五、污染机理分析
（一）硫酸盐和总硬度含量增高机理分析
硫酸盐和总硬度污染范围很广，遍及地下水的各个含水层。其成因主要是煤矿的开采，导致煤系地层中的金属硫化物处于氧化环境，从而发生使金属硫化物发生氧化反应，使地下水硫酸盐含量增大和pH值大大降低，形成煤矿酸性废水。以FeS2为例，反应如下
煤矿开采形成煤矿酸性废水另一个环境效应是使灰岩的溶解作用加强，进而导致地下水中的Ca2+和Mg2+含量增加，总硬度升高，反应如下
矿坑排水以及不同含水层间相互的补排关系，导致孔隙水、裂隙水和岩溶水不同程度的遭到污染，表现出三种类型的地下水主要污染物的一致性，这是晋城市地下水硫酸盐和总硬度有所增高的主要机制。
形成晋城市地下水硫酸盐和总硬度升高的第二个机制是，由于晋城市岩溶水的主采层位为O2岩溶水，而该地层中含有石膏层，石膏的溶解度较大，它不仅会使地下水中硫酸根浓度增大，也会使Ca2+浓度增大，反应如下
晋城市的河流大多数是地下水补给地表水，其补给模式有两种：一是基岩地下水直接以泉水的方式出流地表，补给河水；二是基岩地下水先侧向补给河道内的孔隙水，然后孔隙水再补给河水。河流的上游地下水补给河水、下游河水渗漏补给地下水，因此，河水作为一种载体会促使地下水上下游水质差异性减小，导致孔隙水、裂隙水和岩溶水污染因子的一致性。
综上所述，晋城市地下水硫酸盐和总硬度升高，是在其具有一定水文地球化学背景，即煤系地层中的金属硫化物、灰岩中的白云石与方解石的物质基础上，由于人类活动（即煤矿开采、地下水开发利用等）的影响，而导致的地下水污染。
（二）地下水氮污染机理分析
晋城市地下水中氮污染的天然污染源主要是土壤中的有机氮转化为硝酸盐氮；人为污染源主要是城镇生活污水、生活垃圾、化肥和农家肥料的污染，其次为工业企业。各种含氮物质经过农业灌溉及降水淋滤作用进入包气带，污染水中的有机氮，通过铵化作用转化为氨氮；无论有机氮转化的氨氮还是污水中原有的氨氮，都会在氧化条件下，通过亚硝化菌和硝化菌生物化学作用，使氨氮发生硝化作用生成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，造成对地下水的氮污染。
另外，由于晋城市河流存在渗漏段，在这些段地表水补给地下水，且地表水水质污染较为严重，劣于地表水环境质量标准的Ⅲ类，其主要污染物就为氮污染物，因此，控制污染源、控制入河口水质，是防止地下水氮污染的重要措施。