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淮河流域平原区高氟地下水的环境健康风险及其成因

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中国地质 2023年

作者：许乃政刘林王赫生李亮龚建师陶小虎檀梦皎中国科学技术大学中国地质科学院自然资源部流域生态地质过程重点实验室中国地质调查局南京地质调查中心

【研究目的】氟化物(F-)在地下水中普遍存在，国际癌症研究机构列其为Ⅲ类特定致癌物。淮河流域是我国典型的高F-地下水分布地区，为全面了解淮河流域平原区含F-地下水的暴露风险，本次研究利用近期高密度的地下水水井测试数据，对地下... 详细信息

【研究目的】氟化物(F-)在地下水中普遍存在，国际癌症研究机构列其为Ⅲ类特定致癌物。淮河流域是我国典型的高F-地下水分布地区，为全面了解淮河流域平原区含F-地下水的暴露风险，本次研究利用近期高密度的地下水水井测试数据，对地下水调查井F-暴露风险进行分级评价，并对未监测点的F-超标概率进行预测。【研究方法】本次研究运用F-风险等级划分与指示克立格方法，评估流域平原区地下水F-污染的风险程度和风险概率，并探讨了高F-地下水的成因。【研究结果】统计分析研究区5575口水井水化学测试数据，F-浓度范围0.01～5.45 mg/L，中值1.02 mg/L，均值1.97 mg/L。平原地区的F-浓度明显高于丘陵地区；呈现极高风险、高风险水井分别为 548口(9.83%)、576口(10.33%)，主要分布在内陆平原地带。与深层地下水样品相比，浅层地下水样显示出较高的污染水平和空间变异性。根据F-浓度概率图预测统计，浅层地下水具有高风险面积超过5137 km2，而相应深层地下水的高风险面积为864 km2，预计有314万人可能遭受F-的高暴露风险。浅、深层地下水F-超标概率分布呈现相似的空间分布格局，在内陆平原地带都有明显的浓集中心。【结论】饮用高F-地下水是当地居民遭受其暴露风险的主要途径。地下水高风险地区与氟中毒高发病率在空间上高度重合，揭示地下水F-污染程度与氟中毒病集群相关。高F-地下水系原生成因，萤石矿物的溶解是地下水中氟主要的物质来源，碱性解析、蒸发浓缩作用也影响高F-地下水的形成。本文对淮河流域平原区地下水F-污染暴露风险区进行了划分，研究结果可为区域地下水合理利用与治理提供科学依据。

关键词：高氟地下水健康风险指示克立格风险等级水文地质调查工程

地下水与地表水水量交换识别及交换量计算——以新汴河宿州段为例

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水科学进展 2022年第1期33卷 57-67页

作者：束龙仓宫荣栾佳文龚建师陶小虎赵贵章陶月赞河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016 华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450045 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

为提高地下水与地表水交换量计算结果的准确性,本文利用水力联系、水头差、水温、氡-222、氢氧稳定同位素构建综合识别方法(HHTRO),对新汴河宿州段地下水与地表水水量交换进行识别,并计算交换量。计算结果表明:研究河段单位河长地表水... 详细信息

为提高地下水与地表水交换量计算结果的准确性,本文利用水力联系、水头差、水温、氡-222、氢氧稳定同位素构建综合识别方法(HHTRO),对新汴河宿州段地下水与地表水水量交换进行识别,并计算交换量。计算结果表明:研究河段单位河长地表水补给地下水的水量变化范围为8.69~366.82 m^(3)/(d·m),地下水补给地表水的水量变化范围为0.72~120.90 m^(3)/(d·m);研究河段左岸为地下水补给地表水,单位河长净补给量为45.26 m^(3)/(d·m);河段右岸为地表水补给地下水,单位河长净补给量为214.33 m^(3)/(d·m);研究河段地下水与地表水水量交换以地表水补给地下水为主,地表水补给地下水的比例为55.14%。本研究可推动地下水与地表水交换量计算方法的发展,为流域或区域水资源评价提供必要的理论方法。

关键词：水力联系水位同位素水量交换强度

基于ESTARFM模型的南京地区蒸散发降尺度研究

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生态学报 2022年

作者：尉毓姣朱琳曹鑫宇王文科龚建师余慧琳孟丹首都师范大学资源环境与旅游学院城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地首都师范大学水资源安全北京实验室长安大学水利与环境学院中国地质调查局南京地质调查中心自然资源部流域生态地质过程重点实验室

蒸散发是水文循环的重要组成部分，获取高时空分辨率的数据能够更加精细化蒸散发的时空变化规律，对于水资源管理、生态水文过程量化具有重要意义。由于单一传感器反演的蒸散发无法同时具有高空间和高时间分辨率，以南京地区为例，首先...

蒸散发是水文循环的重要组成部分，获取高时空分辨率的数据能够更加精细化蒸散发的时空变化规律，对于水资源管理、生态水文过程量化具有重要意义。由于单一传感器反演的蒸散发无法同时具有高空间和高时间分辨率，以南京地区为例，首先结合Landsat-8遥感影像数据和气象数据，采用基于能量平衡原理的SEBS模型估算日蒸散量。在此基础上，选取典型区域采用ESTARFM模型将估算的蒸散发结果与低空间分辨率的MOD16A2蒸散发产品数据进行时空融合降尺度研究，并评价模型的融合精度。结果表明：（1）SEBS模型估算的蒸散发结果与蒸发皿折算后的数据、MOD16A2产品数据的平均相对误差分别为0.14/合区蒸散量最大，秦淮区最小；另外，蒸散量分布受土地利用类型的影响，总体上表现为水域>林地>耕地>草地>其他，且植被覆盖度较高的区域蒸散量较大。（3）基于ESTARFM模型融合的蒸散发结果与基于Landsat-8遥感影像反演的蒸散发数据在空间分布上具有相似性，二者相关系数为0.74。在全球气候变化的背景下，本研究可为蒸散发数据集时空分辨率的提高提供参考，同时也能够为南京地区水循环过程和水资源管理研究提供数据支撑。

关键词：

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傍河地下水位监测断面的优化设计

吉林大学学报（地球科学版） 2023年第2期53卷 555-565页

作者：束龙仓栾佳文宫荣鲁程鹏丁峰陶月赞龚建师河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 安徽省水文局合肥230022 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 中国地质调查局南京地质调查中心南京210016

为了对傍河地下水位监测断面进行优化设计,更好地掌握地下水位动态时空变化特征,以安徽省亳州市河水-地下水监测断面为例,分别采用克里金法和时间序列法,通过分析监测断面上9口地下水位观测井及河水位观测点在1982年1月—1998年12月的... 详细信息

为了对傍河地下水位监测断面进行优化设计,更好地掌握地下水位动态时空变化特征,以安徽省亳州市河水-地下水监测断面为例,分别采用克里金法和时间序列法,通过分析监测断面上9口地下水位观测井及河水位观测点在1982年1月—1998年12月的水位观测数据,对观测井空间布局、井数和观测频率进行优化。结果表明:空间布局优化后的观测井数量由原来的9减少到3,平均相邻井距为1000 m,优化后的水位克里金估计标准误差平均值为0.0192 m,误差波动范围较小;观测频率优化后由5日一测变为10日一测,能够满足观测精度要求。

关键词：水位监测断面时空分布观测井布设优化观测频率优化

南京地区蒸散发降尺度研究——基于增强型时空自适应反射融合模型

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生态学报 2022年第15期42卷 6287-6297页

作者：尉毓姣朱琳曹鑫宇王文科龚建师余慧琳孟丹首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 长安大学水利与环境学院西安710054 中国地质调查局南京地质调查中心南京210016 自然资源部流域生态地质过程重点实验室南京210016

蒸散发是水文循环的重要组成部分,获取高时空分辨率的数据能够更加精细化蒸散发的时空变化规律,对于水资源管理、生态水文过程量化具有重要意义。由于单一传感器反演的蒸散发无法同时具有高空间和高时间分辨率,以南京地区为例,首先结合L... 详细信息

蒸散发是水文循环的重要组成部分,获取高时空分辨率的数据能够更加精细化蒸散发的时空变化规律,对于水资源管理、生态水文过程量化具有重要意义。由于单一传感器反演的蒸散发无法同时具有高空间和高时间分辨率,以南京地区为例,首先结合Landsat-8遥感影像数据和气象数据,采用基于能量平衡原理的SEBS模型估算日蒸散量。在此基础上,选取典型区域采用基于增强型时空自适应反射融合模型(ESTARFM)将估算的蒸散发结果与低空间分辨率的MOD16A2蒸散发产品数据进行时空融合降尺度研究,并评价模型的融合精度。结果表明:(1)SEBS模型估算的蒸散发结果与蒸发皿折算后的数据、MOD16A2产品数据的平均相对误差分别为0.14 mm/d和0.22 mm/d。(2)南京地区蒸散量季节差异明显,表现为夏季>秋季>冬季;各区在夏季的日平均蒸散量差异也较大,六合区蒸散量最大,秦淮区最小;另外,蒸散量分布受土地利用类型的影响,总体上表现为水域>林地>耕地>草地>其他,且植被覆盖度较高的区域蒸散量较大。(3)基于ESTARFM模型融合的蒸散发结果与基于Landsat-8遥感影像反演的蒸散发数据在空间分布上具有相似性,二者相关系数为0.74。在全球气候变化的背景下,本研究可为蒸散发数据集时空分辨率的提高提供参考,同时也能够为南京地区水循环过程和水资源管理研究提供数据支撑。

关键词：蒸散发能量平衡原理的模型(SEBS) 增强型时空自适应反射融合模型(ESTARFM) 时空融合降尺度

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淮河流域高碘地下水环境健康风险评估

干旱区资源与环境 2023年第12期37卷 78-84页

作者：朱春芳许乃政龚建师檀梦皎陶小虎王赫生周锴锷中国地质调查局南京地质调查中心南京210016

淮河流域是我国高碘地下水的主要分布区之一,高碘已成为继高砷、高氟后淮河流域又一饮水安全问题。文中应用指示克里格法对在淮河流域采集的地下水样品4997组开展健康风险评估,研究高碘地下水的空间分布,给出碘含量超过阈值的概率风险... 详细信息

淮河流域是我国高碘地下水的主要分布区之一,高碘已成为继高砷、高氟后淮河流域又一饮水安全问题。文中应用指示克里格法对在淮河流域采集的地下水样品4997组开展健康风险评估,研究高碘地下水的空间分布,给出碘含量超过阈值的概率风险图。结果显示:碘是影响流域地下水质量的主要原生劣质指标,表现出明显的空间变异性,高碘地下水在淮河流域呈3个明显的风险区域分带,浅层(≤50m)地下水高碘风险区(F>0.9)面积22780.60km^(2),面积占比12.18%;深层(>50m)地下水高碘风险区(F>0.9)面积13686.88 km^(2),面积占比7.32%。淮河流域高碘地下水系原生成因,影响与控制地下水中碘形态的重要因素是氧化还原环境、天然有机质含量,此外人类活动农业灌溉也促进了碘的迁移。应用指示克里格法从健康风险评估角度划分淮河流域高碘地下水风险区,对有效预防与控制地下水高碘问题,实行加碘盐分区供给以防碘摄入过量,保障安全饮水提供了科学的参考依据。

关键词：淮河流域高碘地下水指示克里格法环境健康风险

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丰沛平原浅层地下水化学特征分析

地球与环境 2022年第6期50卷 797-804页

作者：朱春芳龚建师周锴锷王赫生李亮陶小虎叶永红中国地质调查局南京地质调查中心南京210016

为研究丰沛平原浅层地下水化学特征及主要离子来源,采集浅层地下水样品27组,采用数理统计、舒卡列夫分类、Gibbs图和离子比例系数等方法,对丰沛平原浅层地下水化学特征及形成作用进行了研究。结果表明:研究区地下水中的阳离子以Na^(+)和... 详细信息

为研究丰沛平原浅层地下水化学特征及主要离子来源,采集浅层地下水样品27组,采用数理统计、舒卡列夫分类、Gibbs图和离子比例系数等方法,对丰沛平原浅层地下水化学特征及形成作用进行了研究。结果表明:研究区地下水中的阳离子以Na^(+)和Ca^(2+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)为主,HCO_(3)^(-)、Mg^(2+)和Ca^(2+)的空间变异系数相对较小,NO_(3)^(-)变异系数较大。根据沉积环境不同,浅层地下水化学类型具有明显的水平分布过渡带,浅层地下水在黄淮海冲积平原沿着浅层地下水流向自西南向北东方向水化学类型阴离子从HCO_(3)→HCO_(3)-Cl→HCO_(3)-SO_(4)→SO_(4)-HCO_(3)型过渡,阳离子从Ca-Na-Mg→Na-Mg-Ca→Na-Mg型过渡,微山湖沿岸冲湖积平原主要分布HCO_(3)-Cl·Ca-Mg-Na型水。岩石风化作用、蒸发结晶作用、离子交换作用是影响研究区地下水化学组分的主要因素。部分地区地下水受工矿活动影响较大,受农业活动和生活污水排放影响较小,呈点状分布。

关键词：地下水丰沛平原水化学特征离子来源

安徽省淮北市地下水中氟的空间分布特征及成因

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地球学报 2014年第2期35卷 163-168页

作者：邢怀学李亮葛伟亚叶念军龚建师周锴锷朱春芳中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

在水文地质调查、取样测试的基础上,以安徽省淮北市地下水中的氟为研究对象,对338个地下水样品的测试结果进行了分析。结果表明:淮北市地下水中氟的含量在空间分布上总体呈从北向南逐渐降低趋势,北部氟含量均值在2.0 mg/L以上;氟的超标... 详细信息

在水文地质调查、取样测试的基础上,以安徽省淮北市地下水中的氟为研究对象,对338个地下水样品的测试结果进行了分析。结果表明:淮北市地下水中氟的含量在空间分布上总体呈从北向南逐渐降低趋势,北部氟含量均值在2.0 mg/L以上;氟的超标率35.5%,高于淮河流域地下水氟的超标率20.14%(淮河流域地下水污染项目数据统计结果);浅层地下水(≤50 m)氟超标率40.45%,深层地下水(>50 m)氟的超标率16.9%;地下水中氟超标与地质背景、人类活动以及环境条件有关。

关键词：淮北市地下水氟空间分布特征成因

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宿州矿区浅层地下水污染评价及源解析

地学前缘 2021年第5期28卷 1-14页

作者：赵卫东赵芦龚建师周文怡钱家忠合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

宿州矿区由于长期煤炭开采,不仅形成了浅层地下水降落漏斗,而且造成了不同程度的地下水污染,其污染现状及主要形成原因尚不清楚。为此,本文利用研究区水土污染调查获取的21个地下水样品的NO-3等13项污染指标开展地下水污染源解析工作。... 详细信息

宿州矿区由于长期煤炭开采,不仅形成了浅层地下水降落漏斗,而且造成了不同程度的地下水污染,其污染现状及主要形成原因尚不清楚。为此,本文利用研究区水土污染调查获取的21个地下水样品的NO-3等13项污染指标开展地下水污染源解析工作。在采用改进内梅罗综合污染指数法对研究区浅层地下水环境质量进行评价的基础上,利用因子分析和反距离权重插值方法对研究区浅层地下水进行污染源及空间分布特征解析。研究结果表明:(1)研究区浅层地下水受到了重度污染,以Ⅳ类水为主,污染较严重的指标为NO_(3)^(-)、Mn、Fe和F^(-)。(2)研究区浅层地下水主要包括4个污染源:原生地质环境(F1),其高值区分布在桃园煤矿及其周边;矿坑排水和矸石山淋溶作用下形成的矿业废水(F2),其在桃园和钱营孜煤矿及其周边地区污染较为严重,其余矿区也存在一定程度的矿业废水污染;由生活垃圾、人畜排泄物造成的农村污水(F3),其污染地区主要为朱仙庄和芦岭煤矿一带;由化肥施用引起的农业污染(F4),其高值区集中在朱仙庄煤矿及其周边区域。地下水水质的主要影响因素是浅层地下水原生地质环境和矿业废水,其中约有51.040%的污染来源于原生地质环境及煤矿矿业污染的混合污染,约有11.841%的污染来自煤矿矿业废水,其余污染主要来源于农村生活和生产污水以及农业面源污染。(3)研究区浅层地下水主要污染区域为桃园和钱营孜煤矿一带,祁南和祁东煤矿污染相对较轻,朱仙庄和芦岭煤矿水质较好。(4)建议对矿区地下水主要污染源及污染途径进行综合防治:加强矿坑排水口的污水达标排放监管力度;煤矿企业采用生产建筑材料等方法提高矸石的综合利用率;进一步加强与矿区污水、垃圾填埋处理等相关的基础设施建设。

关键词：宿州矿区浅层地下水因子分析污染源解析污染评价