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研究人员针对河套灌区（HID）地下水问题，评估其质量及灌溉适宜性，发现水质差，为水资源管理提供依据。
在水资源日益珍贵的当下，地下水作为重要水源，对人类生活和生态系统意义非凡，尤其是在干旱和半干旱地区，它不仅是饮用水的关键来源，还在农业灌溉和工业生产中发挥着不可替代的作用。然而，随着全球水资源短缺问题愈发严重，地下水的可持续利用面临着巨大挑战。在中国，作为最大的发展中国家，水资源分布不均，部分地区缺水严重，地下水成为支持社会经济可持续发展和生态系统功能的关键资源。
河套灌区（HID）地处干旱至半干旱地区，是亚洲最大的可控农业灌溉区，对黄河水依赖程度极高。但该地区面临着诸多难题，像高蒸发率、低降水量、土壤盐碱化以及肥料积累等，这些问题都在不断侵蚀着地下水的质量。而且，以往针对该地区地下水质量的研究多集中在特定时段，缺乏对多个灌溉事件前后地下水质量变化的全面分析。考虑到河套灌区依赖黄河水灌溉，季节变化和灌溉活动可能会对地下水系统产生显著影响，仅在单一时期采样无法完整捕捉这些变化及其对地下水质量的影响。基于此，研究人员开展了此项研究，旨在深入剖析河套灌区地下水质量状况，评估其用于灌溉和饮用的适宜性，为干旱地区的水资源可持续管理提供科学依据。该研究成果发表在《Agricultural Water Management》杂志上。
研究人员采用了多种技术方法来开展此项研究。首先是多参数评估方法，通过在不同灌溉季节，从 21 个采样点多次采集地下水样本，分析了总溶解固体（TDS）、pH 值以及 Ca2+、Mg2+等八种主要离子的浓度。同时，利用吉布斯图（Gibbs diagram）、皮珀图（Piper diagram）等工具进行水文地球化学分析，以探究地下水的化学特征和成因。此外，运用水质指数（WQI）、美国盐度实验室（USSL）和威尔科克斯（Wilcox）图表等方法，评估地下水的质量和灌溉适宜性，并借助相关性分析和主成分分析（PCA）来探究各化学参数之间的关系。
研究结果如下：
- 地下水化学特征和类型：该地区地下水 pH 值处于 7.10 - 8.20 之间，呈中性至弱碱性，且相对稳定。TDS 范围为 1150 - 14500mg?L?1 ，部分井水已出现明显盐碱化。阳离子中 Na? + K?含量最高，阴离子中 Cl?含量居多。根据皮珀图和 Shchukarev 分类，地下水主要类型为 Cl-Na 和 Cl-SO?-CaMg，且没有明显的时间变化。而黄河水的 Na+和 Cl?浓度较高，通过灌溉回流对地下水盐碱化有显著影响。
- 地下水质量指数评估：选取八个主要地下水质量参数计算 WQI 值，结果显示该地区地下水质量从中等到极差不等，不同时期多数样本水质为差到极差，平均 67.46% 的样本不适合饮用，说明该地区地下水质量整体较差，不适合作为饮用水源。
- 灌溉适宜性评估：利用 USSL 和 Wilcox 图表评估发现，大部分地下水样本因高盐度和高钠含量，落在不适合灌溉的区域，如在 USSL 图表中，多数样本分布在 C3S1、C3S2 等不适宜灌溉的区域，在 Wilcox 图表中，多数样本处于 IV 和 V 区，表明该地区地下水用于灌溉的适宜性较差，会对土壤和作物生长产生不利影响。
- 地下水化学成分的来源：相关性分析表明，TDS 与 Na? + K?、Cl?呈强正相关，是导致地下水盐碱化的主要因素。PCA 分析识别出三个主要因子，分别反映了蒸发、盐积累、石膏溶解、人为影响、碳酸盐淋溶以及地下水开采和废水排放等因素对地下水化学成分的影响。吉布斯图和盖拉德图（Gaillardet diagram）显示，蒸发浓缩过程是影响地下水化学的主要因素，同时岩石溶解也起到一定作用。
研究结论和讨论部分指出，多种分析方法表明，蒸发是影响该地区地下水化学的主导过程，岩石溶解次之。离子比率图进一步揭示了阳离子交换和人为污染等过程对地下水化学成分的贡献。农业活动和气候因素对地下水化学影响显著，在河套灌区，灌溉和干旱气候导致盐分积累，加剧了地下水盐碱化。由于黄河水灌溉回流和蒸发浓缩，该地区地下水盐度和钠含量增加，整体水质较差，直接用于灌溉风险较大。因此，为实现该地区水资源的可持续管理，应采取有效措施，如采用高效灌溉技术、推广耐盐作物、减少农业面源污染、加强生态修复和合理管理含水层补给等，并结合系统的水质监测和综合水资源管理，保障干旱地区地下水资源的长期可持续利用和农业生产力。这项研究为干旱和半干旱地区的地下水质量评估和可持续管理提供了重要参考，但仍存在一定局限性，未来研究可考虑建立更广泛的监测网络，结合先进技术，进一步提高地下水质量评估的准确性和污染源识别能力。
