《Groundwater for Sustainable Development》：Integrating stratigraphy, hydrochemistry and isotope data to characterize the groundwater system of Rome (Italy)
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地下水污染控制与水文地质模型构建在罗马市的实证研究。采用水文地质重建与地球化学同位素分析，揭示城市复杂地质构造（第四纪火山活动与河流冲积层）对地下水补给、流动路径及水岩作用的影响机制，证实浅层与深层含水层存在强水力联系，硫酸盐-碳酸氢盐水化学特征显示显著混合过程，同时发现农业污水和市政排放导致的硝酸盐污染问题。
卢卡·皮齐诺（Luca Pizzino）|克里斯蒂娜·迪萨尔沃（Cristina Di Salvo）|弗朗切斯卡·朱斯蒂尼（Francesca Giustini）|毛罗·布里利（Mauro Brilli）
意大利罗马国家地球物理与火山学研究所（INGV）罗马1分部
摘要
随着气候变化影响的加剧，城市地下水研究变得越来越重要。气候变化导致干旱、洪水和水资源需求增加，同时威胁到水质及其与城市基础设施的相互作用。在罗马（意大利），虽然饮用水传统上来自远处的引水渠，但当地地下水也被用于灌溉和农业等多种用途。然而，已有证据表明地下水受到人为污染，因此制定明确的水文地质模型以保护这些资源至关重要。本研究旨在通过水文地质重建和地球化学分析，加深对罗马市范围内地下水补给、流动路径和混合过程的理解。该城市的地层结构由侵蚀形成的古河谷和第四纪火山活动形成，形成了复杂的补给区和流动路径，从而导致多样的水-岩相互作用模式。研究人员每两个月对11口井进行一次地球化学和同位素分析。分析结果显示，这些地下水属于碳酸氢盐-碱土金属类型的化学相。氧的稳定同位素组成范围为-7.30‰至-4.56‰（V-SMOW），锶的同位素比值在0.707957至0.710567之间。稳定同位素有助于识别补给区，而^87Sr/^86Sr同位素比值则有助于了解流动路径、水-岩相互作用对水质的影响以及混合过程。研究强调了地层接触带、构造边界和基底隔水层的深度在塑造地下水成分方面的重要作用。研究结果支持了一个初步的水文地质-地球化学概念模型：（i）潜在的补给区可能位于本地或远处（靠近亚平宁山脉）；（ii）深层和浅层含水层之间存在强烈的水文地质联系，表明罗马区域含水层系统具有较高的脆弱性；（iii）硝酸盐含量表明存在人为污染，这些硝酸盐可能来源于农业活动和污水排放。
章节摘录
引言
地下水是最大的可用淡水资源，为数十亿人提供饮用水。特别是随着需求的增加、水质恶化的威胁以及人类活动对水资源的干扰（Hossain等人，2024年），人们对城市地下水的关注日益增加，尤其是考虑到气候变化的影响日益加剧。
地质背景
罗马市位于第勒尼安海海岸以北约25公里处，坐落在亚平宁山脉西部中央的山脚下（图1a和1b）。该市西北部被萨巴蒂尼火山复合体（Sabatini Mts. Volcanic Complex）所环绕，东南部则被阿尔巴尼山火山复合体（Colli Albani Volcanic Complex）所环绕。台伯河从北部（中台伯河谷，以下简称MTV）流向第勒尼安海，在城市区域内汇入多条支流，其中安尼埃内河（Aniene River）从左侧汇入。
地质剖面
为了了解井位处相邻水文地质复合体之间的地层关系，绘制了地质剖面图。这些剖面图基于罗马地质图（Funiciello和Giordano，2008年）以及存储在CNR-IGAG数据库（意大利国家研究委员会环境地质与地球工程研究所）中的300个钻孔的地层数据，并参考了相关文献资料进行验证。
地下水的化学成分：水化学相及主要的水-岩相互作用过程
物理化学参数的主要统计数据见表3；详细结果见补充材料S2中的表1S。现场测量数据显示，地下水温度变化较大，介于典型的冷水（<20°C）和微温水（最高约25°C）之间，电导率在400至1200 μS/cm之间，属于中等矿化程度的水体。
罗马的水文地质概念模型
通过对罗马含水层的水文地层、地球化学和同位素分析结果的综合研究，可以提出关于补给源、地下水流动方向、水-岩相互作用类型与程度以及含水层之间及与地表水体之间混合情况的假设（见图16）。这些发现有助于进一步评估含水层的脆弱性。
- 在城市东南部，沉积含水层（MTM和PGT2复合体）起着重要作用。
结论性意见
研究结果强调了相邻地质体之间的水文地质关系，表明地层接触带的位置、上覆复合体的厚度、基底隔水层的深度以及含水层的构造边界在决定地下水化学成分和同位素组成方面起着关键作用。图16展示了含水层之间的关系，包括补给区和流动路径。
作者贡献声明
毛罗·布里利（Mauro Brilli）：撰写、审稿与编辑、原始稿撰写、研究工作、资金筹集、数据管理、概念构思。克里斯蒂娜·迪萨尔沃（Cristina Di Salvo）：撰写、审稿与编辑、原始稿撰写、数据可视化、研究工作、数据管理、概念构思。卢卡·皮齐诺（Luca Pizzino）：撰写、审稿与编辑、原始稿撰写、数据可视化、研究工作、资金筹集、数据管理、概念构思。弗朗切斯卡·朱斯蒂尼（Francesca Giustini）：撰写、审稿与编辑、原始稿撰写。
未引用的参考文献
Berglund和Wieser，2011年；Di Salvo等人，2014年；Horwitz等人，1992年；La等人，2008年；Lapham等人，1997年；Mancini和Cavinato，2005年；Mattia等人，2020年；Mattia等人，2025年；Meffe和de Bustamante，2014年；Milli，1997年；Novarese，1926年；Patrolecco等人，2013年；联合国经济和社会事务部人口司，2019年。关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
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