长江三角洲扬泰靖地区地下水同位素研究

【摘要】： 扬(州)泰(州)靖(江)地区位于长江三角洲的长江北岸,包括扬州和泰州的南部及如皋地区,区内第四系赋存丰富的孔隙地下水。由于以往对研究区地下水的补径排条件、地下水成因等研究的不足,致使难以合理开发利用及有效管理其地下水资源,地下水长期过量开采、水位大幅度持续下降,极易造成浅层地下水对深层地下水的越流补给与污染。同时,扬泰靖地区作为整个长江三角洲的顶部地区,属于地下水系统的补给区及始径流区,其地下水的污染势必会对整个长江三角洲地区地下水产生威胁。因此,本文依据地下水中的同位素和水化学组分具有丰富水循环信息的特性,采用同位素水文学及水文地球化学等方法对地下水进行综合分析。 通过对氘氧氚同位素以及水化学特征研究表明潜水接受大气降水与长江水的共同补给,与地表水水力联系密切；而承压水则主要接受古水的补给,与长江水及潜水的水力联系较差。潜水与大气降水具有相近的氢氧同位素均值(潜水：-45.5‰、-7.43‰；大气降水：-44.83‰、-7.36‰),与长江水的氢氧同位素值具有很好的相关性(R2=0.93)。在沿江地段,由于受到了长江水的侧向补给与稀释作用,潜水中60mg/L的Cl-等值线与长江岸线近似平行。地表水与潜水之间离子浓度共振现象明显,水化学类型一致,主要为HCO3-Ca型。承压水与潜水的同位素特征和水化学特征则存在一定差异。各层位承压水的水化学类型呈现逐步演化的特点,由Ⅰ承压水的HCO3-Ca型渐变至Ⅱ承压水的HCO3-Ca-Na型及Ⅲ承压水的HCO3-Na型。 结合水化学数据,对硫同位素分析表明地表水与潜水遭受了一定程度的污染,硫同位素值约为10‰；而承压水则基本未受污染,硫同位素值的大小与不同地段的水文地质条件密切相关。在研究区顶部及沿江地段,承压含水层径流条件好、封闭性差并处于氧化环境,承压水中的硫酸盐主要来源于硫化物的氧化,硫同位素值为负值；在中部地区,承压含水层径流条件差、封闭性好、处于还原环境,硫同位素值均大于20‰,而且由于经受了硫酸盐的还原作用,硫同位素值最高可达70‰之多。承压水中硫酸盐浓度与硫同位素值之间呈现正相关的特点,表明中部地区的硫酸盐主要来源于沿程径流补给和滞留海源硫酸盐的补给。 利用碳-14进行年龄计算并结合水化学剖面分析显示承压水整体的流向自西往东,伴随着明显的离子交换作用。沿程往东水动力情况变缓,Na+、Cl-易溶成分增加而Ca2+、Mg2+、HCO3-等难溶成分减少,年龄逐渐增大。在研究区顶部及沿江地段Ⅰ、Ⅱ承压水年龄小于5000年,在研究区中东部Ⅲ承压水年龄达到20000多年。