中國黃土地區(qū)地下水高砷形成機制研究.pdf

1、中國黃土高原地區(qū)普遍存在地下水砷超過飲用水標準問題,迫切需要深入認識和了解高砷地下水形成機制。本文在分析黃土中砷的含量及賦存狀態(tài)的基礎上,首先以乳酸鈉為有機碳源,開展缺氧條件下厭氧微生物-黃土中鐵氧化物交互作用影響砷活化遷移的模擬實驗研究;同時,模擬氧化條件下黃土地區(qū)大氣降水淋濾作用,探討化學過程對As釋放的影響。化學實驗中,選擇黃土地下水中幾種典型的離子(HPO42-、CO32-、SO42-、Ca2+、Mg2+和Na+)并將其設為不同

2、的濃度,實驗模擬這些離子單獨存在和共同存在時對黃土中砷釋放的影響。
　　結果表明,黃土中砷含量為23~30mg·kg-1,變化范圍很小。砷主要以吸附態(tài)、鐵氧化物結合態(tài)、殘渣態(tài)形式存在,平均值分別為10.57mg·kg-1(占總砷37.76％)、10.12mg·kg-1(占總砷36.15%)、7.19mg·kg-1(占總砷25.69%)。
　　微生物實驗結果表明,當水中存在有機物形成缺氧環(huán)境時,厭氧微生物異化鐵還原菌(DIRB

3、)和硫酸鹽還原菌(SRB)直接或間接還原鐵氧化物引起部分鐵氧化物分解,導致吸附態(tài)和鐵氧化物結合態(tài)砷部分釋放到地下水中,引起地下水中砷濃度升高,砷釋放量主要與水中有機物濃度有關。研究表明,當有機物濃度達到100mg·L-1時,固液比為1:10,在土著微生物作用下,砷濃度可以達到15μg·L-1;接種DIRB和SRB以及兩種微生物同時存在都有明顯的促進黃土中砷活化遷移的作用,水中砷濃度可以達到40μg·L-1。
　　然而,厭氧微生物還

4、原作用引起釋放出的砷遠達不到高砷地下水中砷的濃度,自然界中高濃度有機物的厭氧環(huán)境是有限的,黃土孔隙率高,多數(shù)情況下處于好氧狀態(tài),因此厭氧微生物與礦物作用引起的砷釋放可能不是中國黃土地區(qū)地下水高砷的主要機制,故進一步探索其它引起地下水高砷的原因。因此,同時開展在好氧條件下實驗,考察地下水中存在的典型離子對黃土中砷釋放的影響程度。研究表明,不同的離子對黃土中砷釋放影響情況不同,陽離子表現(xiàn)為一定的抑制作用,陰離子表現(xiàn)為促進作用,特別是磷酸鹽的