中国西南岩溶流域受采矿活动影响的水文地球化学指纹特征研究

本综述系统解析了采矿活动影响下岩溶流域水化学演化机制，综合运用水化学分析、多元同位素（δ2H-δ18O、δ34S、δ13C）与统计学方法，揭示了碳酸盐溶解、硅酸盐风化及人为活动（农业硝酸盐污染与酸性矿山排水AMD）对水质的协同影响，为岩溶区水资源可持续管理提供关键科学依据。

　　

Highlight

水样总体呈弱碱性（平均pH=7.45），总硬度属中等硬水。水化学类型以HCO₃-Ca型为主（88.10%），从地下水（HCO₃-Ca）→地表水（HCO₃-Ca与混合型）→矿井水（HCO₃-Na型）逐渐过渡。

Recharge source identification

δ²H与δ¹⁸O稳定同位素显示所有水样均分布于全球大气水线（GMWL）与当地大气水线（LMWL）之间，表明大气降水是主要补给源。地表水与地下水受蒸发蒸腾影响显著，而矿井水约95.50%来源于大气降水。同位素分馏特征揭示矿井水经历更强蒸发效应，且可能受深部循环水混合影响。

Conclusion

1.水样呈弱碱性，总硬度属中等硬水。矿井水（MEW）中SO₄^2–与Cl^–浓度显著高于地表水与地下水，反映酸性矿山排水（AMD）污染特征。

2.碳酸盐溶解与硅酸盐风化主导离子化学过程，辅以阳离子交换和CO₂溶解作用。

3.人为活动显著影响水质：农业活动抬升地下水与地表水硝酸盐（NO₃^–）浓度，采矿活动通过AMD增加矿井水硫酸盐与氯化物负荷。

4.δ³⁴S同位素揭示矿井水硫酸盐来源于黄铁矿氧化，δ¹³C_DIC印证碳酸盐溶解主导DIC来源。

5.多元同位素技术有效区分了自然地球化学过程与人为污染贡献，为岩溶区水资源精准治理提供新范式。