锶同位素与多元示踪揭示滦河三角洲地下水混合过程与氟迁移机制

本综述综合运用87Sr/86Sr比值、δ18O、14C等多同位素示踪技术，揭示了高强度开采驱动下滦河三角洲含水层系统的垂向混合机制与氟（F-）富集过程，为沿海区域地下水污染治理与可持续利用提供了关键理论依据。

　　

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Hydrology and hydrogeology

滦河三角洲位于华北与东北经济圈交汇处，属温带大陆性季风气候，年均温12.5°C，降水集中于7–9月。北依燕山，南临渤海，地貌自冲积平原向滨海平原过渡。含水系统分为浅层（SG）、中层（MG）和深层（DG）含水层，岩性以砂砾石、粉砂与黏土互层为主。地下水径流自北向南汇入渤海，但高强度开采（年均2.5×10⁹m³）显著改变了天然流场。

Hydrochemistry characterization

浅层地下水（SG）pH 6.7–8.5，TDS波动大（204–5410 mg/L），以Ca-HCO₃型为主；深层地下水（DG）呈弱碱性（pH 7.1–8.9），TDS较低（ median 309 mg/L），多为Na-HCO₃型。F^-浓度在DG中显著升高（最高达4.5 mg/L），且与pH、Na⁺正相关，与Ca²⁺负相关。

Tracing groundwater mixing using ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio, ¹⁸O, and ¹⁴C isotopes

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值自冲积平原向滨海平原递减，DG中比值（0.7105–0.7125）低于SG（0.7115–0.7135）。¹⁴C年龄显示DG存在古滞留水（最高12.9 ka），但部分样本年轻化，指示浅层水混入。IsoSource模型证实垂向渗漏是主要补给机制，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr与δ¹⁸O联合示踪量化了端元混合比例。

Conclusions

研究揭示开采驱动下的垂向混合是氟迁移的关键途径。DG中⁸⁷Sr/⁸⁶Sr与Na/Sr比值关系指示阳离子交换促进含氟矿物溶解，高pH条件下OH^-与F^-竞争吸附进一步加剧氟释放。锶同位素可作为复杂含水系统中水文地球化学演化的高效示踪剂。