內(nèi)陸平原區(qū)中層承壓水系統(tǒng)中粘土的阻滯作用研究

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(1.濟(jì)南大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 濟(jì)南 250022；2.山東省濟(jì)南市水文局, 山東 濟(jì)南 250014)

內(nèi)陸平原區(qū)中層承壓水系統(tǒng)中粘土的阻滯作用研究

張文靜1，邢立亭1，相華2，宋廣增1，楊奕1，侯新宇1

(1.濟(jì)南大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 濟(jì)南 250022；2.山東省濟(jì)南市水文局, 山東 濟(jì)南 250014)

為研究內(nèi)陸平原區(qū)地下水化學(xué)成分的形成演變及其分帶性，通過野外鉆探取得51～112 m不同深度的6層粘土樣并在鉆孔內(nèi)90 m深度處取得的水樣，采用批式法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：(1)不同深度粘土對(duì)地下水中常規(guī)離子的等溫吸附曲線符合線性吸附規(guī)律，總體上表現(xiàn)為離子濃度越高，粘土對(duì)其吸附作用越強(qiáng)；(2)粘土對(duì)地下水中各常規(guī)離子存在阻滯作用，其阻滯強(qiáng)度表現(xiàn)為與地下水水化學(xué)組分含量基本一致，同時(shí)粘土的阻滯作用反過來控制地下水中常規(guī)水化學(xué)組分含量；(3)粘土減弱了含水層間的水力聯(lián)系，導(dǎo)致不同深度水質(zhì)、水位的差異，粘土對(duì)常規(guī)離子的阻滯作用控制內(nèi)陸平原中層承壓水水化學(xué)成分的垂向分帶性。可見，粘土對(duì)內(nèi)陸平原區(qū)地下水水化學(xué)類型及其水化學(xué)成分的形成與演變有一定控制作用。

粘土；吸附及解吸；等溫吸附方程；常規(guī)離子；阻滯作用

內(nèi)陸平原區(qū)淡、咸水在水平和垂直方向上交錯(cuò)分布，雖然地層結(jié)構(gòu)中多粘土層，減弱了平原區(qū)各含水砂層之間的水力聯(lián)系[1]，但是松散巖類含水系統(tǒng)內(nèi)部的越流互補(bǔ)關(guān)系逐步得到認(rèn)同[2]，而在越流層粘土對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移的作用方面目前仍存在爭議。因此前人做了大量研究工作[3-6]，如Matthew W. Becker[7]采用不同的抽水速度做溶質(zhì)運(yùn)移實(shí)驗(yàn)，證實(shí)在抽水速度和示蹤粒子密度不同時(shí)，有關(guān)穿透曲線后半段都存在延遲拖尾現(xiàn)象；長江三角洲平原區(qū)78眼鉆孔的水化學(xué)樣品表明，深層淡水的咸化可能是上層咸水越流造成的[8]，在開采條件下華北平原部分深層孔隙水接受上覆咸水的越流補(bǔ)給[1,2]。但近年來，王瑩[9]通過粘性土高壓反滲透裝置進(jìn)行條件對(duì)比試驗(yàn)，計(jì)算得出粘性土膜的截留系數(shù)，證明粘土對(duì)阻止溶質(zhì)的遷移起到一定作用。王英[10]通過擾動(dòng)土滲透實(shí)驗(yàn)，得出咸水越流過程中，粘性土對(duì)鹽分產(chǎn)生了膜的分離作用，但這種分離性有一定限度。Jaime Cuevas和卞學(xué)洛均認(rèn)為粘性土有“濾鹽”作用[11,12]?？梢姡惩翆?duì)溶質(zhì)的阻滯作用仍存在不同認(rèn)識(shí)。為此，研究粘土對(duì)地下水中主要常規(guī)離子的作用及機(jī)制具有一定的理論意義。

平原區(qū)沉積物屬于未完全固結(jié)的沉積介質(zhì)，地下水系統(tǒng)中存在水-土相互作用。粘土顆粒表面一般帶有固定數(shù)量的負(fù)電荷，吸附地下水中的交換性陽離子[13,14]，必然對(duì)水中離子組分產(chǎn)生一定影響。已有研究表明粘土與地下水中常規(guī)離子的作用機(jī)制有對(duì)流、彌散、離子交換、表面絡(luò)合和吸附解吸等[15]。而這些作用機(jī)制制約地下水中常規(guī)離子在固液相間的分配，可采用吸附及解吸來表示所有存在的作用機(jī)制和結(jié)果。因此，本文中采用等溫吸附實(shí)驗(yàn)研究粘土與水中Na+、Ca2+和Mg2+三種主要常規(guī)離子可能存在的作用機(jī)制，進(jìn)而揭示越流過程中粘土對(duì)地下水水質(zhì)的影響。

圖1 研究區(qū)各井分布示意圖

深度/m石英/%方解石/%長石/%伊利石/%蒙脫石/%高嶺石/%51～51.234.312.67.535.827.871～71.236.216.711.831.20.43.784～84.247.48.317.024.40.42.597～97.252.61.115.129.50.41.3102～102.221.154.90.114.58.90.5112～112.237.725.715.513.50.47.2

1 研究區(qū)背景

研究區(qū)位于內(nèi)陸地區(qū)山東省濟(jì)陽縣，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明、蒸發(fā)量大。研究區(qū)1 000 m以淺地層依次為第四系松散堆積物、新近系、二疊系、石炭系及奧陶系。500 m以淺地下水主要賦存于第四系及新近系松散堆積物的孔隙中，大陸鹽化咸水廣泛分布[16]。

在垂向上，130 m以淺地下水礦化度隨深度的增加呈先增大后減小的趨勢，變化范圍為5～9 g/L，中層承壓水化學(xué)類型以Cl·SO4-Na·Mg型和Cl·SO4-Na·Mg型為主，地層結(jié)構(gòu)主要以粘土、粉質(zhì)粘土為主，夾薄層粉細(xì)砂；在平面上，地下水水化學(xué)類型多樣、水化學(xué)成分復(fù)雜[17]， TDS一般為2～5 g/L，咸水區(qū)位于古河道之間的徑流滯緩區(qū)，TDS可高達(dá)14 g/L以上。

2 材料與方法

2.1 野外鉆探取樣測試

2.1.1 土樣的制備與測定

通過施工5個(gè)鉆探孔采集土樣。采用回轉(zhuǎn)法鉆探取芯(見圖1)，采集不同深度6層位的原狀土樣，深度分別為51～51.2 m、71 ～71.2 m、84～84.2 m、97～97.2 m、102～102.2 m、112～112.2 m的粘性土。將所取土樣采取風(fēng)干、除雜、研磨、過篩等預(yù)處理措施后干燥儲(chǔ)存，以備解吸/吸附實(shí)驗(yàn)用。

將土樣作X射線衍射分析，各深度粘土石英與方解石含量普遍較高。伊利石為主要的粘土礦物，粘土樣中含有0.4%～8.9%不等的高嶺石和蒙脫石(表1)。

根據(jù)《GB/T50123—1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)所取土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，不同深度粘土的孔隙比e0在0.496～0.849范圍內(nèi)(見表2)。

表2 土樣土工試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 水樣的收集與監(jiān)測

水樣取自3#監(jiān)測孔，孔徑140 mm，井深95 m，濾水管埋深79～90 m。成井后洗井至水清砂凈，進(jìn)行抽水試驗(yàn)并實(shí)時(shí)測定記錄地下水的溫度、pH、電導(dǎo)率(EC)等，抽水試驗(yàn)結(jié)束前采集水樣，就地密封保存運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室備用。

對(duì)所取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析(見表3)，根據(jù)舒卡列夫分類法，所取水樣水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na·Mg型。

研究區(qū)現(xiàn)有1#、2#、3#和4#水文監(jiān)測孔，濾水段深度分別為8～12 m、28～49.2 m、79～94 m、98～107.9 m。分別監(jiān)測各孔水位，測量各孔濾水段深度的地下水電導(dǎo)率并取水樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)分析。

2.2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

稱重天平(稱量范圍0～200 mg，誤差±0.2 mg)、PXSJ-216F離子計(jì)(分辨率0.000 1，誤差為±0.3%)、DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀(誤差±0.5%(F.S)±1)、FXB101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱、SHZ-82A水浴恒溫振蕩器、日本島津-AA7000原子吸收分光光度計(jì)、臺(tái)式低速離心機(jī)、Aqualtroll600型多參數(shù)水質(zhì)探測儀(T、PH、EC誤差分別為±0.1℃、±0.1 PH、±0.5%+1us/cm)。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

為確定土樣吸附及解吸平衡所用的時(shí)間。稱取11份30 g的土樣，分別置于250 ml三角瓶中，均加入150 ml超純水，放在溫度18±1℃水浴恒溫振蕩器中振蕩不同時(shí)長后，將土水離心得上清液，測其電導(dǎo)率，根據(jù)電導(dǎo)率的變化判斷平衡時(shí)間。結(jié)果表明：當(dāng)振蕩為3 h，吸附/解吸達(dá)到平衡。

將實(shí)驗(yàn)水樣分別稀釋為2 000 us/cm、4 000 us/cm、6 000 us/cm、8 000 us/cm、10 000 us/cm、12 000 us/cm、14 000 us/cm、16 000 us/cm、17 000 us/cm和188 400 us/cm的10種電導(dǎo)率梯度的水溶液[18]。實(shí)驗(yàn)采用批式法[19]，選擇某一深度土樣，稱取11份30 g分別置于編號(hào)為1-11的250 ml三角瓶中。1-10號(hào)三角瓶依次加入上述電導(dǎo)率梯度水溶液150 ml；11號(hào)三角瓶加入150 ml超純水。最后將這11個(gè)三角瓶放在水浴恒溫振蕩器中，在18±1 ℃下振蕩3 h，取出后將溶液中的水土離心分離得到上清液，測其中Na+、Ca2+和Mg2+濃度。Ca2+、Mg2+濃度采用原子吸收分光光度計(jì)火焰法測得，Na+濃度采用離子計(jì)測定。其他不同深度土樣均按照上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

表3 水樣水化學(xué)成分及含量

注：Ρ為質(zhì)量濃度，C為毫克當(dāng)量濃度；X為毫克當(dāng)量百分比。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理方法

1)粘土對(duì)常規(guī)離子吸附的研究方法

在一定溫度下，溶質(zhì)在固液相界面上進(jìn)行的物理或化學(xué)等吸附過程及達(dá)到平衡時(shí)兩相中的離子濃度關(guān)系可用等溫吸附曲線表示，反映出溶劑和溶質(zhì)的組成與性質(zhì)[20]。等溫吸附曲線可用吸附方程來擬合，常用的擬合方程有：

Henry方程：Qs=KdCe

(1)

Temkin方程：Qs=k×lgCe+a

(2)

(3)

Freundlich方程：Qs=KfCen

(4)

其中：Qs為平衡吸附量/(mg·kg-1)；Qmax為飽和吸附量/(mg·kg-1)；Ce為液相平衡濃度/(mg·L-1)；Kd為分配系數(shù)，指單位質(zhì)量介質(zhì)吸附的溶質(zhì)濃度與單位體積水中溶質(zhì)濃度之比；a、k為分別為與最大吸附量和吸附能有關(guān)的常數(shù)；Kl為與溫度和吸附熱有關(guān)的常數(shù)；Kf為與吸附劑容量和吸附強(qiáng)度有關(guān)的因子；n為反映了吸附等溫線的彎曲程度、與吸附過程有關(guān)的能量大小和吸附劑的非均質(zhì)性。

2)阻滯系數(shù)計(jì)算

阻滯系數(shù)(Rd)是地下水滲流速度與溶質(zhì)遷移速度的比值，表示介質(zhì)對(duì)溶質(zhì)阻滯能力的參數(shù)[20]。阻滯系數(shù)計(jì)算公式如下：

(5)

其中，θ為有效孔隙度，計(jì)算公式為：

(6)

3)粘土對(duì)常規(guī)離子解吸的研究方法

根據(jù)批式法實(shí)驗(yàn)的平衡濃度和初始背景濃度，可計(jì)算Na+、Ca2+、Mg2+各離子的解吸量Q及解吸百分比P：

(7)

(8)

其中，Q為解吸/(mg·kg-1)；P為解吸百分比；C0為初始濃度/(mg·L-1)；m為土樣質(zhì)量/g。

圖2 不同深度粘土對(duì)Na+的吸附等溫曲線

圖3 不同深度的粘土對(duì)Ca2+的吸附等溫曲線

3 結(jié)果分析與討論

3.1 粘土對(duì)常規(guī)離子的吸附呈線性吸附特征

將式(1)～(4)分別擬合不同深度粘土對(duì)主要常規(guī)離子的等溫吸附曲線，發(fā)現(xiàn)Henry型方程的擬合程度最高。即在研究區(qū)咸水離子濃度下，粘土對(duì)Na+、Ca2+、和Mg2+的吸附符合線性吸附規(guī)律，吸附量與離子平衡濃度呈正比(圖2、圖3和圖4)，此結(jié)果與羅春泳、李濤等[21,22]的粘土對(duì)金屬離子吸附特性的研究具有一致性。.

對(duì)于同一種離子，不同深度粘土的吸附強(qiáng)度不同，以Na+最明顯(圖2)：深度為51～51.2 m、112～112.2 m的粘土對(duì)Na+的吸附率較高，而71～71.2 m、97～97.2 m、84～84.2 m、102～102.2 m深度的粘土吸附率較低，即隨著深度的增加，粘土對(duì)地下水中Na+的吸附強(qiáng)度現(xiàn)出“強(qiáng)-弱-強(qiáng)”的特征，與表5中電導(dǎo)率呈現(xiàn)的“高-低-高”的變化趨勢對(duì)應(yīng)。這與不同深度粘土中所含粘土礦物有關(guān)。粘土礦物具有膨脹性、離子交換性等性質(zhì)，決定了其具有吸附功能[23,24]，實(shí)驗(yàn)土樣中含有伊利石、蒙脫石等粘土礦物(表1)，不同的礦物含量組成導(dǎo)致了吸附性能的差異。

相同深度粘土對(duì)不同離子的吸附作用強(qiáng)弱不一。分配系數(shù)Kd反映了離子在兩相中的遷移能力及分離效能，其值越大表明粘土對(duì)離子吸附作用越強(qiáng)，由表3可見，粘土對(duì)濃度較大的Na+吸附作用較強(qiáng)，Mg2+次之，Ca2+最弱，表明離子濃度越高，粘土對(duì)其吸附作用越強(qiáng)。認(rèn)為高離子濃度會(huì)增加其在固液相體系中的傳質(zhì)推動(dòng)力[25]，進(jìn)而提高了粘土吸附容量。同時(shí)，粘土對(duì)地下水中常規(guī)離子的吸附作用又反作用于地下水常規(guī)水化學(xué)組分含量。

Na+、Ca2+、和Mg2+等溫吸附曲線有非線性波動(dòng)，尤其是Ca2+波動(dòng)較大(圖3)，這種波動(dòng)可能是由于陽離子間之間競爭吸附場位、對(duì)抗作用引起的[26]，Ca2+活性較其他兩種離子較小，更易受影響，但總體上吸附量與平衡濃度仍呈一定的正相關(guān)關(guān)系。

圖4 不同深度粘土對(duì)Mg2+的吸附等溫曲線

常規(guī)離子粘土深度/m擬合方程式R2KdNa+Ca2+Mg2+51～51.2Qs=1.07391×Ce0.923461.0739171～71.2Qs=0.48554×Ce0.862280.4855484～84.2Qs=0.63652×Ce0.725370.6365297～97.2Qs=0.53679×Ce0.832440.53679102～102.2Qs=0.45182×Ce0.750820.45182112～112.2Qs=1.50951×Ce0.974311.5095151～51.2Qs=0.54293×Ce0.919140.5429371～71.2Qs=0.67379×Ce0.682790.6737984～84.2Qs=0.02617×Ce0.734110.0261797～97.2Qs=0.16359×Ce0.687550.16359102～102.2Qs=0.207×Ce0.688570.20700112～112.2Qs=0.21108×Ce0.623280.2110851～51.2Qs=0.28728×Ce0.813210.2872871～71.2Qs=0.43376×Ce0.681910.4337684～84.2Qs=0.65701×Ce0.805430.6570197～97.2Qs=0.68757×Ce0.913730.68757102～102.2Qs=0.46059×Ce0.789220.46059112～112.2Qs=0.37741×Ce0.889570.37741

3.2 不同深度粘土對(duì)各陽離子阻滯強(qiáng)度不同

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算，不同深度粘土對(duì)Na+、Ca2+和Mg2+的阻滯系數(shù)均大于1(表5)，說明粘土對(duì)咸水中的主要常規(guī)離子存在阻滯作用，即粘土對(duì)內(nèi)陸平原區(qū)中垂向越流水的水質(zhì)有一定的控制作用。但粘土對(duì)不同離子阻滯效果存在差異，總體在1.5～3.9范圍內(nèi)變化。由于不同深度粘土的含水量、孔隙比等物理性質(zhì)不同，導(dǎo)致了這種差異的存在。

表5 不同深度粘土對(duì)三種常規(guī)離子的阻滯系數(shù)

垂向上，不同深度粘土呈現(xiàn)出不同的阻滯強(qiáng)度(圖5)，51～51.2 m粘土對(duì)各離子的阻滯系數(shù)大小為Na+>Ca2+>Mg2+；71～71.2 m粘土對(duì)三種離子阻滯系數(shù)大小最相近，均在2左右；隨著深度增加，粘土對(duì)Ca2+阻滯系數(shù)降低，而對(duì)濃度較高的Na+與Mg2+阻滯系數(shù)相近且均大于粘土對(duì)Ca2+的阻滯系數(shù)?？傮w上，粘土對(duì)常規(guī)離子的阻滯作用強(qiáng)度與地下水水化學(xué)組分含量基本一致：離子含量越高，粘土對(duì)其阻滯作用越強(qiáng)；同時(shí)，粘土對(duì)地下水中常規(guī)離子的阻滯作用反過來控制地下水常規(guī)水化學(xué)組分含量。

圖5 不同深度粘土對(duì)常規(guī)離子的阻滯系數(shù)變化

圖6 不同深度粘土中各離子解吸情況對(duì)比

3.3 粘土的解吸情況反映地下水水化學(xué)特征

通過51.2～112.0 m范圍內(nèi)粘土的解吸實(shí)驗(yàn)，得出不同深度粘土的解吸作用存在差異(圖6)。112～112.2 m粘土的解吸百分比較高，且該深度粘土對(duì)Na+解吸量最高；84～84.2 m粘土中Na+與Mg2+的解吸量較大。

根據(jù)所擬合的方程判斷，當(dāng)平衡濃度達(dá)到使吸附位飽和前，被吸附物質(zhì)在溶液和吸附劑固體表面之間有一定的分配率(Kd)，吸附位數(shù)一定，由于離子交換吸附作用，使土中粘粒所帶負(fù)電荷通常為Na+、Ca2+、Mg2+等陽離子所補(bǔ)償，并保持在擴(kuò)散雙電層的外層中，吸附位被吸附質(zhì)占領(lǐng)后，又產(chǎn)生新的相同數(shù)量的吸附位[27]。這種等量相互置換說明這種吸附作用基本是可逆的，不同深度粘土解吸情況反映出地下水的水化學(xué)組成變化：51～51.2 m與112～112.2 m 深度粘土中Na+、Ca2+和Mg2+含量相近且均較高；71～71.2 m與84～84.2 m粘土中Na+和Mg2+含量高于Ca2+；97～97.2 m與102～102.2 m粘土中離子含量大小為Na+>Ca2+>Mg2+。因此，從微觀上，根據(jù)不同深度粘土的解吸狀況，可看出粘土對(duì)地下水中常規(guī)離子的阻滯作用。

3.4 中層承壓水水化學(xué)特征垂向變化受粘土的控制

電導(dǎo)率的大小反映了水中的離子含量，可以用電導(dǎo)率來表征礦化度的變化[28,29]。

在研究區(qū)施工的4眼監(jiān)測孔中，濾水管深度在8～12 m與98～107.9 m 的監(jiān)測井含水層為粉砂，深度在28～49.2 m與79～94 m的監(jiān)測井含水層為粉質(zhì)粘土和粘土。野外實(shí)時(shí)監(jiān)測表明(表6)，不同深度濾水段水文監(jiān)測孔的水位、電導(dǎo)率現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)總體上反映垂向上粘土層所起的阻滯作用。濾水管在粉質(zhì)粘土與粘土中的監(jiān)測孔的電導(dǎo)率明顯大于砂層監(jiān)測孔。

雖然在各井地下水電導(dǎo)率相對(duì)穩(wěn)定，但在不同深度區(qū)間的電導(dǎo)率差別較大、且存在穩(wěn)定差值。不同深度水位存在穩(wěn)定水位差，且抽水試驗(yàn)時(shí)各個(gè)層位觀測孔水位不變，綜上說明上下含水層的補(bǔ)給來源不同且上下含水層之間水力聯(lián)系微弱，由于粉質(zhì)粘土與粘土的阻隔或阻滯鹽分穿透導(dǎo)致了電導(dǎo)率的突變，宏觀上證明了中層承壓水水質(zhì)分帶性和粘土對(duì)地下水中常規(guī)離子的阻滯作用。

表6 不同深度地下水水位及電導(dǎo)率

分別對(duì)不同深度的地下水進(jìn)行水質(zhì)分析(表7)，中層承壓水水化學(xué)類型分別為Cl·SO4-Mg·Na和Cl·SO4-Na·Mg，隨著深度的增加，礦化度呈降低趨勢。3#與4#雖為同一水化學(xué)類型，但礦化度差別較大，水質(zhì)具有分帶性變化?？梢?，地下水系統(tǒng)中的粘土對(duì)于地下水水化學(xué)成分的形成及分帶性有一定控制作用。

表7 不同深度地下水水質(zhì)分析 mg·L-1

4 結(jié)語

(1)粘土對(duì)地下水中主要常規(guī)離子的等溫吸附曲線符合Henry方程的線性吸附規(guī)律。表現(xiàn)為離子濃度越高，粘土對(duì)其吸附作用越強(qiáng)，且不同深度粘土對(duì)Na+的吸附強(qiáng)度變化明顯不同。同時(shí)，粘土的吸附作用對(duì)地下水水化學(xué)組分含量具有一定的影響。

(2)粘土對(duì)地下水中主要常規(guī)離子具有阻滯作用，且不同深度粘土對(duì)其運(yùn)移的阻滯強(qiáng)度存在差異?？傮w上，粘土對(duì)常規(guī)離子的阻滯強(qiáng)度表現(xiàn)為與地下水水化學(xué)組分含量基本一致：離子含量越高，粘土對(duì)其阻滯作用越強(qiáng)。同時(shí)，粘土對(duì)地下水中常規(guī)離子的阻滯作用反過來控制地下水常規(guī)水化學(xué)組分含量。

(3)粘土的解吸情況和野外水質(zhì)、水位監(jiān)測分別從微觀和宏觀上證明了粘土的阻滯作用：粘土減弱了含水層間的水力聯(lián)系，導(dǎo)致了不同深度水質(zhì)、水位的差異，粘土對(duì)常規(guī)離子的阻滯作用控制內(nèi)陸平原中層承壓水水化學(xué)成分的垂向分帶性。

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Studyontheblockingeffectofclayinthemiddleconfinedwatersystemofinlandplain

ZHANGWen-jing1，XINGLi-ting1，XIANGHua2，SONGGuang-zeng1，YANGYi1，HOUXin-yu1

(1.College of Resources and Environment, Jinan University, Jinan 250022, China; 2.Jinan Municipal Bureau of Hydrology, Jinan 250014, Shandong, China)

In order to study the formation and evolution of groundwater chemical composition in inland plains, 6 m clay samples with different depths of 51～112 m were obtained by field drilling and water samples were obtained at depth of 90 m in borehole. A batch method was used to design experiments. The results show that: 1) The isothermal adsorption curves of conventional ions in different depths of clay meet the linear adsorption laws, and the higher the ion concentration is, the higher the adsorption effect of clay is. 2) The clay has resistance to the conventional ions in the groundwater And the retardation of the clay is consistent with the chemical composition of the groundwater, and the blocking effect of the clay in turn controls the content of conventional water chemical components in the groundwater. 3) The clay weakens the hydraulic connection between the aquifers, The difference of water quality and water level between different depths and the blocking effect of clay on conventional ions control the vertical zoning of chemical composition of water in the middle layer of inland plain. It can be seen that clay has a certain control effect on the formation and evolution of groundwater hydrochemical type and its chemical composition in inland plain area.

clay；adsorption and desorption；isothermal adsorption equation；conventional ion；blocking effect

P641.12

A

1004-1184(2017)05-0007-05

2017-05-08

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：“內(nèi)陸平原區(qū)粘土對(duì)淺層地下水與中深層咸水循環(huán)交替的阻滯作用”(41172222)；

“淺層大陸演化咸水水文地質(zhì)參數(shù)變異機(jī)制研究”(41472216)

張文靜(1991-)，女，山東泰安人，在讀碩士研究生，主攻方向：地下水科學(xué)與工程。

邢立亭(1966-)，男，山東即墨人，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事水文地質(zhì)教學(xué)研究工作。