基于碳、铁稳定同位素的高砷地下水生物地球化学研究

发布时间：2023-04-29 04:17

　　原生高砷地下水广泛分布于全球,是目前世界最严重环境问题之一。内蒙古自治区是我国典型的内陆盆地型原生高砷地下水地区之一,其污染范围大且受影响人口多。研究表明,有机物通过触发铁氧化物的微生物还原,可促进As的富集,增加As的溶解性。然而,相关的控制因素仍有待进一步研究。此外,该过程中发生的碳稳定同位素、铁同位素分馏特征、Fe氧化/氢氧化物矿物还原释放的Fe和As及其相关关系仍有待于进一步探讨。本研究选取河套盆地西北部作为研究区,通过资料整合、野外样品采集和分析,运用多种同位素(δ¹³C_DIC、δ¹³C_DOC、δ⁵⁶Fe、δ¹⁸O、δD)手段,将野外监测与室内微生物实验相结合,研究地下水中碳、铁同位素特征及As富集的生物地球化学过程。研究区49组地下水样品中,36组地下水样As浓度>10μg/L(范围为1.32-384μg/L),点位超标率为73.5%。高As地下水处于弱碱性-还原环境。整体上,地下水Fe含量较高,SO₄^2-...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 研究背景及选题意义
        1.1.1 砷的地球化学性质
        1.1.2 砷的水化学性质
        1.1.3 环境中的砷与地下水中的砷
        1.1.4 高砷地下水研究现状
    1.2 稳定碳同位素研究现状
        1.2.1 地下水中的碳形态
        1.2.2 地下水碳稳定同位素概述
    1.3 铁同位素研究现状
        1.3.1 地下水中的溶解铁
        1.3.2 铁稳定同位素
    1.4 科学问题的提出
    1.5 研究内容及技术路线
        1.5.1 研究目标和内容
        1.5.2 研究技术路线
        1.5.3 论文创新点
    1.6 课题支撑
2 研究区概况
    2.1 自然地理概况
        2.1.1 自然地理
        2.1.2 地形地貌
        2.1.3 气候
        2.1.4 水文
        2.1.5 灌溉
    2.2 区域地质概况
        2.2.1 区域地质构造
        2.2.2 地层岩性
    2.3 区域水文地质条件
        2.3.1 含水层分布规律
        2.3.2 地下水循环特征
        2.3.3 区域水文地质特征
    2.4 主要环境地质问题
    2.5 研究区及采样点分布
        2.5.1 研究区
        2.5.2 采样点分布和样品采集
        2.5.3 地下水样品的分析
        2.5.4 沉积物样品的分析
3 地下水化学特征
    3.1 地下水化学类型
    3.2 高砷地下水分布特征
        3.2.1 高砷地下水的水化学特征
        3.2.2 地下水砷的分布特征
    3.3 沉积物地球化学特征
4 地下水中稳定同位素特征
    4.1 氘、氧同位素特征
    4.2 碳稳定同位素特征
        4.2.1 溶解无机碳同位素(δ13CDIC)特征
        4.2.2 溶解有机碳同位素(δ13CDOC)特征
        4.2.3 地下水碳稳定同位素与氧化还原敏感组分的关系
    4.3 碳稳定同位素沿流向的变化
    4.4 不同深度地下水中碳稳定同位素特征
    4.5 地下水铁同位素特征
    4.6 铁同位素沿流向的变化
    4.7 不同深度地下水中铁同位素特征
5 载砷针铁矿的还原及砷释放
    5.1 研究思路
    5.2 材料与方法
        5.2.1 针铁矿的制备
        5.2.2 载砷针铁矿的制备
        5.2.3 厌氧耐砷微生物的培养
        5.2.4 厌氧耐砷微生物对载砷针铁矿的还原
    5.3 测试方法
    5.4 实验结果
        5.4.1 培养过程中砷、铁等化学组分变化
        5.4.2 培养过程中碳稳定同位素、铁稳定同位素变化
    5.5 微生物介导下砷的释放
6 结论与建议
    6.1 主要结论
    6.2 建议
致谢
参考文献
附录1
附录2



本文编号：3805150