氧化还原条件对地下水中砷释放迁移的影响——以通榆县高砷地下水为例

• 作者: 倪萍 吴旸 张迪 郭华明
• 来源期刊: 第四纪研究
• 学科: 地球科学
• 关键词: 高砷地下水 氧化还原电对pE值 水化学 PHREEQC
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 所属期刊栏目: 第四纪环境与水资源专辑——庆祝汪集旸院士80岁诞辰
• 页码范围: 1072-1081
• 页数: 10页
• 分类号: P641.3
• 字数: 9549字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-7410.2014.05.16

摘要

研究区位于吉林西部通榆县,松嫩平原的西南部,总面积8468km2.采集地下水样品87件,其中第四系浅层潜水井29件、第四系承压水井和新近系承压水井水样58件.在现场测定、实验室分析的基础上,研究了氧化还原条件对地下水中砷释放和迁移的影响.结果表明在空间上,从向海水库到四井子乡,水中的砷浓度逐渐增高,浅层地下水中的高砷点集中在四井子乡,深层高砷地下水分布在中部,霍林河两岸的冲湖积平原内.以我国标准0.05mg/L为限值,砷超标率达61％,以世界卫生组织(WHO)标准0.01 mg/L为限值,有86％的地下水样超标.总体上,高砷地下水主要存在于还原环境中,地下水中溶解铁以Fe(Ⅱ)为主,As(Ⅲ)占总As的60％以上,NO3-含量较低,而NH4+浓度较高.还原环境是控制地下水系统中砷释放的关键因素.利用PHREEQC的模拟计算表明,地下水中不同氧化还原电对(Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)、N(-Ⅲ)/N(Ⅲ)、N(-Ⅲ)/N(Ⅴ)、N(Ⅲ)/N(Ⅴ)、S(-Ⅱ)/S(Ⅵ)和As(Ⅲ)/As(Ⅴ))计算得到的电子活度(pE值)存在很大差异,其中,Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)计算得到的pE值与现场实测Eh值换算得到的pE值较为接近.表明,Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)是研究区地下水的决定电位体系,其氧化还原状态主要受Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化还原控制.Fe氧化物/氢氧化物的还原性溶解,使吸附在其表面的As释放到地下水中,是高砷地下水的形成的主要原因;而人类农业活动促进了浅层地下水中As的运移和富集.