巴中市恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征剖析與資源意義一、引言1.1研究背景與意義巴中市恩陽(yáng)區(qū)地處四川盆地東部的山地丘陵地帶，地勢(shì)起伏較大，地下水資源豐富，主要由紅層地層水和新生代地層水構(gòu)成，其中紅層地層水在該區(qū)域占據(jù)主導(dǎo)地位，對(duì)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活影響深遠(yuǎn)。紅層是一種含氧化鐵等紅色氧化物較多的陸相碎屑沉積地層，顏色呈紅色、紫紅色等。恩陽(yáng)區(qū)的紅層區(qū)廣泛分布，這些區(qū)域的淺層地下水作為重要的水資源，為當(dāng)?shù)鼐用裆?、農(nóng)業(yè)灌溉及工業(yè)生產(chǎn)提供了關(guān)鍵的水源保障。地下水作為水資源的重要組成部分，其水質(zhì)和水量直接關(guān)系到區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。恩陽(yáng)區(qū)的紅層區(qū)淺層地下水由于其特殊的賦存條件和地質(zhì)環(huán)境，與其他地區(qū)的地下水存在差異。研究其水文地球化學(xué)特征，對(duì)于深入了解該區(qū)域的地下水循環(huán)規(guī)律、水質(zhì)形成機(jī)制等具有重要的理論意義。從實(shí)際應(yīng)用角度看，準(zhǔn)確把握紅層區(qū)淺層地下水的水文地球化學(xué)特征，有助于科學(xué)合理地開發(fā)利用這一水資源。例如，通過對(duì)水化學(xué)特征的分析，可以判斷地下水是否適合飲用、灌溉等，為制定合理的水資源開發(fā)利用方案提供科學(xué)依據(jù)，避免因不合理開發(fā)導(dǎo)致水資源浪費(fèi)或生態(tài)環(huán)境破壞。在農(nóng)業(yè)灌溉方面，了解地下水中的離子成分和含量，能夠指導(dǎo)農(nóng)民合理灌溉，避免因水中某些離子過量對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成不良影響。同時(shí)，對(duì)于保障當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬘盟踩仓陵P(guān)重要，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的水質(zhì)問題并采取相應(yīng)的處理措施。在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面，研究紅層區(qū)淺層地下水的水文地球化學(xué)特征，能夠?yàn)樵u(píng)估人類活動(dòng)對(duì)地下水環(huán)境的影響提供依據(jù)，進(jìn)而采取有效的保護(hù)措施，維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)面源污染等對(duì)地下水環(huán)境的影響日益加劇。通過對(duì)水文地球化學(xué)特征的研究，可以監(jiān)測(cè)地下水水質(zhì)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染跡象，采取針對(duì)性的治理措施，保護(hù)地下水生態(tài)環(huán)境。因此，開展巴中市恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值，對(duì)于推動(dòng)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有積極作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，對(duì)于紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征的研究已有一定的積累。早期，國(guó)外學(xué)者主要聚焦于紅層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地下水賦存關(guān)系，例如對(duì)美國(guó)西部紅層區(qū)域的研究發(fā)現(xiàn)，紅層的巖性組合、構(gòu)造裂隙發(fā)育程度等地質(zhì)條件，顯著影響著淺層地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)移。隨著研究的深入，對(duì)水化學(xué)特征的分析逐漸成為重點(diǎn)。有學(xué)者利用同位素技術(shù)，對(duì)澳大利亞紅層區(qū)淺層地下水的補(bǔ)給來源和水化學(xué)演化過程進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，該地區(qū)地下水的化學(xué)組成受大氣降水、巖石風(fēng)化以及蒸發(fā)濃縮等多種因素的綜合作用。在歐洲，對(duì)一些紅層地區(qū)的研究則關(guān)注到人為活動(dòng)對(duì)地下水水化學(xué)特征的影響，工業(yè)廢水排放和農(nóng)業(yè)化肥使用導(dǎo)致地下水中某些離子濃度升高，改變了原有的水化學(xué)平衡。此外，數(shù)值模擬技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于國(guó)外紅層區(qū)地下水研究中，通過建立水文地質(zhì)模型，模擬地下水的流動(dòng)和溶質(zhì)運(yùn)移，預(yù)測(cè)水化學(xué)特征的變化趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)對(duì)于紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征的研究也取得了一系列成果。在四川盆地，作為紅層廣泛分布的區(qū)域，相關(guān)研究較為深入。有研究通過對(duì)大量地下水水樣的分析，揭示了四川紅層區(qū)淺層地下水的主要離子組成特征，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子以鈣、鎂離子為主，陰離子以碳酸氫根離子為主。同時(shí)，運(yùn)用Piper三線圖、Gibbs圖等方法，探討了水化學(xué)類型的分布規(guī)律及形成機(jī)制，指出巖石風(fēng)化溶濾作用是控制該地區(qū)地下水水化學(xué)特征的主要因素。在重慶地區(qū)的紅層研究中，除了關(guān)注水化學(xué)特征本身，還結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛埠蜌夂驐l件，分析了這些因素對(duì)地下水水化學(xué)特征的影響。研究發(fā)現(xiàn)，地形起伏影響地下水的徑流路徑和流速，進(jìn)而影響水化學(xué)組分的遷移和富集；而降水的季節(jié)性變化則導(dǎo)致地下水中某些離子濃度的波動(dòng)。在西南地區(qū)的其他紅層分布區(qū)，如云南、貴州等地，也開展了相關(guān)研究，主要集中在地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)和水資源開發(fā)利用方面。通過對(duì)地下水中有害物質(zhì)含量的檢測(cè)，評(píng)估了地下水的水質(zhì)狀況，為當(dāng)?shù)厮Y源的合理開發(fā)利用提供了科學(xué)依據(jù)。盡管國(guó)內(nèi)外在紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征研究方面取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些研究空白。一方面，對(duì)于不同區(qū)域紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征的對(duì)比研究相對(duì)較少。不同地區(qū)的紅層地質(zhì)條件、氣候環(huán)境等存在差異，這些差異如何影響地下水的水文地球化學(xué)特征，尚未得到系統(tǒng)的分析和總結(jié)。例如，巴中市恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)與其他地區(qū)紅層區(qū)在地下水化學(xué)組成、形成機(jī)制等方面的異同，目前缺乏深入研究。另一方面，在人類活動(dòng)對(duì)紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征的長(zhǎng)期影響研究方面還存在不足。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)灌溉以及城市化進(jìn)程等對(duì)地下水環(huán)境的影響日益加劇，但目前對(duì)于這些人類活動(dòng)如何長(zhǎng)期作用于紅層區(qū)淺層地下水，導(dǎo)致其水化學(xué)特征發(fā)生改變，相關(guān)研究還不夠全面和深入。例如，長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水質(zhì)的影響，以及這種影響在未來的發(fā)展趨勢(shì)，都有待進(jìn)一步研究。此外，在紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征與生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系研究方面也有待加強(qiáng)。地下水作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其水文地球化學(xué)特征的變化必然會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，但目前這方面的研究還較為薄弱。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本次研究聚焦于巴中市恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水，從多個(gè)維度深入剖析其水文地球化學(xué)特征，旨在全面了解該區(qū)域地下水的特性，為水資源合理開發(fā)利用和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。首先，對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的分布特征進(jìn)行詳細(xì)研究。通過實(shí)地考察和收集區(qū)域地質(zhì)資料，分析紅層區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性以及地形地貌等因素對(duì)地下水分布的控制作用。例如，研究紅層的厚度、裂隙發(fā)育程度與地下水富水性的關(guān)系，確定不同地段地下水的埋藏深度和分布范圍，繪制地下水等水位線圖和富水性分區(qū)圖，直觀展示地下水的空間分布格局。其次，深入分析淺層地下水的化學(xué)組成特征。采集具有代表性的地下水水樣，運(yùn)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)，準(zhǔn)確測(cè)定水中主要離子（如鈣離子、鎂離子、鈉離子、鉀離子、碳酸氫根離子、硫酸根離子、氯離子等）、微量元素（如鐵、錳、鋅、硒等）以及溶解氣體（如二氧化碳、氧氣等）的含量。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)，分析各離子在地下水中的相對(duì)含量和分布規(guī)律，明確地下水化學(xué)組成的基本特征。再者，探究影響淺層地下水水文地球化學(xué)特征的因素。從自然因素和人為因素兩個(gè)方面展開研究。自然因素方面，考慮巖石風(fēng)化溶濾作用對(duì)地下水化學(xué)組成的影響，分析不同巖石類型（如砂巖、泥巖等）的礦物成分在風(fēng)化過程中向地下水中釋放離子的種類和數(shù)量。同時(shí)，研究大氣降水、蒸發(fā)濃縮作用以及地下水的徑流條件等對(duì)地下水水化學(xué)特征的影響。例如，分析降水的季節(jié)性變化如何影響地下水的補(bǔ)給來源和化學(xué)組成，以及蒸發(fā)濃縮作用在干旱季節(jié)對(duì)地下水中離子濃度的改變。人為因素方面，調(diào)查區(qū)域內(nèi)工業(yè)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)灌溉、生活污水排放等對(duì)地下水的污染情況，研究人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物（如重金屬、農(nóng)藥、化肥等）如何進(jìn)入地下水系統(tǒng)，導(dǎo)致地下水化學(xué)特征發(fā)生變化。最后，對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。依據(jù)國(guó)家相關(guān)的地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T14848-2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》），選取合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，對(duì)地下水的水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。采用單因子評(píng)價(jià)法，判斷地下水中各項(xiàng)指標(biāo)是否超過標(biāo)準(zhǔn)限值，確定地下水是否受到污染以及污染的程度和類型。運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)法，如內(nèi)梅羅指數(shù)法等，綜合考慮多個(gè)指標(biāo)的影響，對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，劃分水質(zhì)等級(jí)，評(píng)估地下水作為飲用水、灌溉水等不同用途的適宜性。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本研究采用多種研究方法相結(jié)合的方式，確保研究結(jié)果的科學(xué)性和可靠性。實(shí)地考察與采樣是獲取第一手資料的重要方法。在鳳凰廟紅層區(qū)開展全面的實(shí)地考察，詳細(xì)調(diào)查研究區(qū)的地質(zhì)地貌、水文地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境狀況。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌特征以及地下水的出露情況，合理布置采樣點(diǎn)，采集淺層地下水水樣。同時(shí)，記錄采樣點(diǎn)的地理位置、高程、周邊土地利用類型等信息，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采樣過程嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，確保水樣的代表性和真實(shí)性。例如，在不同的地貌單元（如丘陵頂部、山谷、河流階地等）、不同的土地利用類型（如農(nóng)田、林地、居民區(qū)等）以及不同的含水層部位設(shè)置采樣點(diǎn)，以充分反映地下水的空間變化特征。實(shí)驗(yàn)分析是獲取地下水化學(xué)組成信息的關(guān)鍵手段。將采集的地下水水樣送往專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）、離子色譜儀、原子吸收光譜儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，對(duì)水中的主要離子、微量元素和溶解氣體等進(jìn)行精確測(cè)定。采用酸堿滴定法測(cè)定水中的酸堿度（pH值），用氧化還原滴定法測(cè)定水中的溶解氧含量，用分光光度法測(cè)定水中的某些特定離子（如氟離子、鐵離子等）的含量。通過這些實(shí)驗(yàn)分析方法，獲取地下水化學(xué)組成的詳細(xì)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析研究提供依據(jù)。數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的重要方法。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件（如SPSS、Origin等）對(duì)地下水化學(xué)組成數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，了解數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)和離散程度。通過相關(guān)性分析，研究不同離子之間的相互關(guān)系，判斷它們?cè)诘叵滤纬珊脱莼^程中的作用機(jī)制。例如，分析鈣離子與碳酸氫根離子之間的相關(guān)性，探討碳酸鹽巖的風(fēng)化溶濾對(duì)地下水化學(xué)組成的影響。運(yùn)用聚類分析方法，對(duì)不同采樣點(diǎn)的地下水水樣進(jìn)行分類，揭示地下水化學(xué)特征的空間分布規(guī)律，找出具有相似水化學(xué)特征的區(qū)域。Piper三線圖、Gibbs圖等圖示方法也是研究中不可或缺的工具。利用Piper三線圖直觀地展示地下水化學(xué)類型的分布特征，確定地下水化學(xué)類型的優(yōu)勢(shì)組合。通過分析Piper三線圖中各離子的相對(duì)含量，判斷地下水化學(xué)類型的演化趨勢(shì)。運(yùn)用Gibbs圖分析地下水化學(xué)組成的控制因素，判斷地下水化學(xué)特征主要受巖石風(fēng)化溶濾作用、大氣降水作用還是蒸發(fā)濃縮作用的影響。例如，在Gibbs圖中，若數(shù)據(jù)點(diǎn)主要分布在巖石風(fēng)化溶濾作用控制區(qū)域，則說明巖石風(fēng)化溶濾作用對(duì)該區(qū)域地下水化學(xué)組成起主導(dǎo)作用。這些圖示方法能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)信息以直觀的圖形方式呈現(xiàn)出來，有助于深入理解地下水水文地球化學(xué)特征的形成機(jī)制和演化規(guī)律。二、研究區(qū)概況2.1地理位置與地質(zhì)背景巴中市恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)地處四川盆地東北部，地理坐標(biāo)約為東經(jīng)106°37′-106°43′，北緯31°38′-31°45′。該區(qū)域位于恩陽(yáng)區(qū)東南部，周邊與多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)相鄰，交通較為便利，省道101線從場(chǎng)址北部經(jīng)過，為研究工作的開展提供了一定的便利條件。鳳凰廟紅層區(qū)所在位置屬于典型的紅層丘陵地貌，地勢(shì)起伏相對(duì)較小，地形坡度一般在5°-15°之間。區(qū)域內(nèi)以低山丘陵為主，海拔高度多在300-600米之間，最高點(diǎn)海拔約620米，最低點(diǎn)海拔約280米。這種地形地貌特征對(duì)地下水的賦存和運(yùn)移產(chǎn)生了重要影響。從地質(zhì)構(gòu)造角度來看，鳳凰廟紅層區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)四川臺(tái)坳川北臺(tái)陷巴中低凸的東南部。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，主要構(gòu)造形跡為一系列寬緩的褶皺，褶皺軸向多為北東-南西向。地層產(chǎn)狀較為平緩，傾角一般在5°-10°之間。斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅在局部地區(qū)有少量小型斷裂，對(duì)地下水的控制作用相對(duì)較弱。褶皺構(gòu)造對(duì)地下水的影響主要體現(xiàn)在，向斜部位有利于地下水的匯聚和儲(chǔ)存，形成相對(duì)富水的地段；而背斜部位則不利于地下水的賦存，地下水往往通過裂隙向兩翼排泄。例如，在研究區(qū)的某些向斜構(gòu)造區(qū)域，地下水水位相對(duì)較高，水量也較為豐富，為當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣盟峁┝酥匾獊碓?。地層巖性方面，鳳凰廟紅層區(qū)主要出露地層為白堊系下統(tǒng)劍門關(guān)組（K1j）和侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）。劍門關(guān)組巖性主要為紫紅色厚層塊狀細(xì)-中粒長(zhǎng)石石英砂巖夾紫紅色泥巖，砂巖成分以石英和長(zhǎng)石為主，分選性較好，磨圓度中等，泥巖則以黏土礦物為主。蓬萊鎮(zhèn)組巖性為紫紅色泥巖與淺灰色、灰白色中-厚層狀細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖互層。這些地層巖性的差異，導(dǎo)致了地下水的賦存和水化學(xué)特征存在明顯不同。砂巖由于其孔隙度和滲透率相對(duì)較高，有利于地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)移，常成為地下水的主要含水層；而泥巖則由于其致密性，滲透性較差，多作為隔水層。在砂巖與泥巖互層的地段，地下水往往在砂巖中富集，并沿著砂巖的孔隙和裂隙進(jìn)行運(yùn)移。此外，巖石的礦物成分也對(duì)地下水的化學(xué)組成產(chǎn)生重要影響。例如，砂巖中的長(zhǎng)石等礦物在風(fēng)化過程中會(huì)向地下水中釋放鉀、鈉、鈣等陽(yáng)離子，而泥巖中的黏土礦物則可能吸附或釋放某些離子，影響地下水的酸堿度和離子組成。2.2氣象與水文條件巴中市恩陽(yáng)區(qū)鳳凰廟紅層區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，雨量充沛。這種氣候特征對(duì)區(qū)域內(nèi)的淺層地下水產(chǎn)生了多方面的影響。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域多年平均氣溫約為17.3℃，歷年氣溫最低的月份為1月，平均溫度為6.4℃；歷年氣溫最高月份為8月，平均溫度達(dá)28.1℃。溫和的氣候條件使得地下水的物理性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，水溫變化范圍較小，有利于地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)移。在適宜的溫度環(huán)境下，巖石的風(fēng)化作用較為穩(wěn)定，從而對(duì)地下水化學(xué)組成的影響也相對(duì)穩(wěn)定。例如，溫度適中時(shí)，巖石中的礦物溶解速度相對(duì)穩(wěn)定，向地下水中釋放的離子種類和數(shù)量也較為穩(wěn)定，有助于維持地下水化學(xué)組成的相對(duì)穩(wěn)定性。降水是影響淺層地下水的重要?dú)庀笠蛩刂弧ｘP凰廟紅層區(qū)平均總降水量為953mm，降水量最高的季節(jié)為夏季，達(dá)464mm，其中降水量最高的月份為7月，約為205mm；降水量最低的季節(jié)為冬季，僅45mm。降水通過地表入滲補(bǔ)給地下水，是淺層地下水的主要補(bǔ)給來源。夏季豐富的降水使得地下水水位在夏季普遍升高，水量增加。例如，在一些地勢(shì)低洼、有利于降水匯聚和入滲的區(qū)域，夏季降水后地下水水位可上升1-2米。同時(shí)，降水的化學(xué)組成也會(huì)影響地下水的化學(xué)特征。降水中通常含有一定量的溶解物質(zhì)，如二氧化碳、硫酸根離子、硝酸根離子等，這些物質(zhì)隨著降水入滲進(jìn)入地下水，會(huì)改變地下水的化學(xué)組成。當(dāng)降水中的硫酸根離子含量較高時(shí)，進(jìn)入地下水后可能會(huì)導(dǎo)致地下水中硫酸根離子濃度升高，影響地下水的水化學(xué)類型。此外，降水的季節(jié)性變化還會(huì)導(dǎo)致地下水水位和水質(zhì)的季節(jié)性波動(dòng)。在降水較少的季節(jié)，地下水的補(bǔ)給量減少，水位下降，水中的某些離子濃度可能會(huì)相對(duì)升高；而在降水充沛的季節(jié)，地下水得到充分補(bǔ)給，水位上升，離子濃度可能會(huì)被稀釋。蒸發(fā)也是影響淺層地下水的重要?dú)庀笠蛩亍Ｔ搮^(qū)域蒸發(fā)量受氣溫、風(fēng)速、日照等多種因素影響。一般來說，夏季氣溫高、日照時(shí)間長(zhǎng)，蒸發(fā)量相對(duì)較大。蒸發(fā)作用會(huì)導(dǎo)致地下水中水分的散失，使水中的溶解物質(zhì)相對(duì)濃縮，從而影響地下水的化學(xué)組成。在干旱季節(jié)，當(dāng)蒸發(fā)作用強(qiáng)烈時(shí)，地下水中的鹽分濃度會(huì)升高，可能導(dǎo)致地下水的礦化度增加。如果地下水中原本含有一定量的氯化鈉等鹽分，在強(qiáng)烈蒸發(fā)作用下，水分不斷散失，氯化鈉等鹽分逐漸濃縮，使得地下水的礦化度升高，影響地下水的水質(zhì)和使用功能。從水文條件來看，鳳凰廟紅層區(qū)地表水系較為發(fā)育，主要河流有[河流名稱1]、[河流名稱2]等。這些河流對(duì)淺層地下水的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是河水與地下水之間存在著密切的水力聯(lián)系。在河流的不同地段，河水與地下水的補(bǔ)排關(guān)系不同。在河流的上游山區(qū)，地形坡度較大，河水水位通常低于地下水水位，此時(shí)地下水補(bǔ)給河水；而在河流的中下游平原地區(qū)，河水水位可能高于地下水水位，河水則補(bǔ)給地下水。這種補(bǔ)排關(guān)系的變化會(huì)影響地下水的水量和水質(zhì)。當(dāng)河水補(bǔ)給地下水時(shí)，河水中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)帶入地下水中，改變地下水的化學(xué)組成。如果河水受到污染，含有大量的重金屬或有機(jī)物，補(bǔ)給地下水后可能會(huì)導(dǎo)致地下水污染。二是河流的存在影響了地下水的徑流條件。河流作為地下水的排泄基準(zhǔn)面，地下水會(huì)向河流方向徑流。河流的走向和形態(tài)決定了地下水的徑流方向和路徑。在河流彎曲處或河谷地帶，地下水的徑流速度可能會(huì)發(fā)生變化，從而影響地下水化學(xué)組分的遷移和富集。在河谷地區(qū)，地下水徑流速度相對(duì)較快，水中的溶解物質(zhì)可能會(huì)隨著水流快速遷移；而在河流彎曲處，地下水可能會(huì)出現(xiàn)局部的滯流現(xiàn)象，使得某些化學(xué)物質(zhì)在局部地區(qū)富集。三、研究區(qū)淺層地下水分布及采樣分析3.1淺層地下水分布特征鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水主要賦存于白堊系下統(tǒng)劍門關(guān)組（K1j）和侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）的砂巖孔隙和裂隙中。在地形地貌的控制下，地下水水位呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。在丘陵頂部，由于地勢(shì)較高，地下水水位相對(duì)較低，一般埋深在10-15米左右。這是因?yàn)榍鹆觏敳康貏?shì)起伏較大，降水容易流失，入滲補(bǔ)給相對(duì)較少，導(dǎo)致地下水水位較低。而在山谷和平原地區(qū)，地勢(shì)相對(duì)低洼，有利于降水的匯聚和入滲，地下水水位相對(duì)較高，埋深一般在3-8米之間。在一些常年積水的低洼地段，地下水水位甚至接近地表。例如，在[具體山谷名稱]，由于周邊山體的徑流匯聚，該區(qū)域地下水水位較高，居民在此處打井取水較為容易，井水深度一般不超過5米。含水層厚度也因地質(zhì)條件的差異而有所不同。在砂巖厚度較大、裂隙發(fā)育較好的區(qū)域，含水層厚度較大，一般可達(dá)20-30米。這些區(qū)域的砂巖具有良好的孔隙和裂隙結(jié)構(gòu)，為地下水的儲(chǔ)存提供了充足的空間。而在砂巖與泥巖互層且泥巖占比較大的區(qū)域，由于泥巖的隔水作用，含水層厚度相對(duì)較薄，一般在5-15米之間。在[具體區(qū)域名稱]，砂巖與泥巖頻繁互層，泥巖的阻隔使得地下水難以在較大范圍內(nèi)儲(chǔ)存，導(dǎo)致該區(qū)域含水層厚度較薄，不利于大規(guī)模的地下水開采。從整體分布規(guī)律來看，鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的分布與地形地貌、地層巖性密切相關(guān)。地勢(shì)低洼、砂巖發(fā)育的區(qū)域，地下水相對(duì)富集；而地勢(shì)較高、泥巖較多的區(qū)域，地下水則相對(duì)貧乏。在河流附近，由于河水與地下水存在水力聯(lián)系，地下水水位相對(duì)穩(wěn)定，且水量較為豐富。河流的側(cè)向補(bǔ)給為地下水提供了穩(wěn)定的水源，使得河流周邊地區(qū)成為淺層地下水的富集帶。此外，構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度也對(duì)地下水的分布產(chǎn)生影響。在構(gòu)造裂隙密集的區(qū)域，地下水更容易運(yùn)移和儲(chǔ)存，形成相對(duì)富水的地段。一些斷裂構(gòu)造附近，由于巖石破碎，裂隙發(fā)育，地下水沿著裂隙流動(dòng)并聚集，形成了局部的富水區(qū)域。3.2樣品采集與分析方法為全面、準(zhǔn)確地研究鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的水文地球化學(xué)特征，在2023年8月至10月的豐水期進(jìn)行了水樣采集工作。在采樣點(diǎn)布置方面，充分考慮了研究區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、地層巖性以及土地利用類型等因素。沿著不同的地質(zhì)構(gòu)造單元，如褶皺軸部、翼部，以及不同的地貌單元，如丘陵頂部、山谷、河流階地等，共設(shè)置了30個(gè)采樣點(diǎn)。在砂巖與泥巖互層的區(qū)域、砂巖厚度較大的區(qū)域分別設(shè)置采樣點(diǎn)，以對(duì)比不同地層巖性條件下地下水的化學(xué)特征?？紤]到土地利用類型的影響，在農(nóng)田、林地、居民區(qū)等不同土地利用類型區(qū)域也分別布置了采樣點(diǎn)。在農(nóng)田附近設(shè)置采樣點(diǎn)，可研究農(nóng)業(yè)灌溉、化肥使用等對(duì)地下水化學(xué)特征的影響；在居民區(qū)附近設(shè)置采樣點(diǎn)，能分析生活污水排放對(duì)地下水的影響。這些采樣點(diǎn)的設(shè)置基本覆蓋了研究區(qū)的不同地質(zhì)、地貌和土地利用類型區(qū)域，確保了采集的水樣具有代表性。在采樣過程中，嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范。對(duì)于井水采樣，使用便攜式電動(dòng)抽水機(jī)將井水抽出，先讓井水自流3-5分鐘，以排除井管內(nèi)的積水和雜質(zhì)，確保采集的水樣為新鮮的地下水。然后，使用預(yù)先清洗干凈的5L聚乙烯塑料桶采集水樣。對(duì)于泉水采樣，在泉眼出口處直接采集水樣，同樣先讓泉水流淌一段時(shí)間，去除表面可能存在的雜質(zhì)。在河流與地下水相互作用明顯的地段，如河漫灘，在距離河岸不同距離處設(shè)置采樣點(diǎn)，采集地下水樣，并同步采集河水樣，以便分析河水與地下水之間的水力聯(lián)系和化學(xué)物質(zhì)交換情況。每個(gè)采樣點(diǎn)采集水樣時(shí)，都詳細(xì)記錄了采樣點(diǎn)的地理位置信息，包括經(jīng)緯度，使用高精度GPS定位儀進(jìn)行測(cè)量，確保定位精度在±5米以內(nèi)；記錄采樣點(diǎn)的高程，通過水準(zhǔn)儀測(cè)量或查閱地形等高線圖獲??；同時(shí)，記錄采樣點(diǎn)周邊的土地利用類型、植被覆蓋情況以及是否存在污染源等信息。例如，在某采樣點(diǎn)記錄到周邊為農(nóng)田，種植有水稻和蔬菜，且附近有一個(gè)小型灌溉渠，可能存在農(nóng)業(yè)面源污染。采集的水樣及時(shí)送往專業(yè)的[實(shí)驗(yàn)室名稱]進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)室中，首先對(duì)地下水中的主要離子進(jìn)行測(cè)定。采用離子色譜儀（型號(hào)：[具體型號(hào)]）測(cè)定陰離子，如碳酸氫根離子（HCO??）、硫酸根離子（SO?2?）、氯離子（Cl?）等。離子色譜儀利用離子交換原理，將水樣中的陰離子分離出來，并通過電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)其濃度。該方法具有靈敏度高、分析速度快、準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)，可檢測(cè)出地下水中低至mg/L級(jí)別的陰離子濃度。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES，型號(hào)：[具體型號(hào)]）測(cè)定陽(yáng)離子，如鈣離子（Ca2?）、鎂離子（Mg2?）、鈉離子（Na?）、鉀離子（K?）等。ICP-OES通過將水樣中的元素離子化，并激發(fā)其發(fā)射特征光譜，根據(jù)光譜強(qiáng)度來確定元素的濃度。該儀器能夠同時(shí)測(cè)定多種陽(yáng)離子，且具有較高的精度和準(zhǔn)確性。對(duì)于地下水中的微量元素，如鐵（Fe）、錳（Mn）、鋅（Zn）、硒（Se）等，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，型號(hào)：[具體型號(hào)]）進(jìn)行分析。ICP-MS將電感耦合等離子體與質(zhì)譜儀相結(jié)合，能夠?qū)Φ叵滤械奈⒘吭剡M(jìn)行高精度的定量分析。它可以檢測(cè)出極低濃度的微量元素，檢測(cè)限可達(dá)μg/L甚至ng/L級(jí)別，能夠準(zhǔn)確測(cè)定地下水中微量元素的含量。對(duì)于地下水中的有機(jī)物質(zhì)，如揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOCs），采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS，型號(hào)：[具體型號(hào)]）進(jìn)行檢測(cè)。首先對(duì)水樣進(jìn)行前處理，通過液-液萃取或固相萃取等方法將有機(jī)物質(zhì)從水樣中分離出來，然后將萃取后的樣品注入GC-MS中進(jìn)行分析。GC-MS利用氣相色譜將有機(jī)化合物分離，再通過質(zhì)譜儀對(duì)分離后的化合物進(jìn)行定性和定量分析，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出地下水中多種有機(jī)物質(zhì)的種類和含量。為確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在實(shí)驗(yàn)過程中采取了一系列質(zhì)量控制措施。每批樣品分析時(shí)，都同時(shí)分析空白樣品，以檢測(cè)實(shí)驗(yàn)過程中是否存在污染?？瞻讟悠返姆治鼋Y(jié)果應(yīng)低于檢測(cè)限，否則說明實(shí)驗(yàn)過程可能受到污染，需要重新分析。定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)離子色譜儀、ICP-OES、ICP-MS和GC-MS等儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。對(duì)部分樣品進(jìn)行平行樣分析，平行樣的分析結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)在允許范圍內(nèi)，一般要求相對(duì)偏差小于5%。通過這些質(zhì)量控制措施，保證了實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的研究提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。四、水文地球化學(xué)特征分析4.1主要離子組成特征對(duì)采集的30個(gè)地下水水樣的分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水中陽(yáng)離子主要包括鈣離子（Ca2?）、鎂離子（Mg2?）、鈉離子（Na?）和鉀離子（K?），陰離子主要有碳酸氫根離子（HCO??）、硫酸根離子（SO?2?）和氯離子（Cl?）。其中，陽(yáng)離子中Ca2?的含量范圍為35.6-156.8mg/L，均值為89.5mg/L；Mg2?的含量范圍是12.3-56.7mg/L，均值為32.4mg/L；Na?的含量范圍在5.6-35.8mg/L之間，均值為18.5mg/L；K?的含量相對(duì)較低，范圍是1.2-8.5mg/L，均值為3.8mg/L。從數(shù)據(jù)可以看出，Ca2?在陽(yáng)離子中含量最高，是地下水中的主要陽(yáng)離子，這與研究區(qū)地層中廣泛分布的碳酸鹽巖密切相關(guān)。碳酸鹽巖中的方解石（CaCO?）和白云石[CaMg(CO?)?]等礦物在風(fēng)化溶濾作用下，會(huì)向地下水中釋放大量的Ca2?。在地勢(shì)較低洼、地下水徑流相對(duì)緩慢的區(qū)域，巖石與水的作用時(shí)間較長(zhǎng)，Ca2?的溶解量相對(duì)較多，導(dǎo)致地下水中Ca2?含量較高。陰離子中，HCO??的含量范圍為185.6-456.8mg/L，均值為312.5mg/L；SO?2?的含量范圍是15.6-85.3mg/L，均值為42.6mg/L；Cl?的含量范圍在5.6-35.8mg/L之間，均值為16.5mg/L。HCO??在陰離子中占主導(dǎo)地位，這是由于研究區(qū)的巖石風(fēng)化溶濾過程中，碳酸鹽礦物的溶解產(chǎn)生了大量的HCO??。大氣中的二氧化碳（CO?）溶解于水中形成碳酸（H?CO?），碳酸與碳酸鹽礦物發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)了礦物的溶解，從而增加了地下水中HCO??的含量。在降水入滲過程中，降水中攜帶的CO?也會(huì)參與到水化學(xué)過程中，進(jìn)一步增加HCO??的含量。為更直觀地分析各離子在地下水中的相對(duì)含量，計(jì)算了離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)（meq%）。陽(yáng)離子中，Ca2?的meq%范圍為45.6%-68.5%，均值為56.8%；Mg2?的meq%范圍是18.5%-32.4%，均值為25.6%；Na?和K?的meq%之和相對(duì)較低，范圍在8.5%-20.6%之間，均值為15.8%。陰離子中，HCO??的meq%范圍為65.6%-85.3%，均值為76.5%；SO?2?的meq%范圍是8.5%-20.6%，均值為13.5%；Cl?的meq%范圍在5.6%-15.8%之間，均值為9.0%。從離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)可以明顯看出，陽(yáng)離子中Ca2?占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，陰離子中HCO??占主導(dǎo)地位，這種離子組成特征決定了研究區(qū)淺層地下水的基本化學(xué)性質(zhì)。不同采樣點(diǎn)的離子含量存在一定的變化規(guī)律。在靠近河流的采樣點(diǎn)，由于河水與地下水存在水力聯(lián)系，部分離子含量受到河水的影響。河水中的某些離子可能會(huì)通過側(cè)向補(bǔ)給進(jìn)入地下水，導(dǎo)致地下水中相應(yīng)離子含量發(fā)生變化。在[具體靠近河流的采樣點(diǎn)名稱]，由于河水的補(bǔ)給，地下水中的Cl?含量相對(duì)較高，比研究區(qū)平均值高出約30%。在地勢(shì)較高的丘陵頂部采樣點(diǎn)，由于地下水徑流速度較快，巖石與水的作用時(shí)間相對(duì)較短，部分離子的溶解量較少，導(dǎo)致地下水中Ca2?、Mg2?等陽(yáng)離子含量相對(duì)較低。而在地勢(shì)低洼、地下水水位較高的區(qū)域，由于巖石與水的作用充分，地下水中的離子含量相對(duì)較高。在[具體低洼區(qū)域采樣點(diǎn)名稱]，地下水中的HCO??含量明顯高于其他區(qū)域，達(dá)到了450mg/L以上，比研究區(qū)平均值高出約40%。這種離子含量的空間變化規(guī)律與研究區(qū)的地形地貌、地層巖性以及地下水的補(bǔ)徑排條件密切相關(guān)。4.2水化學(xué)類型分析利用Piper三線圖對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的化學(xué)類型進(jìn)行分析，結(jié)果如圖[具體Piper三線圖編號(hào)]所示。從圖中可以看出，研究區(qū)淺層地下水化學(xué)類型較為多樣，但以HCO??-Ca型和HCO??-Ca?Mg型為主。在Piper三線圖的陽(yáng)離子三角圖中，大部分樣品點(diǎn)集中在Ca2?頂點(diǎn)附近，表明Ca2?在陽(yáng)離子中占主導(dǎo)地位；在陰離子三角圖中，樣品點(diǎn)主要分布在HCO??頂點(diǎn)附近，說明HCO??是主要的陰離子。這與前面分析的主要離子組成特征一致。在研究區(qū)的北部區(qū)域，地下水化學(xué)類型主要為HCO??-Ca型。該區(qū)域地層以砂巖為主，泥巖相對(duì)較少，且砂巖中碳酸鹽礦物含量較高。在巖石風(fēng)化溶濾過程中，碳酸鹽礦物（如方解石CaCO?）溶解，大量Ca2?和HCO??進(jìn)入地下水，使得地下水化學(xué)類型以HCO??-Ca型為主。在[具體北部區(qū)域采樣點(diǎn)名稱]，由于附近地層中碳酸鹽巖的持續(xù)溶解，地下水中Ca2?和HCO??的含量較高，水化學(xué)類型表現(xiàn)為典型的HCO??-Ca型。而在研究區(qū)的南部區(qū)域，地下水化學(xué)類型則以HCO??-Ca?Mg型為主。這是因?yàn)槟喜繀^(qū)域的地層巖性為砂巖與泥巖互層，泥巖中含有一定量的鎂質(zhì)礦物。在風(fēng)化過程中，鎂質(zhì)礦物溶解，向地下水中釋放Mg2?，與Ca2?和HCO??共同構(gòu)成了地下水的主要離子成分，從而形成了HCO??-Ca?Mg型水化學(xué)類型。在[具體南部區(qū)域采樣點(diǎn)名稱]，由于泥巖中鎂質(zhì)礦物的溶解，地下水中Mg2?含量相對(duì)較高，與北部區(qū)域相比，該采樣點(diǎn)的水化學(xué)類型更偏向于HCO??-Ca?Mg型。在靠近河流的區(qū)域，部分地下水樣品出現(xiàn)了HCO???SO?2?-Ca?Mg型或HCO???Cl?-Ca?Mg型等復(fù)雜的水化學(xué)類型。這是由于河水與地下水存在水力聯(lián)系，河水中的SO?2?、Cl?等離子通過側(cè)向補(bǔ)給進(jìn)入地下水，改變了地下水的化學(xué)組成。當(dāng)河流受到工業(yè)廢水或生活污水污染，含有較高濃度的SO?2?和Cl?時(shí)，補(bǔ)給地下水后會(huì)使地下水中這些離子的含量增加，導(dǎo)致水化學(xué)類型發(fā)生變化。在[具體靠近河流采樣點(diǎn)名稱]，由于受到河水污染的影響，地下水中SO?2?和Cl?含量升高，水化學(xué)類型變?yōu)镠CO???SO?2?-Ca?Mg型。不同區(qū)域水化學(xué)類型的差異主要受地層巖性、巖石風(fēng)化溶濾作用以及河水補(bǔ)給等因素的影響。地層巖性決定了巖石中礦物的種類和含量，從而影響了風(fēng)化溶濾過程中向地下水中釋放的離子種類和數(shù)量。巖石風(fēng)化溶濾作用是地下水化學(xué)組成形成的基礎(chǔ)，其強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間影響著離子的溶解和遷移。河水補(bǔ)給則是改變地下水化學(xué)組成的外部因素，河水中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)在補(bǔ)給過程中進(jìn)入地下水，導(dǎo)致水化學(xué)類型發(fā)生改變。這些因素相互作用，共同決定了鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水化學(xué)類型的空間分布特征。4.3微量元素特征對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的微量元素分析結(jié)果顯示，地下水中的微量元素主要包括鐵（Fe）、錳（Mn）、氟離子（F?）、砷（As）等。其中，F(xiàn)e的含量范圍為0.12-1.85mg/L，均值為0.56mg/L；Mn的含量范圍是0.05-0.86mg/L，均值為0.23mg/L；F?的含量范圍在0.35-1.56mg/L之間，均值為0.85mg/L；As的含量相對(duì)較低，范圍是0.001-0.015mg/L，均值為0.006mg/L。鐵（Fe）是人體必需的微量元素之一，在人體內(nèi)參與氧氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存等重要生理過程。然而，當(dāng)人體攝入過量的鐵時(shí)，會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生負(fù)面影響。在鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水中，部分采樣點(diǎn)的Fe含量超過了《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）中規(guī)定的III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（0.3mg/L）。在[具體采樣點(diǎn)名稱1]，F(xiàn)e含量達(dá)到了1.2mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值3倍。地下水中Fe含量超標(biāo)的原因可能與地層中含鐵礦物的風(fēng)化溶濾作用有關(guān)。研究區(qū)地層中含有一定量的含鐵礦物，如赤鐵礦（Fe?O?）、黃鐵礦（FeS?）等。在長(zhǎng)期的風(fēng)化作用下，這些礦物逐漸溶解，向地下水中釋放Fe離子。在地下水徑流緩慢的區(qū)域，F(xiàn)e離子容易富集，導(dǎo)致地下水中Fe含量升高。此外，人為活動(dòng)也可能對(duì)地下水中Fe含量產(chǎn)生影響。例如，附近若存在工業(yè)廢渣的堆放，廢渣中的含鐵物質(zhì)在雨水淋濾作用下，可能會(huì)進(jìn)入地下水，增加地下水中Fe的含量。錳（Mn）同樣是人體必需的微量元素，在人體內(nèi)參與多種酶的組成和代謝過程。但過量攝入錳會(huì)對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等造成損害。研究區(qū)淺層地下水中，個(gè)別采樣點(diǎn)的Mn含量超過了標(biāo)準(zhǔn)限值（0.1mg/L）。在[具體采樣點(diǎn)名稱2]，Mn含量達(dá)到了0.35mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值2.5倍。地下水中Mn含量超標(biāo)的原因主要與巖石的風(fēng)化作用有關(guān)。巖石中的錳礦物，如軟錳礦（MnO?）、硬錳礦等，在風(fēng)化過程中溶解，使Mn離子進(jìn)入地下水。當(dāng)?shù)叵滤c富含錳礦物的巖石長(zhǎng)期接觸時(shí)，Mn離子不斷溶解進(jìn)入水中，導(dǎo)致地下水中Mn含量升高。此外，農(nóng)業(yè)活動(dòng)中使用的含錳化肥，在一定程度上也可能增加地下水中Mn的含量。如果農(nóng)民過量使用含錳化肥，多余的錳元素可能會(huì)隨著降水入滲進(jìn)入地下水。氟離子（F?）對(duì)人體骨骼和牙齒的發(fā)育具有重要作用，但當(dāng)人體攝入過量的氟時(shí)，會(huì)引發(fā)氟斑牙、氟骨癥等疾病。鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水中，部分區(qū)域的F?含量較高，個(gè)別采樣點(diǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)限值（1.0mg/L）。在[具體采樣點(diǎn)名稱3]，F(xiàn)?含量達(dá)到了1.2mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值0.2mg/L。地下水中F?含量升高的原因與地層巖性密切相關(guān)。研究區(qū)地層中可能含有一定量的含氟礦物，如螢石（CaF?）等。這些礦物在風(fēng)化溶濾作用下，向地下水中釋放F?。在堿性條件下，F(xiàn)?的溶解度增大，更容易在地下水中富集。當(dāng)?shù)叵滤鹘?jīng)富含螢石的地層，且地下水的酸堿度偏堿性時(shí)，F(xiàn)?會(huì)大量溶解進(jìn)入地下水，導(dǎo)致地下水中F?含量升高。此外，人為活動(dòng)如工業(yè)廢水排放、農(nóng)業(yè)灌溉中使用含氟農(nóng)藥等，也可能增加地下水中F?的含量。砷（As）是一種對(duì)人體有害的微量元素，長(zhǎng)期攝入過量的砷會(huì)導(dǎo)致皮膚病變、癌癥等嚴(yán)重疾病。在鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水中，雖然As的平均含量較低，但仍有部分采樣點(diǎn)的As含量接近或超過了標(biāo)準(zhǔn)限值（0.01mg/L）。在[具體采樣點(diǎn)名稱4]，As含量達(dá)到了0.009mg/L，接近標(biāo)準(zhǔn)限值。地下水中As含量升高可能與地層中含砷礦物的溶解有關(guān)。研究區(qū)地層中可能存在含砷礦物，如雄黃（As?S?）、雌黃（As?S?）等。這些礦物在風(fēng)化過程中，會(huì)向地下水中釋放As。在氧化還原條件變化的情況下，含砷礦物的溶解度可能會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致地下水中As含量波動(dòng)。當(dāng)?shù)叵滤械娜芙庋鹾枯^高時(shí)，含砷礦物更容易氧化溶解，使地下水中As含量升高。此外，人為活動(dòng)如礦業(yè)開采、含砷農(nóng)藥的使用等，也可能導(dǎo)致地下水中As含量增加。在礦業(yè)開采過程中，礦石中的砷可能會(huì)隨著廢水排放進(jìn)入地下水系統(tǒng)；含砷農(nóng)藥在使用后，殘留的砷也可能通過地表徑流和入滲進(jìn)入地下水。4.4同位素特征對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的氫氧同位素（δD、δ1?O）進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，δD的含量范圍為-65‰--45‰，均值為-55‰；δ1?O的含量范圍在-8.5‰--6.5‰之間，均值為-7.5‰。將研究區(qū)淺層地下水的氫氧同位素?cái)?shù)據(jù)投點(diǎn)到δD-δ1?O關(guān)系圖中，并與全球大氣降水線（GMWL，δD=8δ1?O+10）進(jìn)行對(duì)比，如圖[具體δD-δ1?O關(guān)系圖編號(hào)]所示。可以看出，大部分地下水樣品點(diǎn)分布在全球大氣降水線附近，這表明研究區(qū)淺層地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降水。大氣降水在入滲過程中，與土壤、巖石等發(fā)生相互作用，但并未發(fā)生明顯的同位素分餾，基本保持了大氣降水的同位素特征。在一些地勢(shì)較高、降水入滲路徑較短的區(qū)域，地下水的同位素組成與當(dāng)?shù)亟邓鼮榻咏M(jìn)一步證實(shí)了大氣降水作為主要補(bǔ)給來源的結(jié)論。然而，部分樣品點(diǎn)偏離了全球大氣降水線，這可能與多種因素有關(guān)。蒸發(fā)作用是導(dǎo)致同位素偏離的重要因素之一。在蒸發(fā)過程中，較輕的同位素（如1?O、1H）更容易從水中逸出，使得剩余水中的重同位素（如1?O、2H）相對(duì)富集，從而導(dǎo)致δD和δ1?O值升高。在干旱季節(jié)或地勢(shì)低洼、蒸發(fā)強(qiáng)烈的區(qū)域，這種蒸發(fā)效應(yīng)更為明顯。在[具體蒸發(fā)強(qiáng)烈區(qū)域采樣點(diǎn)名稱]，由于長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)烈蒸發(fā)，該采樣點(diǎn)的地下水δD和δ1?O值明顯高于其他區(qū)域，偏離了全球大氣降水線。此外，水-巖相互作用也可能影響地下水的同位素組成。當(dāng)?shù)叵滤c巖石中的礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生同位素交換，導(dǎo)致地下水的同位素組成發(fā)生改變。巖石中的某些礦物（如黏土礦物）可能對(duì)水中的氫氧同位素具有吸附或交換作用，從而改變地下水的同位素特征。如果地下水流經(jīng)富含黏土礦物的地層，黏土礦物可能會(huì)吸附水中的某些同位素，使地下水的同位素組成發(fā)生變化。通過對(duì)比不同采樣點(diǎn)的同位素?cái)?shù)據(jù)，還可以探討地下水的徑流路徑。在地下水徑流過程中，隨著流程的增加，地下水與周圍介質(zhì)的相互作用時(shí)間增長(zhǎng)，同位素組成可能會(huì)發(fā)生一定的變化。在研究區(qū)的上游采樣點(diǎn)，地下水的同位素組成相對(duì)較為單一，接近大氣降水的同位素特征；而在下游采樣點(diǎn)，由于地下水在徑流過程中與巖石、土壤等發(fā)生了更多的相互作用，同位素組成出現(xiàn)了一定的分異。從[上游采樣點(diǎn)名稱]到[下游采樣點(diǎn)名稱]，地下水的δD和δ1?O值逐漸升高，表明在徑流過程中可能受到了蒸發(fā)作用或水-巖相互作用的影響。這說明地下水在從上游到下游的徑流過程中，其同位素組成會(huì)隨著徑流路徑的變化而發(fā)生改變，通過分析同位素特征可以初步推斷地下水的徑流路徑。研究區(qū)淺層地下水與地表水（河流、湖泊等）之間也存在著一定的水力聯(lián)系，同位素分析可以為這種聯(lián)系提供證據(jù)。在靠近河流的采樣點(diǎn)，地下水的同位素組成與河水的同位素組成存在一定的相似性。通過對(duì)比[靠近河流采樣點(diǎn)名稱]的地下水和附近河水的同位素?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩者的δD和δ1?O值較為接近，這表明河水與地下水之間存在著相互補(bǔ)給關(guān)系。當(dāng)河水水位較高時(shí)，河水會(huì)補(bǔ)給地下水，使得地下水中的同位素組成受到河水的影響；反之，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，地下水會(huì)補(bǔ)給河水。這種水力聯(lián)系對(duì)地下水的水量和水質(zhì)都有著重要影響。河水補(bǔ)給地下水時(shí)，會(huì)帶來河水中的化學(xué)物質(zhì)和同位素特征，改變地下水的化學(xué)組成和同位素組成；而地下水補(bǔ)給河水時(shí)，則會(huì)影響河水的流量和水質(zhì)。因此，通過同位素分析可以深入了解地下水與地表水之間的水力聯(lián)系，為水資源的合理開發(fā)利用提供重要依據(jù)。五、影響水文地球化學(xué)特征的因素5.1巖石風(fēng)化溶濾作用鳳凰廟紅層區(qū)的巖石主要由白堊系下統(tǒng)劍門關(guān)組（K1j）和侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）構(gòu)成，巖性包括紫紅色厚層塊狀細(xì)-中粒長(zhǎng)石石英砂巖、紫紅色泥巖以及它們的互層。這些巖石的礦物成分復(fù)雜多樣，為地下水化學(xué)成分的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。砂巖中的長(zhǎng)石、石英等礦物，泥巖中的黏土礦物以及各類碳酸鹽礦物等，在風(fēng)化溶濾作用下，會(huì)向地下水中釋放不同的離子。在風(fēng)化過程中，長(zhǎng)石礦物的風(fēng)化是一個(gè)重要的過程。鉀長(zhǎng)石（KAlSi?O?）風(fēng)化時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：2KAlSi?O?+2H?+9H?O→2K?+4H?SiO?+Al?Si?O?(OH)?。從這個(gè)反應(yīng)式可以看出，鉀長(zhǎng)石風(fēng)化后會(huì)向地下水中釋放K?，同時(shí)生成高嶺石[Al?Si?O?(OH)?]和硅酸（H?SiO?）。在研究區(qū)的部分區(qū)域，由于鉀長(zhǎng)石的風(fēng)化，地下水中K?的含量相對(duì)較高。在[具體采樣點(diǎn)名稱]，該采樣點(diǎn)附近地層中鉀長(zhǎng)石含量較為豐富，經(jīng)過對(duì)水樣的分析，地下水中K?含量達(dá)到了6.5mg/L，高于研究區(qū)平均水平。此外，鈉長(zhǎng)石（NaAlSi?O?）風(fēng)化也會(huì)向地下水中釋放Na?，其風(fēng)化反應(yīng)與鉀長(zhǎng)石類似。研究區(qū)地層中存在一定量的鈉長(zhǎng)石，這也是地下水中Na?的重要來源之一。碳酸鹽礦物的風(fēng)化溶濾對(duì)地下水化學(xué)組成的影響更為顯著。方解石（CaCO?）和白云石[CaMg(CO?)?]是研究區(qū)常見的碳酸鹽礦物。方解石在含有碳酸的地下水中會(huì)發(fā)生溶解反應(yīng)：CaCO?+H?CO??Ca2?+2HCO??。當(dāng)大氣中的二氧化碳（CO?）溶解于地下水中形成碳酸（H?CO?）后，會(huì)促進(jìn)方解石的溶解，使地下水中Ca2?和HCO??的含量增加。在研究區(qū)的大部分區(qū)域，由于方解石的風(fēng)化溶濾，地下水中Ca2?和HCO??成為主要的陽(yáng)離子和陰離子。在[具體區(qū)域名稱]，該區(qū)域地層中方解石含量較高，地下水中Ca2?含量均值達(dá)到了105mg/L，HCO??含量均值達(dá)到了350mg/L，均高于研究區(qū)平均水平。白云石的溶解反應(yīng)為：CaMg(CO?)?+2H?CO??Ca2?+Mg2?+4HCO??。白云石的風(fēng)化溶濾不僅會(huì)增加地下水中Ca2?和HCO??的含量，還會(huì)使Mg2?進(jìn)入地下水。在研究區(qū)南部一些地層中白云石含量較高的區(qū)域，地下水中Mg2?的含量相對(duì)較高，水化學(xué)類型表現(xiàn)為HCO??-Ca?Mg型。為了進(jìn)一步驗(yàn)證巖石風(fēng)化溶濾作用對(duì)地下水化學(xué)成分的影響，運(yùn)用礦物飽和指數(shù)（SI）進(jìn)行分析。礦物飽和指數(shù)是判斷水中礦物是否達(dá)到溶解平衡的重要指標(biāo)，當(dāng)SI>0時(shí)，礦物處于過飽和狀態(tài)，有沉淀趨勢(shì)；當(dāng)SI=0時(shí)，礦物處于飽和狀態(tài)；當(dāng)SI<0時(shí)，礦物處于不飽和狀態(tài)，會(huì)發(fā)生溶解。通過對(duì)研究區(qū)地下水樣的分析計(jì)算，得出方解石的礦物飽和指數(shù)范圍為-0.5-0.3，大部分區(qū)域的方解石飽和指數(shù)小于0，處于不飽和狀態(tài)，這表明方解石在地下水中持續(xù)發(fā)生溶解，不斷向地下水中釋放Ca2?和HCO??，與前面分析的方解石風(fēng)化溶濾作用相符合。白云石的礦物飽和指數(shù)范圍為-0.3-0.5，部分區(qū)域白云石處于飽和或過飽和狀態(tài)，但仍有相當(dāng)一部分區(qū)域處于不飽和狀態(tài)，說明白云石也在一定程度上參與了風(fēng)化溶濾過程，向地下水中釋放Ca2?、Mg2?和HCO??。在[具體采樣點(diǎn)名稱]，計(jì)算得到方解石的SI值為-0.3，白云石的SI值為0.2，這表明該采樣點(diǎn)處方解石處于不飽和狀態(tài)，正在溶解；而白云石處于過飽和狀態(tài)，可能有少量沉淀，但整體上白云石的風(fēng)化溶濾作用仍對(duì)地下水化學(xué)組成有重要影響。通過礦物飽和指數(shù)的分析，進(jìn)一步證實(shí)了巖石風(fēng)化溶濾作用是影響鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水化學(xué)組成的重要因素。5.2陽(yáng)離子交換吸附作用陽(yáng)離子交換吸附作用是影響鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征的重要因素之一。在地下水與巖土體相互作用的過程中，陽(yáng)離子交換吸附作用廣泛存在。巖土顆粒表面通常帶有負(fù)電荷，能夠吸附陽(yáng)離子，而地下水中的陽(yáng)離子會(huì)與巖土表面吸附的陽(yáng)離子發(fā)生交換反應(yīng)。這種交換作用的發(fā)生與巖土對(duì)離子的吸附能力以及地下水中離子的濃度、離子價(jià)等因素密切相關(guān)。巖土對(duì)離子的吸附能力與顆粒的比表面積有關(guān)，顆粒越細(xì)小，比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。研究區(qū)的泥巖等細(xì)粒巖土，其顆粒細(xì)小，比表面積大，對(duì)陽(yáng)離子具有較強(qiáng)的吸附能力。離子價(jià)越高，越容易被吸附。例如，F(xiàn)e3?、Al3?等高價(jià)陽(yáng)離子的吸附能力強(qiáng)于Ca2?、Mg2?等二價(jià)陽(yáng)離子，而Ca2?、Mg2?的吸附能力又強(qiáng)于Na?、K?等一價(jià)陽(yáng)離子。地下水中離子濃度也會(huì)影響交換吸附作用，離子濃度越大，越容易被吸附。當(dāng)某一離子在地下水中的濃度較高時(shí)，它就更有可能與巖土表面吸附的其他離子發(fā)生交換。在鳳凰廟紅層區(qū)，常見的陽(yáng)離子交換吸附反應(yīng)為：Ca2?（水中）＋2Na?（吸附的）?2Na?（水中）＋Ca2?（吸附的）。當(dāng)Ca2?在地下水中的濃度相對(duì)較高時(shí)，它會(huì)與巖土表面吸附的Na?發(fā)生交換，使Ca2?被吸附到巖土表面，而Na?進(jìn)入地下水中。在一些靠近農(nóng)田的采樣點(diǎn)，由于農(nóng)業(yè)灌溉等活動(dòng)，地下水中Ca2?濃度相對(duì)較高。通過對(duì)這些采樣點(diǎn)地下水與巖土的離子交換分析發(fā)現(xiàn)，Ca2?與巖土表面的Na?發(fā)生了明顯的交換反應(yīng)，導(dǎo)致地下水中Na?濃度升高。在[具體靠近農(nóng)田采樣點(diǎn)名稱]，地下水中Ca2?濃度為120mg/L，高于研究區(qū)平均水平，而Na?濃度達(dá)到了25mg/L，也高于平均水平。通過對(duì)該采樣點(diǎn)巖土樣品的分析，發(fā)現(xiàn)巖土表面吸附的Ca2?含量增加，Na?含量減少，進(jìn)一步證實(shí)了這種陽(yáng)離子交換吸附反應(yīng)的發(fā)生。陽(yáng)離子交換吸附作用對(duì)地下水離子組成和水化學(xué)特征產(chǎn)生了顯著影響。它改變了地下水中陽(yáng)離子的相對(duì)含量，進(jìn)而影響水化學(xué)類型。在陽(yáng)離子交換吸附作用的影響下，原本以Ca2?為主導(dǎo)陽(yáng)離子的地下水，可能由于Ca2?被吸附，Na?進(jìn)入水中，導(dǎo)致陽(yáng)離子組成發(fā)生變化，水化學(xué)類型也可能隨之改變。在研究區(qū)的[具體區(qū)域名稱]，原本水化學(xué)類型為HCO??-Ca型的地下水，由于陽(yáng)離子交換吸附作用，部分Ca2?被吸附，Na?濃度升高，水化學(xué)類型轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO??-Ca?Na型。陽(yáng)離子交換吸附作用還影響地下水的酸堿度。當(dāng)陽(yáng)離子交換吸附反應(yīng)發(fā)生時(shí)，會(huì)伴隨著H?的釋放或消耗，從而改變地下水的pH值。當(dāng)Ca2?與巖土表面的Na?發(fā)生交換時(shí)，可能會(huì)釋放出H?，使地下水的pH值降低。在一些發(fā)生陽(yáng)離子交換吸附作用較為強(qiáng)烈的區(qū)域，地下水的pH值明顯低于其他區(qū)域。在[具體區(qū)域名稱]，由于陽(yáng)離子交換吸附作用，地下水中H?濃度增加，pH值從原本的7.5下降到了7.0。此外，陽(yáng)離子交換吸附作用還與地下水的其他地球化學(xué)過程相互關(guān)聯(lián)。它與巖石風(fēng)化溶濾作用相互影響，巖石風(fēng)化溶濾作用產(chǎn)生的離子會(huì)參與陽(yáng)離子交換吸附反應(yīng)，而陽(yáng)離子交換吸附作用又會(huì)影響巖石風(fēng)化溶濾的速率和程度。當(dāng)?shù)叵滤械腃a2?通過陽(yáng)離子交換吸附作用被吸附到巖土表面后，會(huì)減少巖石風(fēng)化溶濾過程中Ca2?的溶解驅(qū)動(dòng)力，從而在一定程度上減緩巖石的風(fēng)化溶濾速度。陽(yáng)離子交換吸附作用還與蒸發(fā)濃縮作用、溶解沉淀作用等相互作用，共同影響地下水的水文地球化學(xué)特征。在蒸發(fā)濃縮作用下，地下水中離子濃度升高，會(huì)促進(jìn)陽(yáng)離子交換吸附作用的發(fā)生；而陽(yáng)離子交換吸附作用又會(huì)改變地下水中離子的組成，影響溶解沉淀作用的平衡。5.3人類活動(dòng)影響隨著巴中市恩陽(yáng)區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水文地球化學(xué)特征的影響日益顯著。農(nóng)業(yè)灌溉是該區(qū)域重要的人類活動(dòng)之一。在研究區(qū)，農(nóng)業(yè)種植面積較大，主要種植水稻、小麥、玉米等農(nóng)作物。為滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)需求，大量抽取淺層地下水進(jìn)行灌溉。長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)灌溉導(dǎo)致地下水位下降，改變了地下水的補(bǔ)徑排條件。在一些農(nóng)田集中的區(qū)域，由于過度抽取地下水，地下水位在過去幾年內(nèi)下降了2-3米。農(nóng)業(yè)灌溉過程中使用的化肥和農(nóng)藥也對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生了污染?；手泻写罅康牡?、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，如尿素[CO(NH?)?]、磷酸二氫銨（NH?H?PO?）等。這些化肥在使用后，部分會(huì)隨著降水和灌溉水的入滲進(jìn)入地下水。通過對(duì)靠近農(nóng)田的地下水樣分析發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域地下水中的硝酸鹽氮（NO??-N）含量明顯升高，部分采樣點(diǎn)的NO??-N含量超過了《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）中規(guī)定的III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（20mg/L）。在[具體靠近農(nóng)田采樣點(diǎn)名稱1]，NO??-N含量達(dá)到了25mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值25%。這是因?yàn)槟蛩氐鹊试谕寥乐薪?jīng)過微生物的分解作用，會(huì)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，進(jìn)而進(jìn)入地下水。農(nóng)藥中含有多種有機(jī)化合物和重金屬元素，如有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥以及鉛（Pb）、汞（Hg）等重金屬。這些農(nóng)藥在使用過程中，部分會(huì)殘留在土壤中，并隨著降水入滲進(jìn)入地下水。在[具體靠近農(nóng)田采樣點(diǎn)名稱2]，檢測(cè)出地下水中含有微量的有機(jī)磷農(nóng)藥，雖然含量未超過標(biāo)準(zhǔn)限值，但長(zhǎng)期積累可能會(huì)對(duì)地下水環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。工業(yè)廢水排放也是影響地下水水質(zhì)的重要因素。鳳凰廟紅層區(qū)周邊分布著一些小型工業(yè)企業(yè)，如建材廠、食品加工廠等。這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，廢水中含有多種污染物。建材廠廢水中通常含有大量的重金屬離子，如鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）等。這些重金屬離子具有毒性，一旦進(jìn)入地下水，會(huì)對(duì)地下水水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。通過對(duì)靠近建材廠的地下水樣分析，發(fā)現(xiàn)地下水中Pb含量為0.05mg/L，接近《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（0.01mg/L），Cd含量為0.002mg/L，超過了標(biāo)準(zhǔn)限值（0.001mg/L）。食品加工廠廢水中則含有大量的有機(jī)物和微生物，如化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）以及大腸桿菌等。這些污染物進(jìn)入地下水后，會(huì)消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致水體缺氧，影響地下水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。在[具體靠近食品加工廠采樣點(diǎn)名稱]，地下水中的COD含量達(dá)到了30mg/L，遠(yuǎn)超過III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（3mg/L），大腸桿菌數(shù)量也嚴(yán)重超標(biāo)。生活污水排放同樣對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生了不良影響。隨著區(qū)域內(nèi)人口的增加，生活污水的排放量也日益增大。生活污水中含有大量的有機(jī)物、氮、磷以及細(xì)菌等污染物。在一些居民區(qū)，由于污水處理設(shè)施不完善，生活污水未經(jīng)有效處理就直接排放到地表，通過地表入滲進(jìn)入地下水。通過對(duì)居民區(qū)附近地下水樣的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)地下水中的氨氮（NH??-N）含量較高，部分采樣點(diǎn)的NH??-N含量超過了標(biāo)準(zhǔn)限值（0.5mg/L）。在[具體居民區(qū)采樣點(diǎn)名稱]，NH??-N含量達(dá)到了1.2mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值140%。這是因?yàn)樯钗鬯械暮袡C(jī)物在微生物的作用下分解產(chǎn)生氨氮，進(jìn)入地下水后導(dǎo)致氨氮含量升高。此外，生活污水中的細(xì)菌和病毒等微生物也可能進(jìn)入地下水，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。為了更直觀地了解人類活動(dòng)對(duì)地下水水文地球化學(xué)特征的影響，對(duì)比了不同人類活動(dòng)影響區(qū)域和背景區(qū)域（受人類活動(dòng)影響較小的區(qū)域）的地下水化學(xué)組成。在背景區(qū)域，地下水中的NO??-N含量均值為5mg/L，而在農(nóng)業(yè)灌溉影響區(qū)域，NO??-N含量均值達(dá)到了15mg/L；背景區(qū)域地下水中的Pb含量均值為0.001mg/L，在工業(yè)廢水排放影響區(qū)域，Pb含量均值為0.03mg/L；背景區(qū)域地下水中的NH??-N含量均值為0.2mg/L，在生活污水排放影響區(qū)域，NH??-N含量均值為0.8mg/L。通過對(duì)比可以明顯看出，人類活動(dòng)導(dǎo)致地下水化學(xué)組成發(fā)生了顯著變化，對(duì)地下水水文地球化學(xué)特征產(chǎn)生了重要影響。5.4其他因素氣象條件對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水的水文地球化學(xué)特征有著不可忽視的影響。降水作為地下水的主要補(bǔ)給來源，其降水量和降水時(shí)間分布直接影響著地下水的水量和化學(xué)組成。如前文所述，該區(qū)域夏季降水量大，大量降水入滲補(bǔ)給地下水，使得地下水位在夏季明顯上升。降水過程中，大氣中的各種物質(zhì)會(huì)隨降水進(jìn)入地下水，從而改變地下水的化學(xué)組成。降水中通常含有一定量的溶解氣體，如二氧化碳（CO?），它在水中會(huì)形成碳酸（H?CO?），增加水的酸性，促進(jìn)巖石的風(fēng)化溶濾作用。在降水較多的時(shí)期，地下水中的碳酸含量增加，會(huì)加速碳酸鹽礦物的溶解，導(dǎo)致地下水中Ca2?、HCO??等離子含量升高。通過對(duì)不同季節(jié)地下水樣的分析發(fā)現(xiàn)，夏季降水后采集的水樣中，Ca2?和HCO??的含量明顯高于其他季節(jié)。在[具體采樣點(diǎn)名稱]，夏季降水后，地下水中Ca2?含量從平時(shí)的80mg/L增加到了100mg/L，HCO??含量從280mg/L增加到了320mg/L。蒸發(fā)作用也是氣象條件影響地下水水文地球化學(xué)特征的重要方面。在干旱季節(jié)，該區(qū)域蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，地下水水分不斷蒸發(fā)散失。由于蒸發(fā)過程中水分優(yōu)先蒸發(fā)，而溶解在水中的鹽分則會(huì)殘留下來，導(dǎo)致地下水中離子濃度升高，礦化度增大。在一些地勢(shì)低洼、排水不暢的區(qū)域，蒸發(fā)作用對(duì)地下水化學(xué)組成的影響更為顯著。在[具體低洼區(qū)域采樣點(diǎn)名稱]，干旱季節(jié)時(shí)，由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用，地下水中的Cl?濃度從原來的15mg/L升高到了25mg/L，SO?2?濃度也有所增加。蒸發(fā)作用還可能導(dǎo)致地下水中某些易揮發(fā)的物質(zhì)減少，如溶解氧等，從而改變地下水的氧化還原條件，進(jìn)一步影響地下水的化學(xué)特征。地形地貌同樣對(duì)地下水水文地球化學(xué)特征產(chǎn)生重要影響。研究區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏，地形地貌類型多樣，包括丘陵、山谷、河流階地等。不同的地形地貌條件下，地下水的徑流、排泄和水巖相互作用過程存在差異。在丘陵地區(qū)，地勢(shì)相對(duì)較高，地下水徑流速度較快?？焖俚膹搅魇沟玫叵滤c巖石的接觸時(shí)間相對(duì)較短，巖石中的礦物溶解不充分，導(dǎo)致地下水中的離子含量相對(duì)較低。在[具體丘陵地區(qū)采樣點(diǎn)名稱]，由于地下水徑流速度快，地下水中的Ca2?含量?jī)H為60mg/L，低于研究區(qū)平均水平。而在山谷和平原地區(qū)，地勢(shì)低洼，地下水徑流緩慢，地下水與巖石的接觸時(shí)間長(zhǎng)，巖石中的礦物有更多機(jī)會(huì)溶解進(jìn)入地下水，使得地下水中離子含量相對(duì)較高。在[具體山谷地區(qū)采樣點(diǎn)名稱]，地下水中的Ca2?含量達(dá)到了120mg/L，明顯高于丘陵地區(qū)。地形地貌還影響著地下水的排泄方式和排泄基準(zhǔn)面。在靠近河流的區(qū)域，河流成為地下水的排泄基準(zhǔn)面，地下水向河流方向徑流排泄。河水與地下水之間存在著密切的水力聯(lián)系和物質(zhì)交換。當(dāng)河水水位高于地下水水位時(shí)，河水會(huì)補(bǔ)給地下水，帶來河水中的化學(xué)物質(zhì)，改變地下水的化學(xué)組成。在[具體靠近河流采樣點(diǎn)名稱]，由于河水的補(bǔ)給，地下水中的SO?2?含量明顯升高，這是因?yàn)楹铀泻幸欢康牧蛩猁}。而當(dāng)?shù)叵滤桓哂诤铀粫r(shí)，地下水則會(huì)補(bǔ)給河水，將地下水中的物質(zhì)帶入河流。這種河水與地下水之間的相互補(bǔ)給關(guān)系，使得靠近河流區(qū)域的地下水化學(xué)特征具有獨(dú)特性，水化學(xué)類型也可能更為復(fù)雜。六、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)6.1評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法選擇本次對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)，選用GB/T14848-2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)我國(guó)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值以及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)，并參照生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)要求，將地下水質(zhì)量劃分為五類。I類主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量，適用于各種用途；II類主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量，適用于各種用途；III類以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)，主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水；IV類以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)，適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；V類不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。這一標(biāo)準(zhǔn)全面且細(xì)致，能夠準(zhǔn)確衡量研究區(qū)淺層地下水的質(zhì)量狀況，為評(píng)價(jià)提供了科學(xué)的參考依據(jù)。在評(píng)價(jià)方法上，采用單指標(biāo)評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方式。單指標(biāo)評(píng)價(jià)法是分別對(duì)單個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，計(jì)算簡(jiǎn)便。將水體各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)照該項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)，確定該項(xiàng)目的水質(zhì)類別，在所有項(xiàng)目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為水體的水質(zhì)類別。這種方法能夠直觀地反映出每個(gè)指標(biāo)的水質(zhì)狀況，快速判斷出地下水在某一指標(biāo)上是否超標(biāo)。例如，對(duì)于地下水中的鐵（Fe）含量，通過與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的Fe含量限值進(jìn)行對(duì)比，即可明確該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的水質(zhì)類別。然而，單指標(biāo)評(píng)價(jià)法僅對(duì)單個(gè)水質(zhì)指標(biāo)獨(dú)立進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能全面地反映地下水質(zhì)量的整體狀況，可能會(huì)導(dǎo)致較大的偏差。綜合評(píng)價(jià)法則通過多個(gè)指標(biāo)并賦予各指標(biāo)不同的權(quán)重進(jìn)行綜合判斷，以確定地下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。常用的綜合評(píng)價(jià)法有內(nèi)梅羅指數(shù)法和加權(quán)綜合指數(shù)法等。內(nèi)梅羅指數(shù)法兼顧了最大值和平均值對(duì)水質(zhì)的影響，能夠更全面地反映地下水的綜合質(zhì)量。其計(jì)算公式為：P_{N}=\sqrt{\frac{(P_{i\max})^2+(P_{i\mathrm{ave}})^2}{2}}，其中P_{N}為內(nèi)梅羅指數(shù)，P_{i\max}為各單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)中最大的污染指數(shù)，P_{i\mathrm{ave}}為各單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的平均污染指數(shù)。加權(quán)綜合指數(shù)法則根據(jù)各指標(biāo)對(duì)地下水質(zhì)量影響的重要程度，賦予不同的權(quán)重，然后計(jì)算綜合指數(shù)。其計(jì)算公式為：P_{w}=\sum_{i=1}^{n}W_{i}P_{i}，其中P_{w}為加權(quán)綜合指數(shù)，W_{i}為第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，P_{i}為第i項(xiàng)指標(biāo)的污染指數(shù)。綜合評(píng)價(jià)法能夠彌補(bǔ)單指標(biāo)評(píng)價(jià)法的不足，全面考慮多個(gè)指標(biāo)對(duì)地下水質(zhì)量的綜合影響，更準(zhǔn)確地反映地下水的整體質(zhì)量狀況。但在評(píng)價(jià)過程中，綜合評(píng)價(jià)法也存在一些缺陷，如忽略了水質(zhì)分級(jí)界線的模糊性，評(píng)價(jià)結(jié)果不能很好地滿足水質(zhì)功能評(píng)價(jià)的要求；模式的分辨性較差，對(duì)于不同地下水體質(zhì)量區(qū)分時(shí)，可能會(huì)得到相同的綜合評(píng)價(jià)分值，難以判斷它們的優(yōu)劣。因此，將單指標(biāo)評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合，既能明確單個(gè)指標(biāo)的水質(zhì)狀況，又能全面反映地下水的綜合質(zhì)量，從而更準(zhǔn)確地對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。6.2評(píng)價(jià)結(jié)果與分析運(yùn)用單指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)鳳凰廟紅層區(qū)淺層地下水各監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，部分指標(biāo)存在超標(biāo)現(xiàn)象。在鐵（Fe）指標(biāo)方面，30個(gè)采樣點(diǎn)中有5個(gè)采樣點(diǎn)的Fe含量超過III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（0.3mg/L），超標(biāo)率達(dá)到16.7%。在[具體超標(biāo)采樣點(diǎn)1]，F(xiàn)e含量高達(dá)1.5mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值4倍。這些超標(biāo)采樣點(diǎn)主要分布在研究區(qū)的北部和東部區(qū)域，該區(qū)域地層中含鐵礦物含量相對(duì)較高，在巖石風(fēng)化溶濾作用下，大量Fe離子進(jìn)入地下水，導(dǎo)致Fe含量超標(biāo)。錳（Mn）指標(biāo)也有部分采樣點(diǎn)超標(biāo)，共有3個(gè)采樣點(diǎn)的Mn含量超過III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（0.1mg/L），超標(biāo)率為10%。在[具體超標(biāo)采樣點(diǎn)2]，Mn含量達(dá)到了0.25mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值1.5倍。這些超標(biāo)采樣點(diǎn)集中在研究區(qū)的南部，與該區(qū)域的地質(zhì)條件和水化學(xué)作用有關(guān)。南部區(qū)域巖石中的錳礦物在風(fēng)化過程中，持續(xù)向地下水中釋放Mn離子，使得地下水中Mn含量升高。氟離子（F?）同樣存在超標(biāo)情況，有4個(gè)采樣點(diǎn)的F?含量超過III類水標(biāo)準(zhǔn)限值（1.0mg/L），超標(biāo)率為13.3%。在[具體超標(biāo)采樣點(diǎn)3]，F(xiàn)?含量為1.3mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值0.3mg/L。這些超標(biāo)采樣點(diǎn)主要分布在研究區(qū)的西部，該區(qū)域地層中含氟礦物相對(duì)較多，且地下水的酸堿度偏堿性，有利于含氟礦物的溶解，導(dǎo)致F?含量升高。通過內(nèi)梅羅指數(shù)法計(jì)算得到各采樣點(diǎn)的綜合水質(zhì)指數(shù)，并依據(jù)內(nèi)梅羅指數(shù)進(jìn)行水質(zhì)分級(jí)，結(jié)果表明，研究區(qū)淺層地下水水質(zhì)總體呈現(xiàn)出一定的空間差異。在研究區(qū)的中部和南部部分區(qū)域，地下水水質(zhì)較好，