内蒙古土默川平原地下水水文地球化学特征及其成因

通过水文地质调查、水样采集,结合地下水流动系统、统计分析、吉布斯图、Piper三线图和相关性分析,对土默川平原地下水水化学特征进行研究。结果表明,该区地下水呈弱碱性,水化学类型以HCO3-Ca型和Cl-Na型为主。潜水水化学成分主要受水-岩相互作用和蒸发浓缩作用影响,承压水水化学成分主要受水-岩相互作用过程控制。79个潜水样品中方解石和白云石饱和指数小于0的分别为1个和5个,56个承压水样品中饱和指数小于0的均为20个。区域地下水的弱碱性环境、高Na+、低Ca2+为高氟水的形成提供了条件,受蒸发浓缩作用影响潜水高氟区主要分布于托克托县城以东地下水的滞留排泄区;受含水层介质的影响承压水高氟区主要分布于湖积台地区域。局部区域地下水的强还原环境,铁、锰氧化物和氢氧化物的还原性溶解以及HCO–3的竞争吸附是形成高砷水的重要原因,受哈素海湖相沉积物的影响潜水高砷区主要分布在哈素海—高泉营一带;受铁氧化物、氢氧化物还原性溶解及地下水径流条件的控制,承压水高砷区主要分布在平原中部大黑河沿岸。     

内蒙古河套平原高砷地下水赋存环境特征

内蒙古河套平原是世界地方性砷中毒较为严重的地区之一。笔者以平原西部的重病区杭锦后旗为研究区,对高砷地下水赋存环境进行了调查研究。研究表明:高砷区沉积物中As的含量为7.7～34.6mg/kg,其中粘性土和亚粘性土中As含量相对较高。高砷地下水的pH值为7.0～8.3,平均Eh值为-155.1mV,平均矿化度为1.58g/L,主要的水化学类型包括:Cl-HCO3-Na型、Cl-Na型、HCO3-Cl-Na型,As的含量为15.5～1093μg/L,且主要以As(Ⅲ)形态存在,水中DOC(0.73～35.76mg/L)、HCO3-(283.75～1290.48mg/L)、NH4+(0.27～10.48mg/L)的浓度较高,硝酸盐和硫酸盐含量较低。研究区的氟中毒现象也较严重,高氟地下水中氟含量为1.11～6.01mg/L。绝大多数高氟水中砷含量也超标,出现了一种高砷水与高氟水并存的现象。综合判断,河套平原的高砷地下水赋存环境处于还原性环境。还原条件下,高砷区沉积物中的铁/锰氧化物的还原溶解易使吸附的砷释放到地下水中。这是研究区高砷地下水形成的主要原因。     

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。     

氧化还原条件对地下水中砷释放迁移的影响——以通榆县高砷地下水为例

研究区位于吉林西部通榆县,松嫩平原的西南部,总面积8468km2。采集地下水样品87件,其中第四系浅层潜水井29件、第四系承压水井和新近系承压水井水样58件。在现场测定、实验室分析的基础上,研究了氧化还原条件对地下水中砷释放和迁移的影响。结果表明在空间上,从向海水库到四井子乡,水中的砷浓度逐渐增高,浅层地下水中的高砷点集中在四井子乡,深层高砷地下水分布在中部,霍林河两岸的冲湖积平原内。以我国标准0.05mg/L 为限值,砷超标率达61%,以世界卫生组织（WHO）标准0.01mg/L 为限值,有86% 的地下水样超标。总体上,高砷地下水主要存在于还原环境中,地下水中溶解铁以Fe（Ⅱ）为主,As（Ⅲ）占总As的60% 以上,NO3-含量较低,而NH4+浓度较高。还原环境是控制地下水系统中砷释放的关键因素。利用PHREEQC的模拟计算表明,地下水中不同氧化还原电对（Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）、N（-Ⅲ）/N（Ⅲ）、N（-Ⅲ）/N（Ⅴ）、N（Ⅲ）/N（Ⅴ）、S（-Ⅱ）/S（Ⅵ）和As（Ⅲ）/As（Ⅴ））计算得到的电子活度（pE值）存在很大差异,其中,Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）计算得到的pE值与现场实测Eh值换算得到的pE值较为接近。表明,Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）是研究区地下水的决定电位体系,其氧化还原状态主要受Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）的氧化还原控制。Fe氧化物/氢氧化物的还原性溶解,使吸附在其表面的As释放到地下水中,是高砷地下水的形成的主要原因;而人类农业活动促进了浅层地下水中As的运移和富集。     

江汉平原高砷地下水监测场水化学特征及砷富集影响因素分析

江汉平原高砷地下水的发现引起了广泛的关注,通过对该区高砷地下水监测场39个地下水样品的分析,揭示了高砷地下水的水化学特征。同时,结合沉积物砷含量分析和高砷地下水的垂向分布特征,探讨了地下水中砷富集的影响因素。结果表明,地下水水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型,pH值为中性偏弱碱性,Fe、Mn质量浓度很高。25m深度的监测井水中砷质量浓度最高,对应的沉积物中总砷质量浓度也较高。井水中浓烈的H2S气味,偏负的氧化还原电位,高质量浓度的NH4-N、溶解有机碳(DOC)、HCO-3、S2-与低质量浓度的NO-3、SO2-4均指示该区为典型的富含有机质的还原性地下水环境。该条件下沉积物中有机物质的生物降解作用和铁锰氧化物、铁锰氢氧化物的还原是江汉平原高砷地下水形成的主要原因。     

大同盆地高砷地下水稀土元素特征及其指示意义

对大同盆地典型高砷地下水开展了稀土元素地球化学研究.研究表明: 高砷地下水具有低∑REE含量及富集重稀土(HREEs)特征.地下水中低含量∑REE与含水层沉积物中Fe-Mn氧化物/氢氧化物对REEs的吸附有关.地下水中重稀土元素相对于轻稀土元素的富集可能是吸附作用和碳酸根离子同REEs发生络合作用的共同结果.采用平均大陆上地壳标准化的地下水稀土元素分布表现出显著的Ce及Eu正异常.地下水Ce/Ce*值及Eu含量与Fe+Mn具有显著相关性, 表明铁锰氧化物还原性溶解是控制Ce/Ce*值及Eu含量特征的主要因素.Ce/Ce*值及Eu含量与As浓度的关系表明, Ce异常及Eu含量特征能对地下水中As的富集进行有效指示.      

北方典型内陆盆地高砷地下水的水化学特征及处理技术

我国高砷地下水分布广泛,是受砷污染最严重的地区之一,严重危害居民身体健康,开发经济、高效、环境友好的高砷地下水修复治理技术极具必要性。以大同盆地、呼包平原、河套平原和银川平原为代表性研究区域,归纳总结了北方干旱、半干旱地区典型高砷地下水区水化学特征。通常情况下,高砷地下水的pH值较高,共存阴离子(HCO^-3、SO^2-₄和Cl^-)浓度较大,溶解性有机碳含量较高,并且As(Ⅲ)为主要砷形态。开展了针对北方典型高砷地下水特定水化学环境特点(如pH值、共存阴阳离子以及溶解性有机物等)的改性天然菱铁矿除砷性能研究。结果表明,改性天然菱铁矿对溶液pH值具有良好的缓冲能力,其除砷性能基本不受pH值、共存阴离子、Ca/Mg阳离子及以腐殖酸为代表的溶解性有机物等典型高砷地下水水化学特征因素的影响,表明吸附剂对砷具有良好的吸附选择性。另外,改性天然菱铁矿对As(Ⅲ)的去除效果优于对As(V)的去除效果,因此,利用改性天然菱铁矿作为反应介质材料,将其应用于处理主要以As(Ⅲ)形式存在的高砷地下水具备良好的发展前景。     

内蒙古河套平原高碘地下水的水文地球化学特征

以内蒙古河套平原西北部的高砷地下水分布区为研究区,通过对区内22组地下水和2组地表水中碘含量的测试和分析可知,研究区地下水中碘含量在27.30～1 638.00μg/L,其中,约50%的地下水样品中碘含量超过我国饮用水的标准限定值150μg/L,约84.6%的高碘地下水为高砷地下水。高碘地下水主要分布于研究区北部地下水水流相对滞缓的平原中心地带,以Cl-Na、Cl·HCO₃-Na和HCO₃·Cl-Na型水为主。研究区地下水中碘的富集有两种机制:浅层地下水的蒸发作用和深部富含有机质的、偏还原的地下水环境中的微生物作用。两种机制相比,后者对地下水中碘的贡献更大些,但前者更普遍些。     

云南耿马孟定盆地高砷水成因及其危害

孟定盆地出现水砷异常由三类因素共同作用引发：汇水区砷背景高,有色金属采选冶过程排放含砷重金属导致砷二次污染,盆地地球化学环境利于砷积累。形成环境具一定的代表性,区别于我国已发生的饮水型盆地砷病病区。     

内蒙古河套平原典型高砷区地下水中砷的演化规律

通过对高砷地下水典型区完整地质单元不同深度含水层地下水进行监测,分析了与砷释放、迁移和富集有关的敏感因素（水位、Eh、总铁、亚铁等）的时间和空间变化规律,探讨了高砷地下水的形成机理。结果发现,地下水灌溉区和黄河水灌溉区,地下水水位均受人为灌溉活动的影响。地下水砷含量在空间和时间尺度上发生有规律的变化。在空间尺度上,地下水中砷含量随着深度的增加而升高,井深小于10 m的地下水砷含量在1.88～2.58 μg/L;井深在10~15 m之间的地下水中砷含量在18.2～217 μg/L;井深在15~25 m之间的地下水中砷含量在38.3～226 μg/L。受人为灌溉影响,地下水中砷的含量会随着地下水位的抬升而升高。地下水砷含量随时间变化的原因是水位抬升使水位变化造成氧化还原环境改变。地下水系统中含砷铁氧化物矿物的还原性溶解、脱硫酸作用等是控制地下水砷含量的主要水文地球化学过程。     

内蒙古河套平原地下咸水与高砷水分布特征

通过实地调查、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了内蒙古河套平原地下咸水与高砷水的分布特征。结果表明:河套平原分布有大量的咸水和高砷地下水,在调查研究区12510.83 km2的范围内,深度在10~40 m的浅层地下水中,分布有淡水1145.75 km2、微咸水9025.51 km2、咸水盐水2339.57 km2,分别占研究区总面积的9.16%、72.14%和18.70%;在淡水区、微咸水区和咸水盐水区,分别存在有233.85 km2、2965.74 km2和997.16 km2的高砷(As≥0.05 mg/L)地下水,占各类水面积的20.41%、32.86%和42.62%;咸水体分别呈南北两个条带状分布,北部的咸水体自西向东,宽度约5~10 km,在东部地区表现为上淡下咸的水质结构,南部咸水体分布在总引水干渠北侧呈东西条带状分布,西部较窄,东部变宽;高砷水的分布有明显的东西分区特征,东部区的高砷水多呈不规则的片状分布,范围较广,水中砷含量差异较小,西部区的高砷水沿山前低洼地带呈北东向的条带状分布,水中砷含量高,分布面积较为集中。研究表明:地下水中的盐分含量与砷含量不存在正相关关系,但是,西北部地区高砷地下水的分布与咸水区有一定关系,认为均受控于构造,而东部地区高砷水的分布则与咸水无关。     

青肯泡地区地下水中锶富集的水文地球化学环境特征及成因分析

锶在地下水营力作用下迁移和转化,其富集特征具有重要的水文地球化学意义,且与人类健康及生态环境密切相关,因此其分布特征及富集成因值得关注。在掌握研究区基本背景的前提下,采集地下水样品进行锶含量分析测试,刻画该区地下水中锶的质量浓度水平,研究不同空间位置、浅/深层含水层系统中锶的分布,以及与处理塘、滞洪区水样中锶分布之间的关系。分析本区锶富集的水文地球化学环境特征,在此基础上运用R-型因子分析法,结合区域地层矿物成分分析及土(粪)样锶含量测试结果,明晰该区水文地球化学环境形成的控制作用,探索锶富集的形成原因。结果显示:该区水文地球化学环境与所处干旱半干旱松嫩低平原大区域环境特征有一致性规律,区内地下水中锶富集程度较高,平均质量浓度达1.17mg/L,且锶富集成因由水岩作用和非点源污染共同控制。     

扎赉诺尔煤田水文地球化学特征及成因分析

扎赉诺尔煤田地处山前,有利的地理环境条件形成了独特的水文地质特征—地下水的垂直分带和地下水顺层径流。其特有的水文地球化学环境导致了地下水成分的差异性。本文从水文地球化学的角度,对煤田地下水的水文地球化学特征及成因进行了论述分析。     

内蒙固阳中长石的宝石学特征及成因初探

利用XRD,EPMA,LA-ICPMS等测试分析技术初步研究了内蒙古固阳县产出的砂矿型宝石级中长石样品的化学成分与矿物结构,结果表明,固阳中长石样品的晶胞参数为：ao=0．8167nm,bo=1．2811nm,co=0．7109nm,α=93°43′,β=116°16′,γ=89°58′;其中具代表性的2块样品G-1与G-2的化学分子式分别为：K0.03Na0.51Ca0.44Al1.39Si2.60O8和K0.03Na0.50Ca0.45Al1．40Si2.59O8,其端员分子式分别为Ab52An45Or3和Ab51An45Or3,轻稀土元素较重稀土元素富集,整体上呈现Eu的正异常。固阳中长石样品中Δ2θ（131-131）=1．91,其有序度为0．5,形成温度约为700℃,这表明固阳中长石可能形成于一种中高温火山岩或深成岩环境。     

内蒙古砷中毒病区环境地球化学特征研究

内蒙古地方性砷中毒病区是１９９１年被发现和被确认的,它是中国第四个大的砷中毒病区。由于它具有一种“暴发”流行的假象,曾引起了社会上的震动。作者对砷中毒病区的地球化学环境进行了剖析,讨论了环境中Ａｓ＾３＋、Ａｓ＾５＋和甲基砷的形成、分布,及其与砷中毒的关系。指出饮水中的Ａｓ＾３＋、甲基砷比其它价态的砷更具有毒性,它们与人群中的砷中毒呈正相关关系。最后,采用模糊综合评判法对病区饮水水质进行了安全性评价     

内蒙古哈素海地热井施工技术

总结了内蒙古哈素海旅游景区内一眼地热井的施工经验。该井完钻井深2232.59 m,使用石油30型钻机施工,回转正循环三牙轮钻头全面钻进,配合PDC钻头取心钻进工艺。三开井身结构,80目包网缠丝滤水管。成井后水温、出水量均满足设计要求。同时介绍PDC钻头泥包的判断及预防措施。     

通辽地区环境退化与水资源的关系

本文以大量的野外调查和试验为依据 ,用环境演变的动态、全息系统的观点 ,查明了本区地表环境演变规律、气候的干湿波动、水资源与农田、草地、林地、流动沙地变化的相互关系 ,并提出在弹性限度内有效限制环境熵增所采取的对策     

内蒙古长山壕金矿矿床地球化学特征与成因研究

长山壕金矿是近年来在内蒙古中部发现的一个大型浅变质碎屑岩型金矿,产于中—新元古代白云鄂博群比鲁特组碳质板岩和千枚岩中,矿体与围岩呈渐变关系。矿石呈硫化物细脉和石英硫化物细脉状,产于地层层理、节理和破碎带中,与地层同步褶皱变形。矿石的微量元素特征与围岩一致,矿石铅同位素为208Pb/204Pb为37.430 8～38.9792,207Pb/204Pb为15.452 2～15.674 1,206Pb/204Pb为17.109～18.921 7,与地层铅同位素接近。流体包裹体以液相包裹体为主,均一温度230～370℃,平均286.8℃;盐度w(NaCl)为6.01%～20.52%,平均10.84%;包裹体水的δD为-108‰～-112‰,δ18O为6.4‰～9.4‰。地质地球化学特征表明成矿物质来自地层,成矿热液主要来自地层水。研究认为长山壕金矿为沉积-变质型金矿,后期的岩浆活动对成矿作用影响较小。     

川西南喜德热田地下水水文地球化学特征

地下热水的形成和化学组分特征常受断裂构造和热储地层岩性的影响。川西南喜德地热田内出露的冷泉水和地热水严格受断裂控制,前者为主断裂控制的浅循环型碎屑岩或岩溶裂隙孔隙水;后者则为次级断裂所控制的深循环型裂隙水,其热储层为碳酸盐岩。基于喜德热田形成的地质构造背景,通过开展热田内地热水和冷泉水水化学指标的测试和分析及水岩相互作用模拟,对该热田水文地球化学特征进行了研究。结果表明：喜德热田地热水和冷泉水水源均为大气降水,补给高程分别为2 874~3 092 m和2 584~2 818 m。受温度、含水层矿物类型、水岩相互作用的影响,地热水和冷泉水水化学类型和各组分差别较大,前者为HCO3·SO4-Ca·Mg型水,后者为HCO3-Ca·Mg型水。水岩相互作用模拟表明碳酸盐岩矿物、石膏矿物的溶解和沉淀及阳离子交换过程是导致地热水和冷泉水水化学组分差别较大的主要原因。此外,采用二氧化硅类温标计算喜德热田热储温度为56~90 ℃,循环深度为1 422~2 558 m。研究结果对阐明喜德热田的成因模式,地热水的进一步开发和热水资源的可持续利用具有重要意义。