CO₂的大量排放导致全球气候变化是目前国际社会关注的热点问题之一，CO₂地质储存技术（CGS）是目前国际公认的减少CO₂向大气排放的有效方法和对策，CO₂储存可能引发一系列的环境安全问题。研究表明，深部储层中的CO₂可能通过井孔，或者断层、裂隙等地质构造进入储层上部的浅部含水层。CO₂一旦泄露进入浅部含水层，将可能引起含水层水质的变化，进而威胁着以含水层为引用水源的人群健康，以及地下水生态系统安全吗。因此，有必要开展储层CO₂泄露进入浅部含水层后对其水质的影响研究工作。本文依托二氧化碳地质储存的机理与数值模拟研究项目，以鄂尔多斯二氧化碳地质储存示范工程区为研究区，结合场地条件，利用TOUGHREACT模拟软件，建立了研究区CO₂泄露进入浅部含水层的数值模拟模型，对CO₂泄露进入浅部含水层后对含水层水环境的影响进行了前瞻性的研究，并讨论了地下水流速、CO₂泄露速率、方铅矿体积分数、方铅矿反应比表面积四种因素对其影响。研究得出以下结论：1.储层CO₂泄露进入浅部含水层后，引起地下水酸度增加，进而导致含水层中矿物溶解或沉淀规律以及孔渗变化规律如下：石英发生沉淀，绿泥石、奥长石、方解石、钾长石、钠蒙脱石发生溶解；钙蒙脱石、伊利石在泄露点的位置发生溶解，在泄露点下游发生沉淀；高岭石在泄露点附近沉淀，在泄露点下游区域溶解。研究表明，矿物溶解/沉淀对孔渗影响并不明显。2.在设定最小泄露速率（0.0005kg/s）方案下，含水层地下水环境变化规律为：pH值迅速降低，低于饮用水标准（pH值范围6.5⁸.5）；Ca²⁺浓度增大，含水层的暂时硬度明显增大，地下水普遍成为极硬水（最大徳国度达到136）；地层中方铅矿矿物不断溶解，使Pb²⁺的浓度较初始值增大了两个数量级，但由于方铅矿在地层中原始含量较小，Pb²⁺浓度虽然大幅度增大，但仍然低于国家饮用水标准。3.模型参数敏感性分析结果表明，地下水流速、CO₂泄露速率、方铅矿体积分数、方铅矿反应比表面积等参数对模拟结果具有显著的影响。地下水流速降低，CO₂泄露速率增加，方铅矿初始体积分数增大、反应比表面积增大，导致地下水硬度、Pb²⁺浓度超过国家饮用水水质标准。4.在基础方案基础上，设计了6种方案定量的分析了地下水流速、CO₂泄露速率、方铅矿体积分数、方铅矿反应比表面积等参数对含水层水质的影响。地下水流速降低原方案一半、泄露速率增加为原方案的2.4倍，地下水硬度普遍增大了30徳国度。方铅矿体积分数、比表面积分别比原方案增大一个数量级，地下水中铅离子浓度也增大了一个数量级。