中国西北卫宁平原地下水化学特征及水质演化驱动机制研究

针对西北干旱区卫宁平原地下水水质退化问题，研究人员通过多元统计与水岩模拟(PHREEQC)揭示了Na+>Ca2+型主导离子序列及SO4·Cl-Ca·Mg型水质特征，发现硝酸盐污染严重且人类活动加剧水质恶化，为黄河流域地下水管理提供科学依据。

　　

在西北干旱区的卫宁平原，地下水是维系生态与经济发展的命脉，但日益严重的硝酸盐污染和水质退化正威胁着这一脆弱资源。这片位于黄河冲积平原上的区域，不仅面临气候干旱的天然劣势，还承受着农业化肥、工业废水（含有机污染物和重金属）以及过度开采的三重压力。以往研究多聚焦单一污染物如氟化物或锰的局部影响，而对多因素驱动下的水质演化机制缺乏系统认知。正是这一科学空白，促使长安大学李培月团队开展了这项结合水文地球化学与多变量统计的创新研究。

研究团队运用了三大关键技术：采集145组潜水样品进行离子色谱分析，建立Na⁺-Ca²⁺交换等关键参数数据库；通过主成分分析（PCA）解析自然与人为影响权重；采用PHREEQC模型量化水岩反应（如钙长石溶解达5.32 mmol/L）对水质演化的贡献率。

【Hydrogeochemical Characterization】章节揭示：地下水呈中性-弱碱性，离子浓度序列为Na⁺>Ca²⁺>Mg²⁺和HCO₃^->SO₄^2->Cl^-，主要水化学类型包括SO₄·Cl-Ca·Mg型。值得注意的是，96%样本硝酸盐超标，部分点位TDS（总溶解固体）超1500 mg/L饮用水限值。

【Conclusions】部分指出：黄河左岸水质受钙长石溶解主导，右岸则以Na⁺离子交换（4.32 mmol/L）为特征。农业活动引发的硝酸盐污染与工业排放的SO₄^2-协同作用，使水质恶化较自然演化速率提升2.1倍。

这项发表于《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》的研究，首次量化了卫宁平原水岩反应与人类活动的耦合效应。李培月团队提出的"自然蒸发-人为输入"双驱动模型，为制定差异化的黄河两岸地下水修复策略提供了靶点——左岸需控制矿物溶解速率，右岸应优先阻断Na⁺交换链。该成果对全球干旱区应对"水质型缺水"挑战具有范式意义，其创新的PCA-PHREEQC联用方法论更可为类似地质背景区的研究提供技术模板。