人為的衝撃の影響を受けるカルスト帯水層システムの地下水の水地政学的形成と進化

重要な水源であるカルストの地下水は、しばしば人間の影響に大きな影響を受け、環境の損傷と人間の健康への脅威を引き起こします。しかし、カルスト地下水の水文地球化学的進化に関する人為的影響に関する研究は比較的まれです。水原化学的形成と進化を評価するために、寒冷地水（AV。温度13-17°C）、スプリング、地熱水（AV。温度> 30°C）で構成される典型的なカルスト地下水システム（中国、中国）に焦点を当てました。そして、人間の活動の影響を大きく受けます。この研究は、収集と分析と同位体分析（2H、18O、および14C）を収集して分析した水サンプルによって実施されました。統計分析と逆モデルも適用され、地球化学プロセスと人為的影響をさらに理解しました。2H、18O、および14Cの結果は、冷たいカルストの地下水が局所環境によって容易に影響を受け、汚染されることを示していますが、地熱水は比較的古く、充電速度が遅いことを示しています。寒冷カルスト地下水の水化学的タイプは、主にHCO3-CAおよびHCO3・SO4-CAであり、地熱水の水化学的タイプはSO4-CA・NaおよびSO4-CAです。地下水CA2+、Mg2+、HCO3-およびSO42-は、主に炭酸塩平衡、石膏溶解、およびデド酸化によって制御されます。地下水Na+、K+、およびCl-は主にハロライト溶解に由来し、地熱水では、アルバイトとk-feldsparの不一致溶解の影響も受けます。人為的窒素はアンモニウムを生成し、その結果、CO2（G）消費量の硝化と減少、および炭酸塩溶解からのHCO3-放出が生成されます。主成分分析と逆モデルは、硝化と脱窒が水岩相互作用に大きく影響したことを示しています。私たちの研究は、カルストの地下水質が水岩相互作用に支配されており、人為的窒素の影響を解明することを示唆しています。この論文は、地下水環境に対する人為的影響を研究し、カルスト地下水を世界的に保護するための良い基準点になると考えています。

Karst groundwater, an important water source, is often highly influenced by human impacts, causing environmental damage and threats to human health. However, studies on the anthropogenic influences on the hydrogeochemical evolution of karst groundwater are relatively rare. To assess hydrogeochemical formation and evolution, we focused on a typical karst groundwater system (Jinan, China) which is composed of cold groundwater (av. temperature 13-17 °C), springs and geothermal water (av. temperature > 30 °C) and is significantly affected by human activities. The study was performed by means of water samples collecting and analyzing and isotope analysis (2H, 18O and 14C). The statistical analysis and inverse models were also applied to further understand geochemical processes and anthropogenic influences. The 2H, 18O and 14C results indicate that the cold karst groundwater is easily influenced and contaminated by the local environment, while geothermal water is relatively old with a slow rate of recharge. The hydrochemical types of cold karst groundwater are mainly HCO3-Ca and HCO3·SO4-Ca, while geothermal water hydrochemical types are SO4-Ca·Na and SO4-Ca. Groundwater Ca2+, Mg2+, HCO3- and SO42- are mainly controlled by carbonate equilibrium, gypsum dissolution and dedolomitization. Groundwater Na+, K+ and Cl- are mainly derived from halite dissolution, and in geothermal water, they are also affected by incongruent dissolution of albite and K-feldspar. Anthropogenic nitrogen produces ammonium resulting in nitrification and reduction in CO2(g) consumption and HCO3- release from carbonate dissolution. Principal component analysis and inverse models also indicate that nitrification and denitrification have significantly affected water-rock interactions. Our study suggests that karst groundwater quality is dominated by water-rock interactions and elucidates the influence of anthropogenic nitrogen. We believe that this paper will be a good reference point to study anthropogenic influences on the groundwater environment and to protect karst groundwater globally.