地下水溶解气特征与循环条件变化的响应研究

地下水中含有溶解气（O2，Ar，N2，CH4，CO2）。地下水中过量空气是揭示补给条件和水质变化的新的示踪剂。在补给过程或水位快速上升时，地下水中有过量溶解（空）气。在地下水位持续下降区，静水压力下降，水循环条件改变，水中溶解气组成会发生相应变化，有可能由相对过量溶解状态转变为相对亏损状态，并引起地下水水化学环境的变化。因此，地下水中溶解气组成是揭示地下水环境和补给条件变化的重要参数。然而当前尚缺乏地下水溶解气特征和分布规律研究，尤其是在强人为干扰条件下，水中溶解气组份特征和控制机制尚不清。水化学环境，生物作用过程，污染物入渗等因素，会对地下水溶解气组成产生影响。本项目旨在通过系统分析地下水中溶解气组成和变化，评价水中溶解气组成受降水入渗和物理化学环境等主要控制因素的影响，揭示地下水补给条件，水化学环境变化,尤其是在强人为干扰条件下，溶解气组份对水补给条件、循环路径和水质变化的响应关系。

地下水过量开采，导致地下水位下降，形成大面积降落漏斗区，地面沉降为降落漏斗区内排水清空孔隙和裂隙密实过程。在深降落漏斗区可能难形成局部低压区和有利于溶解气逃逸的环境。在此次观测过程中，未发现溶解气亏损现象。地下水资源过量开采，不仅抽取现代补给水，而且也大量地抽取滞留时间长无现代水补给的老水。地下水系统环境条件变化改变地下水更新速率，排泄量增加影响着地下水径流方向和速度。地下水年龄是确定地下水滞留时间和流速的重要参数。不同测年方法的时间尺度和精度不同。CFC/SF6等0-60年时间尺度测年方法的出现，促进了年轻地下水年龄测试精度的提高。CFC/SF6年龄计算需要输入补给温度参数，过去通常以年平均气温作为估算值。地下水溶解气测试和模拟分析用于确定含水层补给温度和补给动力学条件。.利用δ18O, 2H, 3H and 14C环境示踪剂研究了北京西山岩溶水和海河流域平原区第四系孔隙含水层的年龄和水文过程。首次北京西山岩溶水CFC年龄，地下水年龄新，主要补给源为降水和河水。利用稳定同位素估出河水所占比例，并由此确定出河水在含水层中的比例和分布，厘清了河水与泉水关系，确定了出北京西山岩溶水系统动力条件和控制因素。永定河河水断流，是导致玉泉山泉水断流的重要原因。此次估算出，北京西山岩溶水系统近40年来，水资源亏损总量达10~16亿m3。海河流域平原区孔隙含水层在山前地带，以及第I和II含水层地下水年龄新，而平原区中部第III，IV含水层年龄老，与现代补给分离。孔隙含水浅层地下水和山前带位于补给区地下水可更新能力强。而平原区中部第III和IV含水层地下水年龄老，可更新能力弱。