同位素示踪淮河污染对沿岸地下水水环境的影响

在自然和人类活动双重作用下，淮河流域水环境问题日益突出，并成为亟待解决的难题，而研究流域水文过程和水环境变化规律是科学解决难题的必须前提。以淮河上游重要支流且污染严重的贾鲁河为研究对象，通过降水、河水和地下水的动态变化监测、现场指标测试、取样和水样室内分析，获取水循环和水环境要素信息，应用先进的多种环境同位素示踪技术，结合野外现场观测和水化学特征分析等方法，研究不同水体之间的相互作用和转化关系，分析不同水体中水环境要素时空分布特征，识别影响不同水体水污染的主要驱动因子及其内在关系，筛选主要污染种类的有效示踪剂揭示河流污染对沿岸地下水的影响机理，建立河水和地下水转化模型，定量分析河水与地下水水资源和水环境转化过程，为保障河流沿岸居民饮水安全和流域污染综合整治提供重要科学依据。

针对淮河污染严重的沙颍河子流域，以其重要支流贾鲁河为主要研究对象，通过降水、河水和地下水的动态变化监测、现场指标测试和水样室内分析，获取水循环和水环境要素信息，应用先进的多种同位素示踪技术，结合野外现场观测和水化学特征分析等方法，研究不同水体之间的相互作用和补给机理，分析不同水体中水环境要素时空分布特征，识别影响不同水体水污染的主要驱动因子及其内在关系，揭示河流污染对沿岸地下水水环境的影响机理。主要结论如下：(1)利用层次聚类分析技术将所有监测点空间上分为轻污染区、中污染区、重污染区和极重污染区，因子分析定性判断出四个区主要受到不同程度点源污染（城市生活污水、工业废水）、和农业、城市的非点源污染的影响，并且不同污染区的污染程度丰水期和枯水期存在明显差异。(2)极重污染区许昌的浅层地下水补给地表水，浅层地下水的硝酸盐污染相当严重，补给地表水后，对地表水产生了负面影响；重污染区中牟明山庙三、扶沟城关镇、七里井、西华的浅层地下水受农业面源污染的影响，硝酸盐严重超标（地下水饮用水标准）；重污染区郑州的地表水，有机污染物含量最高，中牟明山庙和西华的浅层地下水UV254 的值显示有机污染最严重。(3)利用氚和CFCs 估算了地下水年龄，总体上来看，浅层地下水的年龄为32-49a，是近50a 以来补给的现代水；深层地下水年龄是大于50a的古水。(4)郑州北弓庄河岸河水由于受到降水的影响，水位升高，浅层地下水受到河水的补给，通过同位素和保守型离子端元法计算得知浅层地下水中有60-70%的水来自于河水，其他地区的浅层地下水补给地表水；贾鲁河支流索须河和双洎河浅层地下水补给地表水。(5)受流域闸坝的影响，闸坝附近丰水期地下水补给河水，枯水期地表水补给浅层地下水，一些地区沿岸浅层地下水受到槐店地表水的影响，影响范围可达到2760m；流域内的深层地下水与地表水无水力联系。(6)河流沿岸附近的地下水平均埋深20m内的浅层地下水已经收到硝酸盐的污染，在极重污染区硝酸盐含量是地下水标准限值的3倍，污染极其严重。