陶枣盆地岩溶水水化学特征及劣变机制

煤矿开采造成陶枣盆地奥陶系灰岩裂隙岩溶水SO₄^2-浓度超标,岩溶水水质劣变。综合运用数理统计、图解法、硫氧同位素分析、水文地球化学模拟和PCA-APCS-MLR模型等方法对研究区岩溶水水化学特征及劣变机制进行了分析。结果表明：（1）研究区岩溶水主要为弱碱性水,岩溶水中SO₄^2-浓度范围为106.09～1 133.51 mg/L,高值区主要分布在各水源地集中排泄点附近,水化学类型以HCO₃·SO₄-Ca和SO₄·HCO₃-Ca型为主;（2）研究区的水化学组分受岩石风化作用的控制,主要来源为碳酸盐岩溶解,存在阳离子交替吸附作用;（3）岩溶水中δ³⁴S-SO₄^2-介于-1.7‰～3.3‰之间、δ¹⁸O-SO₄^2-介于1.2‰～12.6‰之间,反映SO₄^2-来源较为单一,对δ³⁴S-SO₄^2-和δ¹⁸O-SO₄^2-各来源特征值的分析表明,串层污染、矿坑排水沿河道渗漏以及大气降水下渗为岩溶水中SO₄^2-的主要来源途径,其来源平均贡献率分别为44.28%、30.00%、25.72%;（4）采矿活动致使煤系地层高SO₄^2-浓度矿坑水进入岩溶水引发地下水流系统变异,这是陶枣盆地岩溶水水质劣变的根本原因。本研究对陶枣盆地岩溶水的污染防控和供水安全具有指导意义。