变渗透性粘性土弱透水层中砷的迁移转化机制 ——以江汉平原为例
发布时间：2021-08-04 12:55
粘性土弱透水层与含水层相伴而生,是地下水系统的重要组成部分。虽然粘性土弱透水层渗透性差,但越来越多的研究认为粘性土弱透水层与下伏相邻含水层之间存在密切的水力联系。相较于含水层而言,粘性土弱透水层的渗透系数随埋深不断减小,且其中富含有机碳、微生物及多种有害组分（如重金属、砷等）,这些化学组分可以随孔隙水的垂向渗流和压实作用（例如受上伏地层压力作用或地下水超采引起的弱透水层压密）进入含水层中。高砷地下水的成因问题一直是国际水文界关注的焦点,已有研究显示高砷含水层往往与黑色淤泥质粘性土弱透水层伴生,那么高砷含水层中的砷是否有部分来自于伴生的变渗透性粘性土弱透水层,以及变渗透性粘性土弱透水层中的砷如何迁移转化和释放的,相关认识尚不明确。针对“变渗透性粘性土弱透水层中砷是如何迁移转化和释放”这一科学问题,本研究依托国家自然科学基金重点项（项目编号:41630318）,以我国独特的内陆冲湖积型高砷区-江汉平原为典型区,在系统国内外文献调研和研究区水文地质资料收集的基础上,通过野外调查（系统水文地球化学调查、沉积物地球化学调查、多水平孔隙水化学调查）和室内实验（压实模拟实验）的方法揭示了粘性土弱透水...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
粘性土弱透水层压实沉积的概念图
图 1.2 我国典型高砷含水层和粘性土弱透水层的伴生性[37]Figure 1.2 The associated relationship between typical high arsenic aquifer and aquitard in China在国外，孟加拉国和印度的西孟加拉州高砷地下水主要分布于 10-50m 的冲洪积含水层中[56-57]，孟加拉国全新世含水层中水砷含量且主要与全新世冲积含水层上伏沉积物富含淤泥和有机质有关[58-59]。越南地下水砷污染较严重的地区集中在湄公河和红河三角洲[60-61]，Phuong 等[62]在越南河南市的 2 个钻孔中观察到从表层到 5 米左右的弱透水层沉积物主要以淤泥质粘土和淤泥质粉砂为主，且沉积物中砷的含量很高，通过检测发现砷的含量和沉积物中泥含量有密切联系。Polizzotto等[26]通过水文和生物地球化学手段发现在柬埔寨湄公河三角洲，砷从近地表的河底淤泥质沉积物中释放并随地下水进入含水层，从而导致含水层中出现砷异常。Chaillou 等[63]对法国比斯开湾淤泥质沉积物中砷迁移转化行为的研究发现，淤泥质沉积物中可溶态和颗粒态的砷的垂直分布主要受氧化还原条件和含砷的主要载体
Chapagain 等[64]指出比利时的斯凯尔特河沉积物40.2 mg/kg 之间，沉积物样品中砷的含量与沉积物中泥的含Bauer 等[65]指出砷在现代排泄区的泥碳质沉积物形成之前开程中大量的有机质在氧化条件下被消耗从而引起表层沉积物文地球化学行为中的砷主要来自岩石、地层等原生的地质环境中，这些砷在的共同作用下会释放到地下水中。地下水砷污染一般出现在闭的盆地或气候湿润的河流三角洲地区。这些区域地势低洼水系统处于较为还原的状态，沉积物中的砷容易释放并富集矿山及地热地区，砷会在含硫矿物被氧化的过程中随之释放
【参考文献】：
期刊论文
[1]江汉平原第四系沉积物中砷的垂向分布规律及其对地下水中砷浓度的影响[J]. 田飞翔,郑天亮,李琦,邓娅敏. 地质科技情报. 2018(03)
[2]江汉平原高砷地下水中DOM三维荧光特征及其指示意义[J]. 鲁宗杰,邓娅敏,杜尧,沈帅,马腾. 地球科学. 2017(05)
[3]江汉平原第四系弱透水层渗透系数求算方法[J]. 张婧玮,梁杏,葛勤,李惠,朱波. 地球科学. 2017(05)
[4]北京典型地面沉降区土体压缩特征研究[J]. 杨艳,王荣,罗勇. 现代地质. 2016(03)
[5]江汉平原砷中毒病区地下水砷形态季节性变化特征[J]. 邓娅敏,王焰新,李慧娟,李红梅,郭伟,段艳华,董创举,甘义群,刘乃静,丁旭峰. 地球科学(中国地质大学学报). 2015(11)
[6]江汉平原高砷含水层沉积物地球化学特征[J]. 李红梅,邓娅敏,罗莉威,王焰新,段艳华,董创举,甘义群. 地质科技情报. 2015(03)
[7]江汉平原高砷地下水区水、沉积物砷含量及饮水型地方性砷中毒调查[J]. 石青,李明健,熊培生,周素华,陈致泽. 江苏预防医学. 2015(01)
[8]论地下水资源的永久性消耗量[J]. 周志芳,郑虎,庄超. 水利学报. 2014(12)
[9]一种实验确定弱透水层水文地质参数的原理与方法[J]. 周志芳,徐海洋. 水文地质工程地质. 2014(05)
[10]原生高砷地下水的类型、化学特征及成因[J]. 郭华明,倪萍,贾永锋,郭琦,姜玉肖. 地学前缘. 2014(04)
博士论文
[1]原位高砷地下水环境下铁氧化物矿物吸附态砷的释放特征及机理[D]. 张迪.中国地质大学(北京) 2018
[2]沿海地区弱透水层孔隙水水化学形成与演化[D]. 葛勤.中国地质大学 2018
[3]江汉平原地表水—地下水相互作用及其对铵氮迁移转化的影响[D]. 杜尧.中国地质大学 2017
[4]华北平原弱透水层化学渗透效应的试验研究及其数值模拟[D]. 孙晓敏.南京大学 2017
[5]浅层地下水系统中砷富集的季节性变化与机理研究[D]. 段艳华.中国地质大学 2016
[6]高砷地下水系统中有机质来源及其对砷动态变化的影响研究[D]. 于凯.中国地质大学 2016
[7]粘性土弱透水层孔隙水地球化学特征及其环境指示[D]. 李静.中国地质大学 2014
[8]江汉平原浅层含水层系统中砷释放与迁移过程研究[D]. 郭欣欣.中国地质大学 2014
[9]内蒙古河套平原原生高砷地下水的分布与形成机理研究[D]. 杨素珍.中国地质大学（北京） 2008
[10]大同盆地浅层地下水环境中砷的来源与迁移转化规律研究[D]. 谢先军.中国地质大学 2008
硕士论文
[1]河套盆地山前平原沉积物地球化学特征及其对地下水砷的控制意义[D]. 李晓峰.中国地质大学(北京) 2018
本文编号：3321736
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
粘性土弱透水层压实沉积的概念图
图 1.2 我国典型高砷含水层和粘性土弱透水层的伴生性[37]Figure 1.2 The associated relationship between typical high arsenic aquifer and aquitard in China在国外，孟加拉国和印度的西孟加拉州高砷地下水主要分布于 10-50m 的冲洪积含水层中[56-57]，孟加拉国全新世含水层中水砷含量且主要与全新世冲积含水层上伏沉积物富含淤泥和有机质有关[58-59]。越南地下水砷污染较严重的地区集中在湄公河和红河三角洲[60-61]，Phuong 等[62]在越南河南市的 2 个钻孔中观察到从表层到 5 米左右的弱透水层沉积物主要以淤泥质粘土和淤泥质粉砂为主，且沉积物中砷的含量很高，通过检测发现砷的含量和沉积物中泥含量有密切联系。Polizzotto等[26]通过水文和生物地球化学手段发现在柬埔寨湄公河三角洲，砷从近地表的河底淤泥质沉积物中释放并随地下水进入含水层，从而导致含水层中出现砷异常。Chaillou 等[63]对法国比斯开湾淤泥质沉积物中砷迁移转化行为的研究发现，淤泥质沉积物中可溶态和颗粒态的砷的垂直分布主要受氧化还原条件和含砷的主要载体
Chapagain 等[64]指出比利时的斯凯尔特河沉积物40.2 mg/kg 之间，沉积物样品中砷的含量与沉积物中泥的含Bauer 等[65]指出砷在现代排泄区的泥碳质沉积物形成之前开程中大量的有机质在氧化条件下被消耗从而引起表层沉积物文地球化学行为中的砷主要来自岩石、地层等原生的地质环境中，这些砷在的共同作用下会释放到地下水中。地下水砷污染一般出现在闭的盆地或气候湿润的河流三角洲地区。这些区域地势低洼水系统处于较为还原的状态，沉积物中的砷容易释放并富集矿山及地热地区，砷会在含硫矿物被氧化的过程中随之释放
【参考文献】：
期刊论文
[1]江汉平原第四系沉积物中砷的垂向分布规律及其对地下水中砷浓度的影响[J]. 田飞翔,郑天亮,李琦,邓娅敏. 地质科技情报. 2018(03)
[2]江汉平原高砷地下水中DOM三维荧光特征及其指示意义[J]. 鲁宗杰,邓娅敏,杜尧,沈帅,马腾. 地球科学. 2017(05)
[3]江汉平原第四系弱透水层渗透系数求算方法[J]. 张婧玮,梁杏,葛勤,李惠,朱波. 地球科学. 2017(05)
[4]北京典型地面沉降区土体压缩特征研究[J]. 杨艳,王荣,罗勇. 现代地质. 2016(03)
[5]江汉平原砷中毒病区地下水砷形态季节性变化特征[J]. 邓娅敏,王焰新,李慧娟,李红梅,郭伟,段艳华,董创举,甘义群,刘乃静,丁旭峰. 地球科学(中国地质大学学报). 2015(11)
[6]江汉平原高砷含水层沉积物地球化学特征[J]. 李红梅,邓娅敏,罗莉威,王焰新,段艳华,董创举,甘义群. 地质科技情报. 2015(03)
[7]江汉平原高砷地下水区水、沉积物砷含量及饮水型地方性砷中毒调查[J]. 石青,李明健,熊培生,周素华,陈致泽. 江苏预防医学. 2015(01)
[8]论地下水资源的永久性消耗量[J]. 周志芳,郑虎,庄超. 水利学报. 2014(12)
[9]一种实验确定弱透水层水文地质参数的原理与方法[J]. 周志芳,徐海洋. 水文地质工程地质. 2014(05)
[10]原生高砷地下水的类型、化学特征及成因[J]. 郭华明,倪萍,贾永锋,郭琦,姜玉肖. 地学前缘. 2014(04)
博士论文
[1]原位高砷地下水环境下铁氧化物矿物吸附态砷的释放特征及机理[D]. 张迪.中国地质大学(北京) 2018
[2]沿海地区弱透水层孔隙水水化学形成与演化[D]. 葛勤.中国地质大学 2018
[3]江汉平原地表水—地下水相互作用及其对铵氮迁移转化的影响[D]. 杜尧.中国地质大学 2017
[4]华北平原弱透水层化学渗透效应的试验研究及其数值模拟[D]. 孙晓敏.南京大学 2017
[5]浅层地下水系统中砷富集的季节性变化与机理研究[D]. 段艳华.中国地质大学 2016
[6]高砷地下水系统中有机质来源及其对砷动态变化的影响研究[D]. 于凯.中国地质大学 2016
[7]粘性土弱透水层孔隙水地球化学特征及其环境指示[D]. 李静.中国地质大学 2014
[8]江汉平原浅层含水层系统中砷释放与迁移过程研究[D]. 郭欣欣.中国地质大学 2014
[9]内蒙古河套平原原生高砷地下水的分布与形成机理研究[D]. 杨素珍.中国地质大学（北京） 2008
[10]大同盆地浅层地下水环境中砷的来源与迁移转化规律研究[D]. 谢先军.中国地质大学 2008
硕士论文
[1]河套盆地山前平原沉积物地球化学特征及其对地下水砷的控制意义[D]. 李晓峰.中国地质大学(北京) 2018
本文编号：3321736
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