傍河地下水开采影响下潜流带内铁锰的生物地球化学行为研究

As the active zone of biogeochemical reaction during the interaction of surface water and groundwater,hyporheic zone is of critical benefit to sustain the safety of water quality and ecology.Groundwater exploiting along the river bank not only induces the river water infiltrating into the aquifer but also affects the biogeochemical reactions in the hyporheic zone.To date,there is little information about how the variation of hydraulic conditions resulting from the groundwater exploiting does control and affect the biogeochemical reations in the hyporheic zone. This proposal chooses the groundwater source area along the Hun river in Hunhe alluvial fan in Shenyang city as case study area,and selects iron and manganese as the target elements in order to interpret the biogeochemical behavior of Fe and Mn in the hyporheic zone affected by groundwater pumping with multi-methods ,such as the in-situ monitoring,environmental isotope tracer, molecular biology method and geochemical modeling.The objectives of this proposal is to determine the spatial extent,structure of the hyporheic zone and the features of hydraulic exchange in the hyporheic zone induced by groundwater exploiting,to explore the temporal and spatial zoning of environmental indicators,acid-base and redox zoning,and to interpret the biogeochemical processes of Fe and Mn in the hyporheic zone.We are believing that this research will scientically benefit to enrich the biogeochemical reactions in the exchange of surface water and groundwater and to pretect the safety of groundwater supply.

作为地下水与地表水相互作用中生物地球化学活动积极活跃地带，潜流带对于维持水质和生态安全具有十分重要的作用。傍河开采作为重要的地下水开采方式，在促进河水向地下水转化的同时，也影响了潜流带中的生物地球化学作用。针对目前对傍河地下水开采引起的水动力条件变化如何控制和影响潜流带生物地球化学作用的机制尚不完全清楚的现状，申请项目选择沈阳市浑河冲洪积扇典型傍河地下水水源地作为研究区，选择对氧化-还原条件和酸碱条件变化极为敏感的铁和锰为研究对象，应用原位监测技术、环境同位素示踪技术、分子生物学技术、室内实验模拟技术和地球化学模拟技术，确定傍河地下水开采条件下潜流带的水力交换特征、范围和结构、环境性状、酸碱分带和氧化还原分带的时空演化规律，揭示控制潜流带中铁、锰生物地球行为的主要影响因素及其主要作用机理。该项研究对于丰富地表水-地下水交互作用带生物地球化学研究内容，保障饮用地下水供水安全具有重要的科学意义。

深入理解潜流带内生物地球化学作用对于维持傍河地区地下水质和生态安全具有重要作用。傍河开采在促进河水向地下水转化、增加地下水补给资源量的同时，也影响了潜流带中的生物地球化学作用。本次研究以沈阳黄家傍河地下水水源地为研究区，选择对氧化-还原条件和酸碱条件变化极为敏感的铁和锰为研究对象，系统开展了傍河地下水开采条件下潜流带中铁锰生物地球化学行为的研究。通过现场原位监测、室内综合分析测试、室内模拟实验和数值模拟，分析确定了地下水开采条件下潜流带的范围、结构和水动力学交换特征，并查明了潜流带环境性状、酸碱分带和氧化还原分带规律。采用水文地质学、水文学、地球化学和生物学等多学科综合交叉研究技术和手段，揭示了傍河地下水开采条件下潜流带内铁锰的生物地球化学行为及其主要影响因素。上述研究对于完善和丰富潜流带生物地球化学研究内容，保证饮用地下水供水安全具有重要的科学意义。