本文關(guān)鍵詞：多金屬硫化礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶高砷地下水的成因　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：多金屬硫化物礦指以多金屬硫化物為主要組分的礦體,是環(huán)境中砷的重要物源。多金屬硫化物礦區(qū)指多金屬硫化物礦的分布區(qū)及其影響區(qū)。農(nóng)灌區(qū)指在農(nóng)業(yè)耕作區(qū)進(jìn)行灌溉活動(dòng)的分布區(qū)及其影響區(qū)。農(nóng)業(yè)灌溉在補(bǔ)給地下水的同時(shí)還為其提供了鹽分、氮、氧等重要化學(xué)組分,而成為高砷地下水成因研究中重點(diǎn)關(guān)注的影響因素之一。對(duì)于分布在礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶的高砷地下水,需將多金屬硫化礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)統(tǒng)一起來(lái),揭示砷在地下水中的遷移、轉(zhuǎn)化與富集機(jī)理,在高砷地下水動(dòng)力場(chǎng)和地下水化學(xué)場(chǎng)這兩方面都是具有挑戰(zhàn)性的研究;但限于缺乏對(duì)交錯(cuò)帶這一特殊地質(zhì)環(huán)境下高砷地下水成因機(jī)制的關(guān)注,相關(guān)認(rèn)識(shí)還十分有限。河套平原指位于中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)和寧夏回族自治區(qū)境內(nèi)黃河沿岸的沖積平原。其北部邊界——狼山是我國(guó)重要的多金屬硫化物礦分布區(qū),多賦存于元古代的沉積巖中,僅已探明的硫鐵礦儲(chǔ)量高達(dá)303203千噸,距今已有50多年的開(kāi)采歷史。河套平原是我國(guó)重要的商品糧基地,農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)達(dá)且歷史悠久。早在公元前兩世紀(jì)漢武帝時(shí),就開(kāi)始了黃河水的灌溉,距今已有超過(guò)2000年的灌溉歷史;特別是1959年建設(shè)了三盛公黃河水利樞紐工程,總干渠總長(zhǎng)180公里,使河套灌區(qū)灌溉面積由過(guò)去的290萬(wàn)畝增加到770萬(wàn)畝,控制灌溉面積達(dá)1700萬(wàn)畝,而成為我國(guó)特大灌區(qū)之一。河套平原這種獨(dú)特的地質(zhì)條件和人類活動(dòng)使其具有了獨(dú)特的孔隙地下水系統(tǒng),即以總排干區(qū)(平原區(qū)地勢(shì)低洼帶)為界,北部含水介質(zhì)以狼山山區(qū)多金屬硫化物礦等為主的沖洪積物,南部則以黃河的沖積、湖積物為主�？偱鸥煞植紖^(qū)是受狼山山區(qū)多金屬硫化物礦和平原區(qū)灌溉影響的交錯(cuò)帶,是山區(qū)沖洪積物與黃河的沖湖積物的交錯(cuò)地帶,是北部山區(qū)地下水與南部平原區(qū)灌溉入滲水的混和帶。河套平原自二十世紀(jì)九十年代發(fā)現(xiàn)首例砷中毒患者以來(lái),高砷地下水已成為國(guó)際關(guān)注的熱點(diǎn)區(qū)。高砷地下水主要分布于巴彥淖爾市臨河區(qū)、五原縣、杭錦后旗、包頭土默特右旗、阿拉善盟阿左旗等19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),近100個(gè)自然村,受威脅的人口超過(guò)30萬(wàn),砷中毒患者達(dá)2000余人。地下水中砷的含量為0.5-764.8μg/L,主要以As(Ⅲ)形式存在。眾多研究者對(duì)該地高砷地下水成因進(jìn)行了卓有成效的研究,如掌握了研究區(qū)高砷地下水的分布,開(kāi)展了該區(qū)高砷地下水系統(tǒng)水文地球化學(xué)和生物地球化學(xué)過(guò)程研究,揭示了砷在地下水系統(tǒng)中的釋放、遷移和富集規(guī)律等。然而,并沒(méi)有形成共識(shí),更沒(méi)有將山區(qū)的多金屬硫化物礦、平原區(qū)的灌溉與高砷地下水聯(lián)系起來(lái)。值得關(guān)注的是高砷地下水分布區(qū)恰位于礦區(qū)與灌區(qū)的交錯(cuò)帶,這僅僅是巧合,還是必然?鑒于此,本文以河套平原為研究區(qū),揭示多金屬硫化物礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶中砷的來(lái)源、遷移和富集規(guī)律,為高砷地下水成因提供新的認(rèn)識(shí)。本文以河套灌區(qū)的核心區(qū)、我國(guó)高砷地下水典型分布區(qū)——杭錦后旗為研究區(qū),針對(duì)地下水中砷的礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)的雙驅(qū)動(dòng)問(wèn)題,綜合運(yùn)用水化學(xué)方法、淋濾實(shí)驗(yàn)方法和環(huán)境同位素技術(shù),開(kāi)展了地下水、地表水、沉積物及土壤的地球化學(xué)調(diào)查、高砷地下水系統(tǒng)中的主要水文地球化學(xué)過(guò)程、交錯(cuò)帶地下水系統(tǒng)中砷的來(lái)源、釋放和富集規(guī)律等方面的研究,探討多金屬硫化礦的自然風(fēng)化、人為采礦及灌溉活動(dòng)對(duì)高砷地下水的影響,揭示多金屬硫化礦區(qū)-農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶高砷地下水的成因機(jī)制。研究認(rèn)為河套平原地質(zhì)演化、灌溉系統(tǒng)的形成與高砷地下水系統(tǒng)的形成有緊密的內(nèi)在聯(lián)系,多金屬硫化礦的自然風(fēng)化為多金屬硫化礦區(qū)-農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶高砷地下水系統(tǒng)中砷提供了最初物源,人為采礦活動(dòng)和農(nóng)業(yè)灌溉活動(dòng)不僅對(duì)地下水系統(tǒng)造成了二次砷污染,而且影響了地下水系統(tǒng)的水文地球化學(xué)過(guò)程和水動(dòng)力過(guò)程。本研究對(duì)于完善高砷地下水成因機(jī)制的研究和對(duì)高砷地下水分布區(qū)水資源的空間管理與生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)保護(hù),具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。本研究主要取得了以下成果及認(rèn)識(shí):1、多金屬硫化物礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶(1)多金屬硫化物礦區(qū):陰山與總排干之間的區(qū)域。分布有兩個(gè)大型多金屬硫化礦床和多個(gè)小型多金屬硫化礦,炭窯口多金屬硫化礦是我國(guó)三大黃鐵礦之一,且是我國(guó)北方重要的硫酸生產(chǎn)基地,東升廟多金屬硫化礦已探明黃鐵礦儲(chǔ)量居全國(guó)第一,鋅儲(chǔ)量居全國(guó)第四。炭窯口和東升廟多金屬硫化礦已探明黃鐵礦儲(chǔ)量分別為86,288×106和216,915×106 kg。在這兩個(gè)大型多金屬硫化礦采集的礦石樣品顯示,砷在新鮮未風(fēng)化礦石中的含量在5.0-78.0μg/g之間,平均值為24.1μg/g,主要含砷礦物有黃鐵礦、黃銅礦、菱鐵礦和磁鐵礦等。某礦業(yè)公司分別擁有150萬(wàn)噸規(guī)模的采礦廠和選礦廠、40萬(wàn)噸規(guī)模的硫酸廠和40萬(wàn)噸復(fù)合肥生產(chǎn)線、20萬(wàn)噸磷酸二胺生產(chǎn)線和8萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)線。其尾礦庫(kù)堆積占地面積為70348.74m2,其中1#尾礦庫(kù)已廢棄約6年,2#尾礦庫(kù)正在運(yùn)行,占地面積約為32135.02 m2。從2#尾礦庫(kù)中采集的廢水中砷含量為17.7-26.6μg/L,從1#尾礦庫(kù)中采集的尾礦砂中砷含量為6.4-14.3 mg/kg,高于當(dāng)?shù)赝寥赖厍蚧瘜W(xué)背景值5.2 mg/kg。尾礦庫(kù)附近1km范圍內(nèi)土壤中砷含量為6.6-142.6 mg/kg,Pb和Zn含量分別高達(dá)11743和1937mg/kg。礦區(qū)地下水主要以HCO3·SO4或SO4·HCO3為主,地下水中SO42-高達(dá)662.4mg/L,pH值在6.6-8.6之間,電導(dǎo)率在765-5090μs/cm之間,ORP在-141.3-253.0 mV之間,總砷含量最高為406.3μg/L。(2)農(nóng)灌區(qū):自黃河以北,總排干附近(包括總排干附近的干渠和排干)以南的區(qū)域。農(nóng)灌區(qū)的沉積物鉆孔數(shù)據(jù)顯示,在30 m深度內(nèi),沉積物自地表向下大體巖性變化為粘土-淤泥-中、細(xì)砂,粘土和淤泥主要由粘土礦物組成,如蒙脫石、綠泥石、伊利石和高嶺土等,細(xì)砂主要由石英組成,最高可達(dá)45%。沉積物中砷含量在3-21.8 mg/kg之間。農(nóng)灌區(qū)地下水水位動(dòng)態(tài)變化受灌溉活動(dòng)影響強(qiáng)烈,在夏灌(6月中旬)和秋灌期(9月下旬至10月下旬),地下水水位上升,最高可上升2米多。農(nóng)灌區(qū)地下水pH為6.5-9.2,電導(dǎo)率在763-106300μs/cm之間,ORP在-169.8-253mV之間。Ca2+,Na+和Mg2+含量為2.4-457.2 mg/L,33.2-2462.9 mg/L,和3.8-506.9 mg/L,HCO3-,Cl-和SO42-含量為141.0-1276.2 mg/L,46.3-4495.3 mg/L,和BDL-1475.7 mg/L。地下水中總砷含量在0.5-764.8μg/L之間,總磷含量最高為0.56 mg/L,硝酸鹽含量最高為190.8 mg/L,DOC含量在0.36-77.1 mg/L之間。(3)交錯(cuò)帶:多金屬硫化礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)的過(guò)渡帶,也是來(lái)自礦區(qū)和農(nóng)灌區(qū)的地下水的混合帶,在總排干兩側(cè),密集分布著各級(jí)灌溉渠和排水渠的帶狀區(qū)域。在高砷地下水區(qū)鉆取的兩個(gè)鉆孔沉積物樣品數(shù)據(jù)顯示,最高含量的砷分別出現(xiàn)在SH鉆孔25 m深度(34.6 mg/kg)和HF鉆孔15 m深度(58.5 mg/kg)。沉積物中砷與Sb,Fe,Mn,B,V,總碳和總硫含量都有較好的相關(guān)性(R0.8)。低砷地下水區(qū)的鉆孔沉積物在10 m深度以內(nèi)主要為粘土和中砂,10-18 m為中砂,18-26 m深度主要為細(xì)砂,沉積物中砷的含量在5.28-26.43 mg/kg之間,8.8 m深度的沉積物砷含量最高,29.5 m深的沉積物砷含量最低。沉積物中Fe和Mn的含量分別為9.28-24.10 g/kg,241.81-904.62 mg/kg,TOC的含量低于檢出限(2.00%)。高砷地下水區(qū)沉積物中砷含量與TOC呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,而在低砷地下水區(qū)相反。在高砷地下水區(qū)和低砷地下水區(qū)的沉積物中,砷與Fe、Mn含量都有較高的正相關(guān)關(guān)系。交錯(cuò)帶地下水電導(dǎo)率平均值為3595μs/cm,ORP平均值為-30.23 mV,Ca2+,Na+和Mg2+平均濃度為90.6,467.6,116.4mg/L,Cl-平均濃度為638.1 mg/L,SO42-平均濃度為363.8 mg/L,總砷平均含量為161.6μg/L,其中As(III)平均值為134.5μg/L。2、交錯(cuò)帶地下水中砷的來(lái)源識(shí)別(1)多金屬硫化礦東升廟多金屬硫化礦床產(chǎn)于中元古屆狼山群一套細(xì)碎屑-碳酸鹽巖含礦建造中,含礦巖石形成于干旱、弱堿性、強(qiáng)還原環(huán)境。礦石的黃鐵礦硫同位素δ34Spy值在28.0‰-30.9‰范圍內(nèi),Co/Ni質(zhì)量比1,代表熱液成因;根據(jù)其他微量元素的含量特征,推斷具有多階段成礦特點(diǎn)。炭窯口多金屬硫化礦床δ34Spy在27.0‰與39.2‰之間,Co/Ni質(zhì)量比在1到15.8之間,代表黃鐵礦的礦化過(guò)程經(jīng)歷了沉積成巖過(guò)程和變質(zhì)熱液過(guò)程。中生代以來(lái),由于狼山山前張性大斷裂的活動(dòng),將其中元古代的部分成礦巖系切割下沉,形成了河套平原具有高砷背景的基底。在長(zhǎng)期的地質(zhì)作用過(guò)程中,巖石中大量的砷進(jìn)入深層地下水中,在河套平原后期強(qiáng)烈的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中,由斷裂將深層的砷運(yùn)移到淺層,形成了聚集。結(jié)合前人對(duì)本研究區(qū)地下水鍶同位素?cái)?shù)據(jù)分析和地質(zhì)演化過(guò)程,都揭示多金屬硫化礦為地下水中的砷提供了最初的物源。為驗(yàn)證砷是否會(huì)從多金屬硫化礦石中釋放及釋放程度,對(duì)分別從東升廟和炭窯口采集的多金屬硫化礦石中砷含量最高的礦石進(jìn)行理化分析和室內(nèi)淋濾實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,來(lái)自東升廟的礦石自然淋濾時(shí),淋濾液的Eh0,且可溶性硫化物的濃度在572至42μg/L之間;來(lái)自炭窯口的礦石淋濾液Eh0,且可溶性硫化物的濃度10μg/L。砷在二者的淋濾液中濃度分別為4.15-6.98μg/L,和0.80-1.67μg/L。東升廟的礦石在淋濾條件下發(fā)生黃鐵礦的氧化和溶解,釋放出As(III);炭窯口的礦石碳酸鹽含量較高,主要釋放出As(V)。淋濾反應(yīng)前后,與硫化物共生的砷是砷主要的存在形態(tài),如毒砂、雌黃和黃鐵礦等。XPS和Fe H2O體系的Eh-pH圖都證明了淋濾后次生礦物水合氧化鐵的存在。砷從東升廟和炭窯口的礦石中釋放率分別為0.46%和0.13%。(2)尾礦:某礦業(yè)公司某傍山型廢棄尾礦庫(kù)尾礦砂中砷的釋放率為4.23%,以As(III)為主。受大氣降水淋濾后,尾礦砂中的砷會(huì)通過(guò)尾礦壩泄水孔中排泄至周圍環(huán)境中,因此尾礦砂有可能成為淺層地下水中砷污染的潛在來(lái)源。(3)平原區(qū)沉積物:來(lái)自陰山的巖石風(fēng)化,在山前的盆地堆積掩埋,成為含水層沉積物的主要來(lái)源。這些含砷的巖石和礦物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)化和浸蝕后,在地表水的作用下,進(jìn)入了古河套湖的沉積物中。最高含量的砷發(fā)現(xiàn)于15-25 m深的粘土或粉質(zhì)粘土沉積物中,鐵錳氧化物或氫氧化物是砷主要的載體。鐵錳氧化物或氫氧化物在堿性還原條件下的還原溶解是地下水中砷主要的釋放過(guò)程。(4)潛在污染源:化肥、含砷農(nóng)藥和受污染的土壤灌區(qū)主要的三大農(nóng)作物為小麥、玉米和向日葵,占農(nóng)作物總種植量的90%以上,施用的化肥主要為磷酸氫二銨、尿素、硝酸磷肥和復(fù)合肥,尿素和硝酸磷肥中都未檢出到砷,復(fù)合肥中砷的含量約為10.4μg/g。灌區(qū)年平均農(nóng)藥施用量為925×103kg,施用水平為1.98 kg/hm2,49種常用農(nóng)藥中砷含量為0.002-22.48μg/g,其中37種低于1μg/g。土壤和河流沉積物中砷的最高含量可達(dá)27.5μg/g,高于當(dāng)?shù)赝寥赖厍蚧瘜W(xué)背景值11.2μg/g。大部分農(nóng)藥都易溶于水,未被植物根系吸收的農(nóng)藥和化肥殘留在表層土壤上,大氣降水和灌溉水的淋濾將殘留的砷帶入淺層地下水系統(tǒng)中。因此,含砷農(nóng)藥、復(fù)合肥和受污染的土壤可能成為地下水砷污染的潛在污染源。3、交錯(cuò)帶中砷的釋放機(jī)制沉積物中較高含量的砷是砷從沉積物中釋放的根本因素,對(duì)沉積物的分析顯示高含量的砷主要發(fā)生在粘土和粉質(zhì)粘土層。細(xì)砂中主要是石英,粘土和淤泥中主要為粘土礦物,鐵錳氧化物或氫氧化物是砷的主要載體。在高砷區(qū)沉積物的連續(xù)提取結(jié)果顯示,砷主要的存在形態(tài)為強(qiáng)烈吸附態(tài)、無(wú)定形鐵氧化物共沉淀態(tài)。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景和沉積環(huán)境的演化是砷釋放的先決條件。從構(gòu)造角度看,河套平原是華北地臺(tái)鄂爾多斯臺(tái)向斜的一部分。在華北陸塊北邊的西伯利亞板塊和南邊的揚(yáng)子板塊匯聚擠壓作用下,形成了華北板塊北部的陰山-燕山造山帶隆起。太平洋板塊從東南亞板塊俯沖產(chǎn)生弧后擴(kuò)張,印度板塊自南向北與亞洲板塊碰撞,青藏高原隆起并向東擠壓華北板塊,鄂爾多斯盆地形成。鄂爾多斯地塊經(jīng)歷了向西北方向的擠壓,在陰山山前形成東西向大斷裂,位于二者之間的河套盆地下沉坳陷。河套盆地自新生代后,又經(jīng)歷了大幅下沉,杭錦后旗-太陽(yáng)廟剖面正好位于沉降中心。盆地的快速沉降縮短了有機(jī)質(zhì)暴露在氧化環(huán)境的時(shí)間。陰山山脈在造山運(yùn)動(dòng)的作用下快速隆起,通過(guò)風(fēng)化侵蝕為河套盆地積累了豐富的物源,盆地的快速沉降形成巨厚的沉積物。在古氣候的變化和沉積環(huán)境的演化過(guò)程中,形成了湖盆中心的細(xì)粒沉積物和富含有機(jī)質(zhì)的還原環(huán)境,為砷從沉積物中釋放創(chuàng)造了有利條件。水化學(xué)數(shù)據(jù)提供了證據(jù):高濃度的總砷和高的As(Ⅲ)/AsT比值(50%)總是被發(fā)現(xiàn)存在于負(fù)氧化還原電位(-200-0 mV)、低溶解氧(1-5 mg/L)和低U(5μg/L)和Mo濃度(10μg/L)的還原環(huán)境。沉積物砷的釋放主要發(fā)生在富含有機(jī)質(zhì)的還原環(huán)境中。年齡為19130±146 BP的低砷地下水區(qū)的沉積物(深度為11 m)中比高砷地下水區(qū)相同深度的沉積物年齡老,這是由于沉積物中有機(jī)質(zhì)隨時(shí)間降解,年齡較老的沉積物有機(jī)質(zhì)降解程度較大,在年紀(jì)較輕的沉積物中殘留的有機(jī)質(zhì)較多,形成利于砷釋放的環(huán)境。4、交錯(cuò)帶中砷的富集機(jī)制(1)水動(dòng)力過(guò)程交錯(cuò)帶地下水中Cl-濃度為1.24-46.1 mmol/L,Br-濃度為4.4-202.8μmol/L,Cl/Br質(zhì)量比在78.52和632.74之間。包氣帶中鹽巖的垂向淋濾和溶解,以及蒸發(fā)作用共同控制地下水中的Cl/Br比值。通過(guò)Cl濃度與δ18O值的關(guān)系可以識(shí)別三種主要控制地下水中砷富集的作用:(1)側(cè)向補(bǔ)給和混合作用(Cl-濃度不隨著δ18O組成的變化而變化);(2)蒸發(fā)作用(δ18O組成與Cl-濃度存在較好的線性關(guān)系):(3)淋濾和垂向混合作用(Cl-濃度升高,而δ18O組成幾乎不變)。灌渠水主要來(lái)自于降水、黃河水、生活排放以及灌溉回水。大部分低砷地下水受到黃河水的側(cè)向補(bǔ)給。在Cl濃度與δ18O值完全線性相關(guān)的情況下,蒸發(fā)作用有可能是地下水中Cl富集的唯一因素。在本研究中,未發(fā)現(xiàn)這種明顯的相關(guān)性。因此,蒸發(fā)作用可能并不是控制地下水中砷富集的主要因素。對(duì)于大部分高砷地下水樣品,δ18O值并未隨著Cl濃度的升高而變化,這反映了淋濾作用和垂向混合作用是控制交錯(cuò)帶高砷地下水中砷富集的主要作用。δ18O與δ2H的比值平行于當(dāng)?shù)卮髿饨邓�,也反應(yīng)了地下水主要接受來(lái)自黃河水、灌溉水和灌溉回水的垂向補(bǔ)給。(2)水化學(xué)過(guò)程陽(yáng)離子交換作用和硅酸鹽礦物的溶解作用是控制地下水化學(xué)的主要過(guò)程。影響砷在地下水中富集的水化學(xué)過(guò)程主要有氧化還原過(guò)程和吸附解吸過(guò)程。δ34SSO4與硫酸鹽濃度的正相關(guān)關(guān)系表明,地下水系統(tǒng)中硫地球化學(xué)循環(huán)(硫酸鹽還原、硫化氫的氧化)的主要過(guò)程是硫酸鹽還原為可溶性硫化物,如硫化氫氣體。高砷地下水具有較低的δ34SSO4值,暗示硫酸鹽還原同時(shí)伴隨著砷的還原和活化。有機(jī)物的降解是控制還原環(huán)境的形成和砷在交錯(cuò)帶地下水中富集的重要因素。部分地下水中高濃度的硝酸鹽含量,暗示農(nóng)業(yè)灌溉已經(jīng)將硝酸鹽輸入至還原環(huán)境的地下水中,將Fe(Ⅱ)氧化為可吸附砷的水合氧化鐵,并且形成更多被氧化且容易吸附在含水層顆粒表面的As(V)。在高硝酸鹽含量的地下水中,砷的濃度有降低趨勢(shì)。此外,高砷地下水中檢測(cè)到高含量的DOC(5.0-77.13 mg/L,除個(gè)別樣品外)以及高含量的HCO3-都證明了微生物活動(dòng)在砷的富集過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。微生物降解有可能導(dǎo)致附著在鐵氧化物或氫氧化物表面的砷發(fā)生還原溶解,并且由于氧氣的消耗促進(jìn)還原環(huán)境的形成。5、概念模型:(1)建立了交錯(cuò)帶地下水動(dòng)態(tài)變化模型:地下水主要接受來(lái)自大氣降水、山前徑流、來(lái)自陰山的側(cè)向補(bǔ)給和來(lái)自灌溉水的補(bǔ)給,主要排泄方式為人工開(kāi)采和蒸發(fā)。來(lái)自礦區(qū)和灌區(qū)的地下水在交錯(cuò)帶發(fā)生混合,由于采礦抽水和抽水灌溉的人為活動(dòng)下,地下水水位在垂向上發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。地下水沿總排干由西南至東北流動(dòng),最終匯入烏梁素海。(2)農(nóng)業(yè)灌溉影響下高砷地下水的富集機(jī)制:灌溉后,地下水水位上升,包氣帶厚度變小;灌溉水(黃河水)與大氣降水補(bǔ)給地下水,同時(shí)帶入硝酸鹽等污染物,硝酸鹽將As(III)氧化為As(V)。灌溉活動(dòng)一方面促進(jìn)了地下水的垂向運(yùn)動(dòng),另外一方面,引入N等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),與地下水中的砷發(fā)生氧化反應(yīng)。本研究的意義在于:一方面,為高砷地下水的成因研究提供了新的角度,尤其是深入闡釋在灌溉和采礦活動(dòng)影響下砷的釋放和遷移過(guò)程。另一方面,借用表述景觀的空間聯(lián)系、能量和物質(zhì)交換的生態(tài)學(xué)概念—— 交錯(cuò)帶‖來(lái)定義研究區(qū)高砷地下水分布區(qū),形象具體地揭示高砷地下水的分布及成因特征,對(duì)于高砷地下水分布區(qū)水資源的空間管理與生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)保護(hù)有重要的啟示和貢獻(xiàn)。本文的創(chuàng)新之處在于:揭示了多金屬硫化物礦區(qū)與農(nóng)灌區(qū)交錯(cuò)帶中高砷地下水的成因機(jī)制,并建立了概念模型,為地下水中砷的來(lái)源與富集機(jī)理提供了新認(rèn)識(shí)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P641.3
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本文編號(hào)：1421583