Chemical characteristics and formation mechanism of shallow groundwater in the northern Henan Plain
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摘要: 地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素，采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品，分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明：①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids，简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L，微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部，在三阳镇-修武县一带，水化学类型复杂，以HCO3·SO4-Na·Mg·Ca型和SO4-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水，为HCO3-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水，水化学组分受水岩相互作用控制，在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主，径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用，排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因，且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。Abstract: The chemical components and formation mechanism are of great significance for groundwater evolution, reasonable exploitation, and the quality evaluation of water resources.To clarify the water quality characteristics and its control factors of shallow groundwater in the northern Henan Plain, different types of water samples were collected, and the anion, cation and hydrogen and oxygen isotopic compositions of the water samples were tested, respectively.The results show that: ① The range of groundwater TDS is 316-6 948 mg/L, and the brackish and saline groundwater are in the center of alluvial and diluvial plain of Qinhe river, along the area of Sanyang Town to Xiuwu County, with the major water types of HCO3·SO4·Cl-Na·Mg and SO4-Na·Mg.In the northern alluvial fan landform and the north shore of Qinhe River, groundwater is freshen with the water type of HCO3-Ca·Mg.② The hydrogen and oxygen isotopic composition of groundwater indicates that groundwater originates from atmospheric precipitation and the evolution of chemical components are dominated by water-rock interactions.The groundwater is controlled by carbonate leaching in the recharge area, the weathering of silicate and cation exchange occur in the runoff area, and the drainage area is dominated by evaporation, gypsum dissolution and concentration and cation exchange.To a certain extent, it is also affected by human activities.③ The geological condition and climate are the main cause of the formation of saline groundwater, and also it is affected by leakage of industrial and agricultural sewage.The results can provide a basis for the rational exploitation and offective management of groundwater resources in this area.
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Key words:
- northern Henan Plain /
- groundwater /
- hydrochemical characteristics /
- recharger /
- water-rock interaction
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地下水水质是水文地质学的重要研究内容，可反映地下水的径流条件、滞留时间和水流模式，同时也决定了地下水资源属性。利用水化学和同位素信息探究地下水的来源、运移及水质成因，对于查明地下水的资源属性、高效合理利用地下水资源及地下水污染防治具有重要意义[1-3]，尤其对水量短缺、水质变差的华北平原显得尤为重要。Han等[4]利用地下水的化学组分、氢氧同位素及14C揭示了莱州湾地下水咸化并非现代海水入侵，而是古海咸水的混合；限制地下水开采可改变地下水流系统，改善地下水水质[5]。Xiao等[5]利用地下水化学和年龄划分了柴达木盆地多级次地下水流系统。Zhang等[6]利用地下水中硫酸盐的34S和18O同位素判断了华北平原西部地下水中高硫酸盐的3个来源。地下水几乎为华北平原唯一的饮用水源，深入分析地下水化学的空间分布及形成机理是必要且重要的。
豫北平原为华北平原的南部区域，即河南省境内黄河以北的地区(图 1)，是我国地下水资源水量短缺的地区之一，且近年来水质逐渐恶化[7-8]。地质时期黄河多次变迁，河道纵横，微地形复杂，受沉积环境和气候影响，高盐度[8]、高氟[9]、高砷[10]、高锰等原生劣质地下水广泛分布。同时随着城镇化发展，次生环境下被污染的地下水日趋严重。关于华北平原北部区域地下水的水质、水量、溶质运移等已有颇多研究成果[3-4, 11-13]，而豫北平原地下水研究程度低，对地下水的水质特征、污染来源，及如何区分原生与人为污染的地下水等认知远远不足。笔者将以豫北平原冲洪积扇为研究区，通过野外调查、样品采集、地下水化学与同位素组成测试，利用水文地球化学研究方法分析浅层地下水的补给来源、水化学特征及成因机制，为该区地下水资源的合理应用和有效管理提供依据。
图 1 研究区地层、剖面图及水样采集点Figure 1. Stratum, profile, and water sample′s location of the study area1. 地质背景
研究区位于河南省焦作市附近，北依太行山、南以沁河为界，隶属于豫北平原。其地理坐标范围为东经113°06′~113°30′，北纬35°00′~35°20′，面积约为1 500 km2(图 1)。北部山区地形受断裂构造的控制，由北向南至焦作市大致呈阶梯状下降。中部为山前倾斜平原，向南、南东倾斜，坡降10%~17%。南部为沁河冲洪积扇区，地形平坦，坡降小于3%[12]。该区处于中纬度温带季风气候区，四季分明，夏秋多雨，春冬干燥。年均气温14.4°，多年平均降水量686.3 mm，降水量多集中在7，8，9三个月份，占全年降水量的70%以上。全年平均蒸发量为1 904.8 mm，5，6月份蒸发最强烈[13]。区内地表水系发育，焦作市北部发育群英河、瓮涧河，汇入新河；沁河属黄河水系，新河、大沙河、大狮涝河等属海河水系。沁河为常年性河流，其他为季节性河流。由于工业化快速发展，焦作市北部建设了多个石油、化工、电力、矿业类等企业(图 1)，白马门河、群英河等接纳了企业排放的废水或污水处理厂排放的水[13]，河水富集硫酸盐和氯化物，河流的渗漏成为地下水的潜在污染源。
研究区西北部山区出露地层为奥陶系马家沟组灰岩、白云岩、泥灰岩，岩溶较为发育；石炭系石英砂岩、灰岩夹煤层。山前平原分布大面积第四系地层，如图 1剖面图所示，山前坡积-冲洪积层岩性以中更新统浅红色亚黏土、黏土、粉土为主，局部夹钙质结核；中南部为沁河冲洪积物，岩性颗粒上细下粗，浅层为全新统河床及河漫滩冲积的灰白色亚黏土，深部为上更新统细砂、粉质黏土夹砂砾石。在山前坡积-冲洪积区与南部沁河冲洪积区中间为交接洼地，地势最低，为地下水排泄区。
依据含水介质特性及储水条件，可划分为2个主要含水组，第四系松散岩类孔隙水含水层组和碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层组。孔隙水含水层组分布于山前坡积-冲洪积倾斜平原及南部沁河冲洪积平原区，浅层地下水水位埋深多小于40 m。孔隙水含水层组在空间的分布不稳定，自山前向平原区由单一结构逐步过渡到多层结构，富水性差异也较大。碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层组分布于北部山区碳酸盐岩区；区域上地下水流向在太行山前由西北向东南径流，在沁河北岸由西南向东北径流，最终在华北平原东部入海[12]。研究区地势南北略高，中间为交界洼地，即三阳-修武县一线区域形成汇水凹谷(图 1)。根据A-A′剖面监测的地下水位，浅层地下水从南北两端向中间汇集，再向东北径流。浅层地下水以局部水流系统为主，从高水位到低水位就近排泄。地下水补给主要为大气降水、地表水及灌溉水的回渗补给，排泄以人工开采和蒸发为主。
2. 水样的采集与测试
在研究区内共采集87组水样进行了全分析，包括6组地表水样，74组孔隙地下水样和7组岩溶地下水样，采样时间为2018年6-7月份。为了分析典型剖面上地下水水质分布规律，在研究区南部沿A-A′剖面采集了32组水样(水样编号S1~S32，图 1)并进行了简分析。6组地表水样包括4个河水样品，采集于大沙河、新河和白门马河，1个化工厂的污水和1个湖水样品。7组岩溶水样品采集于北部山前平原下伏的灰岩含水层，通过当地机井采集。孔隙地下水样品分布于中南部冲洪积平原，其中山前坡积-冲洪积区采集水样22组，属中更新统含水层；沁河冲洪积平原地下水52组，分布在全新统及上更新统粉细砂含水层，通过当地民井采集，井深多小于25 m，为浅层地下水。
采集的水样利用便携式水质分析仪现场测定水温、溶解氧、pH值、电导率等指标；用于阴阳离子测定的水样分别采集50 mL，并用0.45 μm的滤膜过滤，去除水样中的悬浮物质，测试前于4℃冷藏保存。用于阳离子测试的水样加入优级纯硝酸使水样pH值小于2。阴离子质量浓度测试仪器为离子色谱，阳离子质量浓度测试仪器为ICP-OES，测试单位为谱尼测试集团，测试精度高于0.01 mg/L，计算的水样电荷平衡为1%~13%。沿典型A-A′剖面选择14件水样进行了氢氧同位素测试(图 1)。用于δ2H和δ18O分析的水样采集50 mL，无气泡后用3 cm厚的密封条密封。氢氧同位素测试仪器为水同位素分析仪(LGR，IWA-45EP)，测试精度δ2H < 0.5‰，δ18O < 0.1‰，测试单位为中国地质大学(武汉)地质调查研究院。测试结果如表 1和表 2所示。
表 1 研究区水样氢氧同位素测试结果Table 1. Hydroxide isotopes test of water samples of the study area水样编号 S1 S3 S6 S9 S14 S16 G40 G38 G35 G32 G28 G27 G1 G7 黄河水 沁河冲洪积区地下水 坡积-冲洪积区地下水 δ2H/‰ -67.7 -64.2 -65.9 -63.9 -66.6 -67.4 -70.5 -61.8 -65.9 -62.0 -59.4 -68.6 -64.3 -67.3 δ18O/‰ -9.3 -8.8 -8.9 -8.6 -9.0 -9.2 -9.5 -8.4 -8.9 -8.3 -7.9 -9.4 -8.8 -9.2 表 2 不同地貌单元地下水及地表水化学组分测试结果Table 2. Chemical composition of surface water and groundwater in different geomorphologic units编号 地貌区 pH Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- SO42- HCO3- NO3- 可溶Si TDS ρB/(mg·L-1) k1 岩溶水 7.5 37.2 1.82 135 42.7 56.8 212 288 5.33 16.8 634.9 k2 岩溶水 7.6 14.3 1.83 121 37.6 22.6 219 224 7.07 15.3 535.4 k3 岩溶水 7.6 12.1 1.38 82.7 21.7 17.7 58.6 270 3.11 13.9 332.3 k4 岩溶水 7.6 9.62 1.15 77.8 20.7 12.9 51.2 253 4.58 14.4 304.5 k5 岩溶水 7.1 68.1 3.12 231 70.7 150.0 383 398 3.01 19.8 1 107.9 k6 岩溶水 7.4 43.3 0.926 120 52.7 77.5 142 349 12.10 28.2 623.0 k7 岩溶水 7.5 43.7 1.94 140 46.8 120.0 175 302 4.39 18.7 682.8 G1 坡积-冲洪积区 7.4 16.6 1.02 103 27.4 25.3 51.7 304 8.81 21.7 385.8 G2 坡积-冲洪积区 7.5 14.2 0.493 107 19.0 13.5 49.4 377 0.76 24.4 392.9 G3 坡积-冲洪积区 7.6 11.9 0.945 67.2 20.5 7.16 36.2 254 3.24 12.9 274.1 G4 坡积-冲洪积区 7.3 25.3 1.37 116 40.5 36.7 74.4 367 17.90 22.0 495.7 G5 坡积-冲洪积区 7.8 12.6 1.12 81.2 21.9 13.5 32.9 272 3.89 15.3 303.1 G6 坡积-冲洪积区 7.5 15.4 1.57 97.5 32.6 19.4 57 314 8.58 17.3 389.1 G7 坡积-冲洪积区 7.3 19.4 1.85 109 40.6 24.1 67.6 341 14.30 24.2 447.4 G8 坡积-冲洪积区 7.3 22.2 2.28 102 39.1 21.4 65.2 341 8.89 22.6 431.6 G9 坡积-冲洪积区 7.1 23.5 4.36 147 33.1 19.3 117 366 0.05 20.4 527.3 G10 坡积-冲洪积区 7.4 24.3 0.832 109 34.3 28.6 67 341 7.66 23.5 442.2 G11 坡积-冲洪积区 7.4 24.8 1.95 105 39.0 26.6 70.8 350 10.10 27.4 453.3 G12 坡积-冲洪积区 7.2 60.2 0.85 169 60.3 30.7 65.9 391 6.12 24.9 588.6 G13 坡积-冲洪积区 7.0 63.9 1.12 273 64.8 72.3 159 531 17.00 28.9 916.6 G14 坡积-冲洪积区 7.1 467 1.76 365 92.6 506 1060 289 14.30 26.4 2 651.2 G15 坡积-冲洪积区 7.3 91.2 1.76 225 67.4 182 333 424 10.70 23.6 1 123.1 G16 坡积-冲洪积区 6.9 114 9.12 271 82.6 175 370 577 22.50 30.7 1 332.7 G17 坡积-冲洪积区 7.3 59.2 1.46 108 48.4 62.1 171 322 5.69 26.5 616.9 G18 坡积-冲洪积区 7.2 92.3 0.76 162 87.9 171 194 480 24.80 28.1 972.8 G19 坡积-冲洪积区 7.1 58 0.705 159 61.5 166 135 367 17.80 28.7 781.5 G20 坡积-冲洪积区 7.5 58.1 0.554 95.4 50.3 81.9 73 411 2.06 21.7 566.8 G21 坡积-冲洪积区 7.3 89.8 1.15 230 83.7 393 334 323 12.20 25.8 1 305.4 G22 坡积-冲洪积区 7.3 28.6 0.52 128 30.9 46 125 381 13.10 23.7 562.6 G23 沁河冲洪积区 7.5 39.1 1.75 121 44.1 41 141 369 10.70 21.3 583.2 G24 沁河冲洪积区 7.4 25.8 1.48 127 46 36.7 86.4 376 22.70 23.4 534.1 G25 沁河冲洪积区 7.5 31 1.70 136 58.1 65.7 143 379 10.70 28.4 635.7 G26 沁河冲洪积区 7.4 20.5 2.24 93.9 35.8 21.2 65.4 316 6.30 21.8 403.3 G27 沁河冲洪积区 7.3 40.2 1.56 134 71.7 73.8 142 375 22.90 27.0 673.7 G28 沁河冲洪积区 7.0 246 1.21 246 221 721 460 501 19.80 17.1 2 165.5 G29 沁河冲洪积区 7.2 26.5 3.22 121 45.4 29.8 102 393 6.93 31.4 531.4 G30 沁河冲洪积区 7.3 137 1.02 84.6 71.9 74.8 242 466 1.77 23.0 846.1 G31 沁河冲洪积区 7.1 268 0.202 165 83.8 232 434 530 5.29 19.2 1 453.3 G32 沁河冲洪积区 7.2 395 1.81 177 117 250 806 487 9.42 20.3 1 999.7 G33 沁河冲洪积区 7.2 49.9 1.21 162 86.8 92.2 150 573 11.90 20.8 840.5 G34 沁河冲洪积区 6.9 398 15.8 202 170 376 681 651 38.60 19.5 2 206.9 G35 沁河冲洪积区 7.2 335 0.601 80.8 79.2 110 357 719 2.14 17.0 1 324.2 G36 沁河冲洪积区 7.1 126 0.54 157 83.6 160 146 434 56.20 20.7 946.3 G37 沁河冲洪积区 7.2 270 0.874 105 74.6 74.2 351 719 9.33 21.1 1 244.5 G38 沁河冲洪积区 7.2 217 0.65 234 163 319 609 460 17.30 26.4 1 790.0 G39 沁河冲洪积区 7.3 37.1 1.07 86.5 50.4 40 54 422 3.46 25.6 483.5 G40 沁河冲洪积区 7.8 930 1.6 234 330 411 2 240 561 0.40 23.5 4 427.5 G41 沁河冲洪积区 7.3 232 2.41 156 47.5 185 402 372 2.22 20.2 1 213.1 G42 沁河冲洪积区 7.4 193 1.79 140 126 345 282 491 5.76 16.7 1 339.1 G43 沁河冲洪积区 7.4 234 2.6 107 99.7 241 319 493 2.83 15.9 1 252.6 G44 沁河冲洪积区 7.1 626 1.63 283 249 533 1 360 533 15.00 21.4 3 334.1 G45 沁河冲洪积区 6.7 248 17.1 162 79.5 234 480 453 < 0.01 14.8 1 447.1 G46 沁河冲洪积区 7.3 730 2.46 183 269 349 2 140 484 1.25 22.0 3 916.7 G47 沁河冲洪积区 7.3 565 1.57 213 280 311 1 610 493 4.34 20.5 3 231.4 G48 沁河冲洪积区 7.5 80.8 1.49 53.7 25.7 27 120 286 0.69 22.9 452.4 G49 沁河冲洪积区 7.5 76.5 1.32 171 98.6 144 336 492 0.14 17.1 1 073.6 G50 沁河冲洪积区 7.6 78 1.59 148 86.1 90.3 202 512 19.80 29.2 881.8 G51 沁河冲洪积区 7.5 141 1.19 61.1 44.7 63.2 362 273 0.09 24.4 809.8 G52 沁河冲洪积区 7.7 18.1 0.46 44.3 41.7 17.2 57.7 274 < 0.01 22.5 316.5 G53 沁河冲洪积区 7.6 19.3 0.807 107 42 15.5 93.2 443 0.15 24.0 499.5 G54 沁河冲洪积区 7.2 78 1.4 171 67.1 149 268 373 10.70 9.9 931.7 G55 沁河冲洪积区 7.5 78.1 0.625 66.1 62.7 54.1 120 421 5.08 23.6 597.2 G56 沁河冲洪积区 7.6 61.7 1.43 75.7 60.9 49.9 119 388 6.47 26.0 569.1 G57 沁河冲洪积区 7.4 102 0.587 154 98.6 116 336 487 21.50 18.6 1 072.2 G58 沁河冲洪积区 7.8 177 0.796 86.5 64.3 92.7 333 436 2.50 22.0 974.8 G59 沁河冲洪积区 7.4 82.6 1 60.6 44.9 32.4 174 396 0.83 24.0 594.3 G60 沁河冲洪积区 7.4 126 0.798 90.7 109 78.1 462 401 1.06 23.5 1 068.2 G61 沁河冲洪积区 7.4 19.2 0.908 121 43.2 26.3 148 376 < 0.01 24.0 546.6 G62 沁河冲洪积区 7.3 145 0.986 108 92.3 204 295 422 2.91 23.3 1 059.2 G63 沁河冲洪积区 7.4 282 0.894 108 138 65.4 860 473 2.25 20.8 1 693.0 G64 沁河冲洪积区 7.4 175 0.894 68.1 95.3 126 320 494 8.64 21.0 1 040.9 G65 沁河冲洪积区 7.0 167 1.35 151 172 254 541 510 16.30 19.7 1 557.7 G66 沁河冲洪积区 7.7 225 10.5 128 53.7 227 479 156 3.07 0.2 1 204.3 G67 沁河冲洪积区 7.3 357 1.17 280 196 202 1 490 398 1.53 21.0 2 726.7 G68 沁河冲洪积区 7.2 434 1.36 252 217 171 1 680 493 12.30 22.5 3 014.2 G69 沁河冲洪积区 7.2 1060 2.89 432 580 600 4 030 455 15.60 21.0 6 948.0 G70 沁河冲洪积区 7.3 149 0.653 122 94.3 150 268 604 3.67 15.4 1 089.6 G71 沁河冲洪积区 7.5 152 0.532 83.4 120 249 235 498 18.60 18.8 1 107.5 G72 沁河冲洪积区 7.6 13.4 0.663 82.5 25.1 35 58.2 268 4.29 15.7 353.2 G73 沁河冲洪积区 7.0 877 2.35 477 555 1 080 3 610 355 2.61 14.2 6 781.5 G74 沁河冲洪积区 7.5 184 0.289 95.8 65.9 175 356 418 0.88 19.4 1 086.9 R1 大沙河上游水 7.3 164 6.63 111 63.5 175 356 205 1.63 4.2 980.3 R2 大沙河下游水 7.5 33.5 3.9 72 19.5 39.1 71.8 182 3.78 9.7 334.6 R3 新河水 7.5 29.8 3.79 69.8 19.2 38.4 68.1 180 3.79 9.2 322.9 R4 白马门河水 7.1 711 33.5 454 63.3 853 1 250 190 16.50 7.4 3 476.3 M1 企业污水 7.0 2 240 59.1 759 28 2 370 3 210 144 < 0.01 9.5 8 738.1 L1 湖水 7.7 253 3.65 141 147 727 412 178 0.18 11.4 1 772.8 3. 结果与讨论
3.1 氘氧同位素特征与地下水的补给来源
氘氧同位素可有效用于确定地下水的补给来源。本次研究测试了1个黄河水样，2个山前坡积-冲洪积区地下水样及11个沁河冲洪积平原区地下水样的氢氧同位素组成(表 1)。其中黄河水的δ2H值为-67.7‰，δ18O值为-9.3‰。沁河冲洪积平原区地下水δ2H和δ18O值范围分别为-70.5‰~-59.4‰，-9.5‰~-7.9‰，二者的平均值分别为-65.4‰和-8.9‰。山前坡积-冲洪积区地下水δ2H和δ18O值范围分别为-67.3‰~-64.3‰，-9.2‰~-8.8‰。黄河水相对于地下水同位素值偏负，是由于黄河水发源于西藏高原，海拔较高，受高程效应和大陆效应影响，同位素相对贫化。
研究区不同类型水样的δ2H和δ18O关系如图 2-a所示。将黄平华等[14]得出的郑州地区大气降水线方程作为当地雨水线(LMWL)(δ18O和δ2H数据来源国际原子能机构网站): δ2H=6.75δ18O-2.74。1961年Craig[15]给出的全球雨水线(GMWL)：δ2H=8δ18O+10，用于对比分析。由图 2-a可以看出，所有样点都位于当地雨水线的右下方，表明地下水起源于大气降水[16]，氢氧同位素趋势线方程为：δ2H=6.5δ18O-8.15(R2=9.8)。山前坡积-冲洪积区地下水同位素相对于中南部冲洪积区偏负，如水样G7，可能由于山前坡积-冲洪积区沉积物颗粒粗，渗透性好，地下水受到山区侧向径流补给的影响，高海拔区降水同位素值较低[17]。沁河冲洪积平原区地下水氢氧同位素值跨度大，相关性强，由于该区沉积物以粉细砂、粉质黏土为主，地势平坦有利于降水入渗补给，降雨的季节效应及气候环境均会影响同位素分布。
图 2 研究区水样δ2H vs.δ18O (a)、δ18O vs.地下水位埋深(b)关系图Figure 2. δ2H vs.δ18O diagram (a) and δ218 vs.groundwater level depth (b) of the water samples in the study area由氢氧同位素趋势线可知，斜率及截距均小于当地雨水线和全球雨水线，这是因为：一是降水补给过程中发生了二次蒸发[17]，该区降水量与相对湿度较小，而蒸发量约为降水量的3倍，蒸发效应强烈；二是与地下水赋存环境有关，尤其在地下水埋深浅且水动力相对弱区域，蒸发更强烈而导致同位素富集。从图 2-b可以看出沁河冲洪积平原区地下水δ18O与地下水位埋深成负相关关系，说明水位埋深浅处地下水受蒸发作用影响明显；随着地下水位埋深加大，两者的相关性变弱，说明地下水氢氧同位素还受到补给时期的气候，如温度、湿度、降雨量效应等的影响。高淑琴[12]利用3H测定的豫北平原浅层地下水(井深 < 50 m)年龄由小于20 a到40~50 a。年龄较小的地下水分布在太行山前和黄河北岸，向中间汇水区同位素年龄逐渐增大。近50年来河南地区降水同位素年际变化较小[17]。水样G27，G40位于研究区中部修武县附近，水位埋深分别为3.8 m和15.8 m，δ18O值明显偏低，分别为-9.4‰和-9.5‰，可能受到补给时季节效应的影响，如冬季降水的补给；或受到夏季降雨影响而导致同位素偏负。张东等[8]测得2003年8月采集的焦作市降水的δ18O值为-13.5‰。其次，黄河水位高于相邻的地下水水位，存在黄河水的侧向补给(图 1)。但从同位素关系看，黄河水与其临近的地下水同位素值并不相近，如S3，S6，S9等，表明浅层地下水虽受到了黄河水的混合，但因为运移缓慢，受到降水季节效应及后期蒸发影响更为明显(图 2-b)。
3.2 地下水化学组分空间分布特征
研究区内6个地表水样化学组分的结果如表 2所示，可以看出地表水中新河、大沙河的河水为淡水，ρ(TDS)范围为322.9~980.3 mg/L，大沙河上游ρ(TDS)略高，下游有新河水汇入大沙河，ρ(TDS)降低，水化学类型为HCO3·SO4·Cl-Na·Ca·Mg型。白马门河水和龙泉湖水受到焦作市工厂废水的影响，河水咸化，ρ(TDS)范围为1 772.8~3 476.3 mg/L，水化学类型为SO4·Cl-Ca·Mg型。ρ(TDS)最高点为化工厂排放的污水(M1)，ρ(TDS)达8 738.1 mg/L，其主要离子为SO42-、Cl-、Na+，约占总TDS的70%，这表明地表污水通过入渗-径流扩散威胁着地下水安全。
研究区内地下水基本呈中性-弱碱性，pH值范围为6.9~7.8，均值为7.4，空间变异不大。岩溶水以淡水为主，ρ(TDS)范围主要为332.3~682.8 mg/L，仅一个水样k5为微咸水，ρ(TDS)为1 107.9 mg/L。从绘制的地下水Piper三线图(图 3)可知，岩溶水主要组分为HCO3-，SO42-，Ca2+，Mg2+。随着地下水盐度增加，水化学类型由HCO3-Ca·Mg型逐渐向SO4·HCO3-Ca·Mg型转变。地下水中SO42-质量浓度升高，pH值由7.4降到7.1，可能是灰岩含煤层中的硫化物溶滤的结果，整体地下水盐度较低。
图 3 研究区水样Piper三线图Figure 3. Piper diagram of groundwater and surface water samples of the study area第四纪地层孔隙地下水盐度和各离子质量浓度的空间变化较大。K+，Na+，Ca2+，Mg2+，SO42-质量浓度与TDS质量浓度正相关(R2>0.75)。利用surfer克里金插值法绘制了地下水ρ(TDS-)等值线图(图 4)，可以看出地下水盐度整体呈现南北低、中间高的趋势，咸化的地下水沿三阳镇-修武县一线分布，与地下水排泄区一致。山前的坡积-冲洪积扇区为地下水补给区，以淡水为主，随着地下水流向逐渐向微咸水过渡(图 4); ρ(TDS)范围为274.1~2 651.2 mg/L(表 2)，均值为725 mg/L；地下水投点位于Piper三线图的左上，呈长条形分布(蓝色点)，Ca2+和Mg2+约占阳离子的80%，而阴离子以HCO3-，SO42-为主，随着盐度增加硫酸盐质量浓度升高(图 3)。该区域由于含水层渗透性好，地下水以溶滤作用为主。黄河-沁河北岸地下水受到河流的侧向补给，亦为淡水。沁河冲洪积扇中部为地下水排泄区，地下水以微咸水和咸水为主(图 4)，ρ(TDS)范围为316~6 948 mg/L(表 2)，均值为1 517 mg/L。其中微咸水(ρ(TDS)=1~3 g/L)主要分布在焦作市的西南部、新河两岸及武陟县北部；咸水(ρ(TDS)>3 g/L)主要分布大狮涝河两侧，呈西南-东北向条带状展布(图 4)。地下水主要组分在Piper三线图上较为分散，地下水类型复杂。微咸水水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Mg·Na型、HCO3·SO4-Na·Mg·Ca型和SO4·HCO3-Na·Mg·Ca型，咸水水化学类型主要为SO4-Na·Mg型和Cl-Na·Mg型。ρ(HCO3-)与ρ(TDS)相关性较差，其富集区位于修武县南部和焦作市西南并呈零星点状分布，空间变异性大，主要与沉积物中钙质结核分布有关。
绘制了A-A′剖面上地下水TDS及化学特征(图 5)，剖面上水样简分析结果见表 3。总体上，由山前倾斜坡积-冲洪积平原至山前交接洼地、沁河冲洪积平原地下水经历了淡水-微咸水-咸水-淡水的变化过程；咸水聚集主要受地下水动力场变化影响，补给区浅层地下水径流较快，更新能力强，盐度相对较低；排泄区地下水径流缓慢，滞留时间长，水岩作用充分和受蒸发累盐影响，咸水广布。
表 3 典型剖面上地下水pH值和TDS结果Table 3. pH and TDS of groundwater along the typical sectionsS1黄河水 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 pH 8.7 8.0 7.9 7.8 7.6 8.4 7.6 7.8 7.6 7.8 7.8 ρ(TDS)/(mg·L-1) 733.4 831.9 787.5 649.4 607.4 559.2 999.7 828.9 1 234.3 1 017.0 628.1 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 pH 7.8 7.7 7.7 7.7 7.5 7.45 7.9 7.3 7.7 7.7 7.5 ρ(TDS)/(mg·L-1) 597.9 859.6 2 098.5 2 521.5 1 685.4 2 207.4 3 579.8 2 288.5 2 602.2 2 428.5 2 330.2 S23 S24 S25 S26 S27 S28 S29 S30蟒河水 S31 S32黄河水 pH 8.3 8.1 8.2 8.2 8.6 7.7 7.9 8.9 8.1 8.7 ρ(TDS)/(mg·L-1) 713.1 1 594.5 624.7 496.6 818.4 1 311.6 952.8 708.4 654.7 667.0 3.3 地下水化学成因及演化分析
3.3.1 地下水水化学成因
地下水自山前冲洪积扇顶部-扇前缘洼地再至沁河冲洪积平原，水化学类型由简单至复杂，矿化度及各种离子质量浓度呈先增加后降低的趋势。基于Gibbs图[18]地下水成因机制的分析表明，岩溶水及山前坡积-冲洪积倾斜平原地下水盐度低，主要受岩石风化作用控制，而沁河冲洪积平原地下水盐度变化大，受岩石风化和蒸发浓缩作用的共同影响，同时还可能受到企业污水的影响(图 6)。山区基岩出露为奥陶系灰岩和石炭系灰岩、砂岩夹煤层，由于溶滤作用而富含HCO3-及Ca2+，Mg2+组分，这些岩溶裂隙地下水由北西向东南侧向补给第四纪含水层，在冲洪积扇粗颗粒地层中快速运移，进入沁河冲洪积平原，地势低平，沉积物颗粒细，地下水运移缓慢，水岩作用进一步增强，如地下水中可溶Si质量浓度明显升高(表 2)。同时排泄区地下水水位埋深较浅，在颗粒较小的松散岩土中，毛细作用形成支持毛细水高度大，极利于蒸发。地下水一方面接收从上游的山前倾斜冲积平原带来的大量盐分，另一方面受到长期蒸发浓缩作用，使地下水中的盐分持续聚集，在沁河北岸形成矿化度高约7 g/L(G69)的地下水[19]。
从地下水δ18O与ρ(Cl-)的关系图(图 7)中也可以看出，左侧低Cl-质量浓度地下水，ρ(Cl-)相对稳定而δ18O值在垂向上有变化，代表了不同气候条件下补给的地下水，如降水的季节效应或降雨量效应等；ρ(Cl-)与δ18O同时升高，代表高盐度的地下水受到了蒸发作用的影响；而ρ(Cl-)升高、δ18O不变的地下水，岩石风化溶解是其盐度增加的主要原因或由微量的含氯企业污水渗入，足以影响地下水化学组分，但对氢氧同位素改变不大[20]。盐度最大的地下水为SO4-Na·Mg型，SO42-质量浓度高达约4 g/L。关于硫酸盐的来源：一是北部山区奥陶系和石炭系基岩(含煤，富含硫铁矿)中含硫矿物的溶解；二是研究区土壤中石膏结核普遍存在，溶解作用使得硫酸盐质量浓度更高。Zhang等[6]测得焦作市南部浅层地下水的δ34SSO4和δ18OSO4均值分别为8.8‰和6.9‰，富集的同位素表明石膏溶解是地下水中硫的主要来源，其次还受到了人为活动的影响。
图 7 地下水δ18O与ρ(Cl-)关系图(圆圈大小示意TDS大小)Figure 7. Plot of the relationship between δ18O and Cl- concentration of the groundwater (the size of bubble indicates TDS)3.3.2 水岩相互作用
地下水中Cl-较稳定，基本不发生地球化学反应，因此常用各离子与Cl-的比值关系来说明化学组分的相对变化。Na+和Cl-的摩尔浓度比值γ(Na/Cl)可以表示水体Na+的富集程度[21]。如图 8-a所示研究区浅层地下水γ(Na/Cl)范围为0.35~6.6，均值为1.7。部分岩溶水与第四纪沉积物孔隙地下水位于γ(Na/Cl)=1(1∶1)岩盐溶解线附近，可能局部有岩盐的溶解。大部分沁河冲洪积区地下水位于γ(Na/Cl)=1∶1线上方，说明Na+相对Cl-更为富集，且在低Cl-浓度地下水中该比值显著高，表明在地下水补给区及径流区，地下水以岩石风化-溶滤作用为主。随着Cl-浓度的升高，该比值降低，表明有其他地球化学作用影响了Na+的赋存。由地下水水样的(Ca2++Mg2+-HCO3--SO42-)与(Na++K+-Cl-)的关系图(图 8-c)可知，两者呈现出负相关关系，表明地下水中存在Na/K与Ca/Mg阳离子交换作用[22]，尤其在高盐度地下水中表现得更为显著。排泄区全新世沉积物以粉质黏土为主，易于阳离子交换作用的发生。但两者趋势线的斜率小于1，进一步说明除离子交换外，地下水径流过程中硅酸盐，如钠长石或钾长石的风化作用，使得Na+、K+离子质量浓度增加[23]。地下水中Ca2+、Mg2+、HCO3-和SO42-主要来自于沉积物中方解石、白云石等碳酸盐以及石膏等矿物的风化溶解，如图 8-b所示坡积-冲洪积区水样均落在(Ca2++Mg2+)/(HCO3-+SO42-)=1∶1关系线附近。沁河冲洪积区高盐度的地下水样品位于1∶1关系线下方，主要受地下水中阳离子交换作用的影响，引起Ca2+，Mg2+质量浓度降低。其次，由SO4-Cl关系图(图 8-d)可知，大部分地下水样点位于企业污水-地下淡水混合线上方，表明硫酸盐的富集主要是含硫矿物的溶解所致，部分微咸水可能受到污水渗漏影响(图 8-d)。
图 8 研究区水样离子比例关系图Figure 8. Plot of the relationship between ions of the water samples in the study area3.3.3 人为污染
人为活动一方面导致地下水水量变化，干扰了地下水运动流场，另一方面直接影响地下水Na+、Cl-、SO42-、NO3-等溶质质量浓度的变化。研究区焦作市内煤田开采区、水泥厂、电厂、化工厂等分布较多(图 1)。由于大量排放工业废水，加之多年来农业大量使用农药、化肥、引用污水灌溉及城镇生活污水排放，导致地表河渠、表层土壤及地下水受到了不同程度的污染[24-25]。白马门河、群英河均接收了工业园区排放的废水，如采集的白马门河水和龙泉湖水均为微咸水，SO42-和Cl-质量浓度占阴离子的80%左右，部分河段河水渗漏严重[8]。采集的某化工类企业污水(M1)矿化度达8 738.1 mg/L，更加富集氯化物和硫酸盐。由SO4-Cl关系(图 8-d)可知，部分地下水样品分布趋势朝向白马门河和企业污水端元，说明除水岩作用外，地表污水的渗漏补给也是地下水盐度增加的原因。但污水影响有限，根据污水-地下水混合模型计算结果，污水的混合比例小于15%。受污染的地下水以微咸水为主，沿着大沙河、蒋沟河两岸分布，呈线状污染带，Cl-和SO42-质量浓度明显升高。地下水NO3-质量浓度范围为0.01~56.2 mg/L。山前坡积-冲洪积区地下水中NO3-超过饮用水标准(>10 mg/L)的占比为54%，沁河冲洪积平原地下水样品NO3-超标占比为33%(图 8-e)，超标的水样点主要分布在五里源、周庄及焦作市南部耕地区内。总体上山前冲洪积地下水为低氯、高NO3/Cl比、硝态氮污染较为明显，该区沉积物渗透性好，可能存在农业面源污染(图 8-f)；沁河冲洪积物地下水中硝态氮污染范围小，但个别点较为严重，7个地下水样品NO3-质量浓度大于20 mg/L。除了农业污染外，地下水在粉质黏土或粉细砂地层中的硝化作用也是NO3-质量浓度增加的另一途径[2, 26]。
4. 结论
(1) 豫北平原冲积扇地下水分布有淡水、微咸水和咸水。ρ(TDS)最高达6 948 mg/L，其中高盐度咸水区主要分布在三阳镇-修武县一线的沁河冲洪积平原。地下水主要离子为Na+，Ca2+，Mg2+，HCO3-，SO42-。地下水化学特征受地形地貌、气候及岩性等多因素影响，表现为空间分布上的水化学类型分带。山前冲洪积扇地貌地下水类型一般为HCO3-Ca·Mg型，至前缘洼地处，地下水盐度增加，水化学类型比较复杂，以HCO3·SO4-Na·Mg·Ca型、SO4-Na·Mg型为主，至黄河-沁河北岸，地下水盐度降低。
(2) 地下水起源于大气降水，化学组分受水岩相互作用控制。Na+，K+主要受硅酸盐岩风化溶解和阳离子交换作用控制。HCO3-，SO42-，Ca2+，Mg2+主要受碳酸盐岩和石膏等矿物的溶解作用控制。SO42-和Cl-浓度的增加还受到企业污水的影响，混合比小于15%。地下水中NO3-超标样品占比为40%，主要受农业氮肥及生活污水灌溉影响。在排泄区地下水水位埋深浅，受长期的水岩作用、蒸发浓缩和人为活动的共同影响，形成了条带状分布的地下咸水带。
(3) 豫北平原地下水具有良好的分带性，补给区、径流区和排泄区水文地球化学过程差异明显，其中补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主，径流区发生硅酸盐岩的风化溶解作用以及阳离子交换作用，排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。研究区地下水水质以地质和气候成因为主，还受到了工业废水和农业灌溉的影响。
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图 1 研究区地层、剖面图及水样采集点
Figure 1. Stratum, profile, and water sample′s location of the study area
图 2 研究区水样δ2H vs.δ18O (a)、δ18O vs.地下水位埋深(b)关系图
Figure 2. δ2H vs.δ18O diagram (a) and δ218 vs.groundwater level depth (b) of the water samples in the study area
图 3 研究区水样Piper三线图
Figure 3. Piper diagram of groundwater and surface water samples of the study area
图 7 地下水δ18O与ρ(Cl-)关系图(圆圈大小示意TDS大小)
Figure 7. Plot of the relationship between δ18O and Cl- concentration of the groundwater (the size of bubble indicates TDS)
图 8 研究区水样离子比例关系图
Figure 8. Plot of the relationship between ions of the water samples in the study area
表 1 研究区水样氢氧同位素测试结果
Table 1. Hydroxide isotopes test of water samples of the study area
水样编号 S1 S3 S6 S9 S14 S16 G40 G38 G35 G32 G28 G27 G1 G7 黄河水 沁河冲洪积区地下水 坡积-冲洪积区地下水 δ2H/‰ -67.7 -64.2 -65.9 -63.9 -66.6 -67.4 -70.5 -61.8 -65.9 -62.0 -59.4 -68.6 -64.3 -67.3 δ18O/‰ -9.3 -8.8 -8.9 -8.6 -9.0 -9.2 -9.5 -8.4 -8.9 -8.3 -7.9 -9.4 -8.8 -9.2 
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表 2 不同地貌单元地下水及地表水化学组分测试结果
Table 2. Chemical composition of surface water and groundwater in different geomorphologic units
编号 地貌区 pH Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- SO42- HCO3- NO3- 可溶Si TDS ρB/(mg·L-1) k1 岩溶水 7.5 37.2 1.82 135 42.7 56.8 212 288 5.33 16.8 634.9 k2 岩溶水 7.6 14.3 1.83 121 37.6 22.6 219 224 7.07 15.3 535.4 k3 岩溶水 7.6 12.1 1.38 82.7 21.7 17.7 58.6 270 3.11 13.9 332.3 k4 岩溶水 7.6 9.62 1.15 77.8 20.7 12.9 51.2 253 4.58 14.4 304.5 k5 岩溶水 7.1 68.1 3.12 231 70.7 150.0 383 398 3.01 19.8 1 107.9 k6 岩溶水 7.4 43.3 0.926 120 52.7 77.5 142 349 12.10 28.2 623.0 k7 岩溶水 7.5 43.7 1.94 140 46.8 120.0 175 302 4.39 18.7 682.8 G1 坡积-冲洪积区 7.4 16.6 1.02 103 27.4 25.3 51.7 304 8.81 21.7 385.8 G2 坡积-冲洪积区 7.5 14.2 0.493 107 19.0 13.5 49.4 377 0.76 24.4 392.9 G3 坡积-冲洪积区 7.6 11.9 0.945 67.2 20.5 7.16 36.2 254 3.24 12.9 274.1 G4 坡积-冲洪积区 7.3 25.3 1.37 116 40.5 36.7 74.4 367 17.90 22.0 495.7 G5 坡积-冲洪积区 7.8 12.6 1.12 81.2 21.9 13.5 32.9 272 3.89 15.3 303.1 G6 坡积-冲洪积区 7.5 15.4 1.57 97.5 32.6 19.4 57 314 8.58 17.3 389.1 G7 坡积-冲洪积区 7.3 19.4 1.85 109 40.6 24.1 67.6 341 14.30 24.2 447.4 G8 坡积-冲洪积区 7.3 22.2 2.28 102 39.1 21.4 65.2 341 8.89 22.6 431.6 G9 坡积-冲洪积区 7.1 23.5 4.36 147 33.1 19.3 117 366 0.05 20.4 527.3 G10 坡积-冲洪积区 7.4 24.3 0.832 109 34.3 28.6 67 341 7.66 23.5 442.2 G11 坡积-冲洪积区 7.4 24.8 1.95 105 39.0 26.6 70.8 350 10.10 27.4 453.3 G12 坡积-冲洪积区 7.2 60.2 0.85 169 60.3 30.7 65.9 391 6.12 24.9 588.6 G13 坡积-冲洪积区 7.0 63.9 1.12 273 64.8 72.3 159 531 17.00 28.9 916.6 G14 坡积-冲洪积区 7.1 467 1.76 365 92.6 506 1060 289 14.30 26.4 2 651.2 G15 坡积-冲洪积区 7.3 91.2 1.76 225 67.4 182 333 424 10.70 23.6 1 123.1 G16 坡积-冲洪积区 6.9 114 9.12 271 82.6 175 370 577 22.50 30.7 1 332.7 G17 坡积-冲洪积区 7.3 59.2 1.46 108 48.4 62.1 171 322 5.69 26.5 616.9 G18 坡积-冲洪积区 7.2 92.3 0.76 162 87.9 171 194 480 24.80 28.1 972.8 G19 坡积-冲洪积区 7.1 58 0.705 159 61.5 166 135 367 17.80 28.7 781.5 G20 坡积-冲洪积区 7.5 58.1 0.554 95.4 50.3 81.9 73 411 2.06 21.7 566.8 G21 坡积-冲洪积区 7.3 89.8 1.15 230 83.7 393 334 323 12.20 25.8 1 305.4 G22 坡积-冲洪积区 7.3 28.6 0.52 128 30.9 46 125 381 13.10 23.7 562.6 G23 沁河冲洪积区 7.5 39.1 1.75 121 44.1 41 141 369 10.70 21.3 583.2 G24 沁河冲洪积区 7.4 25.8 1.48 127 46 36.7 86.4 376 22.70 23.4 534.1 G25 沁河冲洪积区 7.5 31 1.70 136 58.1 65.7 143 379 10.70 28.4 635.7 G26 沁河冲洪积区 7.4 20.5 2.24 93.9 35.8 21.2 65.4 316 6.30 21.8 403.3 G27 沁河冲洪积区 7.3 40.2 1.56 134 71.7 73.8 142 375 22.90 27.0 673.7 G28 沁河冲洪积区 7.0 246 1.21 246 221 721 460 501 19.80 17.1 2 165.5 G29 沁河冲洪积区 7.2 26.5 3.22 121 45.4 29.8 102 393 6.93 31.4 531.4 G30 沁河冲洪积区 7.3 137 1.02 84.6 71.9 74.8 242 466 1.77 23.0 846.1 G31 沁河冲洪积区 7.1 268 0.202 165 83.8 232 434 530 5.29 19.2 1 453.3 G32 沁河冲洪积区 7.2 395 1.81 177 117 250 806 487 9.42 20.3 1 999.7 G33 沁河冲洪积区 7.2 49.9 1.21 162 86.8 92.2 150 573 11.90 20.8 840.5 G34 沁河冲洪积区 6.9 398 15.8 202 170 376 681 651 38.60 19.5 2 206.9 G35 沁河冲洪积区 7.2 335 0.601 80.8 79.2 110 357 719 2.14 17.0 1 324.2 G36 沁河冲洪积区 7.1 126 0.54 157 83.6 160 146 434 56.20 20.7 946.3 G37 沁河冲洪积区 7.2 270 0.874 105 74.6 74.2 351 719 9.33 21.1 1 244.5 G38 沁河冲洪积区 7.2 217 0.65 234 163 319 609 460 17.30 26.4 1 790.0 G39 沁河冲洪积区 7.3 37.1 1.07 86.5 50.4 40 54 422 3.46 25.6 483.5 G40 沁河冲洪积区 7.8 930 1.6 234 330 411 2 240 561 0.40 23.5 4 427.5 G41 沁河冲洪积区 7.3 232 2.41 156 47.5 185 402 372 2.22 20.2 1 213.1 G42 沁河冲洪积区 7.4 193 1.79 140 126 345 282 491 5.76 16.7 1 339.1 G43 沁河冲洪积区 7.4 234 2.6 107 99.7 241 319 493 2.83 15.9 1 252.6 G44 沁河冲洪积区 7.1 626 1.63 283 249 533 1 360 533 15.00 21.4 3 334.1 G45 沁河冲洪积区 6.7 248 17.1 162 79.5 234 480 453 < 0.01 14.8 1 447.1 G46 沁河冲洪积区 7.3 730 2.46 183 269 349 2 140 484 1.25 22.0 3 916.7 G47 沁河冲洪积区 7.3 565 1.57 213 280 311 1 610 493 4.34 20.5 3 231.4 G48 沁河冲洪积区 7.5 80.8 1.49 53.7 25.7 27 120 286 0.69 22.9 452.4 G49 沁河冲洪积区 7.5 76.5 1.32 171 98.6 144 336 492 0.14 17.1 1 073.6 G50 沁河冲洪积区 7.6 78 1.59 148 86.1 90.3 202 512 19.80 29.2 881.8 G51 沁河冲洪积区 7.5 141 1.19 61.1 44.7 63.2 362 273 0.09 24.4 809.8 G52 沁河冲洪积区 7.7 18.1 0.46 44.3 41.7 17.2 57.7 274 < 0.01 22.5 316.5 G53 沁河冲洪积区 7.6 19.3 0.807 107 42 15.5 93.2 443 0.15 24.0 499.5 G54 沁河冲洪积区 7.2 78 1.4 171 67.1 149 268 373 10.70 9.9 931.7 G55 沁河冲洪积区 7.5 78.1 0.625 66.1 62.7 54.1 120 421 5.08 23.6 597.2 G56 沁河冲洪积区 7.6 61.7 1.43 75.7 60.9 49.9 119 388 6.47 26.0 569.1 G57 沁河冲洪积区 7.4 102 0.587 154 98.6 116 336 487 21.50 18.6 1 072.2 G58 沁河冲洪积区 7.8 177 0.796 86.5 64.3 92.7 333 436 2.50 22.0 974.8 G59 沁河冲洪积区 7.4 82.6 1 60.6 44.9 32.4 174 396 0.83 24.0 594.3 G60 沁河冲洪积区 7.4 126 0.798 90.7 109 78.1 462 401 1.06 23.5 1 068.2 G61 沁河冲洪积区 7.4 19.2 0.908 121 43.2 26.3 148 376 < 0.01 24.0 546.6 G62 沁河冲洪积区 7.3 145 0.986 108 92.3 204 295 422 2.91 23.3 1 059.2 G63 沁河冲洪积区 7.4 282 0.894 108 138 65.4 860 473 2.25 20.8 1 693.0 G64 沁河冲洪积区 7.4 175 0.894 68.1 95.3 126 320 494 8.64 21.0 1 040.9 G65 沁河冲洪积区 7.0 167 1.35 151 172 254 541 510 16.30 19.7 1 557.7 G66 沁河冲洪积区 7.7 225 10.5 128 53.7 227 479 156 3.07 0.2 1 204.3 G67 沁河冲洪积区 7.3 357 1.17 280 196 202 1 490 398 1.53 21.0 2 726.7 G68 沁河冲洪积区 7.2 434 1.36 252 217 171 1 680 493 12.30 22.5 3 014.2 G69 沁河冲洪积区 7.2 1060 2.89 432 580 600 4 030 455 15.60 21.0 6 948.0 G70 沁河冲洪积区 7.3 149 0.653 122 94.3 150 268 604 3.67 15.4 1 089.6 G71 沁河冲洪积区 7.5 152 0.532 83.4 120 249 235 498 18.60 18.8 1 107.5 G72 沁河冲洪积区 7.6 13.4 0.663 82.5 25.1 35 58.2 268 4.29 15.7 353.2 G73 沁河冲洪积区 7.0 877 2.35 477 555 1 080 3 610 355 2.61 14.2 6 781.5 G74 沁河冲洪积区 7.5 184 0.289 95.8 65.9 175 356 418 0.88 19.4 1 086.9 R1 大沙河上游水 7.3 164 6.63 111 63.5 175 356 205 1.63 4.2 980.3 R2 大沙河下游水 7.5 33.5 3.9 72 19.5 39.1 71.8 182 3.78 9.7 334.6 R3 新河水 7.5 29.8 3.79 69.8 19.2 38.4 68.1 180 3.79 9.2 322.9 R4 白马门河水 7.1 711 33.5 454 63.3 853 1 250 190 16.50 7.4 3 476.3 M1 企业污水 7.0 2 240 59.1 759 28 2 370 3 210 144 < 0.01 9.5 8 738.1 L1 湖水 7.7 253 3.65 141 147 727 412 178 0.18 11.4 1 772.8
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表 3 典型剖面上地下水pH值和TDS结果
Table 3. pH and TDS of groundwater along the typical sections
S1黄河水 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 pH 8.7 8.0 7.9 7.8 7.6 8.4 7.6 7.8 7.6 7.8 7.8 ρ(TDS)/(mg·L-1) 733.4 831.9 787.5 649.4 607.4 559.2 999.7 828.9 1 234.3 1 017.0 628.1 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 pH 7.8 7.7 7.7 7.7 7.5 7.45 7.9 7.3 7.7 7.7 7.5 ρ(TDS)/(mg·L-1) 597.9 859.6 2 098.5 2 521.5 1 685.4 2 207.4 3 579.8 2 288.5 2 602.2 2 428.5 2 330.2 S23 S24 S25 S26 S27 S28 S29 S30蟒河水 S31 S32黄河水 pH 8.3 8.1 8.2 8.2 8.6 7.7 7.9 8.9 8.1 8.7 ρ(TDS)/(mg·L-1) 713.1 1 594.5 624.7 496.6 818.4 1 311.6 952.8 708.4 654.7 667.0
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