杭锦旗黄河南岸灌区地下水和地表水硝酸盐和氟化物富集特征OA

硝酸盐与氟化物复合污染严重威胁干旱-半干旱灌区的生态环境安全与人体健康,但目前针对杭锦旗黄河南岸灌区该类污染的系统研究仍较为薄弱。基于此,本研究于2024年11月在研究区采集89组水样,包含39组地下水样品、39组渠水样品及11组黄河水样品,综合运用自组织映射神经网络(SOM)、主成分分析(PCA)与蒙特卡洛模型(MCM),系统探究水体硝酸盐、氟化物的富集特征、驱动机制及人体健康风险。结果表明:研究区水体整体呈弱碱性,p H值介于7.35~9.41,总溶解固体(TDS)含量为418~30000 mg·L^(-1),部分水样中硝酸盐与氟化物浓度超出Ⅲ类水质限值。SOM分析将89组水样划分为3类(C1~C3),其中C1为硝酸盐、氟化物含量中等的Ca·Na-HCO_(3)型水体,C2为硝酸盐、氟化物高富集的Na-SO_(4)·Cl型水体,C3为高盐度Na-SO_(4)·Cl型水体。氢氧同位素示踪结果证实,研究区地表水与地下水主要接受大气降水补给,且受蒸发作用影响显著。PCA共提取3个主成分,包括水-岩相互作用(57.30%)、水体碱性环境(14.62%)和人为输入(10.84%);其中,人为输入是硝酸盐富集的主导因素,水-岩相互作用与水体碱性环境协同驱动氟化物释放。健康风险评价结果显示,研究区地下水健康风险最高,且儿童非致癌风险显著高于成人。综上,研究区需优先强化地下水硝酸盐与氟化物污染防控,重点保障儿童饮水安全。