查君珍，姜春露,2，陳 星，安士凱，鄭劉根，陳永春

(1:安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 安徽省礦山生態(tài)修復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室, 合肥 230601)(2:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083)(3:煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，淮南 232001)

在我國(guó)東部，煤炭開(kāi)采活動(dòng)形成大面積沉陷區(qū). 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，兩淮礦區(qū)目前已形成超過(guò)600 km2沉陷區(qū)，積水面積占比達(dá)到50%～70%[1]. 隨著礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理與生態(tài)文明建設(shè)的全面推進(jìn)，人們提出了建設(shè)平原水庫(kù)、濕地公園等多種沉陷區(qū)水資源利用模式[2-3]，營(yíng)造濕地生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮沉陷水域蓄滯洪澇水、調(diào)蓄水資源的作用，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，豐富景觀多樣性和生物多樣性，最大程度降低煤炭開(kāi)采沉陷的不利影響. 此時(shí)，沉陷區(qū)積水來(lái)源、構(gòu)成及其變化等水循環(huán)要素的合理評(píng)估是采煤沉陷區(qū)水資源可持續(xù)利用的理論依據(jù)和重要前提. 因此，開(kāi)展采煤沉陷區(qū)積水水化學(xué)特征及循環(huán)轉(zhuǎn)化研究具有重要的理論意義和重大現(xiàn)實(shí)需求.

以往已有許多學(xué)者關(guān)注并研究沉陷區(qū)積水，主要集中在水環(huán)境質(zhì)量及評(píng)價(jià)等方面[4-7]，關(guān)注沉陷區(qū)積水來(lái)源、蒸發(fā)等水循環(huán)要素較少. 氫氧穩(wěn)定同位素作為水分子的組成部分，能夠很好反映天然水行為，對(duì)環(huán)境變化能夠做出敏感反映并有效地追蹤這些變化，是水循環(huán)過(guò)程的理想示蹤劑，在水循環(huán)研究方面具有明顯的優(yōu)勢(shì). 氫氧穩(wěn)定同位素既可以從區(qū)域尺度和局地尺度解析水汽和水循環(huán)過(guò)程、示蹤湖水與河水的混合情況，確定河流補(bǔ)給湖泊的路徑及季節(jié)性變化[8-9]，也可以定量評(píng)估平原湖泊補(bǔ)給量和蒸發(fā)量、量化地下水對(duì)地表河流的補(bǔ)給貢獻(xiàn)，以及研究梯級(jí)大壩對(duì)河流水循環(huán)影響的長(zhǎng)時(shí)間累積效應(yīng)[10-12]. 這些研究主要以自然條件下形成的河流、湖泊為研究對(duì)象，關(guān)于人工開(kāi)采條件下形成的采煤沉陷區(qū)積水的氫氧穩(wěn)定同位素研究較少. 張磊等[13]通過(guò)氫氧穩(wěn)定同位素研究，指出淮南采煤沉陷區(qū)積水的主要來(lái)源是大氣降水. 但其僅限于定性分析，未涉及沉陷時(shí)間和類(lèi)型等影響因素分析. 人工開(kāi)采沉陷湖泊與天然湖泊不同，積水盆地隨開(kāi)采時(shí)間變化,這將對(duì)沉陷區(qū)積水水化學(xué)和氫氧穩(wěn)定同位素組成分布特征產(chǎn)生重要影響.

基于此，本研究以淮南不同形成時(shí)間和沉陷類(lèi)型的沉陷積水為研究對(duì)象，通過(guò)不同水體樣品采集與測(cè)試，采用水化學(xué)結(jié)合氫氧穩(wěn)定同位素方法，分析研究區(qū)積水的主要離子含量、氫氧穩(wěn)定同位素組成等，以期闡明不同年限和類(lèi)型的沉陷積水水化學(xué)類(lèi)型及主要影響因素，揭示沉陷區(qū)積水氫氧穩(wěn)定同位素組成分布特征. 研究成果可為采煤沉陷區(qū)水資源綜合開(kāi)發(fā)利用提供理論科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省淮南市，地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量約926 mm，年平均蒸發(fā)量為1442.9 mm[14]. 區(qū)域內(nèi)四季分明，降雨多集中在夏季，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和東北風(fēng). 礦區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)育，主要有西淝河、茨淮新河、濟(jì)河、泥河和淮河干流，流向由西北向東南方向. 研究區(qū)新生界松散含水層從上至下分為4個(gè)含水層組，其中上部第一含水層從地面至第一隔水層，平均厚27 m，巖性以粉細(xì)砂為主，屬潛水—弱承壓水，富水性中等—強(qiáng)，多年水位平均埋深1～3 m，季節(jié)變化明顯.

礦區(qū)東西長(zhǎng)約70 km，南北寬約25 km，面積約為1500 km2[15]. 研究區(qū)地處淮河中游沖積平原區(qū)內(nèi)，屬華北陸塊南緣的徐淮地塊，整體為NWW向展布的對(duì)沖式斷褶構(gòu)造帶，淮南復(fù)向斜為主要地質(zhì)構(gòu)造. 區(qū)域構(gòu)造和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制水文地質(zhì)條件.

顧橋礦2006年投產(chǎn)，沉陷時(shí)間10余年，沉陷面積約12.63 km2，與地表水系無(wú)聯(lián)系，南側(cè)為礦井工業(yè)廣場(chǎng)，西南側(cè)為煤矸石堆放場(chǎng). 潘二礦1992年投產(chǎn)，沉陷時(shí)間20余年，沉陷面積約9.21 km2，距泥河約2 km，屬于封閉性水域，水域有漁業(yè)養(yǎng)殖活動(dòng). 新莊孜礦位于淮河以南，部分區(qū)域沉陷時(shí)間在30余年，水域面積約0.24 km2，與地表水系無(wú)連通，屬于封閉性水域. 潘一礦1983年投產(chǎn)，沉陷時(shí)間30余年，沉陷區(qū)水域面積約18.82 km2，與地表水系連通，泥河自西向東貫穿潘一沉陷區(qū)[16]，屬于開(kāi)放型水域.

2 樣品采集與測(cè)試分析

根據(jù)沉陷區(qū)沉陷年限及類(lèi)型的不同，采集4個(gè)沉陷區(qū)積水、大氣降水、泥河河水及地下水. 共采集水樣59個(gè)，其中沉陷積水23個(gè)、大氣降水22個(gè)、河水6個(gè)、地下水8個(gè). 具體的采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1.

圖1 采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling points

根據(jù)降水情況，于2017年3-12月在淮南煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程實(shí)驗(yàn)采集大氣降水樣品. 在采樣點(diǎn)(無(wú)林空曠地)內(nèi)隨機(jī)放置標(biāo)準(zhǔn)采集器(500 mL塑料瓶上放置直徑為10 cm的漏斗，下端與集水瓶連接，漏斗內(nèi)放置乒乓球防止雨水蒸發(fā))，水樣采集后立即裝入采樣瓶充分混合，并迅速用Parafilm封口膜密封瓶口，所有收集的降水樣品置于0～5℃冰箱中保存.

沉陷區(qū)積水和河水水樣用預(yù)先清洗干凈的500 mL聚乙烯瓶采集. 取樣前用原水樣潤(rùn)洗樣瓶3～5次，采樣時(shí)應(yīng)快速裝滿樣品瓶，保證瓶?jī)?nèi)無(wú)氣泡，密封低溫保存. 在野外現(xiàn)場(chǎng)用pH儀(WTWoxi315i)和便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀(WTWoxi315i)對(duì)溫度、pH、電導(dǎo)率及氧化還原電位等基本水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定. 用于分析陽(yáng)離子的水樣加5%的HNO3，調(diào)節(jié)水樣pH<2，所得數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正后使用. 用于分析氫氧穩(wěn)定同位素的水樣單獨(dú)封裝，密封保存.

3 結(jié)果與分析

3.1 水文地球化學(xué)特征

表1 沉陷積水水化學(xué)和同位素組成Tab.1 Hydrochemical and isotopic composition of subsidence lake water

圖2 沉陷積水Piper三線圖Fig.2 Piper three-line diagram of subsidence lake water

離子比例可進(jìn)一步了解研究區(qū)離子來(lái)源及水化學(xué)演化過(guò)程.

(1)γ(Na++K+)/γ(Cl-)

Na++K+與Cl-間的毫克當(dāng)量比值可以反映積水中Na++K+與Cl-的來(lái)源. 一般情況下，Na++K+和Cl-主要來(lái)源于大氣降水、蒸發(fā)巖溶解以及硅酸鹽礦物風(fēng)化[19]. 當(dāng)γ(Na++K+)/γ(Cl-)=1時(shí)，蒸發(fā)巖溶解為Na++K+主要貢獻(xiàn)源；當(dāng)γ(Na++K+)/γ(Cl-)>1時(shí)，Na+有其他來(lái)源，有可能來(lái)源于硅酸鹽礦物風(fēng)化，特別是在確定重碳酸根是主要陰離子的前提下，硅酸鹽風(fēng)化表達(dá)式如下：

(1)

Na+(K+)(黏土)+Ca2+(Mg2+)(水)→Na+(K+)(水)+Ca2+(Mg2+)(黏土)

(2)

圖3 沉陷積水離子比例圖Fig.3 Ion ratio diagram of subsidence lake water

從圖4可看出，陰離子組分落在Gibbs圖內(nèi)，偏向蒸發(fā)作用區(qū)，受蒸發(fā)結(jié)晶作用控制. 陽(yáng)離子組分部分落在Gibbs圖外，水化學(xué)離子組分受到外源輸入及人為活動(dòng)等外界環(huán)境的影響，這與采煤沉陷區(qū)周邊復(fù)雜環(huán)境有關(guān). 首先，人工沉陷區(qū)與天然湖泊相比，人為活動(dòng)更顯著. 煤礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生大量煤矸石，路基填筑材料作為其資源化利用的重要途徑之一，被廣泛采用. 其中顧橋礦沉陷區(qū)周邊大量道路用煤矸石回填筑路，潘一、新莊孜及潘二沉陷區(qū)周邊也存在這種現(xiàn)象. 矸石堆的淋濾液流入積水中，導(dǎo)致積水的離子組成發(fā)生改變. 其次，受采煤沉陷的影響，目前大小不一的沉陷濕地都是由原來(lái)的農(nóng)田轉(zhuǎn)變而來(lái). 沉陷濕地相比自然濕地和積水前的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)發(fā)生變化，微生物、微量營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)質(zhì)附存狀態(tài)發(fā)生改變，從土壤進(jìn)入水中，影響積水的水化學(xué)性質(zhì). 同時(shí)，農(nóng)藥、有機(jī)肥及農(nóng)用地膜的施用，持久性污染物不易被生物降解導(dǎo)致其在農(nóng)田土壤中長(zhǎng)期留存從而進(jìn)入水體，這些因素都會(huì)導(dǎo)致沉陷區(qū)積水中陽(yáng)離子組成偏離天然水體背景值. 最后，沉陷區(qū)人工水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)密集. 兩淮地區(qū)有大面積的沉陷水域，當(dāng)?shù)鼐用褚虻刂埔?，發(fā)展?jié)O業(yè)養(yǎng)殖活動(dòng). 魚(yú)飼料中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，投入水中也會(huì)影響積水初始離子化學(xué)組成.

圖4 沉陷積水Gibbs圖Fig.4 Gibbs diagram of subsidence lake water

3.2 水體氫氧穩(wěn)定同位素分布特征

3.2.1 大氣降水同位素特征 從源區(qū)蒸發(fā)水蒸氣到降雨區(qū)途中水蒸氣冷凝過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致氫氧穩(wěn)定同位素組成按一定線性關(guān)系變化，這種關(guān)系稱為大氣降水線方程. δD和δ18O間比例關(guān)系的研究，對(duì)揭示水汽來(lái)源及反映某一地區(qū)的自然地理環(huán)境有重要意義.

經(jīng)過(guò)降雨量加權(quán)計(jì)算，淮南大氣降水δD-δ18O關(guān)系如圖5所示，氫氧穩(wěn)定同位素值變化幅度較大：δD的變化范圍為-135.91‰～-6.04‰，δ18O的變化范圍為-17.34‰～-2.03‰. 根據(jù)δD和δ18O數(shù)據(jù)，采用最小二乘法回歸擬合得淮南大氣降水線方程：δD=8.85δ18O+18.73(R2=0.98)，與南京、鷹潭、翻陽(yáng)湖、紹興等地相似(表2)，斜率和截距均略大于全球大氣降水線(GMWL：δD=8δ18O+10)[24]和中國(guó)大氣降水線(LMWL：δD=7.9δ18O+8.2)[25]. 各地區(qū)由于地理位置、自然環(huán)境及降水環(huán)境的差異，大氣降水線也不相同. 一般來(lái)說(shuō)，在氣候干燥地區(qū)，雨滴在下落過(guò)程中會(huì)發(fā)生二次蒸發(fā)從而導(dǎo)致斜率和截距偏低，氣候越干熱，大氣降水線的斜率和截距也越小，濕潤(rùn)多雨區(qū)域相反[26]. 這反映出淮南地區(qū)氣候相對(duì)濕潤(rùn)，水體蒸發(fā)作用比全國(guó)平均蒸發(fā)水平弱.

圖5 研究區(qū)大氣降水δD-δ18O關(guān)系圖Fig.5 Relationship between δD-δ18O of atmospheric precipitation in the study area

表2 不同地區(qū)大氣降水線Tab.2 Atmospheric precipitation lines in different regions

3.2.2 沉陷區(qū)積水同位素特征 圖6為沉陷區(qū)積水氫氧穩(wěn)定同位素含量分布圖，顧橋礦沉陷積水δ18O的范圍為-2.73‰～-1.71‰，δD的范圍為-24.20‰～-17.02‰，均值分別為-2.20‰和-20.48‰，潘二礦沉陷區(qū)積水δ18O的范圍為-5.34‰～-3.12‰，δD的范圍為-43.33‰～-26.14‰，均值分別為-4.56‰和-36.62‰；新莊孜礦沉陷區(qū)積水δ18O的范圍為-7.43‰～-6.71‰，δD的范圍為-53.16‰～-52.00‰，均值分別為-6.95‰和-53.00‰；潘一礦沉陷區(qū)積水δ18O的范圍為-7.61‰～-5.94‰，δD的范圍為-58.10‰～-44.04‰，均值分別為-6.53‰和-49.83‰. 4個(gè)沉陷區(qū)的樣點(diǎn)都落在當(dāng)?shù)卮髿饨邓€附近，表明沉陷區(qū)積水主要來(lái)源于大氣降水. 同時(shí)，4個(gè)沉陷區(qū)積水均與各自周邊的淺層地下水同位素值較為接近，表明淺層地下水也可能是沉陷積水的來(lái)源之一. 為了獲得水源水的原始同位素組成，通過(guò)沿著假定的蒸發(fā)線將單個(gè)蒸發(fā)樣本轉(zhuǎn)換回LMWL來(lái)獲得對(duì)平均水源水的合理估計(jì)，從而得到蒸發(fā)前成分的估計(jì)，然后取其平均值[32-33]. 最終獲得研究區(qū)地表水蒸發(fā)線方程為δD=4.73δ18O-13.80，斜率小于LMWL的斜率，表明沉陷區(qū)積水受到了一定的蒸發(fā)作用.

圖6 沉陷區(qū)不同水體δD-δ18O關(guān)系圖Fig.6 δD-δ18O relationship diagram of different water in subsidence area

氘盈余(d)值是蒸發(fā)效應(yīng)對(duì)地表水物理化學(xué)性質(zhì)的另一參考指數(shù)，主要受空氣相對(duì)濕度控制，蒸發(fā)作用越強(qiáng)，d值越偏負(fù)[34]. 由表1可知，研究區(qū)顧橋沉陷積水d值范圍為-3.82‰～-1.44‰，潘二沉陷積水d值范圍為-1.40‰～2.81‰，新莊孜沉陷積水d值范圍為1.41‰～3.12‰，潘一沉陷積水d值范圍為1.04‰～3.22‰. 由此可見(jiàn)，顧橋沉陷積水d值最偏負(fù)，受強(qiáng)烈蒸發(fā)作用影響，潘二沉陷積水受蒸發(fā)影響次之，新莊孜和潘一沉陷積水受蒸發(fā)影響最小. 蒸發(fā)作用增強(qiáng)，積水蒸發(fā)過(guò)程中較輕的水分子會(huì)優(yōu)先從液態(tài)水中向氣態(tài)水中逸出，D和18O在液態(tài)水中積累，這使得液態(tài)水中同位素富集，重同位素留存比例增大. 因此，隨沉陷時(shí)間增加，積水中重同位素越貧化，同一沉陷時(shí)間不同類(lèi)型的積水同位素值變化較小.

本研究比較了沉陷積水與淮河、長(zhǎng)江水體同位素值的差異. 同處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，沉陷區(qū)積水與淮河[35]、長(zhǎng)江[36]水體相比同位素值相對(duì)偏高，這可能是由于不同水體的混合、蒸發(fā)和人類(lèi)活動(dòng)等因素的影響. 沉陷區(qū)積水相對(duì)于長(zhǎng)江、淮河等天然大型河流自然，水體流動(dòng)性小，混合程度低，徑流速度較慢，小范圍內(nèi)受沿岸人類(lèi)活動(dòng)影響小. 長(zhǎng)江、淮河徑流更新速度快，干流受支流的匯入，還存在水庫(kù)大壩儲(chǔ)存，這些因素會(huì)導(dǎo)致河流的自然流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，同位素值不斷發(fā)生變化.

同時(shí)，本文還比較了沉陷積水與天然大型湖泊鄱陽(yáng)湖[37]之間的氫氧穩(wěn)定同位素特征. 從圖6可看出，鄱陽(yáng)湖湖水同位素值分布在大氣降水線附近，表明水體主要來(lái)源于大氣降水. 由于鄱陽(yáng)湖水來(lái)自“五河”(饒河、信江、撫河、贛江、修水)水的共同匯入，河水在湖泊中發(fā)生混合，受各條河流的綜合影響，湖水同位素沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的空間差異性，同位素差異分餾不明顯. 積水由于采煤沉陷時(shí)間不一致，形成時(shí)間不同，各沉陷積水區(qū)相對(duì)分散分布，導(dǎo)致其同位素分餾存在差異性.

3.2.3 不同沉陷時(shí)間沉陷區(qū)積水同位素特征 顧橋礦、潘二礦、新莊孜礦/潘一礦沉陷區(qū)的沉陷時(shí)間不同，分別為10～20、20～30及30～40 a，對(duì)應(yīng)的沉陷積水中氫氧穩(wěn)定同位素值也存在差異. 其中30～40 a的沉陷積水中潘一礦積水區(qū)與泥河有水力聯(lián)系是開(kāi)放型水域，新莊孜礦積水區(qū)是封閉型水域. 由圖7可看出，當(dāng)沉陷類(lèi)型相同時(shí)，隨著時(shí)間的增加，積水中重同位素越來(lái)越貧化；當(dāng)沉陷時(shí)間相同時(shí)，不同類(lèi)型積水同位素值變化較小.

圖7 不同沉陷年限積水同位素組成Fig.7 Isotopic composition of subsidence lake water in different years

分析其原因有：1)降水補(bǔ)給稀釋的影響. 前文已經(jīng)表明，積水主要來(lái)源為大氣降水，積水同位素值與補(bǔ)給來(lái)源有關(guān). 氣象監(jiān)測(cè)資料表明，研究區(qū)處于濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，年平均降雨量為926 mm. 1980年以來(lái)，淮南降雨量整體呈緩慢上升趨勢(shì)，其中2002-2010年經(jīng)歷過(guò)多雨期. 在局部地理因子中，影響降水同位素的主導(dǎo)效應(yīng)分別是雨量效應(yīng)和溫度效應(yīng)[38]. 小降水事件中同位素的組成主要受溫度控制，大降水事件中同位素的組成主要受降雨量控制. 這是因?yàn)樵诔掷m(xù)性大降雨條件下，水氣壓逐漸升高直至飽和，雨滴因二次蒸發(fā)造成的消耗減小，同時(shí)空氣相對(duì)濕度較高，易發(fā)生同位素稀釋效應(yīng)(較高的相對(duì)濕度使同位素交換反應(yīng)更快). 此外，在降雨過(guò)程中雨水除受云下二次蒸發(fā)作用外，還存在地表水在降水過(guò)程中的蒸發(fā)貢獻(xiàn). 一方面，輕同位素分子進(jìn)入云層上層，使云層中氫和氧重同位素的含量相對(duì)較低. 另一方面，在雨滴形成的過(guò)程中，雨滴與空氣中的水蒸氣(以18O為例)之間發(fā)生的同位素交換反應(yīng)如下：

18O水+16O氣→16O水+18O氣

(3)

由于這種反應(yīng)，雨滴中重同位素貧化[39]，導(dǎo)致降水補(bǔ)給積水后產(chǎn)生稀釋作用. 新莊孜礦和潘一礦沉陷區(qū)積水經(jīng)過(guò)30余年降雨的混合補(bǔ)給，水中同位素發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的稀釋，同位素值最低. 顧橋礦沉陷區(qū)則相反，由于其沉陷時(shí)間相對(duì)較短，積水稀釋程度低，同位素值相對(duì)偏高.

2)水體蒸發(fā)及河流補(bǔ)給的影響. 在水的蒸發(fā)過(guò)程中，氫同位素和氧同位素的分餾最初發(fā)生在水氣界面的邊界層中. 水分子在液相中的氫鍵破裂后蒸發(fā)，在液相表面直接形成一層飽和水汽，這一飽和水汽層與液態(tài)水相形成同位素平衡[40]. 處于平衡狀態(tài)的蒸發(fā)水體，液汽相之間的平衡始終維持在水-水汽界面，水域面積越大，水體與空氣接觸面積越大，當(dāng)平衡被瞬間打破時(shí)，蒸發(fā)的水汽從液體中逃逸的更多. 所以受蒸發(fā)作用影響的水域面積越大，水體蒸發(fā)作用越顯著[41]，氫氧穩(wěn)定同位素越富集. 顧橋、潘二及新莊孜礦沉陷區(qū)的同位素值與其面積大小符合，沉陷面積最大的顧橋礦積水區(qū)重同位素最富集，面積最小的新莊孜礦積水區(qū)重同位素最貧化. 這反映出隨沉陷時(shí)間的增加，積水中重同位素越來(lái)越貧化. 從圖7可看出，對(duì)于沉陷時(shí)間同為30～40 a的封閉型沉陷區(qū)(新莊孜)和開(kāi)放型沉陷區(qū)(潘一)，兩者同位素值變化較小. 這可能由于泥河在沉陷積水區(qū)停留時(shí)間短，與積水沒(méi)有發(fā)生充分混合，大部分水體同位素值保留沉陷積水本身特征值，與新莊孜沉陷積水同位素值差異不大. 因此，在河水與沉陷積水沒(méi)有發(fā)生充分混合的情況下，積水同位素值受河水影響范圍較小，長(zhǎng)期的沉陷時(shí)間對(duì)積水同位素值的影響可能更顯著.

3)淺層地下水補(bǔ)給的影響. 采煤造成地面沉陷后，在沉降量較大區(qū)域積水成湖. 由于研究區(qū)淺層地下水埋深較小，一般1～3 m，在積水過(guò)程中淺層地下水可能會(huì)逐漸滲出補(bǔ)給沉陷積水. 圖6中不同沉陷積水與其對(duì)應(yīng)的周邊淺層地下水的δD和δ18O值較為接近，表明積水同位素值的差異受到淺層地下水補(bǔ)給的影響.

4 結(jié)論

2)研究區(qū)大氣降水線斜率和截距均大于GMWL和LMWL，反映出淮南地區(qū)氣候相對(duì)濕潤(rùn). 不同年限沉陷區(qū)積水氫氧同位素樣點(diǎn)在淮南大氣降水線右下方依次分布并接近降水線，表明沉陷積水主要來(lái)源于大氣降水.

3)受降水稀釋、水體蒸發(fā)及地下水補(bǔ)給的影響，隨沉陷年限的增加積水中重同位素逐漸貧化，同一沉陷年限不同類(lèi)型的積水同位素值變化較小. 在河水與積水混合不充分的條件下，積水同位素值受河水影響范圍較小，長(zhǎng)時(shí)間的沉陷時(shí)間對(duì)積水同位素值的影響可能更顯著.

本文基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)和資料，探討了不同年限及類(lèi)型的沉陷區(qū)積水氫氧穩(wěn)定同位素組成分布特征及其可能的原因. 關(guān)于沉陷積水同位素差異分餾形成機(jī)理及其指示的積水來(lái)源與組成等問(wèn)題還無(wú)法得到定量化解釋，需更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料做進(jìn)一步的研究.