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《中国地质大学(北京)》 2016年
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潜流带地表水—地下水相互作用下砷的循环特征

曹永生  
【摘要】:潜流带中地表水作用下砷的行为研究正受到世界相关学者越来越多的关注。本文以河套平原杭锦后旗一处常年性湿地(PL)和一处干湿地(DL)两处为典型研究单元。沿着不同剖面上,采集了地下水、孔隙水和沉积物,并分析了其物理化学性质。从水化学及沉积物地球化学角度,探讨了地表水-地下水相互作用下孔隙水特征和砷迁移转化行为,建立了地表水-地下水作用下砷运移模型。取得的认识和成果概述如下:(1)天然地下水径流条件下,孔隙水砷在水平和垂直方向上均有一定的积累效应,导致补给区地下水中的砷含量低于汇流区。(2)地表水存在区沉积物色度特征表明,越靠近地表水体,环境氧化性越强,As被吸附在这些金属氧化物表面成为As聚集区,该区主要位于细砂层中,深度为3.5 m、6~8 m附近,距离海子25 m以内范围。富集的As在竞争离子(如HCO—3)和微生物等因素作用下将再次释放到地下水中。(3)地表水主要通过生物-化学、水动力条件、氧化还原环境等过程影响潜流带砷的循环。距离地表水越近,孔隙水As浓度与总溶解性Fe、Mn及HCO—3相关性越差,与沉积物色度、Fe、Mn含量存在负相关性,而与有机质含量存在正相关性。(4)元素富集区的形成与地表水水化学特征、沉积物岩性密切相关。透水性较好的砂质沉积物、较高浓度的溶解氧及较低浓度有机质含量的地表水体存在是其形成的必要条件。本文的创新点在于:(1)利用沉积物氧化还原特性指标——色度特征确定地表水-地下水相互作用的范围和程度,即距海子25 m,深度3.5~8 m附近,且距离海子越近,地表水-地下水作用越强烈。(2)揭示了地表水-地下水相互作用区砷的行为表现出复杂性,发现地表水-地下水相互作用区沉积物呈现一定范围的砷聚集带,该带的存在与Fe、Mn(氢)氧化物的形成有关。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P641.3;P342

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