水文地球化学研究现状与进展
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《乌梁素海流域水文地球化学成因及水盐运移》篇一一、引言乌梁素海流域,位于我国北方某大河流域的下游地区,因其独特的水文地球化学特征和水盐运移规律,在区域水环境治理和水资源保护方面具有重要研究价值。
本文旨在探讨乌梁素海流域水文地球化学成因及水盐运移的规律,以期为该流域的水资源管理和环境保护提供科学依据。
二、乌梁素海流域水文概况乌梁素海流域地形地貌复杂,地表水与地下水交互作用频繁,具有显著的水文地球化学特征。
本部分将概述该流域的水文特点,包括气候条件、地表水与地下水的分布与流动等。
三、水文地球化学成因分析1. 影响因素:本部分将分析影响乌梁素海流域水文地球化学特征的主要因素,包括气候、地质、地貌、植被等自然因素以及人类活动等。
2. 离子组成:分析流域内水体的离子组成及其变化规律,探讨其与水文地球化学特征的关系。
3. 水质变化:研究水质的时间变化和空间分布特征,分析水质变化的原因和机制。
4. 影响因素的综合分析:结合影响因素、离子组成和水质变化等方面的研究结果,综合分析乌梁素海流域水文地球化学的成因。
四、水盐运移规律研究1. 地下水的流动与运移:通过地质调查和水文地质试验,研究地下水的流动方向、速度和运移规律。
2. 水盐运移模型:根据地下水流动和离子运移的规律,建立水盐运移模型,分析水盐在流域内的分布和变化规律。
3. 水盐平衡分析:结合流域内水资源的利用和消耗情况,分析水盐平衡状况及其影响因素。
五、结论与建议1. 结论:总结乌梁素海流域水文地球化学成因及水盐运移的研究成果,明确该流域水文地球化学特征及水盐运移的规律。
2. 建议:根据研究结果,提出针对性的水资源管理和环境保护建议,为乌梁素海流域的可持续发展提供科学依据。
六、展望随着气候变化和人类活动的不断影响,乌梁素海流域的水文地球化学特征和水盐运移规律可能发生新的变化。
因此,需要进一步加强该流域的监测和研究工作,为应对未来的挑战提供科学支持。
同时,还应加强跨学科合作,综合运用地理学、生态学、环境科学等多学科的知识和方法,为乌梁素海流域的水资源管理和环境保护提供更加全面和有效的支持。
水文学研究的新进展和应用水文学是研究水文循环及其影响的一个学科,其研究内容包括降水、蒸散发、径流等方面。
近年来,水文学研究的新进展和应用日益重要,下面就具体来谈一谈。
第一,新型观测和测算技术的引入。
在过去的水文学研究中,大多使用重力水准仪、地下水位测量仪、水文站等传统观测设备,并依据这些数据进行径流模拟和预测。
而随着新型测量技术的引入,如卫星遥感、激光测高、GPS定位以及无人机技术等,可以更加精确地测算出地表水情。
此外,新型的计算机模型和数字地球技术的出现,对水文学模拟的效率和准确度也产生了很大的提高。
第二,水文学研究的跨学科交叉。
水文学的发展离不开地质学、气象学、生态学等学科的支持,相辅相成,共同助力于水文学的发展。
随着水资源和环境问题的日益突出,跨学科研究的重要性日益突出。
第三,全球气候变暖的影响。
全球气候变暖导致了极端天气事件的频繁发生,造成了水资源和环境的变化,这对水文学研究提出了更高的要求。
气候变化下的水文学研究涉及到更多的因素,如气温、降雨量、蒸散等。
同时,需要结合通量测量与能量平衡,探讨出更加精确的模拟和预估,为环境治理提供科学依据。
第四,模式实践的提高。
水资源有效管理是当下的热点问题,为有效保障水资源的利用和保护,对水资源的预报、评估和规划等各方面都提出了更高的要求。
基于模式的研究设计得越来越精细,可以更好地预测降水和径流变化,利用后处理的方法对结果进行后处理,获得更加有效的分析结果。
第五,回归到本真的水文学研究。
伴随着社会的发展和科技的进步,水文学研究面面俱到,其实践、应用和模拟技术得到了长足的进展。
但是,我们也需要回到本真的水文学研究,如顺流地球观测、基本水文数据的采集和系统观测的维护。
这对于水文学的百年计划是至关重要的,我们需要掌握稳固的基础,为今后的研究奠定坚实的基础。
总之,水文学研究的新进展和应用为我们认识和管理水资源提供了更加科学和深入的手段,但是我们还需要在不断进步的过程中扎根于水文学本质,为水资源管理的未来打下更加良好的基础。
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。
讲座一大海生物地球化学研究的历史与现状第一阶段:化学计量学与原始模型1950-1960s对于大海化学构成的解说主假如静态的.1、海水中主要离子的浓度是依据瑞典科学家Lars Sillen 提出的热力学模型进行解说。
2、与生物过程有关的元素在大海中的散布依照Redfield 、等提出的计量关系来解说(Redfield 比值)。
只有 Riley(1953)在解说大西洋深海营养盐、 DO 的散布时,提出代谢速率是调控这些物质空间散布的重要过程。
3、已认识到生源因素(NO 3-、 PO43-、Cd 、Zn 等)由表及底的增添及中深层水体中DO 极小值的存在。
大海中元素生物地球化学循环所经历的时、空尺度变化很大:空间尺度上:小如1cm3堆积物中所发生的溶解、积淀、氧化、复原反响等大如陆地—大海—大气圈之间物质的输送等时间尺度上:从几日成千上万年几十万至几百万年沉降颗粒物从大洋环流锰结核的生长上层水体的沉降按其发展历史,可分为4个阶段。
4、认识到颗粒物的沉降不单是生源因素随深度增添的原由,并且是太平洋深层水营养盐浓度高于大西洋的重要因素。
5、大洋环流模式被引入来解说元素的水平散布。
6、距 Riley (1953) 提出代谢速率的重要性15年后,形成了一维平流—扩散箱式模型。
7、认识到很多同位素可作为水团构成以及垂直、水平混淆过程的示踪剂,但未发展起来。
*明显, 1970年从前,化学大海学的初期阶段几乎完整仅关注深海大洋化学物质的散布,并用它们来解说全世界大洋环流及代谢速率。
18、1970年从前,对于生物过程怎样影响DOC 和POC 时空散布的问题几乎全无所闻。
其主要原由在于缺少定量确立有机物输入、汲取和转变等过程速率的手段。
当时测得的 DOC 、POC 的深度散布显示,表层水中浓度略有高升,深层水中均匀散布,进而产生这样的看法:DOC 、POC 是很不活跃的,它在碳循环中几乎不起任何作用。
9、只管当时对大海中CO 2和O2的循环有了必定的认识,但有关它们在气—海界面的互换主要由气体互换模型和碱度来确立,并未与生物生产力联系在一同。
钾稳定同位素在水文地球化学领域的研究进展与展望摘要:钾(K)元素位于元素周期表第四周期第一主族,与钠元素同是重要的碱金属元素,也是一种重要的生命元素,以单价离子形式存在于自然界。
K元素在自然界存在3种同位素,包括39K、40K和41K,其中39K和41K是稳定同位素,两种稳定同位素分别占总K元素的93.2581%和6.7302%。
本文主要研究其稳定同位素组成以及分馏机理,文中的钾同位素指钾稳定同位素。
K的2个稳定同位素39K和41K相对质量差约为5%。
在岩石圈,钠、钾主要富集于硅酸盐矿物中,而在碳酸盐矿物中含量较低,两者在地壳中的元素丰度相近。
2种元素主要通过大陆风化过程进入水体,是河水及地下水中的主量元素。
由于二者的地球化学性质存在差异,钾在陆生水体中的含量要远低于钠,位于Ca、Na、Mg、K4大主量元素的末位,世界大河K/Na摩尔比值平均值仅为0.16,一些地下水K/Na可以低至0.0001。
已有的元素地球化学手段无法解释地下水K/Na可以很低的原因。
河流等水体中的K离子在迁移过程中,容易被一些沉积物、黏土所吸附,同时也可参与一些黏土如伊利石等层间阳离子构成,因此具备离子交换反应的能力,然而仅根据水体中K含量变化难以精确识别这些过程。
基于此,本篇文章对钾稳定同位素在水文地球化学领域的研究进展与展望进行研究,以供参考。
关键词:钾同位素;同位素分馏;吸附;化学风化;引言钾在自然界中有3个同位素:39K(93.258%)、40K(0.012%)和41K(6.730%)。
其中,39K和41K是稳定同位素,而40K是放射性同位素,半衰期为1.277×109a,可发生β衰变成40Ca,或通过K层电子捕获衰变为40Ar。
钾稳定同位素比值(41K/39K),一般用δ41K来表示:δ41K=[(41K/39K)样品/(41K/39K)标准-1]×1000。
20世纪30年代,由于分析测试精度的限制,天然地质样品中的钾同位素组成变化并没有得到有效的识别。
水文地球化学的理论研究与应用水文地球化学是地球化学和水文学的交叉学科,主要研究水文过程和地球化学过程的相互作用及其对环境的影响。
本文将介绍水文地球化学的意义、发展历程、主要研究内容和应用。
一、水文地球化学的意义水文地球化学的研究对于解决水资源开发、治理和保护问题具有重要意义。
随着全球气候变化和经济发展的加快,水资源短缺和水环境污染已成为威胁社会经济可持续发展的重要问题。
而水文地球化学的研究可以帮助我们深入了解水循环和地球化学循环的机制和规律,预测水文地球化学过程对水资源和环境的影响,从而制定科学的水资源管理和环保政策。
二、水文地球化学的发展历程20世纪60年代初,水文地球化学作为一门新兴的交叉学科开始萌芽。
1970年,奥地利水文学家Bruno Stumm首次提出了“水文地球化学”这一概念,并领导了世界上第一批水文地球化学研究团队。
此后,水文地球化学逐渐成为一个独立的学科,并吸引了越来越多的研究者加入到其中。
随着研究深入,水文地球化学的理论框架逐渐形成。
在水文学方面,研究者关注水文循环过程,包括降水、蒸发、输移、旁路、补给、消耗、汇入淋溶水、渗滤和地下水循环等。
在地球化学方面,研究者关注污染物和营养元素等物质在水体中的迁移和转化过程,包括生物地球化学、岩石地球化学、淋溶、沉积、吸附、氧化还原等。
三、水文地球化学的研究内容1. 水文学和地球化学循环过程的研究通过对水文学和地球化学循环过程进行研究,可以了解水资源的来源、流向和变化规律,分析地表和地下水水质的变化趋势,预测水资源的可持续利用方式。
2. 污染物和营养元素的迁移和转化研究研究污染物和营养元素的迁移和转化规律,可以揭示污染物的来源、迁移途径、转化过程和时空分布规律,为水环境保护和污染治理提供科学依据。
3. 土壤水化学和植被水化学的研究研究土壤水化学和植被水化学,可以了解土壤和植被的水分利用效率和水分循环特征,以及不同生态系统中物质循环的差异。
552019年4月总第311期ISSN1672-1438CN11-4994/T水文地球化学课程面临的问题与挑战孙红福 颜瑞雯中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院 北京 100083摘 要:水文地球化学是在水文地质学、地球化学及水化学基础上发展起来的一门学科,主要研究地下水化学组分的形成及演化规律,是水文地质和工程地质本科生的必修专业课。
随着时代的发展和我国高等教育改革的深入,水文地球化学课程也面临诸多问题和挑战,主要从教材缺失、学时压缩下的教学内容调整、教师能力要求的提升、课程特色、课程衔接、学生思维和能力的培养以及实践教学环节几个方面进行探讨。
希望通过对课程教学问题的探讨,引起同行的关注,促进水文地球化学的课程教学和学科的发展。
关键词:水文地球化学;教材;课程特色;实践教学作者简介:孙红福,理学博士,副教授;颜瑞雯,理学博士,讲师。
基金项目:中国矿业大学(北京)《水文地球化学》课程建设项目(编号:k140206)。
1938年初由苏联著名水文地质学家奥弗琴尼科夫首次提出了“水文地球化学”这一术语,到20世纪50年代成为一门独立的学科。
20世纪80年代,我国的水文地球化学研究也蓬勃发展,出版了一系列专著。
目前我国许多高校开设了水文地球化学课程,这门课程主要研究地下水水质随时间和空间的演变规律,对于地下水的研究是其他课程不能替代的。
该课程相关的教研文章和教学研讨非常少。
随着水文地球化学学科的不断发展以及我国高等教育改革的深化,水文地球化学课程也面临一系列的问题和挑战,只有面对和解决这些问题才能更好地促进水文地球化学的发展。
1 教材问题水文地球化学课程教学面临严峻的教材问题。
水文地球化学这门科学是从原苏联引入并发展壮大的,20世纪70年代以来,热力学被引入到水文地球化学的研究中,并对水文地球化学的发展起巨大的推动作用;但欧美国家并没有对应的英文专著和教材,只有水化学相关的著作。
目前我国已经出版的相关著作包括沈照理等编著的《水文地球化学基础》[1]、李学礼等编著的《水文地球化学》(第三版)[2]、钱会和马致远编著的《水文地球化学》[3]、周福俊等编著的《水文地球化学》[4]等;这些教材的内容各有侧重,并且均已不再出版印刷,因此高校无法通过出版社购买这些教材。
黄河流域水文地球化学过程及环境变化黄河作为中国第二长河流,流经十一个省区,是中国最重要的水资源之一。
黄河流域的水文地球化学过程与环境变化对于流域的可持续发展和生态系统的健康至关重要。
本文将重点探讨黄河流域的水文地球化学过程和环境变化,并分析其对流域可持续发展的影响。
黄河流域水文地球化学过程包括水文循环、沉积物运移和溶解物质的转化等。
其中,水文循环是衡量流域水资源利用和水文地球化学过程的重要指标。
黄河流域的降水主要集中在夏季,而整个流域的水资源主要依赖于冰川融水和雪水的补给。
然而,由于气候变化和人类活动的影响,黄河流域的冰川面积和厚度正在不断减少,这对流域的水循环和水资源供给产生了重要影响。
此外,农业灌溉和工业用水的增加也导致了地下水位下降和气候湿度的减少,从而进一步加剧了流域水资源供需紧张的局面。
此外,黄河流域的沉积物运移是流域水文地球化学过程的重要组成部分。
黄河冲积扇是世界上最大的冲积扇之一,其沉积物对流域的生态环境和土壤质量有重要影响。
在高强度的人类活动影响下,流域山地和河岸侵蚀剧烈,导致了河道淤积严重和冲积扇扩张,增加了洪涝灾害的风险。
此外,农业化肥和工业废水的排放也导致了农田土壤的污染,进一步影响了流域的生态环境和可持续发展。
此外,黄河流域的水文地球化学过程还与环境变化密切相关。
随着气候变暖,黄河流域的水循环和沉积物运移也发生了重大改变。
湖泊水面的蒸发增加,导致了湖泊水位下降;冻土融化速度加快,引发了土壤侵蚀和滑坡等风险。
此外,气候变化还带来了极端天气事件的增加,如干旱和洪水,进一步影响了流域的水资源供给和生态系统的稳定。
黄河流域的水文地球化学过程和环境变化对流域可持续发展和生态安全具有重要影响。
为了实现流域的可持续发展,应采取以下措施:首先,应加强水资源管理和利用,提高水资源的利用效率。
通过科学合理地规划水资源利用,提高农业灌溉的水利效率,改进工业用水和城市供水的管理,可以减缓水资源紧张和生态环境破坏。
勘查地球化学现状与展望地球化学是探究地球内部、地表、大气等多领域化学元素的分布、循环与演化规律的学科。
地球化学的探究能够为我们理解地球的演化历程、资源分布和环境变化等方面提供重要的科学依据。
本文将从勘查地球化学的现状和将来展望两个方面进行探讨。
一、勘查地球化学的现状1. 地球化学勘查的方法地球化学勘查接受多种手段和技术,包括地球化学探测、空间探测和实地取样等。
地球化学探测是通过分析地球矿物、岩石等样品中的化学元素含量和同位素组成,来了解地球内部和地表的化学特征。
空间探测则是通过卫星遥感技术,得到大范围区域的地球化学信息。
实地取样则是对详尽地质单元进行采样和测试,获得详尽的地球化学信息。
2. 地球化学勘查的应用地球化学勘查应用广泛,涵盖了矿产资源勘查、环境地球化学、地质灾难猜测等领域。
在矿产资源勘查中,地球化学勘查可以用于寻找矿藏、确定矿产的类型和提炼方法等。
在环境地球化学中,地球化学勘查可以用于监测和评估环境污染状况,探究污染源和传输途径,为环境保卫提供依据。
在地质灾难猜测中,地球化学勘查可以用于了解地下水和地下气体的分布,猜测地震、火山喷发等灾难事件。
3. 地球化学勘查的进步趋势随着科学技术的不息进步,地球化学勘查将朝着高效、精准和多元化方向进步。
一方面,新型的仪器设备和技术的应用,可提高地球化学勘查的效率和准确性。
例如,质谱仪、激光剥蚀等新技术的进步,为地球化学勘查提供了更高精度的分析手段。
另一方面,地球化学勘查将加强与其他学科的交叉融合。
例如,与地质学、物理学、生物学等学科的合作,可综合利用多种信息数据,加深对地球化学规律的理解。
二、勘查地球化学的展望1. 深度探究地球内部结构地球化学勘查的将来将更加关注地球内部的化学组成,目标是深度揭示地球的形成和演化过程。
通过探究地球的物理化学性质和元素分布,可猜测地球的内部结构和演化历史。
这对于提高地球资源勘查的效果,解决地球环境问题以及理解地球动力学等方面都具有重要意义。
当代水文地质学发展趋势与对策摘要:水文地质学是一门应用性很强的学科,它在人类生活和生产部门的需求下不断发展,学科体系逐渐健全,理论水平不断提高。
人类在生活或者生产实践中所遇到的相关的问题,都需要研究者在方法上和理论上加以解决,随着越来越多以及越来越深入的问题得到解决,水文地质学这门学科也逐步发展。
本文主要针对当代水文地质学的发展趋势进行分析,并提出相关的发展对策。
关键词:水文地质学;地下水;可持续发展;生态环境一、当代水文地质学的特点地下水流系统理论的出现,意味着水文地质学发展进入了新的阶段。
地下水流系统理论,从整体角度,综合考察地下水与环境相互作用的变化,为分析地下水各部分以及地下水与环境的相互作用提供了时空有序的理论框架。
当代水文地质学的研究领域,从以往的地下水资源向生态环境扩展,由地球浅部向地层深部圈层延伸。
并且当代水文地质学,由以往的解决局部的现阶段的生产实际问题,转向长期性、全局性以及可持续发展的课题。
其以地下水流系统理论为核心框架,以系统思想为指导,运用多学科方法及其理论,构建人和自然协调、良性循环的地下水流系统、水文系统、地质环境系统、工程地质系统和生态系统,这也成为当代水文地质学的最终目标。
随着人类对生态环境的破坏,相应的生态环境问题随之出现,人类开始意识到构建人与自然协调的、良性循环系统的重要性,从而进一步探索目标系统的作用或者形成过程与内在机理。
当代水文地质学已经从传统的实用性学科,演变为兼具应用性与理论性的成熟学科。
二、水文地质学的发展趋势1、水文地质学的发展自十九世纪末,水文地质学成为一支独立的学科以来,在多位水文地质学家和水文地质工作者的不懈努力下,水文地质学从单纯的现象描述发展到定量化的理论研究上。
20世纪中叶,苏联奥弗琴尼科夫和美国的怀特在水文地球化学方面做出了许多贡献。
到第二次世界大战结束时,在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面,均有了较为系统的理论和研究方法。
本文的目的是对水文地球化学信息在滑坡研究中的应用潜力做一个综合的评述,并分析水文地球化学信息对认识滑坡诱发因素中的水文过程的作用。
众所周知,滑坡研究常常缺乏资料,尤其是在水文地质条件非均质并且难以测量的情况下。
本文分析了水文地球化学作用对土坡和岩坡物理性质的影响,如与变形率的关系,与土体的孔隙水组成和残余抗剪强度的关系。
此外,本文还着眼于可获得的地下信息,如地下结构的地质信息,水来源的水文信息,流程和流动时间(利用同位素分析)。
在硬岩和软岩中利用的水化学信息能够揭示水质类型,这对确定不同含水层对滑坡区的作用很有帮助。
而且,根据地质调查,可以揭示地表不可见的岩性和构造。
基于动力学的模拟对解释水文地球化学信息是非常有用的。
最后,源于钻芯取样的化学信息(如阳离子交换特性)也有助于滑坡的水文解释。
一、前言需要进一步认识诱发自然灾害的机理,以应对社会面临的日益增加的自然灾害风险。
土地所承受的人口增长和经济发展压力导致了更多灾害风险(如滑坡)的出现。
预防、减灾和预警系统已成为工程实践中越来越重要的部分。
为了满足这些社会需求,自然灾害的研究重点将放在新技术研发上,或利用现有技术建立新方法(如监测的新方法)。
化学信息是新信息源之一,正得到越来越多的关注。
本文的目的是对水文地球化学在滑坡研究中的应用现状进行分类并加以阐述。
在边坡稳定性研究中,地下水位上升通常是边坡失稳的关键因素。
地下水位升高引起孔隙水压力的升高,从而降低边坡的内部强度。
但是在丘陵和山区,常常缺乏地下水的相关资料。
大的滑坡系统的水文地质背景通常都十分复杂(Lindenmaier等,2005;Malet,2003;Tullen等,2002;Bogaard等,2000),水的流动通道变化莫测。
在块体运动分析中,滑坡活动通常与降雨记录直接相关。
在较少情况下,存在其它原因,如孔隙水压力的空间分布,它对解释块体运动行为的局部变化非常重要(Anson和Hawkins,2002)。
全球海洋地球化学调查进展随着航海技术的提升,人类对海洋的探索不断深入。
自19世纪晚期开始大洋考察至今,人类船舶的航迹已经遍布全球各个海域。
在近几十年间,随着全球性气候、环境、资源问题的不断显现,科学家逐渐转向海洋寻找解决之法,而化学指标是与之相关的最直接证据。
特别是随着近代分析测试水平的提升,极大地促进了海洋地球化学调查的不断深入,取样介质逐步多元化、精细化,元素、同位素等测试多手段综合应用,为认识全球海洋环境状况、查明海洋资源赋存潜力、揭示多圈层相互作用等提供了全新的视野和更加可靠的证据。
推动了海洋地球化学这一学科的形成与发展。
地球化学调查在过去几十年的蓬勃发展,对推动人类社会的发展做出了巨大贡献,特别是陆地地球化学填图为陆地矿产资源勘查提供了可靠的线索。
中国、美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚和欧洲国家开展了多轮次不同比例尺的地球化学填图工作,取样目标涵盖土壤、水系沉积物、河漫滩/汇水域盆地沉积物和河流水体等,测试指标也从早期的39种元素逐步拓展到76种元素,部分元素(如Cs、Sr、Nd、Pb)的同位素也逐步纳入地球化学填图指标中。
在以我国谢学锦院士为首的一批科学家的共同努力和呼吁下,全球开展了一系列的陆地地球化学填图计划,地表元素的分布特征逐渐清晰,为解决全球性的资源环境问题做出了突出贡献。
相对陆地地球化学调查所取得的成果而言,海洋地球化学调查还处于起步阶段。
陆地仅占全球面积的1/3,在人类的脚步不断拓展进入海洋的大背景下,急需加强海洋地球化学调查,海陆信息联合绘制完整的化学地球,为新时期解决全球性的资源环境问题提供支撑。
鉴于此,中国地质调查局启动了全球海底地球化学调查与编图工作。
为全面掌握已有海洋地球化学相关调查进展,为全球海底地球化学调查与编图工作提供有力支撑,对海底沉积物、岩石、矿产资源和水体地球化学的相关调查数据与成果进行了收集整理,系统总结已掌握的重大成果,进一步明确海洋地球化学研究存在的问题与不足,为相关研究和后续工作开展提供全面参考。
本文由国土资源部地质调查项目“全国水资源评价”和“鄂尔多斯自留盆地地下水赋存运移规律的研究”项目资助。
改回日期:2001212217;责任编辑:宫月萱。
第一作者:叶思源,女,1963年生,在读博士生,副研究员,从事矿水、地热水及水文地球化学研究。
水文地球化学研究现状与进展叶思源1) 孙继朝2) 姜春永3)(1)中国矿业大学,北京,100083;2)中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定,050803;3)山东地质工程勘查院,山东济南,250014)摘 要 1938年,“水文地球化学”术语提出,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展,其服务领域不断扩大。
当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。
其研究方法也日臻完善。
随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究,以及人类开发资源和保护生态的需要,水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域,并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。
关键词 水文地球化学 研究现状 进展Current Situ ation and Advances in H ydrogeochemical R esearchesYE Siyuan 1) SUN Jichao 2) J IAN G Chunyong 3)(1)Chi na U niversity of Mi ni ng and Technology ,Beiji ng ,100083;2)Instit ute of Hydrogeology and Envi ronmental Geology ,CA GS ,Zhengdi ng ,Hebei ,050803;3)S handong Instit ute of Geological Engi neeri ng S urvey ,Ji nan ,S handong ,240014)Abstract Hydrogeochemistry ,as an independent discipline ,has made substantial development since the term “hydrogeochemistry ”was created in 1938.At present hydrogeochemical theories have been applied to various fields such as oil field water ,ocean water ,geothermal water ,groundwater quality ,endemic diseases and groundwater microorganism ,and related research methods have also become mature.With the further development of chemical thermodynamics ,kinetics method and isotope method ,hydrogeochemistry will surely extend its research fields in the course of multi 2discipline interaction and make new progress in basic theory and quantifica 2tion research ,so as to meet the demand of human exploration and exploitation as well as ecological protection.K ey w ords hydrogeochemistry current state of research advance 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开,在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果(沈照理,1985)。
当代水文地质学发展趋势与对策摘要:当代水文地质学主要研究地下水数量和质量随时间和空间的变化规律。
如何有效利用地下水和防止其所产生危害是当代水文地质学主要研究方向。
水文地质学作为地质学的分支学科,目前主要在开发地下水资源等方面做主要研究,就是为了让人类更好的利用和开发地下水资源。
分析当代水文地质学的发展趋势,当代水文地质学正在从传统的实用性学科逐渐转变为现代应用性和理论性的学科。
并且在生态建国的历史背景下显得尤为重要。
关键词:水文地质学;发展趋势;对策;引言:水文地质学是一种应用性极强的学科。
它主要研究地下水的分布,流经和应用等。
以方便人类对地下水的开发利用。
在不同的时期和地质下,尤其是人类活动的影响下,地下水的分布就有很大的差异。
在人类的研究上产生了很多不确定因素,水文地质学的发展也会随之改变。
一、水文地质学的发展趋势1、水文地质学的发展在5700年前的中国就已经出现人类打井取水的现象了。
据了解我国最早出现的水井是浙江余姚姆渡古文化遗址水井。
通过建造水井来实现人类对地下水资源的利用,这说明水文地质学已经在人类的发展中已经开始显现。
到了1855年,法国水利工程师达西成功完成水通过砂的申通实验,进一步奠定了水文地质学科的基础。
在十九世纪末二十世纪初,由于人类研究的深入,人本对地下水提出了很多学说。
这些新的学说对水文地质学的形成做出了重要的贡献。
到了二干世纪中期,由于人类世界的快速发展,人们对水文地质学的研究都有了完整的理论体系和研究方法。
但是由于人类的发展迅速,生态环境的极度破坏,水资源短缺人类对合理开发科学管理和保护地下水资源越来越重视。
也是从这时开始水文地质学从一个找水的水文地质学转变为一个资源利用的水文地质学。
所以水文地质学的研究视野也从含水层的局部研究转变为自然社会的整体研究。
由人类建设问题转向人与自然和谐相处的问题。
良性循环使用地下水系统,不断由个体转向整体。
人们也对水文地质学有了了解性的认识。
地下水文地球化学研究进展地下水文地球化学研究是地质科学、水文学和化学科学交叉的重要领域,旨在揭示地下水在地球化学循环中的过程和机制。
这一研究领域对于理解地下水资源的形成与分布、地下水的污染与修复以及地下水与地表水之间的相互作用具有重要意义。
近年来,地下水文地球化学研究取得了一系列重要进展,本文将对其进行探讨。
首先,地下水化学组成的研究是地下水文地球化学研究的基础。
地下水中包含多种元素和溶解物质,其化学组成在一定程度上反映了地下水的形成过程和地质环境。
研究者通过对地下水的抽样和分析,研究了不同地区地下水的主要元素含量、离子浓度和pH值等指标,并利用化学计量学方法分析了地下水中溶解物质的来源及其对地下水质量的影响。
此外,还有研究利用同位素技术对地下水进行了深入研究,例如氢氧同位素、碳同位素和氮同位素等的分析,可以揭示地下水的来源和地下水与地表水之间的关系。
其次,地下水的污染与修复是地下水文地球化学研究的重点领域。
随着工业化和城市化的推进,地下水污染问题日益突出。
研究者通过对地下水污染物的分布、迁移和转化过程的研究,揭示了地下水受污染的主要原因,并为地下水保护和修复提供了理论依据。
此外,地下水修复技术的研究也取得了一定进展,如活性炭吸附、电化学氧化、生物修复等技术的应用,有效减轻了地下水污染对环境和人类健康的影响。
再次,地下水与地表水之间的相互作用的研究是地下水文地球化学研究的热点问题。
地下水与地表水之间存在着复杂的相互作用关系,受到地表水补给、地下水补给和地下水排泄等因素的影响。
研究者通过流域尺度的观测和模拟研究,研究了地下水与地表水之间的水量平衡、水质变化以及水源地保护等问题。
这不仅对于地表水和地下水资源的合理利用具有重要意义,还为地表水与地下水系统的管理决策提供了依据。
总结起来,地下水文地球化学研究已经取得了显著的进展,深入理解了地下水在地球化学循环中的作用机制。
然而,仍有一些问题亟待解决,比如地下水的老化问题、地下水与大气的相互作用机制等。
水文地质方面的研究进展水文地质学作为科学的一个分支,研究的是地下水与地质环境之间的相互作用,以及地下水的地理分布、水文地貌、水文地质工程和地下水资源开发利用等。
近年来,随着科技的进步和地球环境面临的许多挑战,水文地质学也在不断地发展和进步。
本文将主要介绍当前水文地质方面的研究进展。
1. 水文地质勘探技术的创新与进步水文地质勘探技术的创新与进步对地下水资源开发与利用极为重要。
随着科学技术水平的提高,许多新型的技术手段使地下水资源勘探与开采的效率得到了极大的提升。
现代化的勘探技术手段包括地质雷达、电磁波、地震波、激光扫描、遥感、3D地质建模等,这些手段的运用大大提高了地下水资源的发掘效率,为地下水的利用提供了发展基础。
同时,传统的勘探方法也在不断地创新和完善,如钻探技术和水文地质探测技术等,使得地下水勘探的深度和准确性也得到了提高。
2. 浅层水体及其与地表水的关系研究地下水和地表水是密不可分的水资源,研究地下水与地表水的相互渗流、相互补给机制及其关系,对于地表水的保护和合理开发利用有着至关重要的意义。
而在浅层地下水区域,林地、田地、山地等景观形态的变化和小气候环境的影响,会对地下水的动态变化产生深刻影响。
近年来,针对浅层水体的特性及其与地表水的关系研究成为了研究热点,各种模型工具被不断开发,以期能够更好地揭示它们之间的相互作用,进而帮助人们更好地掌握和利用它们。
对于紧凑砂岩地区、乡村、山区等地区的水文地质调查更得到关注,以提高地表水资源的开发利用水平。
3. 地下水环境污染特性及其控制研究地下水环境污染是当前重要的环境问题之一,在地下水的开发和利用过程中,一旦地下水发生污染,将会极大地威胁到人类的生命财产安全和经济发展。
在地下水环境污染治理上,当前已经发展出了多种技术手段,针对不同的污染物质和污染来源进行了相关的治理和控制措施。
比如,化学溶解处理、生物降解处理、物理去除处理等技术,这些控制研究使得地下水环境污染问题得到了有效解决。
水文地质研究现状与展望【摘要】随着社会经济发展对地下水资源的开发利用不断加剧,缺水问题及地下水环境问题日趋严重,各国都在加强对水文地质的研究。
美国、俄罗斯和法国在水文地质上的研究是比较靠前的,新疆水文地质工作者汲取国内外先进经验近年来先后在吐-哈盆地、库-拜盆地、伊犁谷地开展了区域性水文地质勘查工作,整体研究水平迈入国内前列。
【关键词】水文地质研究;现状;展望一、前言文章简述了美国、俄罗斯、法国的水文地质科学研究现状,并结合理论知识对哈密盆地文地质研究工作进行了分析,同时结合自身实践经验和理论知识,提出了未来水文地质研究的发展方向。
二、国外水文地质科学研究概况现就国外,主要是美国、俄罗斯、法国的水文地质科学研究情况概括介绍如下:1.美国水文地质科学研究,战前基本上是以地下水水文学为中心。
二战以后,随着地下水资源开发利用的加强,水文地质学遂逐渐形成为独立的学科。
自1969年以后开始着重研究地下水的管理、多相流和扩散原理以及地下水的模型试验等。
主要课题可概括为地下水管理体制、经济效益、测试方法与基本理论四个方面。
美国最主要的水文地质研究机构是地质调查所的水资源处和资源保护处。
该所的水文地质研究工作一部分属于全国性计划的任务,包括:水质监测、水资源开发利用、典型地区水质评价及测试技术,另一部分属于能源计划的任务,包括:矿区开采中水质恶化及污染问题、地下热能利用、典型盆地地下水研究以及地下水的扩散理论等。
俄罗斯水文地质研究工,当前除进行区域性水文地质研究和编图外,主要侧重于:(1)地下水资源的保护、评价、多年预测及预测的数学和模拟方法的研究;(2)地下水化学成分的形成、水中元素的迁移聚集规律、地下水绝对年龄的研究等。
此外,在地下水对金属矿床与油气形成的作用以及地下热水等方面也进行了不少研究工作。
(3)法国从事这方面研究的有大专院校、全国农业研究院、石油研究院及私营机构,属于一级水平的研究单位有4一5个。
基于文献计量学分析水文地球化学研究进展及趋势王广才;王焰新;刘菲;郭华明【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2022(29)3【摘要】水文地球化学研究在可持续发展中起到重要作用,然而目前对该领域的阶段性总结分析研究还较少。
本文使用文献计量学可视化分析方法,以1982年1月1日到2021年11月17日被Web of Science收录的有关水文地球化学的检索信息为基础,使用CiteSpace和VOSviewer等软件对水文地球化学研究现状和趋势进行分析。
结果表明,水文地球化学论文发文量与被引量整体呈现上升趋势,2010年以后发文数量是2010年以前发文数量的两倍,水文地球化学研究仍然具有较大的发展空间。
其中,中国积极参与水文地球化学领域的研究,近几年的发文量增长幅度高于美国、德国、加拿大等发达国家,这与中国国家自然科学基金会的资助以及各个科研机构的研究分不开。
通过关键词分析,1982年至2021年水文地球化学研究的主题为:地下水质量与人体健康、同位素的研究与应用、元素的迁移转化和微生物作用以及地下水-地表水水文地球化学过程。
文献计量工具方法与“水岩相互作用国际学术会议”统计共同表明:不同空间尺度和环境下的水岩相互作用、同位素技术的开发与应用、生物地球化学以及地下水质量是未来水文地球化学领域的主要研究趋势。
【总页数】12页(P25-36)【作者】王广才;王焰新;刘菲;郭华明【作者单位】中国地质大学(北京)水资源与环境学院暨地下水循环与环境演化教育部重点实验室;中国地质大学(武汉)环境学院暨国家环境保护水污染溯源与管控重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P592【相关文献】1.基于文献计量学的雾霾治理研究进展与趋势2.基于文献计量学的我国社区首诊研究进展及趋势分析3.基于文献计量学的我国社区首诊研究进展及趋势分析4.基于文献计量学的情感化设计研究进展、热点与趋势分析5.基于文献计量学与知识图谱的中华绒螯蟹研究进展与趋势分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
本文由国土资源部地质调查项目“全国水资源评价”和“鄂尔多斯自留盆地地下水赋存运移规律的研究”项目资助。
改回日期:2001212217;责任编辑:宫月萱。
第一作者:叶思源,女,1963年生,在读博士生,副研究员,从事矿水、地热水及水文地球化学研究。
水文地球化学研究现状与进展叶思源1) 孙继朝2) 姜春永3)(1)中国矿业大学,北京,100083;2)中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定,050803;3)山东地质工程勘查院,山东济南,250014)摘 要 1938年,“水文地球化学”术语提出,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展,其服务领域不断扩大。
当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。
其研究方法也日臻完善。
随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究,以及人类开发资源和保护生态的需要,水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域,并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。
关键词 水文地球化学 研究现状 进展Current Situ ation and Advances in H ydrogeochemical R esearchesYE Siyuan 1) SUN Jichao 2) J IAN G Chunyong 3)(1)Chi na U niversity of Mi ni ng and Technology ,Beiji ng ,100083;2)Instit ute of Hydrogeology and Envi ronmental Geology ,CA GS ,Zhengdi ng ,Hebei ,050803;3)S handong Instit ute of Geological Engi neeri ng S urvey ,Ji nan ,S handong ,240014)Abstract Hydrogeochemistry ,as an independent discipline ,has made substantial development since the term “hydrogeochemistry ”was created in 1938.At present hydrogeochemical theories have been applied to various fields such as oil field water ,ocean water ,geothermal water ,groundwater quality ,endemic diseases and groundwater microorganism ,and related research methods have also become mature.With the further development of chemical thermodynamics ,kinetics method and isotope method ,hydrogeochemistry will surely extend its research fields in the course of multi 2discipline interaction and make new progress in basic theory and quantifica 2tion research ,so as to meet the demand of human exploration and exploitation as well as ecological protection.K ey w ords hydrogeochemistry current state of research advance 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开,在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果(沈照理,1985)。
水文地球化学在利用地下水化学成分资料,特别是在查明地下水的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。
20世纪60年代后,水文地球化学向更深更广的领域延伸,更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用(任福弘,1993)。
1981年,Stumm W 等出版了《水化学———天然水化学平衡导论》专著,较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。
1992年,C P 克拉依诺夫等著《水文地球化学》分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分,全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题,以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等,概括了20世纪80年代末期水文地球化学的研究水平。
特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解答(谭凯旋,1998),逐渐构架起更为严密的科学体系。
第23卷 第5期2002210/4772482 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TIA SIN ICAVol.23 No.5Oct.2002/47724821 应用水文地球化学学科的研究现状1.1 油田水研究水文地球化学的研究在对油气资源的勘查和预测以及提高勘探成效和采收率等方面作出了重要的贡献。
早期油田水地球化学的研究只是对单个盆地或单个坳陷,甚至单个凹陷进行研究,并且对于找油标志存在不同见解。
此时油田水化学成分分类主要沿用B A苏林于1946年形成的分类。
1965年,E C 加费里连科在其所著《根据地下水化学组分和同位素成分确定含油气性的水文地球化学指标》中系统论述了油气田水文地球化学特征及寻找油气田的水文地球化学方法。
1975年,A G Collins在其《油田水地球化学》中论述了油田水中有机及无机组分形成的地球化学作用(汪蕴璞,1987)。
1994年,汪蕴璞等对中国典型盆地油田水进行了系统和完整的研究,总结了中国油田水化学成分的形成分布和成藏规律性,特别是总结了陆相油田水地球化学理论,对油田水中宏量组分、微量组分、同位素等开展了研究,并对油田水成分进行种类计算,从水化学的整体上研究其聚散、共生规律和综合评价找油标志和形成机理。
同时还开展了模拟实验、化学动力学和热力学计算,从定量上探索油田水化学组分的地球化学行为和形成机理。
1.2 洋底矿藏研究1870年,ААВериго在黑海河口湾开始了海洋水的研究。
直至20世纪50年代中期,苏联和美国都较系统地开展了该次研究。
1972年,ОВЩишкина在其《海洋软泥水地球化学》中讨论了世界三大洋和内陆海软泥水化学成分资料,对不同类型沉积物中的软泥水化学成分特征进行了描述和分类,总结了软泥水化学成分浓度随深度变化的规律性,并进行了解释。
1988年,G N Baturin撰著的《大洋锰和锰结核的地球化学》英文版专著中有一个章节,专论海洋沉积物孔隙水中的Mn。
研究发现海洋沉积物孔隙水中Mn含量的变化幅度很大,可在7个数量级的范围中变动;每种沉积物类型软泥水的Mn浓度变动范围亦相当大。
依Mn浓度将沉积物分为内陆盆地、边缘海洋带和大洋深海带3种类型(汪蕴璞,1991)。
近20年来,由于陆地资源储量日益消耗加剧,特别是陆地上的Cu、Ni、Co、Mn4种多金属资源在50~60a后即将殆尽;另一方面世界大洋底部蕴藏着金属结核约有3×108t,因此人类转向大洋矿产资源开发。
汪蕴璞等在1986~1988年期间,在太平洋中部海域开展的多金属结核调查,以及通过开展室内水2岩作用模拟系列试验和各类样品成分的多项分析测试,在应用电子计算机技术和数理统计法等取得的极其珍贵的、比较系统的第一手资料的基础上,经过综合分析研究,首次披露了洋底界面水的物理化学场的景观,以及洋底存在金属垒、氧化垒和碱性垒的现代环境。
剖析了大洋水物质模型和界面水物理化学场的形成机理及其与多金属结核形成之间的规律性联系。
发现多金属结核的成矿溶液是一种稀的金属溶液和参与成矿的金属存在形式。
概括了成矿作用反应场中成矿金属的形成和转移模式。
提出了水成多金属结核的成矿阶段、作用和机理。
阎葆瑞等采用新的微生物成矿的理论和观点着重论述了大洋水及沉积物系统的地质、地球化学环境,洋底水、沉积物、孔隙水及多金属结核等介质中微生物的分布及其地球化学作用对成矿元素富集、沉析的影响,现代和古代微生物的成矿作用及成矿机制等问题(阎葆瑞,1994)。
在微生物成矿机制及古微生物的成矿作用,以及多金属结核纹层等微构造的微生物成因等方面提出了新的见解与发现。
1.3 地热水研究目前对地热水中的地球化学研究,已有了较全面的了解。
其地下热水(蒸汽)绝大部分起源于大气(沈照理,1985)。
早在1964年A J Ellis等在“天然水系统与实验室热水2岩反应”一文中提到热水中的大部分溶解组分来自于水与围岩之间的反应。
可以概括为:地热田是一个高温条件下的水文地球化学系统,构成该系统的基本物质成分是地热流体和固相介质(围岩)。
1977年,Ellis等发表了《地热系统化学》一书。
书中就热水的起源、热水的物理化学同位素特征、水热蚀变、热水中矿物沉淀等作了详细的阐述。
同时还讨论了新西兰有关野外采样和实验室分析方法。
1977~1983年,美国学者Bowers T S经过6年的实验室工作,获得第一手有关矿物、气体和溶解态组分在一系列温度、压力下的热力学参数和化学反应方程,建立了600多种相图(包括压力达500MPa,温度达600℃),并出版了《矿物2水溶液平衡活度相图》一书。
20世纪80年代,R O Fournier874地 球 学 报2002年等对地热温标作了进一步探讨,建立了一系列地热温标公式,被广泛应用于地热开发利用中确定热水系统的热贮层温度。
1988~1992年,W F G iggen2 bach创立了一系列三角图作为研究地热流体起源和形成机理的标志(G eoindicators)。
这些三角图作为一种简明而强有力的技术对热泉及热水井水作出快速的评价(G iggenbach,1993;Hedenquist,1990; Reyes A G等,1993)。
目前广泛使用的标志有ΟCl2 SO42HCO3三角图、Cl2Li2B三角图、Na2K2Mg三角图和N22Ar2He三角图。
1957年,H Craig在意大利地热田应用了同位素技术,随后H P Taylor等相继研究了世界上一些大型的地热田水的同位素,认为在氢氧同位素的组成中地热水18O的正漂移原因是地热流体在上升过程中沸腾2闪蒸2混合作用、水2岩相互作用及岩浆水的输入Π。