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大量引水灌溉对咸海产生的影响

可以预见,上游地区垦荒发展灌溉农业将使注入咸海的河水大量减少。

大量引水灌溉对咸海产生的影响

这将导致咸海的蒸发量大大超出注入量。

这样,咸海的盐度将越来越高,这会使咸海中生物灭绝。

其次,随着长期的蒸发,咸海的面积将越来越小,其对周围环境的调节作用将越来越低,周边地区的气候会恶化。

地下水的盐度主要取决于其化学组分的来源。这些来源可以分为两组类型:第一组类型由渗透水淋滤的盐分组成,这些盐分可能是蒸发沉积岩的风成搬运盐(通常是海洋成因)或者是地表岩石和土壤剥蚀的产物;第二组类型包含含盐地表水、海水、卤水和同生水。特征离子比的变化可以提供有关盐度来源的信息。通过渗透水把盐分搬运到潜水层并发生混合,水的化学组分含量已经发生变化,这一变化使了解其盐化作用的机制变得很困难,特别是在干旱地带更是如此。

简单的盐分淋滤产生的盐化作用一般不会改变水的同位素组成。因为含盐源水的同位素组成(如海水、卤水)在混合作用前不同于淡水,因此,以含盐溶液为一端元和以淡水水体为另一端元的混合作用,可产生不同盐度和同位素组成的混合水。在δD和δ18O图中,所得结果将沿混合线呈线性相关分布,端元的极值分别为相应的淡水和含盐溶液的同位素组成。

如果盐度的增长是由蒸发作用引起的,那么,δD和18O值与盐分含量之间的相关关系将反映蒸发过程的特征。

位于墨西哥西北部的Mexicali山谷,科罗拉多(Colorado)河流入这一地区。该区很干燥,年平均降雨量才36mm。1950年开始,将地下水开采用于农业,结果导致了潜水面的逐步倾斜。仅几年时间,在Colorado河附近就出现了高盐地带(>2200×10-6TDS),特别是在山谷的西北部,这种高盐地带还有不断增长的趋势。

Payne等(1979)研究了山谷不同部分的盐化作用机制。其地下水样分别采自北东和东部地区22口井以及西北和西部的30口井,外加山谷的地表水系统。所有水样都分析了稳定同位素和化学组成,并选择样品测定了氚浓度。

该地区主要地表水系统,一是来自PresaMorelos运河;二是来自Wellton-Mohawk排水渠,但该渠的水从1960~1972年大部分排泄到PresaMorelos运河里。而Wellton-Mohawk排水渠输送的又是Pre-sa-Morelos上游50km以外水质很差的河水,两个体系地表水样品的同位素组成如下:

同位素地球化学

而两个地区(即Presa Moreles流域和Wellton-Mohawk灌溉区)的地下水却比这两个标志指示更贫重同位素。这种情况可能表明,地下水可能是PresaMorles或Wellton-Mohawk的水和比这两种来源更贫重同位素的水混合的结果。据推测,这种更贫重同位素的水可能是1930年前的古Colorido河水。1930年,在Colorido河上筑起了一系列拦河大堤,从而使河水(即现在的Colorido河水)的稳定同位素具有典型的蒸发特征。

为了确定这些变化的主要因素,计算了每个地区稳定同位素和离子类的部分相关系数,发现在北东和东部地区,包括相当接近和沿Colorado河走向的水δ18O、δD、Cl和SO2-4均很高,这些结果见图11-9至图11-11。通过稳定同位素资料的回归分析还发现,适合于古Colorado河水和Wellton-Mo-hawk排泄水的混合线为

同位素地球化学

尽管这一回归的斜率不能说明不是蒸发作用的结果,但基于氚资料仍然可以认定是混合作用造成的。地下水样含氚表明地下水是地表水系统渗入形成的。氯化物的资料是混合模式的进一步证据(图11-10),大多数地下水样品落在古Colorado河水和Wellton-Mohawk排泄水之间。一些样品(如3、19)表明,这种混合还是PresaMorelos的水取代了来自Wellton-Mohawk排水渠的水的混合。图11-11中的硫酸盐资料与地表水体系的混合通常是一致的,较贫18O的大多数样品具有过量的硫酸盐浓度,这可能是古Colorado河水和PresaMorelos或者Wellton-Mohawk排水渠的混合引起的。据此认为,盐度的增长主要是渗透作用造成的,少量是淋滤蒸发沉积岩引起的硫酸盐过量。

图11-9 Mexicali盆地北东、东部地下水的同位素组成(据Payne等,1979)

图11-10 Mexicali盆地北东、东部地下水δ18O与Cl含量之关系(据Payne等,1979)

图11-11 Mexicali盆地北西、西部地下水δ18O与SO2-4含量之关系(据Payne等,1979)

还必须指出,盐度变化不是与海水混合的结果,因为氚、18O和氯化物等资料与此有矛盾。

在北部和西部地区,δ18O、δD和SO2-4含量明显地高,由于在δ18O和Cl-之间缺乏相关性而排除了蒸发作用和海水的混合。下列回归适合于古Colorado河水和地表水系统之间的混合模式。因而,这一地区的地表水组分(含氚是地表水的重要证据)可通过Presa Morelos水的标志来确定:

同位素地球化学

这一地区的Ca2+和SO2-4相关系数较高,因此这与淋滤含水石膏有关。图11-11为硫酸盐资料与18O的关系图。从图可知,Colorado河水和Presa Morelos运河水以及Wellton-Mohawk渠水的混合线限定了地表水系统渗滤的硫酸盐浓度。尽管1972年以前地表水系统曾经是Presa Morelos和Wellton- Mohowk渠两者的混合水,但在渗滤作用发生以前,就有相当多的硫酸组分。Plesa Morelos水混合模式中硫酸盐的过量,显然是这一地区中含水石膏的溶解和后期盐化作用的叠加结果。

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