环境科学  2021, Vol. 42 Issue (11): 5312-5321   PDF    
引用本文
张志雄, 王仕琴, 张依章, 冯文钊. 雄安新区唐河污水库残留污染物对地下水水化学动态的作用机制[J]. 环境科学, 2021, 42(11): 5312-5321.
ZHANG Zhi-xiong, WANG Shi-qin, ZHANG Yi-zhang, FENG Wen-zhao. Dynamic Mechanisms of Groundwater Quality by Residual Contaminants of the Tanghe Wastewater Reservoir in Xiong'an New Area[J]. Environmental Science, 2021, 42(11): 5312-5321.
雄安新区唐河污水库残留污染物对地下水水化学动态的作用机制
张志雄1,2, 王仕琴1, 张依章3,4, 冯文钊1,2     
1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心, 农业水资源重点实验室, 河北省节水农业重点实验室, 石家庄 050022;
2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 中国环境科学研究院, 北京 100012;
4. 天津市滨海新区环境创新研究院, 天津 300450
收稿日期: 2021-03-19; 修订日期: 2021-05-07
基金项目: 国家自然科学基金项目（42071053）；国家重点研发计划项目（2018YFD0800306，2018YFC0406502）；河北省杰出青年科学基金项目（D2019503072）
作者简介: 张志雄(1995~), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为地下水环境, E-mail: zhangzhixiong18@mails.ucas.ac.cn
通信作者: 王仕琴, E-mail: sqwang@sjziam.ac.cn; 张依章, E-mail: zhangyizhang8102@163.com
摘要: 唐河污水库位于雄安新区白洋淀西侧，污水库渗漏和污水灌溉历时长达40 a，包气带中累积大量污染物.识别污水渗漏和灌溉复合系统残留污染物对地下水水化学动态的作用机制，对雄安新区的水环境保护至关重要.利用水化学离子示踪及改进的氯碱指数等水文地球化学方法，解析浅层地下水水化学时空特征及演化机制.结果表明，污水库区地下水水化学类型为SO4·HCO3-Na型，平均污水混合比例为48.4%，阳离子交替吸附作用和岩盐溶解作用分别为地下水提供了29.9%和8.6%的钠离子；污灌区地下水水化学类型为SO4·HCO3-Na·Mg型，平均污水混合比例为58.3%，阳离子交替吸附作用降低了地下水中8.1%的钠离子；降水和灌溉水的混合稀释作用导致残留污水混合比例和矿物饱和指数降低，促进地下水中钠离子与土壤胶体吸附的钙镁离子的交换作用.含水层反硝化作用能有效减少地下水硝酸盐污染.此外，污水库修复前后污水比例分别为61.5%和49.3%.污水渗漏和灌溉复合系统中长期滞留的污染物将在降雨和灌溉模式驱动下以不同程度的污水物理混合和水岩相互作用持续影响浅层地下水水质.
关键词: 污水渗漏      污水灌溉      浅层地下水      水文地球化学      唐河污水库      白洋淀流域      雄安新区     
Dynamic Mechanisms of Groundwater Quality by Residual Contaminants of the Tanghe Wastewater Reservoir in Xiong'an New Area
ZHANG Zhi-xiong1,2 , WANG Shi-qin1 , ZHANG Yi-zhang3,4 , FENG Wen-zhao1,2     
1. Key Laboratory of Agricultural Water Resources, Hebei Key Laboratory of Agricultural Water-saving, Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China;
4. Chinese Research Academy of Environmental Sciences Tianjin Branch, Tianjin 300450, China
Abstract: Tanghe wastewater reservoir(TWR) is located on the west side of Baiyangdian Lake in Xiong'an New Area, where sewage infiltration and irrigation has been taking place for 40 years, and a large number of contaminants have accumulated in the unsaturated zone. Identifying the mechanisms by which this combined system contributes to groundwater hydrochemical dynamics is important for the protection of the water environment in the area. Hydrogeochemical methods such as tracing and improved chlor-alkali index are used to analyze the spatial and temporal characteristics and evolution mechanisms of shallow groundwater. The study shows that the groundwater chemistry in the sewage reservoir area is SO4·HCO3-Na type, with an average sewage fraction of 48.4%, and the contribution of Na+ from ion exchange and halite dissolution is 29.9% and 8.6%, respectively. The chemical type of groundwater in the sewage irrigation area is SO4·HCO3-Na·Mg, the average sewage fraction is 58.3%, and Na+ consumption of ion exchange is 8.1%. The mix dilution of precipitation and irrigation leads to a reduction in the effluent fraction and saturation index in the groundwater, and promotes the adsorption of Na+ from groundwater into the soil. Denitrification in aquifers can effectively reduce groundwater nitrate pollution. In addition, the sewage fraction before and after the restoration of the reservoir was 61.5% and 49.3%, respectively. Pollutants retained in the sewage infiltration and irrigation combined system will continue to affect the quality of shallow groundwater with varying degrees of mixing and water-rock interaction driven by rainfall and irrigation.
Key words: sewage infiltration      sewage irrigation      shallow groundwater      hydrogeochemistry      Tanghe wastewater reservoir      Baiyangdian watershed      Xiong'an New Area     

世界上诸多发展中国家存在工业废水处理不善的局面[1], 导致当地地表水和地下水体的水质恶化, 影响水环境安全和人类健康[2~5].工业废水常通过污水库[6]、河流[7]以及农田[8]等区域渗漏影响地下含水系统.有研究发现污水的物理混合作用是影响地下水水质的主导因素[5, 9, 10], 其与水岩相互作用、氧化还原反应及微生物相互作用等[11~13]共同决定着污水的影响程度和范围.对于长期无防渗的污水库渗漏和污水灌溉系统来说, 局地尺度地下水污染会扩大到区域尺度, 造成更为严重的环境问题[14~17].然而目前少有研究关注污水库渗漏和污水灌溉复合条件下地下水水化学特征和演变趋势.

唐河污水库位于雄安新区, 主要接纳保定市未处理的高浓度工业废水, 对周边地下水环境造成了极大的威胁[18], 严重影响着雄安新区的水环境安全.袁瑞强等[19]的研究表明唐河污水库周边的地下水水质正持续恶化, 并认为该区域浅层地下水不适合农业灌溉. Wang等[10]基于同位素和水化学的方法估算, 约有76%的污水通过渗漏和灌溉补给污水库周边地下水, 并确定污水库南岸的地下水污染范围可达2.5 km之外.过去的研究多集中于地下水污染现状的评价, 缺少对地下水水质演化过程的研究, 历史时期包气带残留污水对地下水水质的影响仍然不明.

本文以唐河污水库中段典型断面的浅层地下水为研究对象, 通过长时间序列监测和样品采集, 利用统计分析、Piper图、Gibbs图及离子比例等方法分析地下水水化学特征和演化过程, 并运用质量平衡、离子反应变化量、矿物饱和指数和氯碱指数定量残留污水混合和地球化学反应过程.本研究创新之处在于关注污水库渗漏和灌溉复合系统下的包气带残留污染对地下水水质的影响, 并结合离子反应变化量对氯碱指数进行改进, 改进的氯碱指数可应用于存在钠或氯污染的研究区判断阳离子交替吸附作用的方向与强度.因此, 本研究不仅对阐明复杂人为活动下地下水多源混合和演化具有重要的科学意义, 也对当地地下水资源合理开发及地下水环境保护具有现实的指导价值.

1 材料与方法 1.1 研究区概况

唐河污水库位于白洋淀流域下游, 处于保定市和白洋淀之间, 与白洋淀仅一闸之隔[图 1(a)].研究区地处暖温带, 属大陆性季风气候; 多年平均气温为13℃, 年均降水量为504 mm, 75%以上的降水集中在7~9月, 年均蒸发量为1 208 mm[10].该地区的降雨无法维持农业生产, 作物需要额外大约400mm·a-1的灌溉用水[20].区内主要作物为冬小麦和夏玉米, 冬小麦一般需要3次60~80 mm的灌溉, 分别在冬小麦的播种(10月下旬)、拔节(4月中旬)和抽穗(5月中旬)进行灌溉, 夏玉米只在播种(6月中旬)时需要70 mm左右的灌溉水[21].

图 1 研究区位置及水文地质结构 Fig. 1 Location and hydrogeological structure of the study area

研究区属第四系冲湖积平原[22], 区内浅部沉积层主要由砂土、粉土与粉质黏土交错形成, 本研究中涉及到的浅层地下水含水层深度为30 m, 包含两个砂层含水层.由图 1(c)可见, 其中第一含水层为主要含水层, 岩性为中砂, 厚度为1.2~6.0 m, 顶板埋深为7.7~14.6 m, 为中等透水层; 第二含水层不连续且厚度小, 平均厚度为1.0 m, 顶板埋深为20.0~28.9 m, 具有微承压性; 两含水层之间存在不连续且厚度不等粉土和粉质黏土, 为相对弱透水层; 第二含水层以下存在具有一定厚度的连续粉质黏土层.区内浅层地下水主要补给项为降水、灌溉水和污水, 其中有76%的污水通过渗漏和灌溉补给到含水层中[10]; 而地下水灌溉开采为主要排泄项, 多年过度开采导致区内地下水位下降[23]; 近年来白洋淀人工补水, 目前区内地下水位呈现东北高西南低的态势[24].

唐河污水库于1975年紧邻唐河故道由人工开挖建成, 从西到东总长17.5 km, 分南北两库. 1977年北库投入使用, 主要用于存放保定市高浓度SO4-Na型的工业废水, 库容为720万m3.自2010年以来, 污水库排污受管制, 沿河以及附近村镇的小型炼铜厂、炼铝厂陆续关闭, 大部分河道(污水库)干涸. 2018年6月开展唐河污水库污染治理与生态恢复一期工程(后文简称为污水库治理), 主要清除库区残存污水和污泥.历史蓄污时期两侧农田以污水灌溉为主, 近十几年主要以80~120 m深度地下水灌溉为主(据2008年调查), 后文以“灌溉水”表示80~120 m的地下水.

1.2 实验布置与样品采集

本研究选择污染程度最高的污水库中段[10], 由南至北在污水库和两侧农田区域依次设置8个30 m深度的浅层含水层观测井[C00~C6, 图 1(b)], 其中C3位于污水库中间, 采样时期污水库中仍有残留污水; C2和C4位于污水库两侧岸边; C1和C5分别位于唐河污水库南北堤坝外侧; C0和C6位于污水库南北侧农田, 距离污水库堤坝约300 m, 代表了污水渗漏和灌溉双重影响条件下观测孔; C00位于污水库下游的唐河新道北侧, 距污水库650 m.地下水监测频率为每月一次, 监测期为2017年10月至2019年6月, 共采集140个地下水样.样品采集时, 利用水位计测定地下水埋深, 利用手持式野外参数仪(WM-22EP, DKK, 日本)现场测定水温、溶解性总固体(TDS)和pH值.地下水样品用于检测水化学组分, 主要包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-.其中HCO3-是通过双指示剂滴定法测定, 其它组分皆是通过离子色谱仪(ICS-2100, Dionex, 美国)测定, 检出限为0.02mg·L-1.所有样品测试结果的阴阳离子平衡核算的误差皆在最大允许误差[25]之内.

1.3 数据分析方法 1.3.1 端元混合分析与离子反应变化量

基于质量守恒原理的端元混合分析方法常用来计算水文循环中多源混合比例[5, 26], 污水混合比例计算公式为[5, 27]:

(1)

式中, I为保守离子浓度, mmol·L-1; A和B分别表示地下水补给混合端元; C表示地下水.

离子反应变化量(Δi)是指某一组分因物理混合之外的过程所造成的变化量, 可用于定量分析水文循环中潜在的化学反应和水文地球化学过程.Δi值的正负分别表示该组分在这类过程中被累积和消耗.

(2)

式中, FA为污水混合比例; i为离子浓度, mmol·L-1; A和B分别表示地下水补给混合端元; C表示地下水.

1.3.2 矿物饱和指数与氯碱指数

矿物饱和指数(SI)可表征水与矿物之间相互作用的程度, SI值的正负分别表示该矿物处于过饱和欠饱和状态[28].

(3)

式中, IAP为离子活度积; K为溶解平衡常数.

氯碱指数(CAI-Ⅰ和CAI-Ⅱ)常常被用来表征阳离子交替吸附的方向和强弱; 两者大于0, 说明地下水中的Na+和K+与土壤中的Ca2+和Mg2+发生交换作用; 两者小于0, 说明地下水中的Ca2+和Mg2+与土壤中的Ca2+和Mg2+发生交换作用; 指数绝对值大小代表交替强弱[29, 30].

(4)
(5)
2 结果与讨论 2.1 地下水水化学时空分布特征 2.1.1 地下水水化学空间分布特征

表 1是各观测孔地下水水位、pH、TDS和主要水化学离子质量浓度监测统计.从中可知, 污水库区的地下水水位高于南北两侧, 库区C3平均水位-4.33 m, 库区南侧C00和北侧C6平均水位-5.17 m和-4.82 m, 水力梯度小(0.35‰ ~1.2‰), 且含水层厚度小(1.2~6.0 m), 说明研究区浅层地下水侧向径流通量小.地下水pH为7.01~8.34, 均属偏碱性水.TDS值高且变动幅度较大, 均值为2 201.0 mg·L-1, 89%样品属微咸水.地下水中阴阳离子质量浓度高低顺序分别为: SO42-＞HCO3-＞Cl-＞NO3-和Na+＞Ca2+/Mg2+＞K+, 其中SO42-和Na+质量浓度均值分别为863.2mg·L-1和425.0mg·L-1.各观测孔的主要离子质量浓度空间差异性较大, 如污水库岸边(C2和C4)的地下水中SO42-、Na+和Mg2+等离子质量浓度及TDS值低于污灌区域(C00、C0和C6)和污水库(C3), 可进一步说明研究区浅层地下水侧向流动性弱.此外, NO3-质量浓度变异系数较大, 与硝酸盐不稳定有关.

表 1 地下水监测指标统计1) Table 1 Statistics of groundwater monitoring indicators

图 2是各观测孔地下水水化学组分Piper图.从中可知, 污水库区和污灌区的地下水组分具有显著差异性, 且大部分在污水、降水和灌溉水三角区之外.C3和C00相对于污水, 其阳离子(Na+和K+)比例不变, 而阴离子(SO42-和Cl-)比例下降, 说明与污水的关系密切, 水化学类型主要为SO4·HCO3-Na型, 其中C00位于污水库地下水流场下游, 可能代表历史时期污水的影响, 因此体现出与C3相近的特征.污水库两岸(C2和C4)主要位于C3的下部, 说明除了库区内污水侧向补给影响, 还与水岩相互作用有关, 水化学类型为HCO3·SO4-Cl·Na型; 库堤外侧(C5)和农田区域(C0和C6)的样点位于Piper图菱形上部, 一方面与灌溉水和降水混合稀释有关, 另外一方面Na+与K+离子质量浓度比例降低, 可能存在阳离子交替吸附作用的影响, 水化学类型为SO4·HCO3-Na·Mg型.

图 2 研究区地下水水化学组分Piper图 Fig. 2 Piper diagram for the groundwater samples in the study area

2.1.2 地下水主要水化学离子随时间变化特征

图 3为地下水水位、TDS和主要水化学离子的时间序列.由图 3(a)可见, 整个监测时段内污水库水位高于南北两侧; 从2017年10月至2019年6月, 断面平均地下水位以1.37 m·a-1的速度呈持续下降趋势, 仅在雨季有小幅升高, 污水库治理(2018年6月)前下降幅度大于污水治理后.与地下水水位变化幅度不同, 地下水TDS与主要离子的质量浓度在污水库治理后的变动幅度增大(图 3), 且TDS和Na+、SO42-呈减小的趋势, 这与污水库污水清除以及降水和灌溉水的稀释有关.由图 3(c)和图 3(d)可见, 污水库治理后Na+和SO42-对降水和灌溉水的响应呈现先降后升的趋势, 平均降幅为213.9mg·L-1和449.2mg·L-1.而NO3-在污水库治理前后皆呈现出先升后降的响应关系[图 3(e)], 降水与灌溉水分别造成地下水中NO3-浓度增高7.5mg·L-1和15.4mg·L-1.此外, 地下水各水化学指标波动时间与降水或灌溉水的时间间隔一致, 说明30 m以上含水层地下水对灌溉水和降水的响应显著, 响应时间约为3个月.

图 3 地下水水位、TDS和主要水化学离子的时间序列变化 Fig. 3 Variations of water table, TDS, and main ions in the groundwater

2.2 混合作用对地下水水化学变化的影响

图 4(a)和图 4(b)分别为地下水TDS与SO42-和Na+之间相关关系.TDS与Na+关系以及TDS与SO42-关系呈显著线性相关, 平均拟合系数(R2)分别为0.77和0.87, 说明研究区地下水水质主要受污水补给影响.相对于Na+, SO42-不仅是该区域地下水的主要阴离子, 且相对稳定, 因此可以利用SO42-作为指示离子分析地下水的混合过程.比较SO42-与其它离子的关系[图 4(c)~图 4(f)], 发现大部分关系点分布在污水与降水或灌溉水之间, 表明研究区地下水的补给水源主要为污水、降水和灌溉水.

图 4 地下水主要监测指标(TDS和主要离子)关系 Fig. 4 Relationship between the main monitoring indicators(TDS and main ions)of groundwater

在地下水环境中常用混合比例定量地下水污染程度[31, 32].表 2为计算污水混合比例的端元水质数据, 污水端元引用Wang等[10]的研究中旱季与雨季污水水化学离子的均值, 灌溉水端元采用2017年采集浅层地下水(80~120 m)的均值, 降水端元选择相近研究区(石家庄)的2017~2019年降水水化学的降雨量加权均值.由于降水与灌溉水水化学特征相近, 为了方便计算将两者合并为同一端元B, 由入渗有效降雨量[33](374mm·a-1)与灌溉量[21](400mm·a-1)加权平均得到.

表 2 浅层地下水混合端元水化学组成 /mmol·L-1 Table 2 Chemical composition of the mixed end-member water of shallow groundwater /mmol·L-1

图 5(a)是根据公式(1)计算的污水混合比例.结果表明, 2018年6月以前位于污水库堤坝外侧的C5地下水中污水混合比例最高(大于75%), 该点可能受到北侧工厂的影响, 说明污水库治理前, 工厂可能存在排污源对周边地下水水质有很大影响.农田(C00、C0和C6)和污水库(C3)的地下水污水混合比例较为接近(约为70%).污水库岸边(C2和C4)地下水污水混合比例最小(约为22%).可见, 污灌区以及污水库中央的污水贡献率高于污水库两岸, 说明降水和灌溉的垂向补给控制着地下水水质.污水库治理后, 在降水和灌溉作用下地下水中污水混合比例显著减小, 平均混合比例(C2和C4除外)由61.5%减至49.3%, 并且不同位置地下水中污水混合比例的差异也减小.

图 5 地下水的污水混合贡献比例、离子变化量及矿物饱和指数随时间序列 Fig. 5 Variations of sewage fraction, ionic deltas, and saturation index

2.3 水文地球化学过程对地下水水化学变化的影响 2.3.1 化学反应变化量

在复杂的水文循环中, 稳定水化学离子可以用来示踪混合过程, 非稳定离子则可以示踪不同的反应过程[5, 9, 15].地下水中主要非稳定离子的反应变化量可通过公式(2)求得(图 5): ΔNa+在污水库区(C2、C3和C4)和历史时期污水影响区(C00)反应变化量为正, 且对降水和灌溉响应强烈, 说明降水和灌溉水通过包气带并与包气带土壤相互作用后有更多的Na+进入地下水; 然而农田区域(C0和C6)和污水库堤外侧(C1和C5)反应变化量为负, 且对降雨和灌溉响应不明显. ΔCa2+和ΔMg2+大部分为正, 农田区域高于污水库区域, 且对降雨和灌溉的响应程度较小.这与前文讨论的离子关系比(图 4)类似, 由于不同水源阳离子离子交替作用不同而造成不同位置反应量的差异. ΔNO3-大部分为负(C4除外), 对降雨和灌溉的响应程度较大, 且ΔNO3-呈逐渐增大的趋势.NO3-为不稳定离子, 在受到外部水源补给之后反硝化作用造成NO3-质量浓度降低.Wang等[10]研究也指出, 由于污水库工业废水较为丰富的有机质含量, 提供了反硝化的供电体, 使得污水库污水进入地下水过程中反硝化作用较为强烈.

2.3.2 矿物溶解沉淀

由Gibbs图[34, 35]可知(图 6), 除混合作用之外, 该区域地下水还受岩石风化溶解和蒸发浓缩作用控制.综合研究区地下水水化学特征和土壤矿物检测结果, 运用PHREEQC软件计算石膏、硬石膏、岩盐、方解石和白云石的矿物饱和指数(图 5), 发现石膏、硬石膏和岩盐具有溶解的趋势, 而方解石与白云石处于沉淀的状态, 降水与灌溉会加快岩盐的溶解和抑制方解石与白云石的沉淀.进一步通过(ΔNa++ΔK+)与ΔCl-关系[图 7(a)]可知, 污水库(C2、C3、C4)和农田区域(C00)存在由于早期蒸发浓缩作用析出的岩盐的二次溶解.又通过(ΔMg2++ΔCa2+)与(ΔSO42-+ΔHCO3-+4/5ΔNO3-)的关系[图 8(b)]可知, 整个断面都存在碳酸钙镁或碳酸钙溶解, 但与方解石和白云石的SI相悖.原因有二: ① ΔHCO3-值偏高, 由于农田施肥外源带入大量氮, 除了被庄稼吸收之外还存在部分硝酸盐被反硝化过程消耗, 同时产生一定量的重碳酸根[反应式(6)].②(ΔMg2++ΔCa2+)值偏高, 可能是阳离子交替吸附作用或含钙镁的硅酸盐矿物溶解造成的[36]; 另外, 前文提及C5处可能存在含钙的污染源[图 4(d)].综上, 该地区地下水受方解石和白云石沉淀以及岩盐溶解影响, 根据ΔCl-与Na+的比值确定污水库区域(C3)地下水中8.6%的钠离子是由岩盐溶解产生的.

(6)
图 6 研究区地下水化学Gibbs图 Fig. 6 Gibbs plots of the groundwater in the study area

图 7 地下水主要离子变化量关系 Fig. 7 Relationship between the ionic deltas in groundwater

式中, CH2O表示有机物质.

2.3.3 阳离子交替吸附作用

由图 7(a)和图 7(b)可知, 大部分离子变化量偏离1 ∶1线(该线代表相应的离子增量是完全由矿物溶解产生的), 说明离子除矿物溶解之外还存在其它反应过程.在图 7(c)中, 离子变化值在-1 ∶1线附近代表存在阳离子交替吸附作用, 污水库区(C2、C3、C4)和历史时期污水影响区(C00)位于第二象限, 说明存在地下水中Ca2+和Mg2+与土壤吸附的Na+和K+发生交替吸附[反应式(7)], 农田区域(C0、C6)和污水库堤外侧(C1、C5)位于第四象限说明存在地下水中Na+和K+与土壤吸附的Ca2+和Mg2+发生交替吸附.

(7)

氯碱指数可表征阳离子交替吸附强弱, 然因受污水混合作用影响地下水中钠离子的质量浓度远高于氯离子的质量浓度, 根据公式(4)和(5)计算结果皆为负值[图 7(d)], 与图 7(c)的结果不一致.研究中利用离子反应变化量改进氯碱指数, 见公式(8)和(9).

(8)
(9)

改进后的氯碱指数CAI-Ⅰ′和CAI-Ⅱ′的关系见图 7(e), 与前文分析的结果一致, 进一步说明调整后氯碱指数也能表征阳离子交替吸附作用的方向和强度.此外, 降水或灌溉后地下水的氯碱指数(非绝对值)偏高, 说明降水与灌溉促进土壤吸附的钙镁进入地下水.最后, 可根据(ΔNa+-ΔCl-)与Na+的比值确定污水库区域(C3)地下水中29.9%的钠离子由阳离子交替吸附作用所产生, 灌溉区域(C0和C6)地下水中8.1%的钠离子由阳离子交替吸附作用所消耗.

3 结论

(1) 污水库区地下水水化学类型为SO4·HCO3-Na型, 地下水受包气带残留污水混合补给的平均占比约48.4%; 阳离子交替吸附和岩盐溶解作用分别为地下水提供了29.9%和8.6%的钠离子.

(2) 农田污灌区地下水水化学类型为SO4·HCO3-Na·Mg型, 污水灌溉使得包气带残留污水混合比例增加为58.3%, 阳离子交替吸附作用降低了地下水中8.1%的钠离子.

(3) 地下水水化学受降水和灌溉垂向补给控制, 降水和灌溉水的混合稀释作用导致残留污水混合比例和矿物饱和指数降低, 促进地下水中钠离子与土壤胶体吸附的钙镁离子的交换作用.

(4) 离子反应变化量改进后的氯碱指数可应用于存在钠或氯污染的研究区, 判断阳离子交替吸附作用的方向与强度.

(5) 污水渗漏和灌溉复合系统中长期滞留的污染物将在降雨和灌溉模式驱动下以不同程度的污水物理混合和水岩相互作用持续影响浅层地下水水质.虽然对污水库治理降低了污水混合比例, 但土壤残留污染物的持续影响不容忽视, 且污灌区土壤残留污染物对地下水影响的程度要高于污水库区, 加之周边农田污灌区面积广泛, 建议加强周边污灌区土壤的治理和修复, 降低农田残存污染物对地下水的影响.

参考文献
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