华北平原衡水城市封闭地下水水文地球化学特征、成因及可持续发展的健康展望

摘要

承压含水层地下水是世界范围内的首选水资源，其水化学质量是可持续发展的前提。利用华北平原区衡水城区45份地下水样品的分析数据，对承压地下水的水化学特征、成因及潜在的健康威胁进行了系统的水文地球化学研究。结果表明，大部分地下水具有良好的水化学质量，基本呈中性至微碱性，以软鲜Cl-Na面为主。溶质化学受包括矿物溶解和离子交换在内的岩石-水相互作用的控制，但不受人为作用的影响。所有氮污染物和Zn均在适宜范围内，F⁻在28.9%、15.6%和68.9%的样品中，Mn和Fe均超过WHO推荐的理想限值。从不同人群中确定了这些有毒元素的总体慢性健康风险，主要由F⁻．婴儿更容易受到水污染物的健康风险。建议根据水化学质量进行分级供水，并针对承压地下水中有害氟化物的存在，提出了改善水质的措施。本研究可为世界范围内类似NCP的沉积平原承压地下水利用的健康可持续性提供有价值的参考。

1.简介

可利用的淡水主要储存在地下，约占地球上液态淡水总量的96% [1］．地下水是保障水和粮食安全的重要水源，也是使世界各地农村人口脱贫的关键因素[2- - - - - -5]，特别是在地表水相对匮乏的干旱和半干旱地区[6- - - - - -10］．可供人类使用的地下水资源不仅受水量的限制，还受水化学性质的限制[11，12］．充分了解水化学特征、机制和质量是全球任何地区地下水资源有效管理和可持续发展的前提[13，14］．

地下水化学受许多因素的影响甚至支配，包括自然因素和人为因素[15，16］．一般来说，天然地下水化学是由补给水的水化学成分、地下水流动路径上含水层的岩性、停留时间、地下水水动力和蒸发量决定的[17- - - - - -21］．这些因素是地下水化学成分自然形成和演化的基础[22- - - - - -25]，而来自人类社会各个方面的人为因素，包括家庭、农业和工业活动，都可以通过污染物的直接输入或自然机制的水文地球化学条件的间接改变，极大地改变地下水化学组成[26- - - - - -31］．由于含水层的保护，人类社会对地下水化学演变的驱动力对潜水含水层的影响比对封闭含水层的影响更显著。此外，蒸发通常对潜水地下水的盐度有很大的影响，而在封闭含水层中则不会发生这种影响[23，32- - - - - -34］．因此，潜水地下水的水化学质量比承压地下水差[16，35- - - - - -39］．

近几十年来，人们对地下水的水化学及其造成潜水水质不良的原因给予了广泛的关注[40- - - - - -44]因为不受限制的含水层很容易受到外部污染和极端水文事件的影响。通过这些努力，对浅层地下水系统水化学特征、演化和机制的认识取得了重大成果，有效地指导了全球地下水管理[14，44- - - - - -47］．然而，承压地下水没有潜水地下水幸运。由于传统观点认为水是最干净、质量最好的水，因此很少关注水的地球化学质量。虽然承压地下水的水化学质量很少受到外部因素的影响，但内部因素可能导致的水质不良是无法避免的[48］．地源性地下水质量差一直是人类社会供水的最大威胁之一，在世界许多地区被广泛报道[48- - - - - -54］．因此，对密闭地下水的水化学性质和成因进行研究是人类社会利用的必要条件。

本文主要研究了大型沉积平原承压水的水化学特征及其健康意义。对全球人类世地下水科学研究热点之一华北平原的一个分区进行了研究，以期为全球其他类似大沉积平原承压地下水资源的可持续开发提供参考。本研究的主要目的是(1)深入了解承压地下水的水文地球化学特征，(2)揭示水化学的形成机制，(3)确定有毒元素及其潜在的健康威胁，(4)为地下水资源的健康可持续性提出科学的管理建议。

2.研究区域

研究区位于国家大新区中心区域(图1)．它位于北纬37°36′10″N-37°49′55″N和经度115°25′17″E-115°51′12″E之间，面积为591公里²．属半干旱大陆性季风条件，年平均气温12.7°C。年平均降雨量约为500毫米，其中75%发生在6月至9月的雨季。年蒸发量约为1300 ~ 2600毫米，约为当地降雨量的3 ~ 5倍。该地区土地利用类型以农业用地为主，其次为城市用地和工业用地。

研究区在地质上属于中部冲积湖相平原。NCP是世界上最大的沉积平原之一，形成于新生代和中生代。地势平坦，自西向东略有下降，海拔22-27米。本区地下水主要赋存于厚度500 m以上的第四纪沉积物中[55］．这一庞大的第四纪地下水系统为当地社会经济和生态各方面的发展提供了大量的水资源。

第四纪沉积层的岩性从卵石到粘土和粉砂不等，垂直上形成多个含水层组(图2)．在地表以下50-80米深度观测到第一个连续稳定的含水层。一般来说，在这个含水层以上的含水层被定义为潜水含水层，在这个含水层以下的含水层被确定为封闭含水层。由于盐水在潜水含水层中广泛分布，[49]，承压含水层被认为是支持研究区开发的最具潜力的含水层[33，55］．承压含水层的水替代能力较差，主要通过横向流和垂向流自然补给和排放。

由于地表水稀少，潜水含盐量高，该地区人类社会各种消费的供水主要依赖于承压地下水。因此，近几十年来，人类开采已成为承压含水层的主要排放形式[50］．特别是最大的用水户农业灌溉，近几十年来主要依赖承压地下水[56]，导致承压含水层中出现许多地下水凹陷锥，并引起地面沉降。这些水力地质环境的剧烈变化，也引起了承压含水层水文地球化学环境的演变，最终威胁到地下水的水化学质量[57]，例如向地下水中释放碘[58］．因此，有针对性地开展工作，深入了解承压地下水的水化学质量、成因以及潜在的质量问题是非常必要的[59］．

3.材料与方法

3.1.取样和分析技术

在本研究中，从整个研究区域的承压含水层共收集了45个地下水样本(图1(c))。地下水均采自150 ~ 700 m深度的钻孔。在取样前，将井眼内的水泵入井眼容积的3倍以上，以清除井眼内的积水。现场监测水化学参数，如pH值和电导率(EC)，只有在这些参数稳定后才进行采样。地下水样本采集于超纯水塑料桶2.5 L中，取样前用目标水彻底冲洗3次。所有地下水样本都被送往化验室，并在恒温箱中进行分析，恒温箱可使样本保持在4℃的温度。

pH和EC等现场参数是在多参数设备(Multi 350i/SET, Munich, Germany)的帮助下在现场获得的。其他化学参数分析在中国地质科学院水文地质与环境地质研究所地下水科学与工程实验室进行。主要阳离子(Ca^{2 +}、镁^{2 +}, Na⁺K⁺)和微量元素(Zn, Mn, Fe)采用电感耦合等离子体质谱法(Agilent 7500ce ICP-MS, Tokyo, Japan)测定。氨氮(NH₄⁺)和阴离子，包括Cl⁻,所以₄²⁻,没有_3.⁻,没有₂⁻F⁻离子色谱法测定(Shimadzu LC-10ADvp，京都，日本)。HCO_3.⁻酸碱滴定法测定总溶解固体(TDS)。离子电荷平衡验证了化学分析的准确性。结果表明，所有样品的电荷平衡误差均在±5%的允许范围内，具有较好的测量精度。

3.2.人类健康风险评估

地下水中的污染物如果暴露在受污染的水中，可能会威胁到人类的健康。这种潜在的健康威胁可以借助一个定量模型，即美国环境保护署建立的人类健康风险评估模型[HHRA模型]来确定。60］．一般来说，水中的污染物可能通过多种途径构成威胁，如饮用水摄入、皮肤接触和吸入。根据以往研究报道，饮用水摄入途径因水中有毒元素含量高，其风险高于其他途径[38，39，61，62］．因此，无论年龄和性别，饮水摄入的途径都应引起重视。

HHRA的程序包括以下三个步骤:步骤1:计算目标水中潜在污染物的慢性每日摄入剂量: 在哪里表示污染物的慢性每日摄入剂量我；表示污染物的含量我在目标水中;是水的口服摄入量;表示曝光频率;而且分别为暴露时间和平均暴露时间;表示消费者的平均体重。第二步:危险商的识别: 在哪里表示单个污染物构成的概率健康风险我；表示污染物的参考剂量我通过口腔摄入的途径。第三步:全面健康风险的综合评估: 在哪里是饮用水中多种污染物构成的整体潜在健康风险。

本研究中HHRA模型所使用的参数如表所示1．

4.结果与讨论

4.1.地下水的物理化学特征

研究区承压地下水的理化参数用图中的箱形图进行了统计3.．世界卫生组织建议的各项指标的可取限度[65]和中国指南[66]也被提出。

采样水的pH值在7.26 ~ 10.32之间，平均为8.14，表明承压地下水具有近中性到微碱性的性质。如图所示3.(a)大部分地下水的pH值均在世界卫生组织建议的适当范围6.5-8.5内[65］．必威2490总样品中约有22.2%的pH值在理想范围之外，且略偏碱性。地下水EC值变化较大，变化范围为693μS/cm为4,637μS/cm平均为1128μS /厘米。TDS在467 ~ 3122 mg/L之间变化较大，平均为681 mg/L。因此，研究区地下水盐度变化较大。但绝大部分样品的EC和TDS值较低，只有一小部分样品的EC和TDS值超过2000μS/cm和1000mg /L(图3.(b)和3.(c))。总硬度(TH)在13mg /L ~ 1416 mg/L范围内，平均为121 mg/L。地下水TH值主要低于450 mg/L，只有3个样品(6.7%)超过该限值。根据基于TDS和TH的综合水质类别(图4)，研究区内的承压地下水主要为软淡水。四个样本(8.9%)属于中等硬的鲜类，一个样本(2.2%)属于中等硬的微咸类，另一个样本(2.2%)属于中等硬的微咸类。属于极硬微咸水的地下水只有4种(8.9%)。

承压地下水溶质化学以钠为主⁺阳离子(图5)，含量从162毫克/升至591毫克/升，平均为203毫克/升。Ca^{2 +}和毫克^{2 +}两种主要阳离子的丰度分别为4 ~ 221 mg/L和1 ~ 210 mg/L，平均为25 mg/L和13 mg/L。K⁺主要阳离子中含量最低，范围为0.41 ~ 8.88 mg/L，平均为1.12 mg/L。对于所有的主要阳离子，只有Mg^{2 +}在3个地下水样品中发现了超过100 mg/L的理想限值。从图中可以清楚地看到3.(e) -3.(h)所有这些抽样地下水的主要阳离子都集中在相对较低的值范围内，表明水质良好。

主要阴离子以氯为主⁻，然后是SO₄²⁻和HCO_3.⁻(数据3.(我)3.(k))。Cl中这三种阴离子的浓度在108 ~ 1353 mg/L范围内⁻， SO为109-659 mg/L₄²⁻， HCO为25 ~ 248 mg/L_3.⁻，平均含量分别为231 mg/L、142 mg/L和113 mg/L。含有Cl的那部分样品⁻超过250 mg/L的理想限值很大，约占总采样水的42.2%(图2)3.(我))。这么₄²⁻，大多数样品(88.9%)均在250 mg/L的理想限度内(图3.(j))。因此，对主要阴离子的关注应集中在Cl含量相对较高的地方⁻．

总体而言，承压含水层地下水以Cl-Na型为主，少量为混合Cl-Mg·Ca型(2.2%)和Cl-Ca型(2.2%)(图5)．一般来说，地下水中Cl-Na型等相对含盐的水化学面可能是由自然水化学演化，或海水入侵、人为污染物输入等外部盐度污染输入形成的[9，23］．由于研究区离海较远，在垂直方向上的水替代能力较差，自然水化学演化极有可能是研究区含盐Cl-Na型承压地下水的成因。相对新鲜的水化学相，即混合Cl-Mg·Ca型和Cl-Ca型，是不同阶段地下水化学演化的结果。

一些小元素，比如氮，氟⁻通过对承压地下水中锌、锰、铁的检测，了解其含量及其对安全用水的潜在影响。含NO的氮_3.⁻,没有₂⁻，和NH₄⁺均低于理想限度(数字3.(l) -3.(n))，建议安全内容。所有采样的地下水中锌的含量也在理想的1 mg/L范围内。然而,F⁻在一些样品中发现，锰和铁超过了理想的限度。F的含量⁻变化范围为0.40 ~ 1.97 mg/L，平均为0.74 mg/L。必威2490约28.9%的样品被检测出超过1 mg/L的理想限值。地下水中Mn和Fe的浓度分别在0.001 ~ 0.361 mg/L和0.02 ~ 30.96 mg/L范围内，平均值分别为0.014 mg/L和1.09 mg/L。可以清楚地看到，只有一小部分(15.6%)的样品Mn超过了0.1 mg/L的理想限值(图3.(q))，而高铁地下水在研究区广泛分布，68.9%的采样地下水超过0.3 mg/L的理想限值(图3.(r))。因此，应注意高F⁻，锰和铁，因为它们对人体健康有负面影响。

4.2.地下水溶质化学的控制机制

为揭示研究区承压含水层地下水溶质化学的控制机制，采用水化学图、相关矩阵、水文地球化学模拟等方法。一般来说，天然水的水化学组成主要受降水、岩石和蒸发三种机制的支配，这可以从吉布斯图中明显地揭示出来。如图所示6，所有取样的承压地下水均位于吉布斯图的岩石优势区，说明承压地下水溶质化学性质自然地受岩石-水相互作用的控制。

除了自然过程外，人类活动也是可能调节水化学组成的重要外部因素。氮是人类环境污染的重要指标。如图所示3.(l) -3.(n)研究区所有承压地下水中氮(包括NO)浓度均较低_3.⁻,没有₂⁻，和NH₄⁺)．一般来说，NO_3.⁻自然条件下浓度低于10mg /L，水中含NO_3.⁻浓度低于这一自然限度被认为不受人类社会的影响。可以清楚地看到，几乎所有的采样地下水都以NO为主_3.⁻除3个样品略微超过这一自然限制外，其余样品的浓度均低于10 mg/L，证实研究区承压含水层几乎没有人为污染物输入。因此，承压地下水的水化学只受岩石-水相互作用的自然机制支配。

在地下水循环期间，各种岩石都可能参与到自然的岩石-水相互作用中。为了约束潜在的贡献岩石，用Ca比构造了端元图^{2 +}/ Na⁺与毫克^{2 +}/ Na⁺和HCO_3.⁻/ Na⁺均在本研究中进行。参与自然岩石-水相互作用的岩石可以从三种岩石类型的端元中显示出来，即碳酸盐岩、硅酸盐和蒸发岩[17，43，67］．如图所示7结果表明，承压地下水中的化学溶质主要来自于蒸发岩和硅酸盐的溶解。然而，没有发现位于碳酸盐岩为主的样品，这表明碳酸盐岩矿物对地下水化学的贡献不大。

引入相关矩阵，进一步确定了蒸发和硅酸盐对承压含水层水化学组分的贡献。钠含量与钠含量呈显著正相关⁺和Cl⁻，相关系数为0.96，说明岩盐的溶解程度(式(1)是控制地下水化学的主要过程之一。这证明了前面提到的受限含水层中Cl-Na盐化水化学面的自然成因。Ca^{2 +}也与SO呈显著正相关₄²⁻，表明硫酸盐矿物溶解(公式(2)及(3.))是影响研究区承压含水层水化学组成的主要因素。图中所示的饱和度指数(SI)证明了这些水化学过程8(a)采样地下水中盐、硬石膏、石膏矿物均处于不饱和状态(SI<0)。此外，硅酸盐的溶解(公式(4))是另一个将主要离子注入地下水的主要过程，图中也显示了这一点7．水化学模拟结果还显示，所有含氟、含铁、含锰矿物均处于不饱和状态(图8(b))，表明F⁻如果这些矿物质存在的话，它们就会从含水层的介质中进入地下水。这是F含量较高的原因⁻， Mn和Fe的含量(图3.(o),3.(问)3.(r)):

离子交换是含水层中普遍存在的一种岩石-水相互作用，特别是与精细介质的相互作用。如图所示2，研究区存在多种细含水层介质，可能为离子交换过程提供离子来源。氯碱性指数可用CAI-1表示(式(5)和CAI-2(公式(6))，以确定离子交换过程是否发生并影响地下水的水化学组成。一般情况下，如果一种水的两个氯碱指数都在0以下，表示阳离子交换反应(式(7)发生;而如果反向阳离子交换反应(公式(8)发生时，所有氯碱指数均为阳性。如图所示9(一个)，大部分(88.9%)地下水的氯碱指数为负，表明地下水中发生了阳离子交换反应。其余取样地下水(G6、G29、G31、G39、G44)的氯碱指数均为正负值，说明这些地下水发生了反向阳离子交换反应。这些过程是用Na⁺+ K⁺+氯⁻和Ca^{2 +}+毫克^{2 +}−HCO_3.⁻−所以₄²⁻．一般情况下，如果在含水层中阳离子交换反应是主导过程，地下水应以右下为主，沿Y= -X行。如果反向阳离子交换反应是含水层中主要的水化学机制，水应该位于图的左上方和沿Y= -X行。二元图如图所示9 (b)G6、G29、G31、G39和G44的大部分地下水存在阳离子交换反应，而地下水中存在反向阳离子交换反应:

相关矩阵(表2)也表明EC、TH和TDS与Na离子呈显著正相关⁺、钙^{2 +}、镁^{2 +,}和Cl⁻．除了这四种离子外，TH和TDS也与SO呈显著正相关₄^{2 -}．说明上述水文地球化学作用是研究区承压地下水成矿的主要原因。总体而言，承压地下水的溶质化学主要受控于蒸发物(岩盐和硫酸盐)和硅酸盐的自然溶解、阳离子交换反应。含氟矿物、含铁矿物和含锰矿物释放的离子是导致F含量超标的主要原因⁻， Mn和Fe。此外，反阳离子交换反应也是影响某些采样点承压地下水水化学的重要过程。而承压地下水的水文地球化学组成几乎不受人为因素的影响。

4.3.潜在的健康威胁和相关污染物

如上所述，F⁻地下水中Mn、Fe含量较高，可能对人体健康造成不良影响。引入人类健康风险评估模型(HHRA模型)，揭示这些污染物对人类健康的潜在负面影响。

根据评估结果，婴儿HI值为0.67 ~ 4.99，儿童HI值为0.42 ~ 3.08，成年女性HI值为0.30 ~ 2.21，成年男性HI值为0.36 ~ 2.64，平均值分别为1.60、0.99、0.71、0.85。可以清楚地看到，不同人群的总体健康风险依次为婴儿>儿童>男性>女性(图10 ())．许多研究人员也报告了类似的结果[68- - - - - -70］．健康风险可分为三类，即低风险、中风险和高风险。一般而言，HI值小于1表示该水的健康风险较低，可忽略不计[71］．HI值在1-4之间被视为中等健康风险，如果HI值超过4，则意味着高健康风险[55，72］．因此，所有人口都在一定程度上面临健康风险。具体而言，婴儿的潜在健康风险从低到高不等(图10 ())，其中24.4%为低慢性风险类别，73.4%为中等慢性风险类别，2.2%为高慢性风险类别。对于儿童、成年女性和男性，潜在的整体健康风险只落在低风险和中等风险类别，没有观察到高风险(图10 ())．对于这三个种群，大多数采样水域的HI值都低于1，分别占总采样水域的60.0%、91.1%和66.7%，表明该地区大部分地区的健康风险可以忽略不计(图11 (b)- - - - - -11 (d))．在空间上，潜在健康风险分布在G17采样点周边的北部地区和东部地区，以及与G22和G4采样点相邻的零星地区(图11)．

为了进一步说明每种超标污染物对潜在健康风险的责任，在图中统计了所有人群中各种污染物的HQ值10 (b)- - - - - -10 (d)借助于箱形图。可以看出，各种群Mn的HQ值均低于1的允许限值(图10 (c))，表明地下水中的锰对健康的威胁可以忽略不计。地下水中Fe的HQ值主要在1以下(占采样水体的90%以上)，只有极少数样品的HQ值超过了理想限值1(图2)10 (d))．在婴儿中，地下水中Fe的潜在健康风险分别为1个(2.2%)和2个(4.4%)。只有一个样本(2.2%)，即G17，被观察到对儿童、成年女性和男性存在潜在的健康威胁，所有样本都属于中等风险类别。然而，F⁻相对高于地下水中Mn和Fe的含量(图10 (b)- - - - - -10 (d))．在抽样的地下水中，对婴儿、儿童、成年女性和男性的F值分别为中等潜在健康风险的比例为57.8%、26.7%、4.4%和17.8%⁻(图10 (b))．HQ的统计分布由F⁻与多种污染物的HI非常相似(图10 ()而且10 (b))．这些都表明F⁻与研究区域的其他污染物相比，地下水对整体潜在健康风险的影响更大。

4.4.对可持续水资源管理的启示

如上所述，地下水对华北平原各方面的发展至关重要。由于华北平原中下游浅层含水广泛分布，承压地下水对中下游地区更为珍贵。因此，尽管承压含水层地下水中存在一些潜在的有毒元素，但实现地下水资源的可持续管理仍具有重要意义。

研究区大部分承压地下水都是新鲜而柔软的，从主要溶质化学角度来看，这表明水质适合人类社区利用。地下水水质虽不受人为因素的影响，但含F⁻， Mn和Fe超过了饮用的理想限度，可能对人类社会造成潜在威胁。因此，在将水作为生活水资源利用时，应注意这些潜在的有毒元素。但并非研究区所有承压地下水都对人类健康构成威胁，应重点关注有潜在有毒元素威胁的区域。综上所述，总体潜在健康威胁主要存在于G17采样点周边的北部地区和东部地区，以及G22和G4等采样点附近的零星地区。因此，其他地区对承压地下水资源的利用是安全的。

对于上述潜在风险地区，不同人口的健康威胁程度不同。婴儿更容易受到地下水中的有毒元素的影响，对儿童、成年女性和男性的威胁要小得多。考虑到承压地下水资源的珍贵，建议在研究区根据不同人群的潜在健康风险进行不同的供水。此外，应在潜在风险区域实施水质改善。虽然锰和铁超过了水摄入的理想限度，但它们对人类健康的威胁非常有限，可以忽略不计。然而，超过F⁻在地下水中是显著的。考虑到经济可行性，应采取以超过F为目标的水质改善措施⁻而不是其他离子。

5.结论

承压地下水是世界范围内的首选水资源，特别是在地表水稀缺、潜水水质较差的干旱半干旱地区。水化学是获得有效和可持续的承压地下水的前提，应予以优先关注。以华北平原衡水城区为研究区，探讨大型沉积平原承压地下水的水化学特征和健康前景。主要研究结果如下:(1）研究区承压地下水基本呈中性至微碱性。地下水以软淡水为主，TH平均值为121 mg/L, TDS平均值为681 mg/L，较硬的淡水和半咸水类样品较少。水化学相以Cl-Na型为主，少量为混合Cl-Mg·Ca型(2.2%)和Cl-Ca型(2.2%)。除Mg含量为6.7%、11.1%和42.2%外，其余地下水主要离子均在WHO适宜范围内^{2 +},所以₄²⁻和Cl⁻,分别。氮(含NO)_3.⁻,没有₂⁻，和NH₄⁺)和Zn含量低，安全⁻地下水中Mn、Fe超标的比例分别为28.9%、15.6%和68.9%。（2）承压地下水的溶质化学主要受自然的水岩相互作用控制，不受人为活动的影响。水化学组成和矿化主要由蒸发产物(岩盐和硫酸盐)和硅酸盐的溶解、阳离子交换反应贡献。反向阳离子交换反应也控制了零星样品中的主要化学成分。有毒元素含量超标⁻， Mn和Fe是含氟矿物、含铁矿物和含锰矿物离子释放的结果。（3）多种污染物造成的总体慢性健康风险依次为婴儿>儿童>男性>女性。这种高健康风险只存在于婴儿身上。大多数地下水样本对儿童(60.0%)、成年女性(91.1%)和男性(66.7%)的潜在健康风险可忽略不计，但73.4%的地下水样本对婴儿具有潜在的中等慢性健康威胁。超过F⁻对居民的潜在健康风险负有高度责任。少数水样中铁超标也会对健康造成一定程度的威胁，而锰的潜在风险很低，可以忽略不计。（4）大多数承压地下水具有良好的水化学质量，但也应注意F超标的地质毒性元素⁻Mn和Fe。潜在的慢性健康风险主要由F⁻而不是不同水平的Mn和Fe。建议根据对不同人群的潜在健康风险进行不同的供水。应采取水质改善措施，消除F超标对健康的威胁⁻尤其是对婴儿。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据将在通讯作者要求时提供。

利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突。

致谢

国家自然科学基金(42007183)、中央高校基本科研业务费专项资金(2682019CX14)、国家基本资源调查计划(2017FY100405)、中国地质调查局(DD20160238、DD20190303)、西南交通大学学生科研培养计划(201015)、西南交通大学教学改革研究项目(20201023-04)资助。

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