Hydrochemical Characteristics and Formation Mechanism of Strontium-rich Groundwater in Xintian County,Hunan Province

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.03.13

Abstract

Abstract:

To provide a theoretical basis for the sustainable utilization and development of strontium-rich groundwater, we described the chemical characteristics and discussed the possible origin of the strontium-rich groundwater in Xintian, Hunan.The hydrochemical types, chemical compositions, and correlations between components and ionic ratio of strontium-rich groundwater samples from 21 descending springs and 30 wells are presented.The results show that the chemical types of descending springs are all HCO₃-Ca type, whilst those of wells are mainly HCO₃-Ca and HCO₃-Ca·Mg types.The correlation analysis shows that the SO₄^2- and Ca²⁺ and Mg²⁺ in the descending springs and the wells are colsely correlated,and HCO₃^- vs.Ca²⁺, SO₄^2- vs.NO₃^- correlations are different in the descending springs and the pumped wells.Strontium is strongly correlated with Ca²⁺,Mg²⁺ and HCO₃^- in descending springs and wells.Gibbs control chart shows that decrease of water spring and well chemical composition is mainly affected by water rock interaction, and the Ca²⁺/Mg²⁺,HCO₃^-/(SO₄^2-+Cl^-),Na⁺/Cl^-,Cl^-/Ca²⁺ ratios are different in descending springs and pumped wells. All the results show that the formation of Sr-rich groundwater is significantly affected by the carbonate composition. The difference of the reservoir conditions may have led to the varying hydrochemical characteristics, correlation and the ratio of ionic coefficient of strontium-rich groundwater in descending springs and pumped wells.

Key words: hydrochemical characteristic, ion scale coefficient method, strontium rich groundwater, Xintian county,Hunan, Gibbs diagram

CLC Number:

P641

SU Chuntian, NIE Fayun, ZOU Shengzhang, ZHAO Guangshuai, LUO Fei, HUANG Qibo, BA Junjie, LI Xiaopan, LIANG Jiapeng, YANG Yang. Hydrochemical Characteristics and Formation Mechanism of Strontium-rich Groundwater in Xintian County,Hunan Province[J]. Geoscience, 2018, 32(03): 554-564.

Figures/Tables 12

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项目	下降泉(n=21)						机井(n=30)
项目	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数/%		最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数/%
pH	6.76	7.81	7.07	0.30	4.25	6.74		7.90	7.20	0.27	3.79
TDS/(mg/L)	201.48	395.92	291.57	63.27	21.70	239.74		732.81	425.66	114.87	26.99
硬度/(mg/L)	181.71	351.57	262.61	53.04	20.20	82.02		612.20	318.84	101.03	31.69
K⁺/(mg/L)	0.07	3.82	1.06	1.17	110.88	0.36		19.17	2.51	3.42	135.91
Na⁺/(mg/L)	0.52	15.68	3.56	4.57	128.53	0.87		219.72	35.05	47.30	134.96
Ca²⁺/(mg/L)	69.16	131.14	100.13	18.17	18.15	14.85		156.95	88.04	34.49	39.18
Mg²⁺/(mg/L)	2.04	6.76	3.98	1.60	40.24	4.08		58.22	24.03	15.56	64.73
Cl^-/(mg/L)	1.40	19.66	4.96	5.14	103.59	1.68		88.78	16.64	18.28	109.87
SO₄^2-/(mg/L)	5.29	41.78	16.35	11.58	70.83	5.18		236.34	38.84	42.33	108.98
HCO₃^-/(mg/L)	222.07	398.43	299.52	50.16	16.75	248.20		630.30	407.74	84.25	20.66
NO₃^-/(mg/L)	1.80	24.51	6.33	6.25	98.74	1.78		43.14	5.12	7.45	145.47
Sr/(mg/L)	0.24	0.67	0.38	0.11	30.34	0.30		8.47	2.76	2.29	83.01
ZT⁺/(meq/L)	3.66	7.12	5.50	1.14	20.72	4.40		13.03	7.96	2.04	25.60
ZT^-/(meq/L)	3.84	7.05	5.49	1.08	19.71	4.45		13.08	8.04	2.06	25.66
NICB/%	-2.30	1.44	0.04	0.93	2 376.02	-2.06		1.40	-0.53	0.82	-152.54

项目	下降泉(n=21)						机井(n=30)
项目	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数/%		最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数/%
pH	6.76	7.81	7.07	0.30	4.25	6.74		7.90	7.20	0.27	3.79
TDS/(mg/L)	201.48	395.92	291.57	63.27	21.70	239.74		732.81	425.66	114.87	26.99
硬度/(mg/L)	181.71	351.57	262.61	53.04	20.20	82.02		612.20	318.84	101.03	31.69
K⁺/(mg/L)	0.07	3.82	1.06	1.17	110.88	0.36		19.17	2.51	3.42	135.91
Na⁺/(mg/L)	0.52	15.68	3.56	4.57	128.53	0.87		219.72	35.05	47.30	134.96
Ca²⁺/(mg/L)	69.16	131.14	100.13	18.17	18.15	14.85		156.95	88.04	34.49	39.18
Mg²⁺/(mg/L)	2.04	6.76	3.98	1.60	40.24	4.08		58.22	24.03	15.56	64.73
Cl^-/(mg/L)	1.40	19.66	4.96	5.14	103.59	1.68		88.78	16.64	18.28	109.87
SO₄^2-/(mg/L)	5.29	41.78	16.35	11.58	70.83	5.18		236.34	38.84	42.33	108.98
HCO₃^-/(mg/L)	222.07	398.43	299.52	50.16	16.75	248.20		630.30	407.74	84.25	20.66
NO₃^-/(mg/L)	1.80	24.51	6.33	6.25	98.74	1.78		43.14	5.12	7.45	145.47
Sr/(mg/L)	0.24	0.67	0.38	0.11	30.34	0.30		8.47	2.76	2.29	83.01
ZT⁺/(meq/L)	3.66	7.12	5.50	1.14	20.72	4.40		13.03	7.96	2.04	25.60
ZT^-/(meq/L)	3.84	7.05	5.49	1.08	19.71	4.45		13.08	8.04	2.06	25.66
NICB/%	-2.30	1.44	0.04	0.93	2 376.02	-2.06		1.40	-0.53	0.82	-152.54

项目	Sr	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO₄^2-	HCO₃^-	NO₃^-	pH	TDS	TH
Sr	1
K⁺	-0.124
Na⁺	0.176	0.834^**	1
Ca²⁺	0.587^**	0.447^*	0.446^*	1
Mg²⁺	0.747^**	0.321	0.394	0.848^**	1
Cl^-	0.011	0.920^**	0.953^**	0.458^*	0.300	1
SO₄^2-	0.379	0.795^**	0.840^**	0.677^**	0.694^**	0.815^**	1
HCO₃^-	0.642^**	0.260	0.299	0.963^**	0.828^**	0.276	0.498^*	1
NO₃^-	0.079	0.679^**	0.657^**	0.382	0.359	0.706^**	0.677^**	0.184	1
pH	0.006	-0.073	-0.070	-0.081	0.100	-0.090	0.060	-0.123	0.217	1
TDS	0.542^*	0.637^**	0.671^**	0.959^**	0.843^**	0.664^**	0.835^**	0.876^**	0.554^**	-0.055	1
TH	0.618^**	0.439^*	0.447^*	0.998^**	0.882^**	0.445^*	0.691^**	0.962^**	0.385	-0.059	0.961^**	1

项目	Sr	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO₄^2-	HCO₃^-	NO₃^-	pH	TDS	TH
Sr	1
K⁺	-0.124
Na⁺	0.176	0.834^**	1
Ca²⁺	0.587^**	0.447^*	0.446^*	1
Mg²⁺	0.747^**	0.321	0.394	0.848^**	1
Cl^-	0.011	0.920^**	0.953^**	0.458^*	0.300	1
SO₄^2-	0.379	0.795^**	0.840^**	0.677^**	0.694^**	0.815^**	1
HCO₃^-	0.642^**	0.260	0.299	0.963^**	0.828^**	0.276	0.498^*	1
NO₃^-	0.079	0.679^**	0.657^**	0.382	0.359	0.706^**	0.677^**	0.184	1
pH	0.006	-0.073	-0.070	-0.081	0.100	-0.090	0.060	-0.123	0.217	1
TDS	0.542^*	0.637^**	0.671^**	0.959^**	0.843^**	0.664^**	0.835^**	0.876^**	0.554^**	-0.055	1
TH	0.618^**	0.439^*	0.447^*	0.998^**	0.882^**	0.445^*	0.691^**	0.962^**	0.385	-0.059	0.961^**	1

项目	Sr	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO₄^2-	HCO₃^-	NO₃^-	pH	TDS	TH
Sr	1
K⁺	0.017	1
Na⁺	0.395^*	0.071	1
Ca²⁺	-0.480^**	0.183	-0.700^**	1
Mg²⁺	0.814^**	0.029	0.134	-0.119	1
Cl^-	0.354	0.269	0.147	0.193	0.414^*	1
SO₄^2-	0.169	0.249	0.029	0.378^*	0.521^**	0.362^*	1
HCO₃^-	0.559^**	0.114	0.723^**	-0.271	0.517^**	0.256	0.243	1
NO₃^-	-0.074	0.907^**	-0.068	0.239	-0.148	0.180	0.040	-0.043	1
pH	0.203	-0.081	0.618^**	-0.758^**	0.034	-0.131	-0.215	0.227	-0.175	1
TDS	0.453^*	0.355	0.535^**	0.073	0.593^**	0.579^**	0.719^**	0.797^**	0.138	0.012	1
TH	0.107	0.175	-0.512^**	0.777^**	0.533^**	0.427^*	0.653^**	0.096	0.110	-0.625^**	0.439^*	1