷０ｌ 期
研究探讨
２ １ Ｏ０
Ｖ０１５ Ｎ ｏ４ ． ．
汉长江 底部 Ｊ － 一 Ｃ Ｉ ６号钻孔处地 下水流 向从 上到下都 受 Ｉ 到地 表长 江水流 的影 响，上部 影 响大，深部 较弱 ，地
不 足 与 面 临的 挑 战 。
关 键 词 ： 文 地 质 ；同位 素 ； 水 示踪 剂 ； 分析 测试
中图分类号 ： ６ １ Ｐ４
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： ０ ７ １ ０ （０ ０ ０ — ０ １ ０ １ ０ — ９ ３２ １ ）４ ０ ２ — ４
０ 引 言
同位素 （ｓｔｐ ）是指 质子 数 相 同而 中子 数不 同 Ｉ ｏｅ ｏ
而最弱 的方 向与 流入滤 水管 的方 向相对 应。故根 据对 孔周测得的计数率 ，便可确定地下水流 向 。
应 用 实 例 。武 汉 长 江 底 钻 孔 人 工 放 射 性 同 位 素１１ ３ １
混合、水体年龄 等水文地 质问题 。
１近 ２ ０余年 来 同位素在 水 文地 质研 究 中的应用
质参数 （ 如地下水 的渗流速度 ，岩石的渗透率、裂隙度
等 ） 测定 、地 下 水 污 染 示 踪 和 坝 体 渗 漏 研 究 等 方 面 。 的 同 位 素 单 孔 稀 释 法 测 定 地 下 水 流 速 与 流 向 ， 确 定
地下水 补给 关 系原理 。单 孔稀 释法 是用 已确定达 西渗
的 一 组 核 素 ， 包 括 放 射 性 同 位 素 （ ａｉａｔ ｅｉ ｔｐ） Ｒ ｄｏ ｃ ｖ ｏｏ ｅ ｉ ｓ 和 稳 定 同 位 素 （ｔｂｅ ｓｔｐ ） Ｓａｌ ｉ ｏ ｅ 。凡 能 自 发 地 放 出粒 子 ｏ 并 衰 变 为 另 一 种 同位 素者 称 为放 射 性 同 位 素 ；目前 技 术 条 件 下 无 可 测 放 射 性 的 同位 素 称 为 稳 定 同 位 素 。 水 文 地 质 学 （ ｙ ｒｇ ｏｏ ｙ Ｈ ｄｏ ｅ ｌｇ ）是 研 究地 下 水 的数 量 和 质 量 随 空 间 和 时 间 变 化 的 规 律 ， 以 及 合 理 利 用 地 下 水 或 防 治 其 危 害 的 学 科 。 将 同位 素 技 术 应 用 于水 文 地 质 研 究 中 ， 是发展水文地质学的一项先进手段 。 法 国 是 把 同 位 素 应 用 到 水 文 地 质 学 上 比较 早 的 国 家 之 一 ，从 四 五 十 年 代 就 开 始 了 同 位 素 在 水 文 地 质 学 方 面 的 研 究 。 我 国 同 位 素 技 术 在 水 文 地 质 上 的 应 用 起步相对较晚 。 自 １８ ９ ８年 在 保 定 召 开 第一 届 《 国 同 位 素 水 文 地 全 质 方 法 学 术 讨 论 会 》 以 来 ，我 国 同位 素 水 文 地 质 学 理
同位素在地下水研究中的应用
同位素在地下水研究中的应用地下水是全球水资源中重要的一部分，为人类提供着地表水资源不可替代的水源，如果地下水被污染，会受到更广泛的影响。
为了准确掌握地下水的状况，研究者们不仅要研究它的流动特性，还要研究它的水体特性，针对这两个方面的研究，同位素在地下水研究中的应用是非常重要的。
首先，同位素可以用来评估地下水的受到污染的程度。
以碘作为指示来说，当它受到污染时，碘-129同位素的含量会明显升高，通过测量碘-129同位素的含量，可以通过同位素技术加以判断，是否受到了外来污染的影响。
此外，同位素还可以用于研究地下水的流动特性，这非常重要，因为地下水的流动对其它物质的迁移和分布有着重要的影响。
研究人员可以利用地下水中的氦-3（3He）同位素来衡量地下水的流动状况，因为3He具有很高的输移指数，一旦被地下水所吸收，它就会在不断地被水体输移，所以研究人员可以利用这种不断的输移来评估地下水的流动特性。
此外，同位素技术还可以用于地下水质量研究，通过测量地下水中不同同位素的含量，可以得出大量有关地下水质量的信息，包括pH值、钙离子含量以及氧离子浓度等。
此外，同位素技术还可以用于研究就地取水的主要来源，例如地表水和地下水。
最后，同位素技术对于研究地下水的迁移趋势也是非常有用的。
地下水的流动会连接起不同的水系，同位素技术可以用来跟踪水体的来源和流动，从而确定地下水的迁移趋势，从而帮助研究者们更好地掌握地下水的变化情况。
从以上可以看出，同位素在地下水研究中具有重要的意义，它可以用来研究地下水的流动特性、污染状况以及水质特性，这不仅有助于更好地掌握地下水的状态，还有助于更好地利用和保护地下水资源，从而为人类提供更充足的水资源。
综上所述，同位素在地下水研究中表现出了非常重要的作用，但在利用同位素技术进行地下水研究时，也有一些问题需要面对。
首先，某些同位素测量需要复杂的仪器设备，这些设备往往很昂贵，因此只有少数有条件的研究机构才能够购置。
同位素示踪技术在地下水循环研究中的应用
同位素示踪技术在地下水循环研究中的应用地下水是地球上最重要的淡水资源之一，它不仅供给我们日常生活用水，还支持着农业灌溉、工业生产和生态系统的健康。
然而，随着人类活动的不断增加，地下水的循环和质量受到了严重的威胁。
为了更好地了解地下水的循环路径和污染源，科学家们使用了同位素示踪技术。
同位素示踪技术是一种利用同位素在自然界中的分布和迁移来研究地下水循环的方法。
同位素是元素的变种，它们具有相同的原子序数但不同的质量数，因此具有不同的化学特征。
地下水中不同同位素的比例会受到水文地质过程的影响，从而可以通过测量同位素的比值来研究地下水的起源、循环路径和污染程度。
一种常用的同位素示踪技术是氢氧同位素示踪法。
地下水中的水分子由氢原子和氧原子组成。
它们分别有两种主要同位素，即氢的同位素氘和氧的同位素氧-18。
这些同位素的比值受到降水和蒸发的影响，因此可以通过分析地下水中的同位素比值来推断地下水的循环路径和补给来源。
例如，在河流和湖泊水域附近的地下水中，氢氧同位素比例与大气降水相似，而在深层地下水中，氢氧同位素比例则具有更高的稳定性。
另一种常用的同位素示踪技术是碳同位素示踪法。
地下水中的溶解性有机物和无机碳酸盐中含有碳元素，它们可以用来推断地下水的补给来源和循环路径。
地下水中的有机碳和无机碳酸盐通常会受到土壤和岩石中的有机物和无机碳酸盐的影响，而这些有机物和无机碳酸盐的来源可以通过分析碳同位素比值来确定。
例如，某些地下水中含有较高的放射性碳同位素比值，可能表明地下水受到了人为活动的影响，如核电站的废水排放。
同位素示踪技术在地下水循环研究中的应用非常广泛。
首先，它可以帮助我们了解地下水的起源和补给来源。
通过测量地下水中不同同位素的比值，我们可以推断地下水是来自降水、河流、湖泊还是地下水补给。
这对于地下水的管理和保护至关重要，可以帮助我们更好地规划合理的水资源利用和保护策略。
其次，同位素示踪技术可以帮助我们研究地下水的循环路径。
水文地球化学及其应用
水文地球化学及其应用水文地球化学是地球化学的一个分支学科，其研究对象是水与地球物质的相互作用、反应和转化过程。
水文地球化学地位重要，尤其是在环境保护和自然资源管理方面具有很大的应用潜力。
本文将着重探讨水文地球化学的基本理论、应用现状和未来发展趋势。
一、水文地球化学的基本理论1、水文循环水文循环是地球上水分子在不同地方以不同形态的运动。
水分子在不同状态下所体现的物理、化学性质也不同。
水循环包括蒸发、降水和地下水的形成，它是水文地球化学的基础。
2、岩石和土壤岩石和土壤是水文地球化学的重要研究对象。
岩石化学和土壤化学是水文循环的重要环节。
岩石和土壤可以分解成不同的化学组分，并对水的特性产生深远的影响，因此，研究它们的化学特征和变化过程对于水文地球化学研究至关重要。
3、水文地球化学过程水文地球化学过程是指地球上水的循环、沉积、蒸发、降水等过程中与水相互作用、反应和转化的物质。
包括水分子与矿物、溶解气体、有机物和微生物的相互作用。
水文地球化学的过程是广泛且多样的，对其进行分析研究可以形成修正以及完善生态环境政策。
二、水文地球化学的应用现状1、水资源管理水资源是人类生存和发展的基础资源之一，对于保障人类健康和经济发展大有裨益。
水文地球化学对于水资源管理有着重要的作用。
科学有效的管理水资源是现代社会永续发展的必要条件，水文地球化学则可以提供一系列的分析方法和数据供管理层面参考，使得水资源的合理开发和保护得以实现。
2、水污染治理随着城市化的加剧和经济发展的快速发展，水污染已成为了一个不可避免的问题。
水文地球化学为水污染治理提供了一种全新的思路。
在处理水体中的化学物质时，可以运用水文地球化学的更准确的能力寻找有效的污染治理方法及杀菌程序，有效保障水生态的平衡和协调。
3、环境保护水文地球化学在环境保护领域有广泛应用。
例如，可以用化学和物理方法来检测大气、水、土壤污染程度以及其它人为污染物质的存在。
有越来越多的证据表明，环境的水文地球化学变化是关于地球气候科学和环境科学的。
地球化学与地下水解读地下水的成因与演化
地球化学与地下水解读地下水的成因与演化地球化学与地下水：解读地下水的成因与演化在我们生活的地球上，地下水是一种至关重要的资源。
它不仅为我们提供了饮用水，还在农业灌溉、工业生产等方面发挥着重要作用。
然而，你是否想过地下水是如何形成的？它又经历了怎样的演化过程？这就需要我们从地球化学的角度来深入探究。
地球化学，简单来说，就是研究地球中化学元素的分布、迁移和转化规律的科学。
而地下水的形成与演化，与地球化学过程密切相关。
地下水的成因主要有两种类型：渗入成因和沉积成因。
渗入成因的地下水，通常是大气降水通过地表的渗透作用进入地下形成的。
当雨水降落到地面后，会沿着土壤和岩石的孔隙、裂隙向下渗透。
在这个过程中，水会与周围的岩石和土壤发生一系列的地球化学反应。
比如，水中的二氧化碳会与岩石中的碳酸钙发生反应，使碳酸钙溶解，从而增加水中钙离子和碳酸氢根离子的浓度。
此外，水还会溶解岩石中的其他矿物质，如钾盐、钠盐等，使地下水的化学成分变得更加复杂。
沉积成因的地下水，则是在沉积盆地中，由于沉积物的压实和脱水作用形成的。
在沉积过程中，沉积物中的水分会被逐渐挤出，形成地下水。
这种地下水的化学成分，往往受到沉积物来源和沉积环境的影响。
除了成因，地下水的演化过程也十分复杂。
地下水在地下的流动过程中，会不断地与周围的岩石和土壤发生相互作用，从而导致其化学成分和物理性质发生变化。
首先，地下水的水化学类型会发生改变。
例如，在富含石灰岩的地区，地下水通常为碳酸氢钙型水。
随着地下水的流动，当它遇到石膏层时，会发生硫酸盐化作用，水化学类型可能转变为硫酸钙型水。
其次，地下水的温度和压力也会影响其演化。
随着地下水深度的增加，温度和压力逐渐升高，这会使得一些矿物质的溶解度发生变化，从而改变地下水的化学成分。
此外，人类活动也对地下水的演化产生了重要影响。
过度开采地下水会导致地下水位下降，使得地下水与岩石的接触时间缩短，从而影响地下水的化学成分。
同时，工农业生产中的废水排放、化肥和农药的使用等，也会使地下水中的污染物含量增加，威胁地下水的质量和安全。
同位素技术在地下水研究中的应用
同位素技术在地下水研究中的应用
同位素技术在地下水研究中有广泛的应用。
以下是其中的几个方面：
1. 地下水定量研究：同位素技术可以用于确定地下水的补给源和补给量。
通过测量不同同位素的比例，可以区分不同水体来源，并量化各个源的贡献，例如雨水、地表水和地下水。
2. 地下水流动研究：同位素技术可以用于研究地下水的流动路径和速率。
通过测量同位素的浓度分布，可以追踪地下水的流动方向和速度，揭示水体在地下的迁移和混合过程。
3. 地下水补给源研究：同位素技术可以用于确定地下水补给源的类型和特点。
不同补给源的同位素特征不同，可以通过测量地下水中同位素的比例，确定其补给源的类型，例如降水、地表水、蒸发水等。
4. 地下水污染研究：同位素技术可以用于研究地下水的污染来源和传播途径。
通过测量污染物的同位素特征，可以追踪其来源和传播路径，揭示污染物在地下水中的迁移和转化过程。
综上所述，同位素技术在地下水研究中具有重要的应用价值，可以为地下水资源管理和环境保护提供科学依据。
水盐迁移模式及运移机理研究进展
三、水、热、盐耦合运移模型的 研究进展
随着科学技术的发展，越来越多的数学模型被用于模拟和预测土壤中水、热、 盐的耦合运移。这些模型通常基于物理学、化学和生物学的原理，并结合数值 计算技术进行模拟。
例如，基于土壤水文学和土壤热力学的基础理论，研究者们开发出了耦合土壤 水文学和热力学的模型，如FEFLOW、MODFLOW等，以模拟土壤中的水循环和热 量平衡。此外，基于溶质动力学理论，研究者们也开发出了如SOLUTION等模 型，用于模拟土壤中的盐分运移。
研究方法
本研究采用实验观测与数值模拟相结合的方法，以实际土壤样品为研究对象， 通过盆栽实验和原位观测，获取土壤水盐运移的时空数据。同时，利用计算机 模拟技术，建立土壤水盐运移模型，对观测数据进行拟合和预测。
土壤水盐运移特征分析
通过对实际样品的观测和分析，发现土壤水盐含量和分布特征在不同土层和季 节存在明显差异。在垂直方向上，土壤水盐含量随深度的增加而降低；在水平 方向上，土壤水盐含量在不同位置存在一定的变化规律。同时，土壤水盐运移 受到多种因素的影响，包括气候、土壤类型、灌溉方式等。
结论与展望
本研究较为全面地探讨了土壤水盐运移特征，取得了一定的成果。然而，由于 研究时间和精力的限制，本研究仍存在一些不足之处，例如观测时间相对较短， 未能充分考虑不同土壤类型和气候条件的影响等。
未来研究应进一步拓展土壤水盐运移特征研究的领域，加强跨学科合作，充分 考虑不同土壤类型、气候条件和农业管理措施的影响，完善土壤水盐运移模型， 提高预测精度。同时，加强实践应用方面的研究，将研究成果应用于农业生产 实践中，提高水资源利用效率，保护生态环境。
参考内容二
一、引言
土壤是地球表面的重要生态系统，承担着生态平衡和人类福祉的关键角色。土 壤中的水、热、盐运移是影响土壤质量、植物生长和农业生产的关键因素。随 着全球气候变化和人类活动的加剧，理解并预测土壤中水、热、盐的运移变得 至关重要。本次演示将探讨土壤中水、热、盐耦合运移的机理，以及当前模型 的研究进展。
同位素示踪在地下水流动调查中的应用效果
同位素示踪在地下水流动调查中的应用效果地下水是人类赖以生存和发展的重要水源之一。
了解地下水的流动方向和速度对于地下水资源的合理管理和保护具有重要意义。
在地下水流动调查中，同位素示踪技术被广泛应用，其在研究地下水流动过程、判断污染源位置、评估地下水资源可持续性等方面具有显著的应用效果。
同位素是同一种元素的不同原子，其原子核中的质子数一样，但中子数不同。
不同同位素具有不同的几何结构和化学性质，因此它们在地下水中的存在和变化可以通过测量同位素的比例来揭示地下水的来源、成因和流动过程。
同位素示踪技术主要包括氢氧同位素、碳同位素、氮同位素和稳定性放射性同位素示踪等。
其中，氢氧同位素是最常用的示踪手段之一。
地下水中的氢氧同位素比例随着降水的变化而变化，通过对地下水中的氢氧同位素比例进行测量，可以确定地下水的补给来源和补给时间。
碳同位素是另一种常用的示踪手段，它可以用于判断地下水中有机污染物的来源和衰变程度。
氮同位素的变化则可以揭示地下水中硝酸盐的来源和转换过程。
稳定性放射性同位素（如氚和锶同位素）则可以用于测定地下水流速和路径。
同位素示踪技术可以通过利用同位素标记物质的浓度变化来揭示地下水流动的不同过程。
例如，当污染物进入地下水系统后，其同位素比例会随着时间和距离的变化而发生改变。
根据同位素比例的变化规律，可以推断污染物的来源位置和流动路径，从而帮助确定地下水污染的范围和程度，并为污染物监测和治理提供依据。
同位素示踪技术在地下水流动调查中的应用效果显著。
首先，它可以提供准确的地下水流速和流动路径信息，有助于评估地下水资源的可持续性。
通过测量地下水中的同位素比例，可以确定地下水补给的速率和方向，从而判断地下水补给途径的可持续性，并为合理开发和利用地下水资源提供科学依据。
其次，同位素示踪技术可以有效判断污染源的位置和扩散范围。
通过测量地下水中的同位素比例，可以确定地下水与污染源之间的物质交换过程，并推断污染物的来源位置。
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安全与环境工程
Safety and Environmental Engineering
文章编号：1671-1556(2018)04-0097-09
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V o i .25 N o .) Jul. 2018
水文地球化学和环境同位素方法在地下水咸化中 的研究与应用进展
用前景，认为该方法可以为地下水盐分来源和咸化特征研究提供重要支撑。
关键词！地下水咸化；海水人侵；水文地球化学作用；环境同位素'沿海地区
中图分类号：X 824;P 641. 8
文献标识码：A
D O I ：10. 13578/ki.issn.1671- 1556. 2018. 04. 017
Review of Hydrogeochemical and Environmental Isotope Approaches in Groundwater Salinization Study
Abstract：Groundwater resources are very precious for us ,but due to the over-exploitation the groundwater saliniation has been raised,which becomes a global environmental problem.T h e present study concerns the different salinization incentive caused by geologic setting.T h e salinization of groundwater in coastal regions mainly controlled by seawater intrusionhas been most extensively studied.This paper mainly reviews the studies on groundwatersalinization in coastal areas.Based on the studies of the mainly hydrogeochemical processes during the groundwater salinization process ,the paper summarizes the progresses and achieve ments of the researches ,focusing on the fields of the origin and evolution of salted groundwater ,and also discusses the researchmethods of hydrogeochemistry and environmental isotope used in the problem of groundwater salinization.It is indicated that hydrogeochemistry and environmental isotope provide impor tant support for the study of groundwater salinization. K e y w o rds：groundwater salinization ；seawater intrusion ；hydrogeochemical process ；environmental isotope； coastal area
祁惠惠、马传明、和泽康1 ! ’3 ,胡孝景1
(1.中国地质大学（武汉）环境学院，湖 北 武 汉 4 3 0 0 7 4 % . 中国科学院地理科学与资源研究所 陆地水循环及地表过程重点实验室，北 京 1001 0 1 % . 中国科学院大学资源与环境学院， 北京 100049)
摘 要 ：地下水是十分宝贵的水资源，而过度开采地下水引起的地下水咸化已成为一个世界性环境问题。水文地
球化学和环境同位素等分析方法已经广泛应用于此类问题的研究。地下水咸化成因有很多，不同地区的咸化过程
也不尽相同，其中沿海地区由海水人侵引起的地下水咸化问题得到广泛关注。总结了沿海地区地下水咸化的研究
进展，在了解地下水咸化过程中主要的水文地球化学作用的基础上，梳理了水文地球化学和环境同位素方法在研
究地下水咸化成因与演化等方面的研究成果，并展望了水文地球化学和环境同位素方法在地下水咸化问题中的应
2. K e y L a b o r a t o r y o f W a ter C y c l e a n d R e l a t e d L a n d S u r f a c e P r o c e s s e s ^ Institu te o f G e o g r a p h i c S c i e n c e s a n d N a tu r a l R e s o u r c e s R e s e a r c h ，C A S ， B e i j i n g 100101，C h i n a .，3. C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t ，U n i v e r s i t y o f C h in ese A c a d e m y o f S c i e n c e s ，B e i j i n g 100049 ?C h in a ')
Q I H u i h u i 1 ，M A C h u a n m i n g 1 ，H E Z ekang1，2,3 ，H U Xiaojing1 (1. S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l S t u d i e s ， C hina U n i v e r s i t y o f G e o s c ie n c e s (W u h a n ) ，W u han 4300 7 4 ， C hin a '