据统计，中国大约有 40%的地下水受到采矿活动和关闭或废弃矿山的影响。对于矿产资源丰富，开采历史悠久的西南地区，在经济快速发展的同时，采矿活动引起了地表及地质环境破坏、矿山废水污染以及重金属污染等问题更为突出。为了能够保证区域经济快速增长与地下水环境保护的协调发展，如何处理矿产资源开发与岩溶地下水资源保护利用的矛盾是目前亟待解决的问题。岩溶地下水是贵州省晴隆县的重要水资源，受地区特殊的地质地理条件影响，该地区岩溶作用强烈，具有典型的岩溶地形地貌，地下溶蚀裂隙和岩溶管网纵横交错，使得该区域煤、锑矿开采产生的固体废物和废水很容易进入并污染岩溶地下河系统。

图1 研究区域概况图（采样点位置、相邻岩溶地下河流(LBW和SY)的纵向剖面图和地层剖面图）

针对该问题，作者通过对晴隆锑矿尾矿区相邻地下河系统进行了细致的调查和采样（如图1 研究区概况图），发现晴隆煤、锑矿大规模开采活动使得周边岩溶地下河系统受到不同程度的污染，深入了解采矿活动下岩溶地下河系统的水文地球化学演化特征及其成因具有重要意义。从相邻两个岩溶地下河系统中采集了水样，进行了主要常规离子和Sb等重金属的分析。

作者利用XRD和XRF技术，对尾矿堆场的主要矿物和元素进行了测试分析。通过Piper三线图，Gibbs图、饱和指数等双变量图揭示了煤、锑矿区堆场对岩溶地下河系统水文地球化学的影响，控制岩溶地下河系统水化学过程的主要反应见图2。

图2 各离子关系图(a) (Ca²⁺+Mg²⁺)/(HCO₃^-+SO₄^2-),(b) Ca²⁺/ HCO₃^-, (c) Ca²⁺/ SO₄^2-,

(d) Na⁺/Cl^-(e) CAI-I/CAI-II,(f) [Na⁺/Cl^-]/EC

作者最终得出的主要结论有:（1）相邻岩溶地下河系统沿地下水流向水化学成分由HCO₃-Ca型变为SO₄-Ca型；（2）PHREEQC计算的饱和指数表明：水鸭地下河系统中SI（方解石）集中于溶解平衡状态。相邻的两个岩溶地下河的SI（石膏）和SI（萤石）具有一致性，均处于不饱和状态，表明水-岩相互作用程度较高，LogPCO₂与pH的负相关关系，表明岩溶地下河系统均为开放系统。（3）地下河系统中Sb、As浓度与水流距离成反比。碳酸盐矿物的溶解、离子交替吸附是导致Sb和As浓度迅速下降的主要水-岩相互作用。推测高浓度的HCO₃^-和Fe³⁺是直接冲击水中Sb的下降速度快于As的原因。其中Sb、As沿河变化规律和Eh-pH体系图如图3。

图3 (a) Sb、As与河流距离关系；(b) Sb-S-H₂O(粗线)、As-S-H₂O(细线)、Fe-S-C-H₂O(绿线)在25°C和1bar的Eh-pH图

作者还应用主成分分析方法来识别相邻岩溶地下河系统的污染类型，进而揭示复杂矿山活动对岩溶地下河的影响程度，龙摆尾地下河主要受煤矿开采活动（Fe、SO₄^2-）的影响；水鸭地下河则主要受到Sb和Fe的影响，表明受到锑矿堆场污染和周边煤矿开采活动的影响。水文地球化学作用是控制岩溶地下水环境的主要因素。采矿活动影响下的Sb、As的水文地球化学行为示意图如图4。

图4 Sb、As水文地球化学行为简要图

文中重点对比了煤、锑矿区堆场影响下相邻岩溶地下河系统复杂的水环境演化过程，为典型岩溶地下河系统在多矿种集中开采矿区影响下的水环境演化和污染防治提供科学依据。本文最近发表在环境刊物《SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT》中。更多文章细节与讨论，请见：Chen, W., Liu, P., Luo, Y., Li, B., Peng, J., & Jin, X. (2023). Behavior of Sb and As in the hydrogeochemistry of adjacent karst underground river systems and the responses of such systems to mining activities. Science of the Total Environment, 857(July 2022). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159411