VARIATION IN CHEMICAL ELEMENTS OF GROUNDWATER ALONG THE SOUTH COAST OF HAINAN ISLAND AND SIGNIFICANCE TO SEAWATER INTRUSION
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摘要: 对位于海南岛南部滨岸测井地下水进行了大小潮周日取样及其化学测试。结果显示，化学要素含量及变化特征随潮期、测井位置而变化，由于所处环境的不同，QZ2和QZ5监测井的K+、Na+、Ca2+含量相近，而Mg2+的差异较明显，前者平均高出后者18.82%，表明QZ2监测井受到海水入侵。QZ2、QZ5监测井阳离子以Na+、阴离子以Cl-占优，Na+所占平均比例为83%~85%、Cl-为87%~88%，显示出海水的影响；QZ3监测井以HCO3-占优，比例为62%~63%，Ca2+也占据较大优势，为淡水所控制。QZ2、QZ5监测井SAR依次为57.95~63.24、57.20~63.13，QZ3监测井为2.17~4.42，前两者明显要高很多。QZ2、QZ5监测井地下水盐碱化风险程度很高，QZ3为一般。Abstract: The data of 2014 from monitoring wells in South Coast of Hainan Island was studied during the times of neap tide and spring tide. Variation in chemical elements of the groundwater is adopted for revealing its relation with seawater intrusion. Our results show that chemical element concentration varies with tidal cycles, location of wells and surrounding environment. In the wells of QZ2 and QZ5, the contents of K+, Na+, Ca2+ are quite close, but Mg2+ is obviously different. In the well QZ2, it is 18.82% higher than that in well QZ5, suggesting that the well QZ2 is more severely affected by seawater. Na+ and Cl- are the dominant ions in both the wells of QZ2 and QZ5. The average ratio of Na+ is 83%~85%, Cl- is 87%~88%, showing effects of seawater. In the well QZ3, HCO3- is the dominant, the content is 62%~63%, and Ca2+ also occupies a large proportion, showing the predominance of fresh water. The SAR of QZ2 and QZ5 wells are 57.95~ 63.24 and 57.20~63.13 respectively. However, it is 2.17~4.42 in well QZ3, obviously lower than those in QZ2 and QZ5. As the conclusion, wells QZ2 and QZ5 have higher risk of salinization.
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Keywords:
- South Hainan Island /
- groundwater /
- chemical element /
- seawater intrusion
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海南岛地跨南海地台及华南褶皱系五指山褶皱带，区内地层发育较齐全，地质构造错综复杂，岩浆岩广泛分布。海南岛南部地形整体呈中部高，向东、南、西降低，向海倾斜，由山地、丘陵、平原顺序逐渐递降，构成层状垂直分布和环状水平分布带。主要构造带由九所－陵水断裂带、崖城－藤桥断裂带等组成[1]，沿构造带分布有燕山期一系列花岗岩体和同安岭、牛腊岭等火山岩，形成一条东西向花岗岩穹隆构造和火山岩带。海南岛气候属于海洋性热带季风气候[2]，东部与南部为不规则日潮混合潮，日潮约占半个月，半日潮平均为11天。
海南岛地下水资源丰富，沿岸分布有湿地、红树林、珊瑚礁、海草等宝贵资源[3-5]，但由于人口的不断增加和经济的快速发展，地下水的抽取使用规模越来越大，水位有持续下降的趋势，对环境生态和生活产生很大影响[6, 7]，但是由于各方面条件限制，关于海南岛滨海地下水要素方面的研究还较少。本文以地下水主要离子为研究对象，分析总结了测井地下水的周期变化规律和海水入侵特征。
1. 数据来源
于2014年6月，对海南岛南部的陵水县黎安港QZ2测井、三亚市三亚湾QZ3测井和东方市板桥镇下园村QZ5测井在大潮、小潮进行了地下水取样分析(表 1)，测试项目为离子含量、溶解性固体总量(TDS)等，测试执行标准为《地下水质检验方法》(DZ/T0064-93)。
表 1 地下水监测井25小时水位观测Table 1. Observation of groundwater monitoring wells in 25 hours井号 观测及取样时间(年/月/日时:分) 潮位 地下水取样(组) QZ2 2014/06/13 08:30-2014/06/14 09:30 大潮 26 2014/06/19 17:00-2014/06/20 18:00 小潮 26 QZ3 2014/06/13 12:00-2014/06/14 13:00 大潮 26 2014/06/19 10:00-2014/06/20 11:00 小潮 26 QZ5 2014/06/27 09:00-2014/06/28 10:00 大潮 26 2014/06/19 10:00-2014/06/20 11:00 小潮 26 2. 化学要素变化特征
2.1 主要阳离子含量变化
2.1.1 大潮期
大潮期，QZ2监测井K+含量为406~458 mg/L，Na+为10 700~12 200 mg/L，Ca2+为384~430 mg/L，Mg2+为1 330~1 520 mg/L，平均值依次为430、11 415、408和1 422 mg/L；QZ3监测井K+为9.8~11.2 mg/L，Na+为68.7~129.0 mg/L，Ca2+为49.8~61.5 mg/L，Mg2+为8.3~9.0 mg/L，平均值依次为10.7、80.3、58.4、8.6mg/L；QZ5监测井K+为432~492 mg/L，Na+为10 200~11 600 mg/L，Ca2+为382~432 mg/L，Mg2+为1 150~1 290 mg/L，平均值依次为451、10 592、397、1 197 mg/L(表 2)。
表 2 监测井地下水潮周期阳离子含量统计Table 2. The content of cations of groundwater monitoring wells in tide period/(mg/L) 测量时段 监测井 统计项目 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ QZ2 最小 406 10 700 384 1 330 大
潮
期最大 458 12 200 430 1 520 平均 430 11 415 408 1 422 偏态 -0.09 -0.13 0.09 -0.11 峰态 -0.69 -0.50 -0.80 -0.37 变异系数 0.03 0.03 0.03 0.03 QZ3 最小 9.8 68.7 49.8 8.3 最大 11.2 129.0 61.5 9.0 平均 10.7 80.3 58.4 8.6 偏态 -0.92 2.61 -1.88 0.12 峰态 0.46 6.48 3.66 1.07 变异系数 0.03 0.19 0.05 0.02 QZ5 最小 432 10 200 382 1 150 最大 492 11 600 432 1 290 平均 451 10 592 397 1 197 偏态 1.46 1.87 1.90 1.08 峰态 3.46 5.33 5.50 1.74 变异系数 0.03 0.03 0.02 0.03
小
潮
期QZ2 最小 385 10 900 390 1 230 最大 426 11 900 623 1 380 平均 401 11 254 413 1 298 偏态 0.69 0.66 4.80 0.34 峰态 0.74 0.53 23.88 0.87 变异系数 0.03 0.02 0.11 0.03 QZ3 最小 10.3 67.8 42.2 7.3 最大 11.4 119.0 63.6 8.4 平均 10.9 78.4 56.9 7.9 偏态 -0.84 2.63 -1.28 0.33 峰态 0.66 8.42 1.33 1.66 变异系数 0.03 0.14 0.10 0.03 QZ5 最小 362 10 200 398 1 210 最大 419 11 400 438 1 360 平均 391 10 735 416 1 266 偏态 0.07 0.33 0.23 0.64 峰态 0.09 -0.34 -0.62 -0.07 变异系数 0.03 0.03 0.03 0.03 2.1.2 小潮期
小潮期，QZ2监测井K+含量为385~426 mg/L，Na+为10 900~11 900 mg/L，Ca2+为390~623 mg/L，Mg2+为1 230~1 380 mg/L，平均值依次为401、11 254、413、1 298 mg/L；QZ3监测井K+为10.3~11.4 mg/L，Na+为67.8~119.0 mg/L，Ca2+为42.2~63.6 mg/L，Mg2+为7.3~8.4 mg/L，平均值依次为10.9、78.4、56.9、7.9 mg/L；QZ5监测井K+为362~419 mg/L，Na+为10 200~11 400 mg/L，Ca2+为398~438 mg/L，Mg2+为1 210~1 360 mg/L，平均值依次为391、10 735、416、1 266 mg/L(表 2)。
偏态与峰态反映了数据集中和分散的程度。大潮期间QZ2、QZ3监测井以右偏为主，多为尖峰，QZ5监测井则全为左偏尖峰；小潮期QZ2全为左偏，坦峰为主，QZ3各有左偏、右偏，尖峰和坦峰均有，QZ5全为左偏，以坦峰为主，可见数据统计形态随测量时段而有所变化。
大潮期，在QZ2监测井的上述阳离子变异系数均为0.03，变化比较稳定，而QZ3监测井除了Na+变化较大之外，变异系数为0.02~0.05，QZ5变异系数介于0.02~0.03；小潮期QZ2的变异系数有所增加，在0.02~0.11之间，QZ3基本维持在0.03~0.14，QZ5监测井几乎不变，均为0.03。
QZ2和QZ5监测井的K+、Na+、Ca2+含量相近，而Mg2+的差异较明显，前者平均高出后者18.82%，表明QZ2监测井受到海水入侵，且入侵路径上的水－岩作用更为明显，颗粒介质发生了阳离子置换和含镁矿物溶解。
2.2 主要阴离子含量变化
2.2.1 大潮期
大潮期，QZ2监测井Cl-含量为19 100~21 200 mg/L，SO42-为2 300~2 660 mg/L，HCO3-为118~128 mg/L，平均值依次为20 138、2 519、126 mg/L；QZ3监测井Cl-为83.3~160.0 mg/L，SO42-为35.0~49.9 mg/L，HCO3-为197~242 mg/L，平均值依次为96.8、37.9、227mg/L；QZ5监测井Cl-为17 000~19 100 mg/L，SO42-为2 320~2 580 mg/L，HCO3-为158~168 mg/L，平均值依次为17 827、2 427、168 mg/L(表 3)。
表 3 监测井地下水潮周期阴离子含量统计Table 3. The content of anions of groundwater monitoring wells in tide period/(mg/L) 测量时段 监测井 统计项目 Cl- SO42- HCO3- QZ2 最低 19 100 2 390 118 大
潮
期最高 21 200 2 660 128 平均 20 138 2 519 126 偏态 -0.04 -0.11 -1.00 峰态 -0.93 -0.81 0.11 变异系数 0.03 0.03 0.02 QZ3 最低 83.3 35.0 197 最高 160.0 49.9 242 平均 96.8 37.9 227 偏态 2.64 2.71 -1.87 峰态 6.55 7.03 3.77 变异系数 0.21 0.10 0.05 QZ5 最低 17 000 2 320 158 最高 19 100 2 580 168 平均 17 827 2 427 168 偏态 1.04 0.56 -5.10 峰态 3.16 0.02 26.00 变异系数 0.02 0.03 0.01
小
潮
期QZ2 最低 18 400 2 400 123 最高 19 800 2 780 128 平均 18 838 2 594 125 偏态 1.04 0.15 0.33 峰态 1.08 0.18 -2.06 变异系数 0.02 0.03 0.02 QZ3 最低 80.5 39.3 202 最高 142.0 49.3 237 平均 95.0 41.8 226 偏态 2.18 2.20 -1.31 峰态 6.81 7.95 4.10 变异系数 0.13 0.05 0.03 QZ5 最低 17 700 2 370 153 最高 19 100 2 540 163 平均 18 223 2 445 158 偏态 0.56 0.20 -0.79 峰态 -0.46 -1.09 4.18 变异系数 0.02 0.02 0.01 2.2.2 潮期
小潮期，QZ2监测井Cl-为18 400~19 800mg/L，SO42-为2 400~2 780 mg/L，HCO3-为123~128 mg/L，平均值依次为18 838、2 594、125 mg/L；QZ3监测井Cl-为80.5~142.0 mg/L，SO42-为39.3~49.3 mg/L，HCO3-为202~237 mg/L，平均值依次为95.0、41.8、226 mg/L；QZ5监测井Cl-为17 700~19 100 mg/L，SO42-为2 370~2 540mg/L，HCO3-为153~163 mg/L，平均值依次为18 223、2 445、158 mg/L。
QZ2监测井大潮期Cl-和SO42-为右偏和坦峰，小潮期则为左偏和尖峰，QZ3监测井在大潮期、小潮期均为左偏和尖峰，QZ5监测井在大潮期为左偏和尖峰，小潮期为左偏和坦峰；HCO3-多与Cl-、SO42-为相反统计形态。两个测量时段QZ2监测井变异系数为0.02~0.03，QZ5为0.01~0.03，两者均变化很小，结合以上Cl-和SO42-含量和阳离子含量，两监测井均已被海水所控制；QZ3的变异系数为0.05~0.21，变化较大，Cl-和SO42-明显低很多，为淡水所控制，但也受到Cl-等的侵染。
2.3 其他化学要素含量变化
2.3.1 游离CO2和可溶性SiO2
QZ2监测井在两个测量时段的游离CO2均为0，应是生物降解活动微弱以及出现CO2逸出而致；QZ3监测井在两个测量时段的游离CO2依次为6.2~8.8、2.6~8.8 mg/L，QZ5监测井在大潮、小潮期依次为5.3~8.8、2.6~12.3 mg/L。
监测井所在区域气候湿热，铝镁硅酸盐岩层在风化作用下使得地下水含有可溶性SiO2，溶解的SiO2再进一步生成正硅酸和偏硅酸，但两者平衡常数很小，含量都很低。大潮期，QZ2监测井可溶性SiO2为8.8~12.8 mg/L，平均为10.4 mg/L，QZ3监测井为17.9~22.3 mg/L，平均为19.2 mg/L，QZ5监测井为9.4~13.5 mg/L，平均11.4 mg/L；小潮期QZ2监测井为SiO2为2.8~6.8 mg/L，QZ3监测井为18.9~21.6 mg/L，QZ5为4.7~5.7 mg/L，平均依次为3.7、19.5、5.2 mg/L。QZ3监测井均高于QZ2和QZ5，后两者接近。
2.3.2 总溶解固体TDS、硬度、电导率和pH值
在大潮期，QZ2监测井地下水总溶解固体TDS为34 400~38 600 mg/L，平均为36 465 mg/L；QZ3监测井为404~529 mg/L，平均为427 mg/L；QZ5为31 900~35 600 mg/L，平均为33 054 mg/L。小潮期，QZ2监测井为34 000~36 800 mg/L，平均34 908 mg/L；QZ3监测井385~501 mg/L，平均为424 mg/L；QZ5为31 300~35 400 mg/L，平均为33 458 mg/L。QZ2、QZ5监测井TDS均维持在较高水平，变异系数在0.02~0.03之间不等，变化不大，相对来说，QZ3变化最大，变异系数为0.05~0.08。
大潮期QZ2监测井地下水的总硬度为6 469~7 327 mg/L，平均为6 878 mg/L；QZ3监测井为160~190 mg/L，平均为182 mg/L；QZ5为5 552~6 248 mg/L，平均为5 784 mg/L。小潮期，QZ2监测井的总硬度为6 050~6 756 mg/L，平均为6 357 mg/L；QZ3为136~193 mg/L，平均为174 mg/L；QZ5为5 975~6 701 mg/L，平均为6 249 mg/L。QZ2、QZ5监测井硬度高且接近，而QZ3监测井为最低，与以上TDS是相对应的。
2.3.3 pH值
大潮期QZ2监测井为pH为8.34~8.67，平均为7.41；QZ3监测井为7.88~8.00，平均为7.92；QZ5监测井为7.86~8.39，平均7.99。小潮期，QZ2监测井pH为8.32~8.38，平均8.36；QZ3监测井pH为7.62~8.13，平均7.78；QZ5监测井pH为7.92~8.23，平均8.10。QZ2、QZ5监测井的pH值与海水pH值几乎一致，尤其是QZ2监测井。
2.3.4 电导率
大潮期，QZ2的电导率为58.5~65.6 mS/cm，平均为62 mS/cm；QZ3电导率0.688~0.897 mS/cm，平均0.726 mS/cm；QZ5为54.2~60.5 mS/cm，平均56.2 mS/cm。小潮期，QZ2的电导率为57.9~62.6 mS/cm，平均59.4 mS/cm；QZ3电导率0.656~0.854 mS/cm，平均0.722 mS/cm；QZ5为53.3~60.3 mS/cm，平均57.0 mS/cm。QZ2、QZ5监测井接近，QZ3监测井明显要低很多。电导率和TDS、总硬度是相互联系的，存在着对应关系。
综上所述，QZ2、QZ5监测井阳离子以Na+、阴离子以Cl-占优，Na+所占平均比例为83%~85%、显示出海水的影响，Cl-为87%~88%；QZ3监测井以HCO3-占优，比例为62%~63%，Ca2+也占据较大优势，为淡水所控制。
2.4 潮周期内要素波动特征
2.4.1 主要阳离子的波动特征
主要阳离子含量随时间而波动变化，QZ2、QZ5监测井以Na+的绝对波幅最大，QZ3监测井的Na+、Ca2+两者相近(图 1)。
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图 1 地下水监测井阳离子含量(mg/L)潮周期时序变化Figure 1. The variation of cations of groundwater monitoring wells in tide period2.4.2 主要阴离子的波动特征
阴离子逐时变化也具有同样特征，以Cl-绝对振幅最大，HCO3-较为稳定。Cl-、Na+、SO42-极值出现时刻有对应性(图 2)。QZ2监测井CO32-含量很低，QZ3、QZ5监测井则都为0。
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图 2 监测井地下水阴离子含量(mg/L)潮周期时序变化Figure 2. The variation of anions of groundwater monitoring wells in tide period2.4.3 相对波动特征
由于各离子的含量及性质不同，无量纲比较可在同一基础上了解它们之间的变化与联系(图 3)。可见，QZ2、QZ5监测井的阳离子和Cl-、SO42-阴离子相对波幅即标准化变量s同步甚至是几乎重合，即它们的来源和活跃程度是一样的，HCO3-变化过程与Cl-、SO42-有所错位甚至反相，说明监测井HCO3-的陆源性。
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图 3 监测井地下水离子标准化变量s潮周期时序变化(s为地下水离子标准化变量)Figure 3. The time series change graph of the groundwater ion standardization variable s of monitoring wells in tide cycle地下水离子体系是相互关联的，由于环境条件的变动和响应，比例既保持一定的稳定性，也有一定的变动性[7, 8]。如前所述，绝对振幅以高含量离子Na+、Cl-为最大，但相对振幅则不同，各测量时段QZ2、QZ5监测井的K+、Na+、Ca2+、Mg2+接近；QZ3监测井K+、Na+、Ca2+、Mg2+相对振幅差异较为明显。
可溶性SiO2相对振幅为1.84%~18.57%，以QZ2监测井最高，TDS为1.42%~4.99%之间，总硬度为1.94%~5.96%，pH为0.15%~3.23%，电导率为1.40%~4.96%，各相对振幅量级接近。
3. 海水对滨海地下水入侵的生态效应
3.1 地下水水质恶化
海水入侵使得Cl-、Na+以及其他海相离子大量进入。地下水一般大气降水电导率在2~100 μs/cm之间，河水在50~100 μS/cm，海水为50 mS/cm，工业排放水为5~15 mS/cm，卤水100~250 mS/cm。QZ2、QZ5监测井电导率平均在56.2~62.0 mS/cm之间，明显高于工业排放水，且随时间变化不大，说明其长时间维持在高值区，需要引起关注，加强对地下水的长期监测。
常用γMg2+/γCa2+来表示地下水组分来源判据。海水中的Mg2+一般含量较高，γMg2+/γCa2+一般较大[9]。QZ2、QZ5监测井比值γMg2+/γCa2+均很高，介于3.51~5.88，绝大多数超过4.90，明显有海相组分的侵入，QZ3则很低，为0.21~0.28。海水入侵导致发生阳离子的交换效应，尤其是QZ2监测井，γMg2+/γCa2+平均为5.20~5.74，QZ5监测井平均为4.96~5.01，可见在其海水入侵路径上发生了较明显的Na—Mg交换。这种阳离子交换作用一方面使得含水介质吸附的海相离子富集，出现盐碱化，另一方面又使得大量Mg2+被置换进入地下水，使得地下水硬度增高。
3.2 盐效应加强
地下水大量的离子加入使得地下水离子活度r降低，盐的溶解度加大。QZ2、QZ5监测井地下水离子活度r为0.25~0.71，QZ3为0.63~0.89(图 4)。前面已经可见，溶解矿物种类以氯盐和硫酸盐为主，明显高于沉淀矿物，大部分饱和系数SI很低，未有达到溶解平衡，使得监测井总溶解固体TDS很高。作为水质的重要指标TDS，分析显示TDS与电导率有密切关系，呈现显著线性相关，因此，对电导率的长期监测结果可很好地反映地下水TDS的水平。
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图 4 监测井地下水离子活度系数r潮周期平均值Figure 4. Tide periodic average value of groundwater ion activity coefficient r in monitoring wells海相离子输入使得离子含量升高，离子强度I也明显地增大(图 5)，监测井总体离子强度QZ2与QZ5两者接近，QZ3很低。QZ2的I为854.30~975.78 mmol/L，QZ5监测井为802.42~898.10 mmol/L，由于海水组分低，QZ3监测井的I为11.77~15.35 mmol/L，明显偏低很多。
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图 5 监测井地下水潮周期离子强度I值分布Figure 5. The value distribution of the periodic ion intensity I of groundwater monitoring wells3.3 咸化加剧
如前所述，监测井总溶解固体TDS含量较高，增加变化比较稳定，主要离子为Cl-和Na+，不仅大幅度提高原有离子的含量，而且还有新的离子出现，例如卤素Br-的出现，使得地下水总盐量同步增加。一般地下水可分为如下几类[10, 11]：①淡水 < 1 g/L；②微水咸1~3 g/L为；③咸水3~10 g/L；④盐水10~50 g/L；⑤卤水>50 g/L。因此，海水入侵导致监测井QZ2、QZ5为盐水，但由于QZ3监测井受到的影响轻微，仍然保持淡水类型(表 4)。
表 4 监测井地下水潮周期内咸水类型Table 4. Saline water type of ground water monitoring wells in tide cycle测量时段 监测井 咸水类型 测量时段 监测井 咸水类型 大潮期 QZ2 盐水 小潮期 QZ2 盐水 QZ3 淡水 QZ3 淡水 QZ5 盐水 QZ5 盐水 3.4 盐碱化
钠吸附比(SAR)Na+是海水中首位的阳离子，其含量比淡水要高出2~4个数量级。受海水侵染的地下水及土壤中Na+含量升高，超过一定限度则会导致土壤次生碱化，这是重侵染区盐渍土形成过程之一。美国盐渍土实验室提出的SAR即是衡量灌溉水质的钠危害程度的一个水化学指标[12-16]，其表达式为：
$$ SAR = \dfrac{{r{\rm{N}}{{\rm{a}}^ + }}}{{\sqrt {\dfrac{1}{2}(r{\rm{C}}{{\rm{a}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + }}r{\rm{M}}{{\rm{g}}^{{\rm{2 + }}}})} }} $$ 式中：SAR为钠吸附比，综合了主要阳离子Na+与Mg2+、Ca2+的毫克当量比值，表示盐碱化程度或者盐碱化趋向；
r为毫克当量，选用/GH为海水入侵判断指标之一，既可以使我们从咸淡水中主要阳离子比值角度判断海水侵染程度又可以从土壤环境化学方面考察海水侵染的影响。
计算结果显示，QZ2、QZ5监测井SAR依次为57.95~63.24、57.20~63.13，QZ3监测井为2.17~4.42，前两者明显要高很多。
根据一般滨海地区盐碱化风险程度划分标准，SAR < 2为轻微，2 < SAR < 4为一般，4 < SAR < 10为较高，SAR>10为高。可见，QZ2、QZ5监测井地下水盐碱化风险程度很高，QZ3为一般(表 5)。
表 5 监测井地下水潮周期内盐碱化程度Table 5. Degree of salinization of groundwater monitoring wells in tide cycle测量时段 监测井 咸水类型 测量时段 监测井 咸水类型 大潮期 QZ2 高 小潮期 QZ2 高 QZ3 一般 QZ3 一般 QZ5 高 QZ5 高 4. 结论
(1) 大潮期离子含量明显高于小潮期，不同潮时含量不同，一般高潮高于低潮。由于所处环境的不同，QZ2和QZ5监测井的K+、Na+、Ca2+含量相近，而Mg2+的差异较明显，前者平均高出后者18.82%，表明QZ2监测井受到海水入侵，且入侵路径上的水－岩作用更为明显，颗粒介质发生了阳离子置换和含镁矿物溶解。
(2) 在大、小潮期，可溶性SiO2含量QZ3监测井均高于QZ2和QZ5，后两者接近。QZ2、QZ5监测井TDS均维持在极高水平，变化不大，相对来说，QZ3变化较大；QZ2、QZ5监测井硬度高且接近，而QZ3监测井为最低，与TDS相对应的；QZ2、QZ5监测井的pH值与海水pH值几乎一致，尤其是QZ2监测井；QZ2、QZ5监测井接近，QZ3监测井明显要低很多。电导率和TDS、总硬度是相互联系的，存在着对应关系。
(3) QZ2、QZ5监测井阳离子以Na+、阴离子以Cl-占优，Na+所占平均比例为83%~85%、显示出海水的影响，Cl-为87%~88%；QZ3监测井以HCO3-占优，比例为62%~63%，Ca2+也占据较大优势，为淡水所控制。
(4) 主要阳离子含量随时间而波动变化，QZ2、QZ5监测井以Na+的绝对波幅最大，QZ3监测井的Na+、Ca2+两者相近。阴离子逐时变化也具有同样特征，以Cl-绝对振幅最大，HCO3-较为稳定。Cl-、Na+、SO42-极值出现时刻有对应性。QZ2监测井CO32-含量很低，QZ3、QZ5监测井则都为0。绝对振幅以高含量离子Na+、Cl-为最大，但相对振幅则不同，各测量时段QZ2、QZ5监测井的K+、Na+、Ca2+、Mg2+接近；QZ3监测井K+、Na+、Ca2+、Mg2+相对振幅差异较为明显。
(5) QZ2、QZ5监测井比值γMg2+/γCa2+均很高，明显有海相组分的侵入，QZ3则很低。QZ2监测井，在其海水入侵路径上发生了较明显的Na—Mg交换。海水入侵导致监测井QZ2、QZ5为盐水，但由于QZ3监测井受到的影响轻微，仍然保持淡水类型。QZ2、QZ5监测井SAR依次为57.95~63.24、57.20~63.13，QZ3监测井为2.17~4.42，前两者明显要高很多。QZ2、QZ5监测井地下水盐碱化风险程度很高，QZ3为一般。
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图 1 地下水监测井阳离子含量(mg/L)潮周期时序变化
Figure 1. The variation of cations of groundwater monitoring wells in tide period
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图 2 监测井地下水阴离子含量(mg/L)潮周期时序变化
Figure 2. The variation of anions of groundwater monitoring wells in tide period
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图 3 监测井地下水离子标准化变量s潮周期时序变化(s为地下水离子标准化变量)
Figure 3. The time series change graph of the groundwater ion standardization variable s of monitoring wells in tide cycle
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图 4 监测井地下水离子活度系数r潮周期平均值
Figure 4. Tide periodic average value of groundwater ion activity coefficient r in monitoring wells
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图 5 监测井地下水潮周期离子强度I值分布
Figure 5. The value distribution of the periodic ion intensity I of groundwater monitoring wells
表 1 地下水监测井25小时水位观测
Table 1 Observation of groundwater monitoring wells in 25 hours
井号 观测及取样时间(年/月/日时:分) 潮位 地下水取样(组) QZ2 2014/06/13 08:30-2014/06/14 09:30 大潮 26 2014/06/19 17:00-2014/06/20 18:00 小潮 26 QZ3 2014/06/13 12:00-2014/06/14 13:00 大潮 26 2014/06/19 10:00-2014/06/20 11:00 小潮 26 QZ5 2014/06/27 09:00-2014/06/28 10:00 大潮 26 2014/06/19 10:00-2014/06/20 11:00 小潮 26 
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表 2 监测井地下水潮周期阳离子含量统计
Table 2 The content of cations of groundwater monitoring wells in tide period
/(mg/L) 测量时段 监测井 统计项目 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ QZ2 最小 406 10 700 384 1 330 大
潮
期最大 458 12 200 430 1 520 平均 430 11 415 408 1 422 偏态 -0.09 -0.13 0.09 -0.11 峰态 -0.69 -0.50 -0.80 -0.37 变异系数 0.03 0.03 0.03 0.03 QZ3 最小 9.8 68.7 49.8 8.3 最大 11.2 129.0 61.5 9.0 平均 10.7 80.3 58.4 8.6 偏态 -0.92 2.61 -1.88 0.12 峰态 0.46 6.48 3.66 1.07 变异系数 0.03 0.19 0.05 0.02 QZ5 最小 432 10 200 382 1 150 最大 492 11 600 432 1 290 平均 451 10 592 397 1 197 偏态 1.46 1.87 1.90 1.08 峰态 3.46 5.33 5.50 1.74 变异系数 0.03 0.03 0.02 0.03
小
潮
期QZ2 最小 385 10 900 390 1 230 最大 426 11 900 623 1 380 平均 401 11 254 413 1 298 偏态 0.69 0.66 4.80 0.34 峰态 0.74 0.53 23.88 0.87 变异系数 0.03 0.02 0.11 0.03 QZ3 最小 10.3 67.8 42.2 7.3 最大 11.4 119.0 63.6 8.4 平均 10.9 78.4 56.9 7.9 偏态 -0.84 2.63 -1.28 0.33 峰态 0.66 8.42 1.33 1.66 变异系数 0.03 0.14 0.10 0.03 QZ5 最小 362 10 200 398 1 210 最大 419 11 400 438 1 360 平均 391 10 735 416 1 266 偏态 0.07 0.33 0.23 0.64 峰态 0.09 -0.34 -0.62 -0.07 变异系数 0.03 0.03 0.03 0.03
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表 3 监测井地下水潮周期阴离子含量统计
Table 3 The content of anions of groundwater monitoring wells in tide period
/(mg/L) 测量时段 监测井 统计项目 Cl- SO42- HCO3- QZ2 最低 19 100 2 390 118 大
潮
期最高 21 200 2 660 128 平均 20 138 2 519 126 偏态 -0.04 -0.11 -1.00 峰态 -0.93 -0.81 0.11 变异系数 0.03 0.03 0.02 QZ3 最低 83.3 35.0 197 最高 160.0 49.9 242 平均 96.8 37.9 227 偏态 2.64 2.71 -1.87 峰态 6.55 7.03 3.77 变异系数 0.21 0.10 0.05 QZ5 最低 17 000 2 320 158 最高 19 100 2 580 168 平均 17 827 2 427 168 偏态 1.04 0.56 -5.10 峰态 3.16 0.02 26.00 变异系数 0.02 0.03 0.01
小
潮
期QZ2 最低 18 400 2 400 123 最高 19 800 2 780 128 平均 18 838 2 594 125 偏态 1.04 0.15 0.33 峰态 1.08 0.18 -2.06 变异系数 0.02 0.03 0.02 QZ3 最低 80.5 39.3 202 最高 142.0 49.3 237 平均 95.0 41.8 226 偏态 2.18 2.20 -1.31 峰态 6.81 7.95 4.10 变异系数 0.13 0.05 0.03 QZ5 最低 17 700 2 370 153 最高 19 100 2 540 163 平均 18 223 2 445 158 偏态 0.56 0.20 -0.79 峰态 -0.46 -1.09 4.18 变异系数 0.02 0.02 0.01
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表 4 监测井地下水潮周期内咸水类型
Table 4 Saline water type of ground water monitoring wells in tide cycle
测量时段 监测井 咸水类型 测量时段 监测井 咸水类型 大潮期 QZ2 盐水 小潮期 QZ2 盐水 QZ3 淡水 QZ3 淡水 QZ5 盐水 QZ5 盐水
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表 5 监测井地下水潮周期内盐碱化程度
Table 5 Degree of salinization of groundwater monitoring wells in tide cycle
测量时段 监测井 咸水类型 测量时段 监测井 咸水类型 大潮期 QZ2 高 小潮期 QZ2 高 QZ3 一般 QZ3 一般 QZ5 高 QZ5 高
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[1] 晁会霞, 韩孝辉, 杨志华, 等.对海南岛大地构造特征的新探索[J].地学前缘, 2016, 23(4):200-211. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dxqy201604017 [2] 唐少霞, 赵志忠, 毕华, 等.海南岛气候资源特征及其开发利用[J].海南师范大学学报:自然科学版, 2008, 21(3):343-346. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hainansfxyxb200803026 [3] 周祖光.海南岛地下水资源特征与开发利用[J].水资源保护, 2005, 21(3):48-51. DOI: 10.3969/j.issn.1004-6933.2005.03.016 [4] 王道儒, 吴钟解, 陈春华, 等.海南岛海草资源分布现状及存在威胁[J].海洋环境科学, 2012, 31(1):34-38. DOI: 10.3969/j.issn.1007-6336.2012.01.008 [5] 吴钟解, 吴瑞, 王道儒, 等.海南岛东、南部珊瑚礁生态健康状况初步分析[J].热带作物学报, 2011, 32(1):122-130. DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2011.01.025 [6] 郭占荣, 黄奕普.海水入侵问题研究综述[J].水文, 2003, 23(3):10-15. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0852.2003.03.003 [7] 黄向青, 林进清, 甘华阳, 等.雷州半岛东岸地下水化学要素变化以及海水入侵特征[J].地下水, 2013, 35(3):38-42. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1184.2013.03.013 [8] 姚锦梅, 周训, 谢朝海.广西北海市海城区西段含水层海水入侵地球化学过程研究[J].地质学报, 2011, 85(1):136-144. DOI: 10.3969/j.issn.1006-7493.2011.01.018 [9] 丁玲, 李碧英, 张树深.海岸带海水入侵的研究进展[J].海洋通报, 2004, 23(2):82-87. DOI: 10.3969/j.issn.1001-6392.2004.02.013 [10] 孙振宇, 宋献方, 卜红梅, 等.秦皇岛洋河-戴河流域浅层地下水咸化程度评价[J].安全与环境学报, 2015, 15(3):356-361. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=aqyhjxb201503075 [11] 陈苑.硇洲岛地下水水质咸化和海水入侵主要成因及对策[J].大众科技, 2011(4):114-115. DOI: 10.3969/j.issn.1008-1151.2011.04.052 [12] 黄栋声, 何军.广西北海市滨海地带咸化地下水化学特征[J].低碳世界, 2016(36):128-130. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dtsj201636083 [13] 杜中, 李占斌, 李鹏, 等.海水入侵区地下水氯值统计及其规律运用[J].水资源与水工程学报, 2008, 19(4):83-85. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xbszyysgc200804020 [14] 常艳娥, 黎广钊.北海市海水养殖区海水入侵特征及对地下水的影响——以南流江三角洲平原为例[J].安徽农业科学, 2011, 39(18):11057-11060. DOI: 10.3969/j.issn.0517-6611.2011.18.122 [15] 王丹, 陶志刚, 李昌存.唐山沿海海水入侵地下水水质评价[J].海洋地质前沿, 2006, 22(6):10-14. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hydzdt200606003 [16] 赵建.海水入侵水化学指标及侵染程度评价研究[J].地理科学, 1998, 18(1):16-24. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199800046900 -
期刊类型引用(2)
1. 张耀文，李海君，赵倩，贾进军，王贺. 兴城市典型海水入侵区水文地球化学特征. 海洋地质前沿. 2024(08): 32-41 . 
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2. 习龙，陈科衡，黄向青，甘华阳，夏真，谭晓煜. 海南南部沿海地下水水文地球化学及成因. 地质通报. 2021(Z1): 350-363 . 百度学术
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