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地下水资源是我国西北干旱地区供水水源的重要组成部分，同样也是制约绿洲生态安全与经济发展的关键要素。近年来，由于全球气候变化和人类活动对地下水的影响，绿洲出现了各种不良生态环境问题。为使地下水资源更好地服务于绿洲的发展，需从地下水与周围环境相互作用的角度来认识地下水环境问题。本文在对和田河流域绿洲区自然地理条件、地层岩性及水文地质条件等进行分析的基础上，依据地下水水化学检测数据，综合运用水文地球化学图解法、多元统计分析法及水文地球化学模拟等方法对地下水质量、水化学特征及影响因素进行研究，揭示该区地下水化学成分的形成机制。主要研究结论如下：
(1)单指标评价法结果表明绿洲区浅层潜水质量总体较差，1980年、2014年和2017年质量等级为Ⅳ类及以上的水样分别占总水样的61.8%、91.1%、72.5%。通过超Ⅲ类水指标贡献率可知，影响绿洲区潜水质量的关键指标除了溶解性总固体(TDS)、总硬度(TH)、Cl-、Na+和SO42-等常量组分外，还有F、Fe、Mn、苯并[a]芘(BaP)等微量组分。
(2)绿洲区地下水水化学类型复杂，以HSL-NCM组合类型(重碳酸硫酸氯化钠钙镁型)为主，基本为微咸中等硬度水，常见阳离子之间含量差别较大，平均含量依次为Na+＞Ca2+＞Mg2+＞K+；常见阴离子之间含量差别不大，依次为HCO3－＞Cl－＞SO42－；在自然地理及水文地质条件的控制下，地下水中化学成分的空间分布呈规律性变化。总体而言，水平方向上地下水中TDS、TH、Na++K+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、F、Fe和Mn等含量沿流程由南向北均不断增加，越靠近沙漠区含量越高；水化学类型从以HSL-NCM型(重碳酸硫酸氯化钠钙镁型)为主变成以L-N型(氯化钠型)、SL-NC型(硫酸氯化钠钙型)为主；垂直方向上浅层潜水中化学成分的含量普遍高于中深层潜水。1980年至2017年期间地下水的TDS和TH呈现出微弱升高的趋势，易溶离子(强酸根和碱金属)的含量也不断升高，而难溶离子(弱酸根和碱土金属)的含量不断降低。
(3)高氟低碘、高铁锰是绿洲区地下水重要的水化学特征。绿洲区地下水中氟含量偏高，2014年、2017年氟的超标率分别为40.0%和36.0%；氟的主要赋存形态是F-和MgF+，分别占氟含量的86.8%-97.2%、1.9%-11.5%，当氟含量大于1.5mg/L时，F-和MgF+含量呈现出此消彼长的变化规律。2014年地下水中Fe和Mn的超标率分别为57.8%和46.7%。绿洲区岩土含有丰富的含铁锰、含氟矿物，为高氟、高铁锰地下水的形成提供了物质基础。缺乏碘来源以及氧化环境是绿洲区地下水中碘含量较低的主要原因。
(4)地下水的“三氮”污染较轻，从1980年至2017年有加重趋势。硝酸盐氮(NO3--N)为地下水中“三氮”的主要存在形态，硝酸盐氮(NO3--N)和氨氮(NH4+-N)的超标区域呈零星点状分布，未构成大面积污染。在水化学环境、包气带厚度及岩性等因素的影响下，绿洲区地下水中NO3--N与NO2--N的含量南高北低，而NH4+-N在北部的分布范围比南部要广。2014年绿洲区地下水有机污染程度轻微，但局部区域地下水中存在严重的苯并[a]芘污染问题，饮用地下水暴露途径下的致癌风险值超过了可接受水平，对人体健康危害较大。
(5)绿洲区在地形地貌、地层岩性的控制下，地下水径流、排泄方式不断变化，从而影响着水文地球化学作用的强度与类型。水文地球化学图解法、因子分析法和反向水文地球化学模拟法共同揭示出控制绿洲区地下水化学成分形成与变化的主要水文地球化学过程为蒸发浓缩作用，且该作用过程在弱径流区更为显著；其次是岩土溶滤作用，绿洲区地下水很大程度上继承了上游地下水中的化学成分，沿途在不断溶滤含水介质中碳酸盐、石膏、岩盐以及含氟、含铁锰矿物等可溶性物质的同时，也接受着地表水、灌溉水的物质补给；然后是阳离子交替吸附作用，弱径流区内此作用较为明显，改变着地下水中阳离子的含量。
(1)单指标评价法结果表明绿洲区浅层潜水质量总体较差，1980年、2014年和2017年质量等级为Ⅳ类及以上的水样分别占总水样的61.8%、91.1%、72.5%。通过超Ⅲ类水指标贡献率可知，影响绿洲区潜水质量的关键指标除了溶解性总固体(TDS)、总硬度(TH)、Cl-、Na+和SO42-等常量组分外，还有F、Fe、Mn、苯并[a]芘(BaP)等微量组分。
(2)绿洲区地下水水化学类型复杂，以HSL-NCM组合类型(重碳酸硫酸氯化钠钙镁型)为主，基本为微咸中等硬度水，常见阳离子之间含量差别较大，平均含量依次为Na+＞Ca2+＞Mg2+＞K+；常见阴离子之间含量差别不大，依次为HCO3－＞Cl－＞SO42－；在自然地理及水文地质条件的控制下，地下水中化学成分的空间分布呈规律性变化。总体而言，水平方向上地下水中TDS、TH、Na++K+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、F、Fe和Mn等含量沿流程由南向北均不断增加，越靠近沙漠区含量越高；水化学类型从以HSL-NCM型(重碳酸硫酸氯化钠钙镁型)为主变成以L-N型(氯化钠型)、SL-NC型(硫酸氯化钠钙型)为主；垂直方向上浅层潜水中化学成分的含量普遍高于中深层潜水。1980年至2017年期间地下水的TDS和TH呈现出微弱升高的趋势，易溶离子(强酸根和碱金属)的含量也不断升高，而难溶离子(弱酸根和碱土金属)的含量不断降低。
(3)高氟低碘、高铁锰是绿洲区地下水重要的水化学特征。绿洲区地下水中氟含量偏高，2014年、2017年氟的超标率分别为40.0%和36.0%；氟的主要赋存形态是F-和MgF+，分别占氟含量的86.8%-97.2%、1.9%-11.5%，当氟含量大于1.5mg/L时，F-和MgF+含量呈现出此消彼长的变化规律。2014年地下水中Fe和Mn的超标率分别为57.8%和46.7%。绿洲区岩土含有丰富的含铁锰、含氟矿物，为高氟、高铁锰地下水的形成提供了物质基础。缺乏碘来源以及氧化环境是绿洲区地下水中碘含量较低的主要原因。
(4)地下水的“三氮”污染较轻，从1980年至2017年有加重趋势。硝酸盐氮(NO3--N)为地下水中“三氮”的主要存在形态，硝酸盐氮(NO3--N)和氨氮(NH4+-N)的超标区域呈零星点状分布，未构成大面积污染。在水化学环境、包气带厚度及岩性等因素的影响下，绿洲区地下水中NO3--N与NO2--N的含量南高北低，而NH4+-N在北部的分布范围比南部要广。2014年绿洲区地下水有机污染程度轻微，但局部区域地下水中存在严重的苯并[a]芘污染问题，饮用地下水暴露途径下的致癌风险值超过了可接受水平，对人体健康危害较大。
(5)绿洲区在地形地貌、地层岩性的控制下，地下水径流、排泄方式不断变化，从而影响着水文地球化学作用的强度与类型。水文地球化学图解法、因子分析法和反向水文地球化学模拟法共同揭示出控制绿洲区地下水化学成分形成与变化的主要水文地球化学过程为蒸发浓缩作用，且该作用过程在弱径流区更为显著；其次是岩土溶滤作用，绿洲区地下水很大程度上继承了上游地下水中的化学成分，沿途在不断溶滤含水介质中碳酸盐、石膏、岩盐以及含氟、含铁锰矿物等可溶性物质的同时，也接受着地表水、灌溉水的物质补给；然后是阳离子交替吸附作用，弱径流区内此作用较为明显，改变着地下水中阳离子的含量。