河套平原地下水砷污染机理的探讨

地下水砷污染是影响地区居民身体健康和生活水平提高的重大环境地质问题之一。本文通过实际调查,从地质、地球化学、环境化学入手,系统分析和探讨了内蒙古河套平原地下水砷污染的形成机理。阐述了地下水中砷的来源及其聚集、迁移的地球化学条件。认为高砷地下水的形成,与特定的地质、地形、古地理和地球化学环境的背影有关。聚集于地层中的砷,由于环境的变化,从非游离态转化为游离态,在地下水动力的作用下,进入地下水中。     

Techniques and methods of arsenic contaminated groundwater exploration in the Hetao plain of Inner Mongolia,China

1990年报道了在中国内蒙古河套平原由于饮用污染的地下水而患砷中毒的病例.估计目前内蒙受到砷中毒影响的居民已超过41万人.从1997年至2004年,在长达8年的时间里,我们进行了水文地质调查、地质调查和医学调查,并装置了管道输送的供水系统.这些调查揭示了河套平原地下水受砷污染的机理:由于被吸收的砷释放进入地下水,蓄水层中不断加强的还原环境造成铁氢氧化物的溶解.为了防止砷中毒病人数量的进一步增加,停止饮用污染过的水和供应安全的饮用水是重要的.我们需要根据当地的地质和水文地质条件来了解砷污染的机理.     

地下水砷污染分析

阐述了含砷黄铁矿等含砷矿物以及岩石矿物附着砷等天然来源,同时从气候、环境地质以及水化学环境等方面分析了砷在地下水中的迁移和富集规律。研究表明：干旱、半干旱地区、封闭的地形地貌、断裂凹陷等外部环境有利于高砷地下水的形成,同时含水介质性质、地下水径流条件以及地下水中pH值、Eh值、不同的无机和有机组分对砷在地下水中迁移富集起着重要作用。在此基础上从砷的“来源—影响因素—影响过程—高砷形成”角度提出了地下水砷污染的成因模式,对砷中毒病区的环境问题调查与地下水砷污染的防治具有重要参考价值。     

中国北方高砷地下水分布特征及成因分析

本文分析了银川平原北部饮水型砷中毒分布、水文地质条件和水化学特征,并探讨了地下水中砷离子分布规律和富集环境。研究表明:高砷地下水区呈两个条带状分布于冲湖积平原,主要为埋藏深度小于40m的潜水,水化学环境呈弱碱还原环境,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca,Cl·HCO3-Na,Cl·HCO3-Na·Ca型;最后对比分析了中国北方内蒙古平原、山西大同盆地、新疆、吉林西部高砷地下水分布和环境地质特征。     

干旱、半干旱地区高砷地下水形成机理研究:以中国内蒙古河套平原为例

干旱、半干旱地区高砷地下水形成机理,是一较为复杂的地球化学和环境水文地球化学过程。通过多年来的实地调查、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了中国西部地区,特别是中国内蒙古河套平原,高砷地下水的分布特征及地质环境背景。研究并阐述了地下水中砷的来源,地层中砷的来源、聚集、溶出的地球物理、地球化学过程,提出了河套平原地层中砷聚集的3种模式,即断裂运移聚集模式,河、湖水胶体作用聚积模式和蒸发浓缩再聚集模式。研究表明：河套平原地下水中的砷,主要来源于地层,而地层中的砷主要来源于3个方面：周边的山区特别是存在高矿化带的西部山区、黄河上游和构造运移深部地下水;地层中砷的溶出主要与3个因素有关：地下封闭的还原环境、脱硫酸作用和大量灌溉水的入渗。     

长江中游河湖平原浅层地下水中砷空间异质性的同位素指示

近年来陆续有报道发现长江中游河湖平原广泛分布着高砷地下水,鄱阳湖平原与江北平原（古彭蠡泽）作为长江中游南北两岸典型的河湖平原,其地下水资源丰富,但砷的空间分布规律尚不清楚,区域供水安全存在风险.本研究在两个区域系统采集98个浅层地下水（< 40 m）样品和8个地表水样品,通过水化学、氢氧稳定同位素分析,查明地下水中砷的空间分布异质性及其影响因素.研究发现江北平原浅层地下水砷含量为0.65~956.72 μg/L（平均值210.78 μg/L）,高砷地下水集中分布于长江古河道;鄱阳湖平原浅层地下水砷含量为0.09~267.45 μg/L（平均值11.85 μg/L）,高砷地下水仅分布于赣江三角洲局部地区.江北平原地下水δD与δ18O值相对鄱阳湖平原更偏负,且与地表水的差异更大.地下水化学及主成分分析结果表明物源和含水层结构差异是影响鄱阳湖平原和江北平原砷空间分布异质性的关键因素,来自长江物源的古彭蠡泽区域沉积物为高砷含水层的形成提供了物质来源,湖相含水层中含砷铁氧化物的还原性溶解是地下水砷富集的主要过程.地下水氢氧稳定同位素指示江北平原较鄱阳湖平原地下水赋存环境更封闭,地下水循环交替速度缓慢,有利于砷的富集.      

河套平原五原地区地下水Fe- As- H2O体系中砷的 吸附释放趋势

通过在河套平原五原地区建立典型剖面,对从剖面上采集的水样进行测试分析,结合地质环境特征,得出五原剖面上各地质、地貌单元条件下砷在浅层地下水的赋存形态。应用美国地质调查局专业水文地球化学软件Phreeqc进行水文地球化学模拟,对五原地区地下水Fe-As-H2O体系中砷的吸附释放趋势进行讨论,得出五原剖面上扇前洼地砷酸盐主要表现为从羟基铁上解离释放出来;而黄河冲湖积平原地下水中As主要表现为在水中解离。黄河冲湖积平原地下水中Fe(OH)3对砷释放的抑制力远远高于扇前洼地。     

砷对世界地下水源的污染

阐述世界地下水源砷污染的概况，从砷污染的地质-地球化学特征的分析，指出世界砷污染水体的主要类型、砷污染的含量变化特征及对应的砷污染源属性。介绍世界上一些国家对砷污染的关注与环境保护对策。     

原生高砷地下水的类型、化学特征及成因

由于分布广、危害大,原生高砷地下水严重威胁全球内数亿居民的身体健康。研究原生高砷地下水的分布、化学特征及成因有助于进一步理解地下水中砷的迁移转化规律,并确保高砷区地下水的可持续利用。在查阅大量文献资料的基础上,结合近10年的高砷地下水研究经验,把原生高砷地下水分为还原性中性高砷地下水（Ⅰ 1型）和还原性弱碱性高砷地下水（Ⅰ 2型）、氧化性弱碱性高砷地下水（Ⅱ型）和氧化性弱酸性高砷地下水（Ⅲ型）。Ⅰ 1型高砷地下水主要分布于河流三角洲地区,Ⅰ 2型分布于干旱半干旱封闭内陆盆地,Ⅱ型主要分布于干旱半干旱平原盆地,Ⅲ型主要分布于富含黄铁矿或硫化物矿物的基岩地区。Ⅰ 1型高砷地下水处于还原环境,pH呈中性,Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解是造成As富集的主要原因。Ⅰ 2型高砷地下水处于还原环境,pH呈弱碱性,除了Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解外,As的解吸附是含水层中砷释放的重要原因。Ⅱ型高砷地下水处于氧化弱氧化环境,pH呈弱碱性,As的解吸附是含水层中砷释放的主要原因。Ⅲ型高砷地下水处于氧化环境,pH呈弱酸性,黄铁矿及其他硫化物矿物的氧化溶解导致了含水层中砷的释放。对于Ⅰ 2型高砷地下水,需要深入研究Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解以及As的解吸附对地下水砷富集的相对贡献量。     

河套平原临河区高砷地下水分布及水化学特征

文章通过地质环境、地下水野外调查以及水质分析测试等方法手段,较系统地研究和分析了河套平原临河区高砷地下水的分布及水化学特征。结果表明,该区高砷地下水主要分布在调查区的西北部,在区域上属于河套平原的沉积中心地带,局部呈小片状分布,短距离内地下水中的砷含量变化较大;该区砷含量≥0.05mg/L的地下水绝大部分为微咸水(TDS为1～3g/L),个别为淡水(TDS<1g/L)和咸水(TDS为3～10g/L),其氧化还原电位(ORP)均显示负值的还原环境。通过与非高砷区的对比研究,高砷区地下水中的铁含量超标率明显高于非高砷区(58%),达到91.3%。研究认为该区域高砷地下水的形成与沉积环境和沉积物的特征有很大的关系。     

黄河冲积扇平原浅层地下水中氮循环对砷迁移富集的影响

黄河冲积扇平原浅层地下水砷含量超标情况严重,豫北平原的主体是黄河冲洪积扇平原.全面了解豫北平原浅层地下水氮循环驱动下砷的富集模式,对地下水资源的可持续利用和居民健康至关重要.本文采集豫北平原513组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,原子吸收光谱和离子色谱等方法进行全分析及微量元素分析,对该地区高砷地下水的水...     

内蒙古河套平原地下水砷异常分布规律研究

通过对内蒙古河套平原砷异常区的实际调查、现场取样、测试、室内实验以及数据分析,得出本区高砷地下水的分布具有明显的地带性,其中双庙和三道桥、沙海和蛮会、白脑包和狼山、塔尔湖及胜丰5片为高砷水地带,从西向东呈不连续的条带状展布,而且与盆地沉降中心带相一致。同时分析了高砷地下水的分布规律及其与古地理环境特征、地下水环境演化的关系。通过研究,可以看出以还原环境为主的富含有机质的湖沼相沉积环境、特定的地质、地形条件为地下水砷异常的原因。     

中国内蒙古河套平原砷污染地下水勘探技术方法(英文)

1990年报道了在中国内蒙古河套平原由于饮用污染的地下水而患砷中毒的病例。估计目前内蒙受到砷中毒影响的居民已超过41万人。从1997年至2004年,在长达8年的时间里,我们进行了水文地质调查、地质调查和医学调查,并装置了管道输送的供水系统。这些调查揭示了河套平原地下水受砷污染的机理:由于被吸收的砷释放进入地下水,蓄水层中不断加强的还原环境造成铁氢氧化物的溶解。为了防止砷中毒病人数量的进一步增加,停止饮用污染过的水和供应安全的饮用水是重要的。我们需要根据当地的地质和水文地质条件来了解砷污染的机理。     

天鹅洲长江故道湿地地下水砷的时空分布特征及控制机理

高砷地下水不仅直接危害供水安全,还可通过与湿地之间的交互作用,影响湿地水质进而威胁湿地生态安全.长江中游河湖平原已被报道广泛分布有高砷地下水,而位于长江中游故道区域的天鹅洲湿地地下水中砷的空间分布特征尚不明确,湿地与地下水的交互作用对地下水中砷季节性动态的控制机理尚不明确.本研究在天鹅洲湿地采集2个水文地质钻孔的35件沉积物样品、12个分层监测井不同季节的共72组地下水样和18组地表水样,通过水位-水化学监测、沉积物地球化学组成分析和砷、铁形态表征探究天鹅洲湿地地下水中砷的时空分布规律及控制机理.研究发现天鹅洲湿地地下水砷含量为1.08~147 μg/L,牛轭湖外侧浅井（10 m）地下水砷含量普遍高于深井（25 m）和牛轭湖内侧浅井（10 m）、深井（25 m）地下水,枯水期和平水期的砷含量高于丰水期.牛轭湖外侧浅层地下水系统具有更厚的粘土、亚粘土沉积,沉积物中总砷、强吸附态砷和易还原的铁氧化物的含量更多,吸附砷的水铁矿等无定形铁氧化物还原性溶解导致砷释放进入地下水中.枯水期天鹅洲湿地底部向牛轭湖外侧浅层含水层输送不稳定的有机质,使天鹅洲湿地地下水-地表水界面成为砷释放的热点区域.丰水期时牛轭湖外侧含水层受长江补给的影响,还原环境发生改变使地下水中的砷和铁被氧化固定从而不利于砷向地下水释放.      

北部湾经济区主要环境地质问题探讨

北部湾经济区的飞速发展,引发了一系列环境地质问题。为查明经济区内的主要环境地质问题类型、分布特征、背景条件以及成因等,本次通过遥感解译、地面调查以及水化学分析等技术手段进行1︰25万环境地质调查,在此基础上综合集成,对北部湾经济区的主要环境地质问题进行了梳理。目前需要引起关注的重大环境地质问题为断裂活动性与区域地壳稳定性、地下水污染、特殊土环境工程地质问题、地质灾害以及海岸带相关环境地质问题。经济区内的主要环境地质问题分布较分散,发育的程度也有差异。北部湾经济区内地震多沿断裂成条带状展布,主要发生在NE向和NW向断裂的交汇处,地下水污染呈点状分布,主要污染组分为氨氮和硝酸盐等,工程地质问题主要为南宁地区的膨胀土、沿海软土以及填海造陆地区的场地稳定性问题,地质灾害主要以经济区中东部的灵山、浦北及横县一带较为集中,沿海一带的海岸侵蚀和淤积、海水入侵和高位养殖引发的地下水污染和地下水咸化等环境地质问题较为突出。     

内蒙古哈素海区域高砷地下水化学特征及其成因

哈素海区域高砷地下水对当地居民饮用水安全造成严重威胁, 揭示其形成演化机制对科学合理的开发利用水资源、保障居民身体健康具有重要意义。本文在水文地质调查的基础上, 应用Piper三线图、PHREEQC的砷形态计算及相关性分析等方法, 研究高砷地下水化学特征、构建砷形态模型(SM)和砷吸附模型(HSM), 以揭示高砷地下水的成因机制。结果表明, 研究区砷浓度为0.2~231.5 μg/L, 高砷区主要分布在大青山以南的冲湖积平原区; 地下水砷的类型以As(Ⅲ)为主, SM分析显示优势形态为H3AsO3, HSM分析显示存在Hfo_wH2AsO3和H3AsO3两种主要形态。地下水中的砷化物可能来源于山区富砷岩石的风化溶解以及第四系富砷河湖相沉积物; 研究区河湖相沉积环境是高砷水形成的前提, 有机质分解主导的还原环境是导致砷从含水介质释放到地下水中的主要因素, 弱碱性环境和HCO– 3的竞争吸附也会引起砷的释放。     

西南表层岩溶带土壤中砷的迁移规律实验与模拟

岩溶地下河是我国西南地区的重要水源,工业生产过程中产生的砷污染物,除通过落水洞等直接进入并污染地下水外,还会在表层岩溶带溶缝、溶隙内吸附、滞留及富集,并在特定条件下再次迁移,成为"稳定次生污染源".以广西某砷污染事件为例,采用窄缝槽物理模型装置进行砷的动态吸附、解吸实验,并结合地球化学模拟研究砷污染物在表层岩溶带土壤中的迁移规律.实验结果显示表层岩溶带对砷的吸附以物理吸附（扩散过程）为主,相比吸附过程而言解吸速率则显得缓慢,而酸溶液相比去离子水可促进砷的解吸过程.地球化学模拟结果表明土壤矿物中以针铁矿对砷的吸附贡献最大,而酸溶液通过溶蚀针铁矿等矿物削弱对砷的吸附能力.因此在西南岩溶地区,表层岩溶带系统一旦纳入砷污染物,则解吸过程缓慢,易形成砷污染物的滞留、富集;而酸雨作用下砷的解吸、迁移过程加快,则会提高地下水系统的污染风险.      

孟加拉国砷污染回顾

目前，孟加拉国居民的健康正面临着严重威胁，8，500，000人的饮用水和粮食作物受到了砷污染。孟加拉国的地下水砷污染问题在世界上是最严重的。由于孟加拉国对地表水管理不当，97％居民的饮用水和家庭用水来源于地下水。在孟加拉国，地下水严重受到砷污染引起大量砷中毒事件。砷污染回顾着重于综述近年来砷污染的调查结果和统计数据，尤其是土壤、水和食物的砷污染。世界卫生组织（WHO）规定的饮用水中砷的额定浓度为10μg/L。现有勘查着重于孟加拉国64个地区深水井的地下水中砷的浓度。调查结果显示：59个深水井的地下水中砷的浓度大于10μg／L；43个深水井的地下水中砷的浓度大于50μg／L。受砷污染的地下水常被用于浇灌水稻（居民主要的粮食作物）。这种农业习惯（把受污染的地下水用于灌溉）引起土壤中砷的浓度增加。现有研究显示，稻米和蔬菜中85％-95％的砷是无机砷。在孟加拉国，土壤、地下水和植物中砷的浓度（基于孟加拉国4％的地区）超过报导的最大允许浓度或者正常范围，这（砷浓度大于最大允许浓度）对孟加拉国居民和家畜的健康造成了严重威胁，强调了开展科学研究的必要性，例如，较好地描述自然环境中砷的存在形态以及确定所有潜在的砷污染途径的科学研究。     

北京平原区地下水污染调查、监测与预防控制工作思路探讨

地下水污染调查．监测和预防控制,是地质环境监测和地下水管理的重要内容。本文针对北京市平原区地下水资源环境状况,提出了地下水污染调查、监测与预防控制的工作思路。     

沉积物地球化学特征和土地利用方式对地下水砷行为的影响

银川平原是典型的高砷内陆盆地。然而人为活动及沉积物地球化学条件对地下水砷分布的影响并不清楚。本文选取银川平原北部平罗县作为研究区,在不同研究单元共采集119组地下水样品(冲洪积平原、冲湖积平原水田区和冲湖积平原旱田区分别为54组、31组和34组),分析了其主量和微量组分含量。另在水田和旱田分别钻井一眼,采集66组沉积物(水田和旱田单元分别为31组和35组)样品,分析了粒度分布、化学成分、强(S2)、弱(S1)结合态砷等物化指标。结果表明,高砷地下水主要分布在10~20m深度范围内;冲洪积平原地下水中砷浓度普遍较低,平均浓度1.71μg·L~(-1),约95%的样品中砷浓度在10μg·L~(-1)以下;而冲湖积平原水田和旱田砷浓度较高,90%以上超过10μg·L~(-1),平均浓度分别达到26.6μg·L~(-1)和39.6μg·L~(-1)。沉积物总砷含量为3.94~75.2 mg·kg~(-1),平均值为11.5 mg·kg~(-1),S1、S2含量范围分别为<0.01~0.33mg·kg~(-1),<0.01~19.5mg·kg~(-1),分别约占总砷的0.7%和6.2%。沉积物中砷与铁、锰含量呈正相关,其分布受水动力条件及岩性的控制,黏土中砷含量较高。结合相同深度地下水砷浓度,得到S2、S1对应的平均砷分配系数Kd分别为0.001L·g~(-1)和0.007L·g~(-1)。Kd与ORP呈较好的正相关性,表明还原环境利于砷的释放;PO3-4的竞争吸附也能促进沉积物中砷的释放。在冲湖积平原,同深度上沉积物组成相近的含水层中,旱田地下水砷浓度较水田高,表明土地利用方式对砷的分布和运移也有重要影响。