城市发展对岩溶地下水质影响的地球化学示踪以重庆南山老龙洞地下河系统为例

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1、第３４卷第５期第四纪研究Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．５２０１４年９月ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹＳＣＩＥＮＣＥＳＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１７４１０．２０１４．０５．１３文章编号１００１－７４１０（２０１４）０５－１０４４－１０城市发展对岩溶地下水质影响的地球化学示踪———以重庆南山老龙洞地下河系统为例①②①②蒋勇军袁道先（①西南大学地理科学学院，重庆４００７１５；②中国地质科学院岩溶地质研究所／国土资源部、广西岩溶动力学重点实验室／联合国教科文组织国际岩溶研究中心，桂林５４１００４）摘要随着城市化的快速发展，大量生活废水的排放严

2、重影响岩溶地下水质。本文尝试利用重庆南山老龙洞８７８６３４２－１３流域２０１２年每月地下水、雨水和生活污水的水化学数据与环境同位素Ｓｒ／Ｓｒ、δＳ－ＳＯ和δＣ来研究城市发４ＤＩＣ展对岩溶地下水质的影响，结果表明：１）城市化过程带来的硫酸改变了岩溶地质过程，不同月份碳酸溶蚀碳酸盐２＋２＋－岩对地下水中（Ｃａ＋Ｍｇ）和ＨＣＯ的贡献率分别变化于３８％～６８％（平均贡献率为５３％）和５５％～８１％（平均贡献３２＋２＋－率为６８％），而硫酸溶蚀碳酸盐岩对地下水（Ｃａ＋Ｍｇ）和ＨＣＯ的贡献率分别变化于３２％～６２％（平均贡献率为３４７％）和１９％～４５％（平均贡献率为３２％）

3、；２）生活废水的输入改变了流域地下水锶同位素的地球化学特征，地下８７８６８７８６８７８６水Ｓｒ／Ｓｒ变化于０７０８００～０７０９００，明显高于雨水和石灰岩溶解来源的Ｓｒ／Ｓｒ值，而低于生活废水的Ｓｒ／Ｓｒ３４２－２－值，表明流域地下水质受水－岩作用和污水输入的共同影响；３）地下水δＳ－ＳＯ变化于７８‰～１２０‰之间，ＳＯ４４１３２＋＋主要来源于生活污水和雨水的输入与石膏的溶解；４）地下水δＣ变化于－１１２‰～－７３‰之间，且地下水（ＣａＤＩＣ２＋－Ｍｇ）／ＨＣＯ摩尔比率介于０６０～０７１，流域地下水质一方面受控于ＣＯ对碳酸盐岩溶解的自然过程，另一方

4、面３２则受城市化过程产生的硫酸对碳酸盐岩溶解的控制。主题词岩溶地下水质水化学环境同位素城镇化重庆南山老龙洞中图分类号Ｐ６４１３文献标识码Ａ而由于污染物的复杂多样性以及迁移转化过程中的１引言同位素分馏可能影响甚至掩盖原始污染物的同位素４２全球岩溶分布面积２２００×１０ｋｍ，占全球陆地特征以及某些污染物表现出不同的同位素信号。因面积的１５％，全球２５％人口的饮用水源为岩溶此，利用多种同位素方法研究复杂的水文地质条件［１］水，然而，由于岩溶区特殊的水文地质结构，岩和人类活动对地下水质的影响受到越来越多的水文溶地下水极易遭受污染。区域地下水质主要受自然地质学家的关注。８

5、７８６３４２－１３过程（岩性、地下水流速、补给水质、水－岩作用本文尝试利用Ｓｒ／Ｓｒ、δＳ－ＳＯ４和δＣＤＩＣ同等）、人类活动（农业、工业和城市发展）与大气输位素并结合水化学数据来探讨岩溶区城市化过程对入的控制。岩溶区由于农业、工业和城市化发展导岩溶地下水质的影响。致地下水质的不断恶化，人类活动对岩溶地下水质２研究区概况的影响受到越来越多的关注，如何区分自然过程和人类活动对岩溶地下水质的影响成为水文地质学研南山老龙洞地下河流域位于重庆市南岸区黄桷究的热点和前沿问题。垭镇，２９°２８′～２９°３３′Ｎ，１０６°３５′～１０６°３７′Ｅ（图１），２同位素技术已被广泛用

6、于水文学与水文地质学面积约为１２６ｋｍ。地处南山南温泉背斜，为一典的各个领域，特别在探讨地下水循环、地下水来型的岩溶槽谷，槽谷为近南北走向，地势北高南源、水－岩相互作用、含水层演化以及污染物的来低；背斜轴部地层为下三叠统嘉陵江组（Ｔ１ｊ）石灰［２～１２］岩，背斜两翼为中三叠统雷口坡组（Ｔｌ）石灰岩和源和迁移转化过程等方面受到广泛关注。然２第一作者简介：蒋勇军男４５岁教授水文地质与环境地质学研究Ｅｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｊｙｊ＠ｓｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ国家自然科学基金项目（批准号：４１１７２３３１）和国土资源部、广西岩溶动力学重点实验室开放课题（批准号：ＫＤＬ２０１２

7、－０２）共同资助２０１４－０５－１８收稿，２０１４－０６－０６收修改稿５期蒋勇军等：城市发展对岩溶地下水质影响的地球化学示踪———以重庆南山老龙洞地下河系统为例１０４５图１研究区位置、地质、土地利用和取样点分布图Ｆｉｇ１Ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｇｅｏｌｏｇｙａｎｄｌａｎｄｕｓｅｏｆＬａｏｌｏｎｇｄｏｎｇｗａｔｅｒｓｈｅｄａｎｄｓａｍｐｌｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ少部分的上三叠统须家河组（Ｔｘｊ）砂岩，石灰岩分３３样品采集与分析２布面积约１１３ｋｍ。老龙洞地下河发育于嘉陵江组地层中，自黄桷垭街区南部至老龙洞，全长约６ｋｍ。３１野外采样与现场测试分析地下河最大流量达

8、１３０００