淮北平原区是我国重要的煤炭资源区，主要分布着以下四个矿井充水含水层：新生界第四含水层、二叠系煤系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组石灰岩岩溶含水层和奥陶系石灰岩岩溶含水层。本文以石炭系太原组石灰岩岩溶含水层为研究对象，分析比较不同矿区的太灰水中常规离子的水化学特征，总结太灰水中SO42-离子浓度随地质环境的变化规律。对地下水中SO42-离子做硫元素同位素测试，结合水化学特征，进而探索SO42-离子、δ34S值、封闭性之间的关系。通过室内培养硫酸盐还原菌，测试溶液中SO42-、HCO3-离子浓度及氧化还原电位随时间的变化情况，观察细菌硫酸盐还原作用的过程。根据硫酸盐还原作用的分馏效应，解释不同矿区太原组岩溶含水层中，不同位置地下水和岩石中δ34S值产生差异的主要机理。在地下水硫酸盐—硫化物体系中，开放环境下生成物H2S的δ34S值低于地下水硫酸盐δ34S值，地下水中SO42-离子浓度较高；封闭环境下，随着地下水中硫酸盐被还原，硫酸盐得不到及时补充，使SO42-离子浓度较低，残余硫酸盐和晚期形成的硫化物δ34S值较高。与潘北矿、潘二矿相比，车集矿、刘桥二矿太原组灰岩的上覆松散地层较薄，且周边太原组灰岩出露，使得岩溶裂隙水能够得到补给，故其开放性较强，太灰水δ34S值较低，SO42-离子浓度较高。而淮南煤田中，由于地质构造运动，八公山和明龙山的逆冲断层与上覆岩层，使得太灰岩溶地下水环境较为封闭。而潘二矿较潘北矿的太原组灰岩岩溶裂隙水的封闭性更强，故太灰水δ34S值更高，SO42-离子浓度更低。