商丹盆地地下水水化学特征及成因机制

摘 要：为探究商丹盆地地下水水化学特征及其形成作用，支撑商洛市商丹循环工业经济园区建设，选择２０２３ 年商丹盆地地下水资源调查获得的２４ 组地下水水化学数据，综合运用数理统计、Ｐｉｐｅｒ 三线图、Ｇｉｂｂｓ 图、离子比分析和主成分分析等方法进行水文地球化学分析，结果表明：研究区地下水为淡水，整体呈中性，总硬度为２００～６９８ ｍｇ／ Ｌ，平均值为４２７．７９ ｍｇ／ Ｌ；溶解性总固体含量为２４３～９６０ ｍｇ／ Ｌ，平均值为５４５．２９ ｍｇ／ Ｌ；地下水水化学类型以ＨＣＯ３ －Ｃａ 型为主，水化学成分受碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解作用共同控制；地下水中Ｎａ＋和Ｋ＋主要受盐岩溶解作用控制，Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋主要受碳酸盐岩和硫酸盐岩风化溶解作用控制；地下水水化学特征受水岩相互作用、阳离子交换作用和人类活动的共同影响，地下水在运移过程中以正向阳离子交换为主，矿业开采、农业生产和生活污水排放等人类活动对地下水化学成分影响较大。

关键词：地下水；水化学特征；水岩相互作用；主成分分析；商丹盆地

中图分类号：Ｐ６４１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１２．０１６

引用格式：赵浩，李晓明，赵立磊，等．商丹盆地地下水水化学特征及成因机制［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（１２）：９８－１０４．

地下水是区域水资源的重要组成部分，作为人类生产和生活的重要水源，地下水在维系水生态系统平衡、工农业生产和人类生存发展等方面发挥着重要作用［１－３］ 。地下水质量事关人民健康和经济社会稳定发展，地下水水化学成分与赋存环境关系密切［４］ 。地下水化学组分监测有利于分析地下水水化学演化过程和潜在影响因素［５］ 。有学者从水岩相互作用［６］ 、阳离子交换［７－８］ 、人类活动影响［９］ 等方面对地下水水化学特征的形成和演化进行了大量研究。

商丹盆地位于商洛市，是南水北调中线工程水源区丹江流域的重要城镇聚集地，水资源保障是支撑商丹盆地经济社会可持续发展的关键。随着区域内城镇化进程的加快和工业园区的建设，生产生活用水增加，农业面源污染和工业废水排放等对地下水水质造成影响，查明区域地下水水化学特征并分析其成因机制具有重要意义。鉴于此，以２０２３ 年商丹盆地采集的２４组地下水水质数据为基础，运用数理统计、Ｐｉｐｅｒ 三线图、Ｇｉｂｂｓ 模型、离子比值和主成分分析等方法进行水文地球化学综合研究，分析研究区地下水水化学特征及成因机制，以期为商丹盆地地下水资源管理提供依据，助力商丹循环工业经济园区建设。

１ 研究区概况

商丹盆地地处秦岭南麓、丹江上游，大地构造受商丹大断裂控制，属山间断陷型构造盆地。商丹盆地东西长约６０ ｋｍ，南北宽约５ ｋｍ，丹江沿北西—南东方向流经盆地，河宽１５０～２５０ ｍ，谷宽１ ０００～３ ０００ ｍ，平均比降３‰。丹江河道迂回曲折，受河流长期下切作用影响，丹江两岸断续分布１～４ 级阶地，构成了现今比较开阔的弯道盆地［１０－１１］ 。商丹盆地属北亚热带和暖温带过渡性季风气候区，温暖湿润、四季分明，河流水系发育，年均气温７．８～１３．９ ℃，多年平均（１９５８—２０１９年）降水量７００．８６ ｍｍ，降水季节分布不均，主要集中在６—９ 月。

研究区地下水类型主要为松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水。松散岩类孔隙水主要分布于丹江两岸河漫滩及一级阶地，含水层以第四系松散堆积的砂、卵砾石层为主，水位埋深１．２～１９．２ ｍ，水量丰富；碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布于丹江河谷两侧山前地带，含水岩组以第三系砂砾岩为主。地下水主要接受两侧基岩山区的侧向补给、大气降水入渗补给、河水入渗补给和农田灌溉入渗补给，排泄方式以地下水径流排泄和人工开采为主，径流方向为沿盆地边缘向中部流动。根据《商洛市水资源公报》（２０２０ 年），盆地地下水供水量（商州区、丹凤县）约占总供水量的３０．６９％。地下水主要用于生产生活和农田灌溉，其中商州区以居民生活用水（１ ０２６ 万ｍ３）和工业用水（６８１ 万ｍ３ ）为主，丹凤县以农田灌溉用水（４８０ 万ｍ３）和居民生活用水（２４４ 万ｍ３）为主。２０２２ 年，研究区常住人口约７１．３万人，国民生产总值约２６８ 亿元。

２ 样品采集与测试方法

２０２３ 年６ 月，在水文地质调查的基础上共采集盆地区地下水样品２４ 组，样品主要来源于饮用水井和灌溉井，采样点分布见图１。严格按照《地下水环境监测技术规范》（ＨＪ １６４—２０２０）进行样品采集、保存和运输。取样器材为５ Ｌ 聚乙烯塑料瓶，采样前先用水样将取样瓶和瓶盖润洗３～４ 次，不添加任何保护剂，采样完成后拧紧瓶盖，粘贴标签，标明采样时间、样品编号等。

本次研究主要测试指标包括ｐＨ 值、总硬度（ＴＨ）及溶解性总固体（ ＴＤＳ）、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＳＯ２－４ 、ＨＣＯ－３ 、ＮＯ－３ 含量等，其中ｐＨ 值现场测定，其余指标测试由陕西省地质矿产实验研究所有限公司完成。ＴＨ 和ＴＤＳ 根据《生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标》（ＧＢ／ Ｔ ５７５０．４—２００６），采用电子天平和滴定管测定，检出限分别为１．０、４．０ ｍｇ／ Ｌ；Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋含量根据《水质３２ 种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》（ＨＪ ７７６—２０１５）测定，测试仪器为Ａｇｉｌｅｎｔ ５１１０ 电感耦合等离子体光谱仪，检出限分别为０．０５、０．１２、０．０２、０．００３ ｍｇ／ Ｌ；Ｃｌ－、ＳＯ２－４ 、ＮＯ－３ 含量根据《水质无机阴离子的测定离子色谱法》（ＨＪ８４—２０１６）测定，测试仪器为ＩＣＳ１１００ 离子色谱仪，检出限分别为１．０、１．０、０．４５ ｍｇ／ Ｌ；ＨＣＯ－３ 含量根据《食品安全国家标准饮用天然矿泉水检验方法》（ＧＢ ８５３８—２０１６），使用滴定管测定，检出限为３．０ ｍｇ／ Ｌ。各指标检出限及测试结果均满足要求。

３ 结果与讨论

３．１ 地下水水化学特征

１）水化学成分。商丹盆地地下水水化学参数特征值统计结果见表１。地下水ｐＨ 值为６．７７～７．９４，均值为７．２１，呈中性，空间变异小［１］ ；总硬度为２００～６９８ｍｇ／ Ｌ，平均值为４２７．７９ ｍｇ／ Ｌ，微硬水、硬水、极硬水占比分别为１６．６６％、４１．６７％、４１．６７％；ＴＤＳ 为２４３ ～ ９６０ｍｇ／ Ｌ，平均值为５４５．２９ ｍｇ／ Ｌ，属于淡水。地下水中阴离子含量表现为ＨＣＯ－３ ＞ＳＯ２－４ ＞ＮＯ－３ ＞Ｃｌ－，阳离子含量表现为Ｃａ＋ ＞Ｎａ＋ ＞Ｍｇ＋ ＞Ｋ＋，阴阳离子中占主要优势的分别是ＨＣＯ－３ 和Ｃａ＋。ＴＨ、ＴＤＳ 和其他各离子的变异系数为２６．９５％～８８．７６％，表明各离子变异性较强且空间差异性较大。其中，ＮＯ－３ 的变异系数最大，超过《地下水质量标准》（ＧＢ／ Ｔ１４８４８—２０１７） Ⅲ类水标准８８．５８ｍｇ／ Ｌ（以ＮＯ－３ 计）和《生活饮用水卫生标准（ＧＢ５７４９—２０２２）》４４．２９ ｍｇ／ Ｌ（以ＮＯ－３ 计） 的样品占比分别为２５．００％、５４．１７％，说明研究区地下水水质可能受到人类活动的影响。

２）水化学类型。运用ｏｒｉｇｉｎ 软件绘制研究区地下水水化学Ｐｉｐｅｒ 三线图（见图２），分析地下水水化学类型及特征［１，１２］ 。主菱形图中样点主要落在左上方，表明地下水中碱土金属离子毫克当量百分比超过碱金属离子，弱酸根离子毫克当量百分比大部分超过强酸根离子，碳酸盐硬度＞５０％；在阳离子图中，样点集中分布于Ｃａ２＋轴和Ｍｇ２＋轴相交端，表明地下水中阳离子以Ｃａ２＋为主；在阴离子图中，样点主要分布于ＨＣＯ－３ ＋ＣＯ２－３轴和Ｃｌ－ 轴相交端且靠近ＨＣＯ－３ ＋ＣＯ２－３ 轴，表明研究区大部分地下水ＨＣＯ－３ 含量远大于ＳＯ２－４ 和Ｃｌ－，可初步反图２ 地下水水化学Ｐｉｐｅｒ 三线图映研究区地下水化学组分主要来源于碳酸盐岩的溶解。采用舒卡列夫分类法［１］ 进行地下水水化学类型划分，结果表明研究区地下水水化学类型主要为ＨＣＯ３ －Ｃａ 型，占比７９．１６％（１９ 组）；其次为ＨＣＯ３ ·ＳＯ４ －Ｃａ 型，占比为１２．５０％（３ 组）；还有ＨＣＯ３ ·ＳＯ４ －Ｃａ·Ｍｇ 型和ＨＣＯ３ ·Ｃｌ－Ｃａ 型水各一组，占比都为４．１７％。盆地部分区域出现以Ｃｌ－ 和ＳＯ２－４ 为主导离子的地下水，表明地下水受多种水化学作用和人类活动的共同影响［１３］ 。

３）水化学指标相关性分析。采用相关性分析方法研究地下水水化学组分之间的相互关系和影响程度，识别不同离子组分是否为同一来源或具有相近的迁移转化途径［１４－１５］ 。研究区地下水水化学组分相关系数统计（见表２）可知，ＴＤＳ 与Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＳＯ２－４ 、ＮＯ－３ 显著正相关，相关系数依次为０．８０１、０．９７６、０．８８９、０．８２４、０．７６３、０．８２４，表明这些离子对ＴＤＳ 贡献较大，其中Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 贡献尤为突出；ＨＣＯ－３ 与Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋显著正相关，相关系数分别为０．６５１、０．６６７、０．５２６，表明四者具有相对一致的来源；Ｃａ２＋ 与Ｍｇ２＋ 相关系数为０．８３１，两者极显著正相关，表明两种离子具有相同的来源；ＳＯ２－４ 与Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋ 显著正相关，相关系数分别为０．６６１、０．８３９，表明部分Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋可能来自于硫酸盐矿物的溶解；ＳＯ２－４ 与Ｎａ＋、Ｃｌ－ 也显著正相关，相关系数分别为０．５６０ 和０．５７９，说明蒸发岩对地下水离子具有一定贡献；Ｃｌ－ 与ＮＯ－３ 相关系数为０．７９０，两者极显著正相关，表明两者具有相似的物质来源。

３．２ 水化学特征成因分析

１）水岩模型分析。常用Ｇｉｂｂｓ 图研究水岩相互作用对地下水水化学组分的影响机制，利用ＴＤＳ 含量与ρＣｌ－ ／ ρ（Ｃｌ－ ＋ＨＣＯ－３ ）或ρ Ｎａ＋ ／ ρ （Ｎａ＋ ＋Ｃａ２＋ ）（ρ 表示离子质量浓度）的关系将天然水化学组分的演化分为岩石风化控制型、大气降水控制型和蒸发浓缩控制型［５，１６］ 。研究区地下水ＴＤＳ 含量为２４３～９６０ ｍｇ／ Ｌ，阳离子ρ Ｎａ＋ ／ ρ （ Ｎａ＋ ＋Ｃａ２＋ ） 和阴离子ρ Ｃｌ－ ／ ρ （ Ｃｌ－ ＋ＨＣＯ－３ ）分别为０．１２～０．２５ 和０．０３～０．２３，见图３。阴阳离子质量浓度比值均小于０．５０，水样点全部落在岩石风化控制区，且远离蒸发浓缩控制区和大气降水控制区，说明岩石风化作用是研究区地下水水化学组成的主要控制因素，大气降水和蒸发浓缩作用的影响很小。

碳酸盐岩、硅酸盐岩和蒸发盐岩矿物风化溶解产物ρ Ｃａ２＋ ／ ρＮａ＋、ρ Ｍｇ２＋ ／ ρＮａ＋、ρ ＨＣＯ－３ ／ ρＮａ＋ 不受流速、稀释和蒸发作用的影响，通过地下水不同岩性端元间的对比可以判断不同水岩相互作用关系，揭示水化学成因和主要离子来源［１７］ 。由图４ 可知，研究区样品点均落在硅酸盐岩和碳酸盐岩端元之间且相对集中，说明地下水中离子的来源受碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解作用共同控制，而受蒸发盐岩的作用相对较小。

２）主要离子来源。根据地下水水岩相互作用可以分析水体溶滤作用和地下水中各化学成分的来源［５－７］ 。地下水中Ｃｌ－ 和ＳＯ２－４ 主要来源于蒸发盐岩的风化溶解和含硫矿物的氧化，而ＨＣＯ－３ 则来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解，可以利用γ （ ＳＯ２－４ ＋ Ｃｌ－ ） ／γ ＨＣＯ－３ （γ为离子毫克当量）的关系分析水化学成分的主要来源［５，７］ 。研究区γ（ＳＯ２－４ ＋Ｃｌ－ ） ／ γＨＣＯ－３ 为０．１７～１．０９，均值为０．４４。由图５（ａ）可知，地下水中９１．６７％的取样点位于１ ∶ １ 直线下方，说明地下水中化学成分主要来自碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解。

Ｎａ＋的主要来源是盐岩和硅酸盐岩溶解以及大气降水，可以通过γ Ｎａ＋ ／ γＣｌ－ 的关系判断Ｎａ＋ 富集程度和来源。一般而言，大气降水中γＮａ＋ ／ γＣｌ－ 与海水接近，为０．８６，当γ Ｎａ＋ ／ γＣｌ－ 大于１ 时Ｎａ＋ 来源以盐岩溶解为主，小于１ 时以硅酸盐岩溶解为主［１８］ 。研究区采样点γ Ｎａ＋ ／ γ Ｃｌ－ 为０．４７ ～ ２．５６，均值为１．６６。由图５（ｂ）可知，研究区７９．１７％的采样点γ Ｎａ＋ ／ γＣｌ－ 大于１，说明盐岩溶解是Ｎａ＋ 的主要来源，硅酸盐岩溶解和大气降水的贡献较小。通过γ（Ｎａ＋ ＋Ｋ＋ ） ／ γＣｌ－ 的关系可以进一步确定是否存在硅酸盐矿物的溶解，由图５（ｃ）可知，大部分水样落在了１ ∶ １ 直线上方，说明区域水岩作用过程中发生盐岩溶解的同时，发生了其他含Ｎａ＋、Ｋ＋的硅酸盐矿物溶解［５］ 。

根据γ（Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ ） ／ γ（ＳＯ２－４ ＋ＨＣＯ－３ ）的关系可以判断地下水中Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 的主要来源，当γ （Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋） ／ γ（ＳＯ２－４ ＋ＨＣＯ－３ ）在１ ∶ １ 直线附近时，Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋主要来自方解石、白云石及石膏等碳酸盐岩、硫酸盐岩的溶解，比值小于１ 时则主要来自硅酸盐岩和蒸发盐岩的溶解［７－８，１９］ 。由图５（ｄ）可知，地下水中有７０．８３％的采样点γ（Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ ） ／ γ（ＳＯ２－４ ＋ＨＣＯ－３ ）接近于１ ∶ １直线，且大于１ 的采样点也都靠近１ ∶ １ 直线，说明研究区地下水中Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 主要来自碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶解，但仍有少部分需要硅酸盐岩和蒸发盐岩的溶解来保持离子平衡［４］ 。在碳酸盐岩溶解区，一般用γＭｇ２＋ ／ γＣａ２＋与γＨＣＯ－３ 的关系来判断白云石和方解石的贡献率［１３］ 。研究区采样点γ Ｍｇ２＋ ／ γ Ｃａ２＋ 为０．１８ ～０．４２，均小于０．５０。由图５（ｅ）可知，采样点全部落在方解石溶蚀区，说明Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 主要来源是方解石溶解。

３）阳离子交换作用。阳离子交换作用是指岩石和地下水相互作用过程中，在一定条件下颗粒吸附地下水中某些阳离子，并将原来吸附的部分阳离子转化为地下水中的组分［５，２０］ 。Ｎａ＋ ＋Ｋ＋ －Ｃｌ－ 与Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ －ＳＯ２－４ －ＨＣＯ－３ 的毫克当量比值关系可以反映是否发生了阳离子交换作用［７－８］ 。由图６（ａ）可知，采样点分布在ｙ ＝－０．３７１ ｘ＋０．６９３（Ｒ２ ＝ ０．６５５）直线两侧，且部分采样点沿着ｙ ＝－ｘ直线分布，说明地下水在运移过程中发生了阳离子交换作用。氯碱指数（ＣＡＩ－Ⅰ和ＣＡＩ－Ⅱ）可以进一步探究阳离子交换作用的方向和强度。通常情况下，当ＣＡＩ－Ⅰ和ＣＡＩ－Ⅱ均为负值时，说明发生了正向的阳离子交换作用，此时地下水中的Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 将含水层矿物中的Ｎａ＋ 和Ｋ＋ 交换出来，地下水中的Ｎａ＋ 和Ｋ＋含量增加；当ＣＡＩ－Ⅰ和ＣＡＩ－Ⅱ均为正值时，则发生了反向的阳离子交换作用，即地下水中的Ｎａ＋ 和Ｋ＋ 将含水层矿物中的Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 交换出来，地下水中的Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋含量增加［２１］ 。根据图６（ｂ），有８３．３３％的采样点ＣＡＩ－Ⅰ和ＣＡＩ－Ⅱ为负值，表明研究区地下水主要发生了正向的阳离子交换作用，导致地下水中Ｎａ＋和Ｋ＋含量增加，这与溶滤作用分析的结论（Ｎａ＋ 的主要来源为盐岩溶解）一致。

４）人类活动影响。除受自然因素作用外，人类活动一定程度上影响着地下水水化学组分的演化。通过水样γ（Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ ） ／ γＨＣＯ－３ 与γ（Ｎａ＋ ＋Ｋ＋ ） ／ γＨＣＯ－３ 的关系可以反映碳酸盐岩、硅酸盐岩风化以及人类活动对水化学组成的相对贡献，γ（Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ ） ／ γＨＣＯ－３ 代表碳酸盐岩和硅酸盐岩风化的Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋相对含量，其比值应该小于１；γ（Ｎａ＋ ＋Ｋ＋） ／ γＨＣＯ－３ 也代表碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化［２２－２３］ 。

由图７（ａ）可知，研究区大部分采样点落在γ（Ｎａ＋ ＋Ｋ＋） ／ γＨＣＯ－３ ＝ ０ 和γ （Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ ） ／ γＨＣＯ－３ ＝ １ 交叉点附近，且位于硅酸盐岩风化线右侧，说明水化学组分以碳酸盐岩风化溶解为主，硅酸盐岩风化溶解贡献较小；有６２．５０％的采样点落在第一象限，说明γ（Ｃａ２＋ ＋Ｍｇ２＋ ）和γ（Ｎａ＋ ＋Ｋ＋ ）均大于γ ＨＣＯ－３ ，超出的这部分阳离子（Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｎａ＋、Ｋ＋）可能来源于人类活动的输入，其阴离子可能以Ｃｌ－ 或ＮＯ－３ 的形式存在；另外有１６．６７％的采样点落在第四象限，说明存在大量Ｃｌ－ 的输入，这部分离子也可能主要来源于人类活动。

通过γＳＯ２－４ ／ γＣａ２＋ 和γＮＯ－３ ／ γＣａ２＋ 的关系可以进一步分析地下水水化学组成受人类活动影响的程度［５］ 。当γＳＯ２－４ ／ γＣａ２＋大于γＮＯ－３ ／ γＣａ２＋时，代表地下水受工矿生产活动影响较大；反之地下水受农业活动和生活污水排放的影响较大［１３］ 。研究区采样点γＳＯ２－４ ／ γＣａ２＋ 为０．１２～０．５７，均值为０．２４；γ ＮＯ－３ ／ γＣａ２＋ 为０．０５～０．３９，均值为０．１５。由图７（ｂ）可知，地下水中６６．６７％的采样点γＳＯ２－４ ／ γＣａ２＋大于γＮＯ－３ ／ γＣａ２＋，表明研究区地下水主要受到工矿生产活动的影响，这与区域采矿活动以及盆地内金属冶炼厂、化工厂等工业生产污水排放有关，其余３３．３３％ 的采样点γ ＳＯ２－４ ／ γ Ｃａ２＋ 小于γＮＯ－３ ／γ Ｃａ２＋，总体靠近１ ∶ １ 直线，说明部分区域地下水污染受农业生产和生活污水排放的影响，但影响相对较小。由图７（ｃ） 可知，研究区γ ＮＯ－３ ／ γ ＨＣＯ－３ 与γ Ｃｌ－ ／γＨＣＯ－３ 线性拟合较好（ｙ ＝０．６４４ｘ＋０．０４３，Ｒ２ ＝ ０．６２６），相关性较强，表明地下水中Ｃｌ－和ＮＯ－３ 可能具有相同的来源，即都受到农业生产和生活污水排放的影响。

３．３ 水化学控制因素分析

采用主成分分析法将水化学数据进行降维处理，进而提取主要变量来解释水化学主要控制因素［１５］ 。研究区水化学组分相关矩阵ＫＭＯ 检验值为０．５７５（＞０．５），Ｂａｒｔｌｅｔｔ 球形度检验统计量Ｓｉｇ ＝ ０（＜０．０１），表明适合进行主成分分析。利用ＳＰＳＳ２７ 软件因子分析模块，按照特征值大于１ 的原则，采用最大方差法进行成分旋转， 共提取３ 个主成分， 累计方差贡献率为８９．０４８％（见表３），可以解释研究区地下水水化学主要控制因素。

主成分Ｆ１ 贡献率为６３．５２８％，主要载荷为ＴＤＳ、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＳＯ２－４ 和ＮＯ－３ 。其中：ＮＯ－３ 是人类活动中农业化肥施用、生活污水排放等的代表性离子；Ｃｌ－ 除来自蒸发盐岩风化溶解外，同样为生活污水排放的特征性离子，由表２ 可知Ｃｌ－ 与ＮＯ－３ 显著正相关，说明研究区地下水中Ｃｌ－受人类活动影响较大；ＳＯ２－４ 主要来自含硫矿物并受研究区矿业活动影响较大；Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋与ＳＯ２－４ 显著正相关，且Ｍｇ２＋与ＳＯ２－４ 的相关性高于Ｃａ２＋与ＳＯ２－４ ，此处Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋可能主要来源于硫酸盐矿物的溶解。综上表明Ｆ１ 表示研究区地下水水化学主要受人类活动及硫酸盐矿物风化溶解的影响。

主成分Ｆ２ 贡献率为１４．７７７％，主要载荷为Ｎａ＋和ＨＣＯ－３ ，其次为Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋。Ｎａ＋主要来源于盐岩的溶解，同时受阳离子交换作用影响；ＨＣＯ－３ 主要来源于碳酸盐岩的风化溶解；Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋和ＨＣＯ－３ 显著正相关，且Ｃａ２＋与ＨＣＯ－３ 的相关性高于Ｍｇ２＋与ＨＣＯ－３ ，此处Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋可能主要来源于碳酸盐岩的风化溶解。因此，Ｆ２ 表示研究区地下水主要受碳酸盐岩的风化溶解及阳离子交换作用的影响。

主成分Ｆ３ 贡献率为１０．７４３％，主要载荷为Ｋ＋。Ｋ＋主要来源于硅酸盐岩的风化溶解及含钾化肥的施用［ ２４］ 。由表２ 可知Ｋ＋ 与其他离子均不相关，故推测Ｆ３ 代表硅酸盐岩的风化溶解对地下水水化学组分的影响。

４ 结论

研究区地下水为淡水，整体呈中性，ＴＨ 均值为４２７．７９ ｍｇ／ Ｌ，ＴＤＳ 均值为５４５．２９ ｍｇ／ Ｌ。优势阴离子、阳离子分别为ＨＣＯ－３ 、Ｃａ２ ＋，阴离子含量表现为ＨＣＯ－３ ＞ＳＯ２－４ ＞ＮＯ－３ ＞Ｃｌ－，阳离子含量表现为Ｃａ２ ＋ ＞Ｎａ＋ ＞Ｍｇ２ ＋ ＞Ｋ＋。地下水水化学类型主要为ＨＣＯ３ －Ｃａ，其次为ＨＣＯ３·ＳＯ４ －Ｃａ、ＨＣＯ３·ＳＯ４ －Ｃａ·Ｍｇ、ＨＣＯ３·Ｃｌ－Ｃａ，水化学离子组成受多种水化学作用和人类活动的共同影响。

研究区地下水水化学特征以岩石风化作用控制为主，水化学成分主要来自碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解。地下水中Ｎａ＋和Ｋ＋ 主要受盐岩溶解作用控制，同时受阳离子交换作用影响；Ｃａ２＋ 和Ｍｇ２＋ 主要受碳酸盐岩和硫酸盐岩溶解作用控制。人类活动对研究区地下水化学成分影响较大，主要与研究区矿业活动有关，且局部受农业生产和生活污水排放的影响。政府管理部门应加强环境综合治理，加大矿山环境综合整治力度，并对点源和面源污染进行有效控制。

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【责任编辑 吕艳梅】

基金项目：中国地质调查局地质调查项目（ ＤＤ２０２３０４８１，ＤＤ２０２４２４６１）