山西省处于半干旱地区,是水资源严重匮乏的省份之一,居民的饮用水主要来自汾河流域的饮用水源,包括引水工程的地表水和地下水源。此外,山西是一个典型的饮水型氟中毒和砷中毒地区。近年来,山西省人口迅速膨胀引起城市生活污水排放量呈直线上升趋势,污染程度大大超出了地表水和地下水水体的自净能力,导致水质不断恶化,给当地居民造成了潜在的健康风险。本研究基于汾河流域地表水和地下水饮用水源,分析多种水化学指标的空间分布、时间分布、生态风险和对居民的健康风险。研究发现:1、山西省改善水中的氟化物浓度为0.7–1 mg/L,但在未处理的饮用水中氟化物的浓度为1.8–6.2 mg/L。山西省分别有10%、1.3%和0.06%的儿童存在患龋齿、氟斑牙和氟骨症的风险。对于一些儿童存在高氟风险的特定地区,应给予更多的健康关注,并采取一些有效措施以减少对健康的不利影响。2、太原市不同地区地下水中的氟化物浓度范围为0.1–5.7 mg/L。50%的饮用水样品显示氟化物浓度低于世界卫生组织推荐的最小日摄入量(0.5 mg/L),37.53%的氟化物浓度范围为0.5–1.0 mg/L,12.37%的氟化物浓度高于1.0 mg/L。由于郊区(煤矿和大型工业基地主要所在地)水资源利用率高于城市,郊区需要更多的地下水保护政策。3、2010–2017年,人为因素引起土地利用变化,F和As增加趋势显著。土地利用的变化导致地下水中氟化物和砷的浓度在各个时期都有所上升。太原市大部分地区健康风险较低,太原市南部地区健康风险相对较高。此外,砷浓度波动比氟化物浓度波动大。4、2009–2018年,高浓度地下水污染物主要分布在植被指数(NDVI)较低的地区。随着植被覆盖的增加,地下水中高浓度污染物出现的频率较低。5、引黄工程水化学指标总体上处于较高的污染水平。中游河段水质较差,有80%的年平均值接近污染边缘,下游河段总磷和总氮水平随时间的变化明显增加,可能导致富营养化等问题,需要重视铜和锌对水生生物的潜在破坏作用。