孟加拉国Barguna地区Amtali Upazila地下水水文地球化学特征与资源质量评估：沿海含水层盐渍化机制及可持续管理策略

针对孟加拉国沿海地区因过度开采、海平面上升和热带灾害导致的盐水入侵问题，研究人员通过水文地球化学分析、地统计和多元统计方法，评估了Amtali Upazila深层含水层(260-350m)的水质。研究发现73.9%样本符合饮用水标准(WQI)，但高Na+-HCO3型水普遍存在且灌溉适宜性差(SAR>26)，揭示了岩水相互作用主导的盐渍化机制，为沿海地下水管理提供科学依据。

　　

在气候变化与人类活动的双重压力下，全球沿海含水层正面临前所未有的盐渍化危机。孟加拉国作为恒河-布拉马普特拉河三角洲的核心区域，其1690万人口中70%的灌溉用水依赖地下水，而沿海地区更是遭受着海水入侵、砷污染和重金属超标的"三重打击"。Amtali Upazila作为Barguna区的典型沿海地带，不仅承受着过量开采导致的含水层压力失衡，还频繁遭遇热带气旋引发的风暴潮侵袭，使得原本脆弱的深层含水层(>200m)也出现了Na⁺和Cl^-异常升高的现象。这种"看不见的危机"正在威胁着当地居民的饮水安全和农业生产，亟需系统性的水文地球化学评估来揭示其内在机制。

巴里萨尔大学的研究团队在该地区23个点位采集了深层含水层(260-350m)水样，采用火焰光度计测定Na⁺/K⁺，原子吸收光谱测定Ca²⁺/Mg²⁺，结合Piper三线图、Gibbs模型和水质指数(WQI)等多元分析方法，首次揭示了该区域地下水化学演化的驱动机制。研究创新性地将地统计空间插值(IDW)与主成分分析(PCA)、层次聚类(HCA)相结合，构建了"参数关联-空间分布-成因溯源"的全链条分析框架。

研究结果部分，"水文地球化学特征"显示：所有样本pH值7.36-7.67呈弱碱性，电导率(EC)850-1250μS/cm，总溶解固体(TDS)430-630mg/L。离子组成呈现Na⁺(275-325mg/L)>Mg²⁺(5.2-16.4mg/L)>K⁺(3.3-6.5mg/L)>Ca²⁺(1.6-20.2mg/L)的阳离子序列，以及HCO₃^-(131.8-226.9mg/L)>Cl^-(17.8-789.9mg/L)>SO₄^2-(0-2mg/L)的阴离子分布模式。值得注意的是，东南部近Tetulia河入海口的EC值最高，而Na⁺含量全部超过WHO标准200mg/L限值。

"地球化学表征"部分通过Piper三线图证实91.3%样本为Na-HCO₃型水，Gibbs图显示Na⁺/(Na⁺+Ca²⁺)比值0.93-0.99，Cl^-/(Cl^-+HCO₃^-)比值0.11-0.83，表明硅酸盐矿物的风化溶解是主导地球化学过程。空间分析显示Arpangasia和Atharogasia联合区的Na⁺富集现象与地质构造密切相关，而Chowra联合区异常高的Cl^-(789.9mg/L)则暗示局部可能存在海水入侵通道。

在水质评估方面，"饮用水适宜性"显示WQI值分布为：82.6%优秀、8.7%良好，但4.34%样本因Na⁺超标被判定为不适合饮用。空间上呈现"北优南劣"的格局，西南端个别点位水质恶化可能与海水倒灌有关。"灌溉适宜性"评估结果更为严峻：所有样本的钠吸附比(SAR)67.4-117.2、钠百分比(Na%)87.3-96.0、Kelly比值(KR)9.4-24.0，均远超安全阈值，表明长期灌溉将导致土壤碱化风险。

多元统计分析揭示了内在机理：PCA前三个主成分累计解释75.7%方差，其中F1(45.9%)关联Na⁺-HCO₃^--TDS，印证硅酸盐风化主导作用；HCA将参数分为5类，pH-Ca²⁺-Mg²⁺聚簇反映碳酸盐平衡，而Na⁺-HCO₃^--TDS聚簇佐证了岩水相互作用。特别值得注意的是Cl^--Mn²⁺强相关(r=0.86)，暗示还原环境下金属氧化物溶解可能加剧盐分迁移。

这项发表在《Solid Earth Sciences》的研究，首次系统揭示了Amtali地区深层含水层的Na-HCO₃型水成因机制，其创新价值在于：①证实260-350m深层含水层已受岩水相互作用主导的盐化影响，挑战了"深层即安全"的传统认知；②建立的"水文地球化学-空间统计-机器学习"交叉分析方法，为沿海含水层诊断提供了新范式；③提出的管理建议如分层开采、MAR(含水层人工回灌)与PSF(池塘砂滤)组合方案，对全球三角洲地区具有参考意义。研究也指出未来需加强季风期监测，并建议通过δ¹⁸O-δ²H同位素追踪盐分来源，这些方向将推动沿海地下水研究从"现象描述"向"机制解析"的跨越。