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天然赋存的高砷地下水在世界范围内广泛分布,影响着数亿人的身体健康。高砷地下水是沉积物中的砷在多种水-岩相互作用下释放进入地下水而形成的,识别并量化砷富集过程成为该领域的研究热点和难点。本文在河套盆地选取典型研究区,综合采用野外调查、室内实验、水文地球化学模拟的方法,识别并量化了多过程控制的高砷地下水富集机理及其相对贡献,具有一定的理论意义和实际价值。论文得到的主要结论有以下几方面:（1）沿着地下水流向,从山前冲积扇区的氧化带逐渐演变至平原区的还原带,地下水NH4+、Fe（Ⅱ）、As、HCO3-等组分浓度逐渐升高,Eh值及SO42-/Cl-则逐渐降低;沉积物中铁氧化物及其结合态砷的含量逐渐下降;吸附态砷的最大解吸量由过渡区的5.5μmol/kg升高至平原区的7.4μmol/kg。（2）含水层沉积物对As（Ⅴ）和As（Ⅲ）的吸附均为非线性等温吸附,且在碱性环境下（pH 79）随着pH升高吸附逐渐下降。当pH<7.5时,As（Ⅴ）的吸附大于As（Ⅲ）的吸附;当pH>7.5时,As（Ⅲ）的吸附大于As（Ⅴ）的吸附。PO4对As（Ⅴ）的竞争吸附作用大于As（Ⅲ）,而HCO3对As（Ⅲ）的竞争吸附作用大于As（Ⅴ）。（3）氧化性沉积物中高含量的Mn（Ⅳ）氧化物氧化As（Ⅲ）为As（Ⅴ）。氧化性沉积物中铁氧化物以结晶态为主,对砷的吸附明显低于还原性沉积物;还原性沉积物中铁氧化物形态组成类似,非结晶态占比较高,对砷的吸附与铁氧化物的含量成正比。构建的水文地球化学模型可以较好的模拟砷上述吸附行为。（4）在含水层地球化学组分空间演化和沉积物吸附砷的特征等结果的基础上,构建了一维动力学速率控制的多组分、多过程的反应运移模型;该模型充分体现了内陆盆地高砷地下水高pH、高SO42-浓度的特点,将三大主要的富砷过程（铁氧化物异化还原、铁氧化物化学还原、砷的解吸）耦合进一个模型框架中,较好地模拟了研究区地下水多组分的空间演化及相关的水文地球化学过程。（5）反应运移模型结果表明,研究区砷的释放主要来自于铁氧化物的还原性溶解（>70%）,其次来自砷的解吸（<30%）;铁氧化物的还原性溶解主要受到了有机物降解（>75%）和H2S氧化（<25%）的共同控制;H2S化学还原铁氧化物而释放的砷的量小于砷与Fe（Ⅱ）和H2S共沉淀而去除砷的量。