将水质评估与循环模型相结合，以实现战略性碳酸盐系统的可持续管理：以意大利中部的内罗内山-卡特里亚岭为例

《Journal of Contaminant Hydrology》：Integrating water quality assessment and circulation models for a sustainable management of a strategic carbonate system: Clues from the Mt. Nerone-Mt. Catria Ridge (Central Italy)

钙-碳酸氢盐型地下水系统水文地质与水质特征研究：以意大利佩萨罗-乌尔比诺省NCCR为例，分析了97个水样，发现约90%为低TDS（<400 mg/L）的钙-碳酸氢盐水，少数样品因深层流与三叠纪蒸发岩接触呈现硫酸盐富集，或因长期与硅质碎屑岩作用导致钠-碳酸氢盐型。水质评估显示大部分符合饮用水标准，但硫酸盐和硝酸盐局部超标需警惕过度开采风险。研究构建了水循环模型，强调持续监测和可持续管理的重要性，为全球喀斯特系统提供参考。

　　地下水系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，尤其是在面对气候变化和日益增长的人类活动压力时，其管理和保护显得尤为关键。本文探讨了意大利马尔凯大区佩萨罗-乌尔比诺省（PU）的内罗山-卡特里亚碳酸盐岭（NCCR）地下水系统的最新水文地球化学特征及循环模型。该系统为约36万人提供饮用水，因此对其研究不仅具有科学价值，也对地方水资源管理具有实际意义。

从水文地质和土地利用的角度来看，NCCR是一个复杂的地下水系统，其地下水流路径受到地质结构和人类活动的双重影响。该地区的主要地质构造包括厚皮逆冲带，其中三叠纪的蒸发岩布诺组（TBf）起到了重要的封闭作用。同时，该区域的地下水系统包含多个含水层，包括基底含水层、玛伊奥利卡含水层和斯加利亚含水层，这些含水层之间的相互作用和水文循环模式对地下水的化学成分和水质具有重要影响。此外，NCCR地区的土地利用以森林为主，但随着东部地区人口密度的增加，特别是在乌尔比诺等历史城市及其周边，对水资源的需求也在上升。这使得NCCR地下水系统在干旱季节或旅游高峰期成为关键的供水来源，同时也对其可持续性提出了挑战。

在地球化学数据的收集方面，研究共分析了97个地下水样本，包括泉和井。这些样本的采集时间涵盖了2022年的春季和秋季，同时结合了过去1996年至2014年间由区域环境保护机构（ARPA-Marche）积累的大量数据。研究中确定的参数包括水的物理化学特性（如温度、pH、电导率、主要阳离子和阴离子）、水稳定同位素以及痕量元素。此外，还分析了溶解气体成分，如CO?、CH?、N?、Ar、O?和He等。这些数据的整合不仅提高了对NCCR地下水系统整体特征的理解，还揭示了其内部的复杂化学过程。

研究结果显示，大多数NCCR的地下水样本表现出Ca-HCO?化学成分，且总溶解固体（TDS）含量较低，通常低于400?mg/L，表明其与周围碳酸盐和硅酸盐岩石的相互作用有限，且流经路径较短和较浅。然而，一些样本显示出SO?的富集和较高的TDS值，最高可达3350?mg/L，这可能与较深的流经路径以及与布诺组的相互作用有关。此外，部分样本显示出Na-HCO?成分，TDS值可达1000?mg/L，这暗示了地下水在富含钠的陆源沉积岩中的长期循环。这些发现表明，NCCR地下水系统中存在多种化学成分的水，其来源和循环路径因地质条件和水文特征的不同而有所差异。

化学水质指数（CWQI）的计算进一步验证了NCCR大部分地下水的水质良好，因为人为污染几乎可以忽略不计，硝酸盐和氯化物的含量较低。然而，少数富集型泉显示出较高的CWQI值，表明其水质较差。这些富集型泉通常出现在主要断层系统附近，并与低盐度的浅层Ca-HCO?水混合。这提示我们，过度开采地下水可能会导致这些富集型水的上升，从而增加水质恶化的风险。因此，持续监测和可持续管理实践对于保护NCCR这一重要水资源至关重要，尤其是在全球气候变化和人类活动压力日益增加的背景下。

在讨论部分，研究深入分析了地下水的化学成分及其成因。大多数NCCR的地下水表现出较低的盐度和以Ca2?和HCO??为主的化学特征，这表明其主要来源于雨水与碳酸盐岩的相互作用。而一些样本显示出较高的SO?2?含量，这可能与地下水在布诺组中的长期循环和水岩相互作用有关。此外，Na-HCO?型水的出现则暗示了地下水在富含钠的陆源沉积岩中的循环路径较长，这可能是由于地下水与这些岩石的化学反应导致的。研究还结合了水的同位素数据，进一步支持了这些水的来源和循环路径的解释。

研究还构建了一个新的水文地质模型，用于更新和改进对NCCR地下水系统的理解。该模型基于详细的地球化学和同位素分析，并结合了地质结构和水文特征。模型表明，NCCR的地下水循环主要发生在基底含水层，而该含水层的流经路径较长且较深，导致其与布诺组的相互作用。同时，断层的存在可能影响地下水的流动路径，使其在某些情况下成为优先流动通道，而在其他情况下则可能成为阻隔层。因此，地下水的循环模式受到地质结构的显著影响，而这种影响在水资源管理和保护中必须予以考虑。

此外，研究对NCCR地下水的质量进行了评估。通过应用化学水质指数（CWQI）方法，研究发现大多数地下水的水质良好，CWQI值低于2.0，表明其化学成分基本符合饮用水标准。然而，少数样本的CWQI值较高，尤其是富集型泉，这些水的某些参数超过了质量标准，因此不适宜饮用。这些富集型水通常位于地形低洼区域，与布诺组的直接相互作用导致其化学成分的改变。尽管如此，这些水的使用范围有限，主要用于个人使用或温泉疗法，而非大规模供水。

在结论部分，研究强调了NCCR地下水系统在该地区的重要性，以及其在气候变化和人类活动压力下的脆弱性。由于地下水循环主要发生在基底含水层，且该含水层与布诺组的相互作用可能影响水质，因此需要采取持续监测和科学管理措施。此外，研究建议在关键地点（如NC-24和NC-16井）建立监测网络，以及时发现潜在的水质恶化，并支持适应性管理策略。这种综合的多学科方法不仅适用于NCCR地下水系统，也对全球类似碳酸盐岩地下水系统具有借鉴意义。

总的来说，NCCR地下水系统的研究为理解地下水的形成、循环和质量提供了重要的科学依据。通过整合地球化学、同位素和水文地质数据，研究揭示了地下水在不同地质层中的分布和相互作用机制，以及人类活动和气候变化对其可能造成的影响。这些发现对于制定可持续的水资源管理政策、保护饮用水资源以及应对未来可能的环境挑战具有重要的指导意义。