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高砷地下水在我国多个省份均有出现,尤以内蒙河套盆地影响范围广,受威胁人数多。处于干旱半干旱气候的河套地区同时受高盐地下水的影响,高盐分水影响饮用,也会严重影响作物的生长。本次研究重点关注内蒙河套盆地西部山前高盐高砷地下水,探究两者的成因以及相互间的影响,并通过水化学模拟对高砷水形成的水文地球化学过程进行探究,取得的认识主要有以下几个方面:(1)依据氢氧同位素,Br/Cl比,常量组分比值等方法,揭示出蒸发浓缩作用对于河套西部山前地下水盐分的增加没有明显影响;地下水盐分的增加主要受控于矿物及蒸发岩的风化溶解,其对于高盐地下水盐分的贡献率在80%以上;地下水水化学组分的形成是以硅酸盐的风化占主导,同时受蒸发岩溶解的影响;对地下水盐分有明显贡献的蒸发岩有Na Cl,Ca SO4,Na2SO4等;同时依托地下水温度确定的地下水补给程度的差异对于地下水盐分的分布也有一定的影响。(2)高砷地下水在研究区的浅、深层中井均有出现,自山前的小于10?g/L逐步增加到平原的300-400?g/L。垂向上<50m的浅层井,砷含量有随深度增加而增大的趋势,而深度>50m时,砷含量往往小于浅部。研究区砷富集主要受到有机碳分解作用下不断增强的还原环境影响,造成Fe氧化物矿物的还原性溶解引起其赋存的砷的释放。依据SO42-/Cl-比值,Fe2+含量确定的氧化还原分区,显示As在三价Fe、SO42-还原阶段含量不断增加,并在SO42-还原阶段达到最大值,说明SO42-还原对于砷释放具有促进作用,其还原产物HS-对Fe氧化物矿物的还原是可能的原因。(3)高砷与高盐地下水在空间分布上存在很好的一致性,但两者的形成受控于不同的水化学过程,地下水滞留时间的增加是促进两者形成的共同有利因素。研究区地层中广泛存在的SO4盐的溶解对两者皆有促进作用。SO4盐的溶解直接增加了地下水盐分,同时其作为氧化剂参与体系的还原反应,促进砷的释放,加剧了砷原生污染的程度。在砷释放过程中,有机碳不断分解产生的CO2/HCO3-,造成了体系中含Ca矿物的沉淀,形成钠吸附比(SAR)高的地下水。(4)通过流场方向的反应热力学模拟,对As富集相关的化学反应进行定量计算。结果显示,达到剖面2流场砷的富集及还原程度,仅仅需要0.01 mol Fe(OH)3,6.42 mg/L的有机碳,并且这个过程中出现了11 m M Fe S,4.5 m M Ca CO3的沉淀。考虑到沉积物中大量有机碳和活性铁氧化物矿物的存在,研究区的高砷地下水将会长期存在。此外人类大量开采地下水,加速了地下水流动,减少了地下水砷富集的时间尺度,意味着更多从山前补给到下游低砷地下水更快受到砷的影响。