基本信息
- 項目名稱：
- 淮河流域蚌埠段地下水鐵錳超標成因及分布規(guī)律探究
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 淮河流域地區(qū)地下水鐵錳超標是一個長期存在并困擾當?shù)鼐用竦膯栴}，本項目將野外水樣采集與室內(nèi)分析相結(jié)合，在前人研究的基礎(chǔ)上進一步探討了該地區(qū)鐵錳超標的原因及分布規(guī)律。
- 詳細介紹：
- 項目通過資料收集，野外工作，水樣采集分析及室內(nèi)分析整理等工作，意在探究淮河流域地下水中鐵、錳離子分布的時空規(guī)律，查明造成這一鐵錳超標現(xiàn)象及分布規(guī)律的原因。 主要研究步驟如下： 1、搜集相關(guān)資料，包括工作區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)資料，工作區(qū)水文地質(zhì)條件，各井孔歷年水樣檢測數(shù)據(jù)，對當?shù)鼐用襁M行調(diào)查走訪。 2、野外工作：包括區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、井孔觀察、收集鉆孔資料、采取水樣。 3、室內(nèi)分析：分析內(nèi)容包括對當?shù)氐叵滤|(zhì)進行分析測評，在地圖上標注超標地區(qū)。尋找超標區(qū)域地下水同含水層埋深、水文地質(zhì)環(huán)境、地下水與地表水補徑排關(guān)系以及地質(zhì)環(huán)境等多方面因素的關(guān)系，總結(jié)地下水鐵錳超標區(qū)域的分布規(guī)律，鐵錳超標的成因及分布規(guī)律的產(chǎn)生條件。 4、總結(jié)成果，撰寫相關(guān)論文，向當?shù)厣a(chǎn)部門和人民群眾提供可行性建議。 結(jié)果與結(jié)論： 1、地下水常規(guī)組分：分析多年水之資料，得出工作區(qū)水文地球化學環(huán)境處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。 2、地下水鐵錳超標分布特征： 1）時間分布規(guī)律：鐵錳含量發(fā)展趨勢基本趨向一致，地下水中錳含量的波動情況相對于其中鐵的變化狀況變化較小，相對于地下水中鐵含量而言錳含量比較理想，在Ⅲ類水和Ⅳ類水之間波動。 2）空間分布規(guī)律： A.中深層松散巖層孔隙水鐵錳含量高于淺層松散巖層孔隙水，此規(guī)律為鐵錳含量的垂向空間分布規(guī)律。 B.由淮河北岸向北延伸，松散孔隙水中鐵含量呈降低趨勢。 3、鐵錳超標成因機理：研究區(qū)內(nèi)地下水補給地表水，排除了外來因素對于區(qū)內(nèi)地下水鐵錳超標狀況的影響。地質(zhì)、水文地質(zhì)、水文地球化學條件是高鐵、高錳地下水形成的重要原因。 1）地層因素：由已掌握的工作區(qū)地質(zhì)資料可知該地區(qū)的片麻巖基 2）水文地質(zhì)因素：根據(jù)所測的數(shù)據(jù)，輔以歷年的鉆孔資料可知，淮河流域蚌埠段地下水處于還原環(huán)境。 3）地質(zhì)構(gòu)造因素：根據(jù)蚌埠地區(qū)的地形地勢特點，可以發(fā)現(xiàn)淮河流域蚌埠段地下水處于匯水區(qū)，這種地理條件更加利于鐵錳的富集。 4、鐵錳元素超標的產(chǎn)生機理 下面以鐵為例，說明地下水高濃度鐵形成的機理。一方面，含碳酸的地下水 ,對巖土層中二價鐵的氧化物起溶解作用,化學方程式如（1）和（2）所示: FeO + 2CO2 + H2O = Fe（HCO3)2 (重碳酸亞鐵） （1） FeCO3 (菱鐵礦)+CO2 +H2O = Fe(HCO3)2 （2） 另一方面，在還原條件下三價鐵的氧化物被還原成Fe2+，與Fe3+相比，F(xiàn)e2+的活性更大，F(xiàn)e2+礦物更易溶解于水中?；瘜W方程式如（3）和（4）所示。 Fe2O3 + 3H2S = 2FeS + 3H2O + S （3） FeS + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2+H2S （4） 查明工作區(qū)鐵錳超標的原因主要來自于當?shù)馗缓F錳的片麻巖基巖以及新生代堆積物的溶濾作用。同時，工作區(qū)水文地質(zhì)條件、水文地球化學的還原環(huán)境、利于匯水的地形及地下水補徑排關(guān)系均有利于鐵、錳元素在地下水中富集。 本項目立足實際，屬多學科綜合項目，立足生產(chǎn)實踐，成果具有很高的學術(shù)水平與社會價值，成果已被相關(guān)生產(chǎn)單位應用于實際工作。項目組成員在科研工作中鍛煉了研究能力與實際工作能力，實現(xiàn)了學有所用，服務廣大人民群眾。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：研究工作旨在探究淮河流域蚌埠段地下水鐵錳超標的成因、分布規(guī)律，以及與之相關(guān)的地質(zhì)因素和水文地球化學環(huán)境因素，為該地區(qū)居民水源地的選擇、含鐵錳水的處理提出建議。 基本思路：采集水樣，帶回室內(nèi)分析與檢測，對地下水水質(zhì)進行分析，在地圖上標注超標地區(qū)，尋找超標區(qū)域地下水同含水層埋深、水文地質(zhì)環(huán)境、地下水與地表水補徑排關(guān)系以及地質(zhì)環(huán)境等因素的關(guān)系，總結(jié)地下水鐵錳超標的分布規(guī)律及成因。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學性：本項目旨在探究規(guī)律，分析成因。在整個項目實施中，涵蓋了地質(zhì)學、水文地質(zhì)學、水文地球化學、環(huán)境工程等多個學科，是綜合研究課題。項目組成員按照既定的實驗思路完成了野外踏勘取樣、室內(nèi)化驗分析、數(shù)據(jù)處理與分析等環(huán)節(jié)，得到了較為嚴謹?shù)目茖W結(jié)論。 先進性及獨特之處：本項目立足實際，在國內(nèi)研究領(lǐng)域?qū)τ诨春恿饔虻叵滤亟饘俪瑯擞绕涫氰F錳超標的相關(guān)研究上不多見，因此本項目具有一定的先驅(qū)性。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 該項目與當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活息息相關(guān)，項目成果對于當?shù)氐叵滤F錳超標分布范圍具有較高的指向性，對于其含水層分布、地形地質(zhì)因素及水文地球化學條件均有較為深入的分析，可以作為當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活用水的指導意見。 另外對于當?shù)氐乃吹剡x取，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等工作提供了一定依據(jù)，有助于人民群眾的生產(chǎn)生活和當?shù)丨h(huán)境生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，社會價值較高，受到了安徽省地質(zhì)環(huán)境總站及當?shù)鼐用竦囊恢焙迷u。
學術(shù)論文摘要
- 淮河流域地區(qū)地下水鐵錳超標是一個長期存在并困擾當?shù)鼐用竦膯栴}。在對淮河流域典型地區(qū)十余個觀測井十三年以來的水樣資料進行分析整理的基礎(chǔ)上，通過實地考察、樣品采集和水質(zhì)分析，研究了地下水鐵、錳含量的時空變化特征，并結(jié)合地質(zhì)、水文地質(zhì)、水文地球化學條件，初步探討了鐵、錳含量異常的原因?？傮w上，地下水鐵、錳含量自淮河北岸自南向北減少，并與含水層距其下伏的太古代片麻巖的距離成反比。地下水鐵、錳含量在時間分布規(guī)律具有相似性。區(qū)內(nèi)地下水鐵錳含量大部分處于超標情況，自1997年起至2008年各地下水水樣鐵錳含量除若干年份有所波動外其余時間基本維持在較高的數(shù)值。由地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件等作用下形成的還原環(huán)境是高鐵、錳地下水形成的主要原因。
獲獎情況
- 北京市團市委“首都高校暑期社會實踐優(yōu)秀成果”
鑒定結(jié)果
- 本人鄭重承諾，申報項目及相關(guān)支持材料全部系本人及合作者共同編寫，無抄襲剽竊現(xiàn)象。
參考文獻
- [1] GB/T14848-93,地下水環(huán)境質(zhì)量標準[S]. [2] 沈照理,朱宛華,鐘佐燊.水文地球化學基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社,1993:41-43,71-76. [3] 雷萬榮,唐春梅,江凌云.淺談地下水中鐵、錳質(zhì)的遷移與富集規(guī)律[J].江西科學,2006,24(1):80-82. [4] 任陶軍,李曉,周亞芹.成都市地下水中鐵、錳變化規(guī)律及成因分析[J].水土保持研究,2007,14(1):211-214. [5]王嵐,孟憲憲,徐洪恩.佳木斯市水源地源水鐵、錳含量超標的原因分析[J].環(huán)境科學與管理,2006,31(1):152-153. [6]曾昭華.長江中下游地區(qū)地下水中鐵錳元素的形成及其分布規(guī)律[J].長江流域資源與環(huán)境,1994,3(4):326-329. [7]趙春梅,齊剛,李穎.大慶市地下水中鐵、錳變化規(guī)律及形成[J].黑龍江環(huán)境通報,2002,26(1):27-28,89. [8]吳敦敖,樊哲文.杭州市平原區(qū)淺層地下水中鐵、錳的來源及成因研究[J]浙江大學學報(自然科學版),1991,25(1):72-79.
同類課題研究水平概述
- 在80年代末至90年代初期，我國曾有學者關(guān)注鐵錳超標的現(xiàn)象，如浙江大學的吳敦敖主要研究了杭州地區(qū)淺層地下水中鐵錳超標的原因，如《京杭大運河(杭州段)兩側(cè)淺層地下水中鐵錳含量偏高的成因分析》（《環(huán)境科學學報》，1987年第7卷第3期）；曾昭華研究的《長江中下游地區(qū)地下水中鐵錳元素的形成及其分布規(guī)律》（《長江流域資源與環(huán)境》，1994年第3卷第4期）。經(jīng)過這一段期間的研究，主要排除了降水對鐵錳超標的影響，并得出鐵錳的主要來源為地質(zhì)巖層，并討論了礦化度、有機質(zhì)、氧化還原環(huán)境對鐵錳的分布與運移的影響。21世紀初期，研究區(qū)開始逐漸擴散，分別有趙春梅等研究的大慶市地下水中鐵、錳變化規(guī)律、任陶軍等研究的成都市地下水中鐵錳變化規(guī)律，進一步探討了徑流條件、酸堿條件對鐵錳分布的影響，并探討了鐵錳彼此之間的相互作用。 近幾年韓國Kangjoo Kim等人研究了農(nóng)業(yè)活動中鐵錳超標的影響因素，西亞的Ms Elena Mejia Likosova用 LC - OCD的技術(shù)來研究鐵和錳羰基氫氧化物目前地下水的天然有機物的相互作用。 本項目則將研究區(qū)鎖定在鐵錳超標比較集突出的淮河流域，此區(qū)域的關(guān)注度較少，我們搜集了當?shù)?3年的水質(zhì)資料，主要根據(jù)當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進行分析、研究，相信其結(jié)果對當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活具有指導意義。
