Geochemical and Isotopic Fingerprint-Based Identification of Sulfate Source Regional Characteristics and Evolution of Groundwater Impacted by Acid Mine Drainage (AMD) from a Nonferrous Metal Mining Area

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作者
Bing Wang,Lei Ma,Jiazhong Qian,Yunhai Fang,Wei Xie,Dan Ding,Long Yang,Huan Zhou
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:59 (50): 27598-27609 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.est.5c09899
摘要

Identifying hydrochemical processes in groundwater systems is a critical prerequisite for implementing pollution abatement in high-sulfur nonferrous metal mining areas. However, the sulfate sources and evolution mechanisms remain unclear due to complex hydrogeological conditions and intense anthropogenic disturbances. This study combines self-organizing maps (SOM), MixSIAR modeling, hydrochemical analysis, and multi-isotope tracers to clarify the sources and evolution of sulfate in groundwater from the Tianmashan sulfur-gold mining area. Results reveal a distinct depth-dependent pattern: shallow aquifers are dominated by sulfate derived from skarn sulfide oxidation (e.g., pyrite), enhanced by Fe3+ transport from adjacent closed mines and mining-induced fractures. In contrast, deep aquifers, characterized by sluggish flow and limited connectivity, are governed by gypsum dissolution and cation exchange, with minor contributions from atmospheric precipitation via vertical shafts. A conceptual model highlights the roles of intermine hydraulic connectivity and redox zonation in controlling sulfate evolution. These findings provide a scientific basis for targeted acid mine drainage (AMD) management, advocating a "contain the shallow, utilize the deep" strategy for sustainable groundwater remediation.
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