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溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)是反映地下水埋藏条件、运动规律、水化学特征及所处地球化学环境比较灵敏的指标,研究深层地下水不同含水层中DOM的组分结构,有助于揭示其在地下水中的分布特征和迁移转化过程。论文针对开封市城区埋藏深度600m~1600m孔隙型地热水,在系统分析地热水氢氧同位素特征以及DOM赋存差异性的基础上,依据DOM赋存差异性解析了不同热储层地热水之间的水力联系,为宝贵的孔隙地热水合理开发利用和科学保护提供了科学支持。主要取得了以下研究成果:
(1)分析了开封市城区600m~800m、800m~1000m、1000m~1200m、1200m~1400m、1400m~1600m等五个亚热储层的埋藏分布特征,通过对不同亚热储层地热水中氢、氧同位素和无机碳同位素的变化揭示了地下水的补给来源和地热水中无机碳来源随深度变化的规律。
(2)运用三维荧光光谱技术确定了开封市城区多热储层地热水中DOM荧光组分和荧光强度及荧光峰位置,解析了DOM来源和构成的差异性,其中600m~800m、800m~1000m、1000m~1200m三个热储层DOM表现为类蛋白荧光峰和溶解性微生物代谢产物荧光峰,1200m~1400m热储层DOM表现为类蛋白荧光峰和类富里酸荧光峰,1400m~1600m热储层DOM主要表现为类富里酸和类腐殖酸荧光峰。结果表明,同一热储层中DOM的来源和组成存在相似性,而不同热储层存在差异性。
(3)运用超滤法将地热水中的DOM分为高、中、低分子量组分,研究了不同埋深地热水中不同分子量组分DOM含量和类别,识别了DOM的成因机制及关键影响因素。其中埋深小于1200m的地热水中的DOM以中等分子量组分为主,约占到DOM的一半左右;而埋深大于1200m的地热水中的DOM则以高分子量组分为主。
(4)引入PARAFAC平行因子模型进行了不同埋深地热水中DOM三维荧光光谱的分类识别,研究了平行因子数对模型解析结果的影响。结果发现埋深小于1200m的地热水中DOM三维荧光光谱的解析采用三组分平行因子分析模型比较合适;而对于埋深超过1200m地热水中的DOM的三维荧光光谱来说,用四组分平行因子模型的解析效果要比三组分平行因子模型的解析效果好。
(1)分析了开封市城区600m~800m、800m~1000m、1000m~1200m、1200m~1400m、1400m~1600m等五个亚热储层的埋藏分布特征,通过对不同亚热储层地热水中氢、氧同位素和无机碳同位素的变化揭示了地下水的补给来源和地热水中无机碳来源随深度变化的规律。
(2)运用三维荧光光谱技术确定了开封市城区多热储层地热水中DOM荧光组分和荧光强度及荧光峰位置,解析了DOM来源和构成的差异性,其中600m~800m、800m~1000m、1000m~1200m三个热储层DOM表现为类蛋白荧光峰和溶解性微生物代谢产物荧光峰,1200m~1400m热储层DOM表现为类蛋白荧光峰和类富里酸荧光峰,1400m~1600m热储层DOM主要表现为类富里酸和类腐殖酸荧光峰。结果表明,同一热储层中DOM的来源和组成存在相似性,而不同热储层存在差异性。
(3)运用超滤法将地热水中的DOM分为高、中、低分子量组分,研究了不同埋深地热水中不同分子量组分DOM含量和类别,识别了DOM的成因机制及关键影响因素。其中埋深小于1200m的地热水中的DOM以中等分子量组分为主,约占到DOM的一半左右;而埋深大于1200m的地热水中的DOM则以高分子量组分为主。
(4)引入PARAFAC平行因子模型进行了不同埋深地热水中DOM三维荧光光谱的分类识别,研究了平行因子数对模型解析结果的影响。结果发现埋深小于1200m的地热水中DOM三维荧光光谱的解析采用三组分平行因子分析模型比较合适;而对于埋深超过1200m地热水中的DOM的三维荧光光谱来说,用四组分平行因子模型的解析效果要比三组分平行因子模型的解析效果好。