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地下水资源是人类赖以生存和发展不可或缺的重要资源,其稳定的可开采储量和良好的水质是区域社会经济发展的基本保障,在我国的北方地区尤为重要。呼和浩特地区居民生活饮用水及工农业生产主要依赖于地下水,由于气候变化等自然因素以及人类活动的影响,地下水环境质量发生了改变,受到不同程度的污染,同时在集中开采区出现了大面积的降落漏斗。因此,研究地下水质量的变化规律及其影响,对实现该区域地下水资源的科学规划管理及可持续利用,具有重要意义。本文统计分析了呼和浩特地区多年的地下水监测资料,对不同时间段地下水环境质量进行了评价,分析了地下水水质的演化过程及影响地下水质量的主要污染因子,刻画了地下水典型污染物的变化特征,进而阐明了地下水水位的变化规律及其环境效应,揭示出地下水环境质量演化的驱动因素及其影响程度。主要研究结论如下: (1)呼和浩特市潜水水质质量差,普遍受到污染,Ⅳ、Ⅴ类水质达50%以上。1990年~2000年潜水质量呈缓慢下降趋势,2000年潜水水质最差,2000年~2015年潜水水质有较明显的变化,趋于变好。Ⅳ、Ⅴ类水质主要分布在城郊集中居住区和农业种植区。总硬度、NO3-、NO2-、NH3-N为影响研究区潜水Ⅳ、Ⅴ类水质的主要影响因子,影响程度大于20%;承压水水质普遍较好,污染较轻,集中供水水源井水质优良达到85%以上,其他水源井水质受到不同程度的污染。研究区承压水1995年、2005年水质较差,整体出现阶段性变化,集中供水水源井水质稳定,仅有北水厂南排1号井出现Ⅳ类水质,其他水源井在不同年份呈现随机性变化,影响了区域承压水水质。影响承压水质量的主要因子为NO3-、NO2-、NH3-N、COD、总硬度。 (2)呼和浩特市地下水水质典型污染物在时间和空间尺度上呈现一定的变化规律。潜水中总硬度浓度逐年增长,超Ⅳ、Ⅴ类水质标准限值区域逐年扩大,对水质的影响严重,2015年浓度最大值达到1460.9mg/L,Ⅳ类及超过Ⅳ类测点占比达到53%;NO3-、NO2-浓度呈现阶段性变化特点,1990年~2005年间逐年增加,2005年~2015年逐年下降,NO3-、NO2-浓度最大值分别达到217.44mg/L、3.98mg/L,超Ⅳ、Ⅴ类水质标准限值区域面积变化与浓度变化基本一致,NO3-、NO2-对潜水水质的污染严重;NH4+浓度逐年下降,对潜水水质的影响较小;砷离子浓度在2000年后未出现超Ⅲ类标准。 (3)承压水中NO2-浓度在2005年达到最高,为11.21mg/L,此后逐年下降。虽然受污染区域面积在减少,但NO2-对承压水水质的污染仍较为严重,不容忽视;1990年~2015年,NO3-浓度由68.12mg/L下降到27.76mg/L,对地下水水质的影响逐步减轻;1990年~2005年,NH4+浓度最大值由1.13mg/L增加到12.34mg/L,超标区域面积逐年增加,2010年后未出现超Ⅲ类标准,趋于稳定;总硬度在1995年、2015年超标,影响相对较轻;1990年、2000年和2005年承压水受到砷离子污染,最大值为0.049mg/L,2010年后未出现超Ⅲ类标准。 (4)从地下水水位动态变化来看,2006年~2014年期间,潜水水位缓慢下降,连续十年平均水位下降了3.2m,下降速率为平均0.32m/a。水位下降区域主要分布在研究区的西北、东部农业区,中部城区年均水位变化较小;承压水水位逐年下降,到2015年最低水位埋深达到74.35m,平均水位埋深下降了8.4m,下降速率为平均0.84m/a。承压水水位的连续下降,形成了以研究区北部、西及西南集中开采区为中心的降落漏斗,且面积在逐年扩大,表明研究区地下水严重超采;受人类活动的影响,研究区区域地下水流场发生了明显的变化,表现为区域地下水位整体持续下降,导致出现了浅层含水层疏干、自流区范围缩小、浅层水越流、污染承压地下水等环境问题。 (5)运用灰色关联分析法,对主要影响因素与地下水水质、水位及污染因子进行关联度计算分析。结果表明,人为因素是导致研究区地下水环境变化的主要原因,其中,地下水开采量、土地利用变化对水质影响程度最大;污水排放量对城中村、农村居民点区域的潜水影响较大;在农业种植区,化肥使用量影响较大。总的来看,化肥使用量和污水排放量成为影响研究区潜水水质硝酸盐含量的主要因素。