砷是一种具有较强毒性和致癌作用的元素,新疆奎屯垦区是中国大陆第一个地方性砷中毒病区,虽然通过改水工程使地方病病情得到了一定控制,但随着工农业的迅速发展,对地下水资源的需求量日益增加,水资源匮乏使得高砷水灌溉成为一种普遍现象。本研究以新疆奎屯垦区地下水为研究对象,采用野外采样和土柱试验相结合的方法以及原子荧光分析技术,揭示奎屯垦区高砷地下水的分布特征,研究高砷水灌溉后砷在土壤垂直方向的迁移行为,并对砷在农田土壤中的运移进行模拟及预测,分析其对浅层地下水的污染风险,为科学指导干旱区地下水资源的合理开发利用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)奎屯垦区As含量范围在2.29-400.68μg·L-1,均值为87.34μg·L-1,地下水中砷含量总体偏高,均值超出我国饮用水标准近9倍。71个地下水样中有23个超出我国农田灌溉水标准,超标率为32%。该地区地下水中砷浓度与海拔高度呈极显著负相关(相关系数-0.550**),砷含量从南向北逐渐升高。奎屯垦区是按照地下水中砷的含量划分地下水的用途,水源地井水中砷含量符合我国饮用水标准,井灌区水井中砷含量符合我国农田灌溉水标准,非井灌区井水中砷含量较高,超出我国农田灌溉水标准,不能直接农田灌溉,需要和地表水混合后才能灌溉,浓度最高的水井混合比例不能超过地表水的29%。垦区应该加大对私人开采地下水井的管理,对于开采的地下水井必须进行砷含量检测,严禁超出农田灌溉水标准的水井直接灌溉。(2)奎屯垦区农田土壤对砷的吸附用Langmuir方程和Freundlich方程均能很好的拟合。垦区农田土壤对砷较容易吸附,并且固液比越小,土壤对砷的吸附越容易。相同浓度下,农田土壤对不同pH值砷溶液的吸附量有较大差异,砷溶液的pH=5时,土壤对砷的吸附量最大。pH﹥5时,砷溶液中pH越大,土壤对砷的吸附量越小。(3)20cm土柱淋溶结束后砷主要集中在0-2cm,砷含量随着土壤深度的增加逐渐减少。土壤中闭蓄态砷和铝型砷比例较高,水溶态砷和交换态砷比例较低。0-2cm土层中,闭蓄态砷含量最高,2cm以下土层中,铝型砷所占比例最高,闭蓄态砷、铁型砷和水溶态砷所占比例随深度的增加逐渐减少。HYDRUS-1D模型可以很好的预测高砷水灌溉后砷在垦区农田土壤中的运移,预测值与实测值很接近,相关系数达0.985。通过模型预测,当模拟灌溉时间在12年左右时,淋出液中砷浓度超出地下水Ⅲ类水标准,对环境及地下水会产生一定的污染风险。