山东省梭罗树水源地地下水化学特征及形成机理

第１２卷第５期２０１４年１０月南水北调与水利科技Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＴｒａｎｓｆｅｒｓａｎｄＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．１２Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１４水文地质与工程地质收稿日期：２０１３－０８－１９修回日期：２０１４－０７－１９网络出版时间：２０１４－０８－２７网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０１４．０５．０３０．ｈｔｍｌ基金项目：国家重点基础研究计划项目（９７３项目）（２０１０ＣＢ４２８８０５）；国家自然科学基金项目（４１１７２２１２）作者简介：周亚红（１９８１－），女，河北石家庄人，讲师，博士研究生，主要从事地下水污染及治理方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｙｈ３２７＠１６３．ｃｏｍＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０１４．０５．０３０山东省梭罗树水源地地下水化学特征及形成机理周亚红１，２，郝凌霄３，李俊峰４（１．长安大学环境科学与工程学院，西安７１００６４；２．石家庄经济学院水资源与环境学院，石家庄０５００３１；３．河北水务集团，石家庄０５０００１１；４．河北水文工程地质勘察院，石家庄０５００３１）摘要：地下水中化学组分的种类、分布在一定程度上可以揭示地下水与环境的相互作用机制。通过对山东省梭罗树水源地的２４组地下水样本中主要离子成分（ＨＣＯ３－、Ｃｌ－、ＳＯ４２－、Ｋ＋＋Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）进行聚类分析（ＨＣＡ），将水样分成Ｃ１、Ｃ２及Ｃ３三簇，再利用ＰＣＡ对地下水的８种化学指标进行降维处理，将其转化为ＰＣ１、ＰＣ２及ＰＣ２三个综合指标，然后综合ＰＣＡ、Ｐｉｐｅｒ图的分析结果，以及各水样点的分布位置、围岩类型等条件对三簇水样点的水化学特征及形成机理进行了分析。结果显示，Ｃ１簇水样为松散岩类孔隙水，ＰＣ１和ＰＣ３指标反映其主要受溶解作用、淋滤作用及离子交换作用影响，水化学类型以ＨＣＯ３·Ｃｌ－Ｃａ·Ｍｇ型或Ｃｌ·ＨＣＯ３－Ｃａ·Ｍｇ型为主；Ｃ２簇水样为构造裂隙水，ＰＣ１和ＰＣ２指标反映其中的溶解作用及淋滤作用比Ｃ１弱，大部分离子成分含量较Ｃ１低，但围岩中碳酸盐矿物、含镁矿物多，使得ＣＯ－３及Ｍｇ２＋有不同程度的增加，水化学类型以ＨＣＯ３－Ｍｇ·Ｃａ型或者ＨＣＯ３－Ｃａ型为主；Ｃ３簇水样为风化裂隙水，ＰＣ１和ＰＣ２指标反映其中溶解作用、淋滤作用更弱，水质相对较好，但季节性变化较大，同时由于岩石中含有可溶性氟，使得Ｆ－有一定程度的增加，水化学类型以ＨＣＯ３·ＳＯ４－Ｃａ·Ｍｇ型为主。关键词：地下水化学；ＨＣＡ；ＰＣＡ；溶解作用；离子交换中图分类号：Ｐ６４１．３文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－１６８３（２０１４）０５－０１３３－０５ＨｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎＳｕｏｌｕｏｓｈｕｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅａｒｅａｏｆＳｈａｎｄｏｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅＺＨＯＵＹａ－ｈｏｎｇ１，２，ＨＡＯＬｉｎｇ－ｘｉａｏ３，ＬＩＪｕｎ－ｆｅｎｇ４（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００６４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｅｂｅｉＷａｔｅｒＧｒｏｕｐ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１１，Ｃｈｉｎａ；４．ＨｅｂｅｉＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｃａｎｒｅｖｅａｌｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒａｎｄｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｌｕｓｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓ（ＨＣＡ）ｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｍａｉｎｉｎｄｅｘｅｓ（ＨＣＯ－３，Ｃｌ－，ＳＯ４２－，Ｋ＋，Ｎａ＋，Ｃａ２＋，ａｎｄＭｇ２＋）ｏｆ２４ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｃｌｕｓｔｅｒｓ（Ｃ１，Ｃ２，ａｎｄＣ３）．Ｐｒｉｎｃｉ－ｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ（ＰＣＡ）ｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｅｒｆｏｒｍｄｉｍｅｎｓｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｒｅａｔｍ