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娘子关泉是我国最大的岩溶泉之一,该泉域的典型特点是区域地层倾向与地表水以及岩溶水流向相反,泉域内主要含水岩组为寒武纪-奥陶纪碳酸盐岩位于泉域的下游,而石炭纪-二叠纪煤系地层位于泉域上游,该独特的“逆置型”结构模式使得上游采煤活动直接严重威胁到了下游娘子关泉域岩溶水水质。本论文通过对比研究娘子关泉域近30年水质资料,发现娘子关泉域岩溶地下水化学组分(TDS、总硬度、硫酸根离子)2014年、2015年在量上有较为明显的增幅,水质朝恶化发展趋势。采用水化学分析方法以及地下水同位素特征方法研究娘子关泉域水质变化原因,应用模糊评价法和综合评分法评价岩溶泉水水质类型,进而结合研究区域煤矿分布情况以及研究区水质时空变化特征加深采煤对娘子关岩溶水系统水质演化影响机制的研究。研究表明:娘子关泉群水化学类型总体以SO4·HCO3-Ca·Mg为主,其水化学组分特征总体上表现为阳离子高钙镁、低钾钠,阴离子低氯高硫酸根、重碳酸根且硫酸根、重碳酸根含量为此消彼长的负相关关系;通过氘氧同位素研究,得出岩溶水的δD-δ18O关系方程为δD=5.8262δ18O-14.517(R2=0.97),研究区各水体δD、δ18O点均落在大气降水雨水线的右侧,且距雨水线的距离基本相同,说明各水体的补给源均为大气降水且各水体之间存在水利联系;通过硫同位素研究,发现泉域的西北部及西南部δ34S值较大,说明这些地区的SO42-离子主要来源于中奥陶统地层中石膏的溶解,泉域中部汇流区是δ34S低于15‰的低值区,娘子关泉水排泄区出现泉水样点出露标高从高到低从上游向下游排列,其δ34S值表现出由小变大的特征;根据《地下水质量标准》(GB/T14848-93),应用综合评分法和模糊数学法综合评价结果表明,水质低于Ⅲ类标准的Ⅳ类和Ⅴ类水共占50%,占样品总数的一半。且水中超标的主要有HB、TDS、SO42-、Mn、NO2-N,表明娘子关泉域岩溶地下水污染严重,水质沿恶化发展趋势;娘子关泉中硫铁矿产生的SO42-对泉水的影响很大,其中城西泉、集泉站较2003年来源于硫铁矿的SO42-含量均呈增加趋势,尤其2014年城西泉63%的SO42-含量都来自硫铁矿。五龙泉1998年较1987年SO42-来自硫铁矿的份额明显增大,说明1987年以后SO42-离子增加的部分主要来源于采煤活动。综上,采煤活动是影响娘子关泉水化学组分变化的主要原因。经总结,矿井水通过河流的渗漏、垂向越流和钻孔串层污染三个途径来污染岩溶地下水。