河套平原第四纪沉积物中砷的赋存形态分析

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1、第37卷第3期2010年6月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．37．No．3Jun．，2010河套平原第四纪沉积物中砷的赋存形态分析高存荣1刘文波2刘滨1李金凤3李飞3(1．中国地质环境监测院，北京100081；2．中国地质大学，北京100083；3．内蒙古巴彦淖尔市水利科学研究所．内蒙古临河015000)提要：从水一岩相互作用的观点出发。分析沉积物中砷的含量和存在形态，把握砷如何溶于地下水是研究高砷地下水形成机理的重要视点之一。笔者通过对岩、土样品的分析、测试和不同介质(水、酸、碱)的溶出

2、实验。研究了河套平原第四系沉积物中砷的存在形态，认为河套平原第四系沉积物中的砷主要是以非晶质的胶体形式而存在。沉积物中的砷、铁含量呈明硅的正相关关系；x射线仪和电子显微镜装着的EDS分析结果表明，在砷污染区，不同深度、不同岩性的钻探岩心样品中均未发现有砷矿物的存在；岩心中的有机质与砷含量不显示有明显的相关关系，且含量很低；沉积物中的砷很容易被碱性水溶液溶解出．其中对砂质沉积物中砷的溶出率为87．5％-98．75％．对粘土类沉积物中砷的溶出率为72．73％"84．21％。而该溶液对硫铁矿矿石(砷含量为8

3、7．30n壤／k)中砷的溶出率仅为0．02％。关键词：砷；胶体；溶出实验；赋存形态：水一岩相互作用中图分类号：P641．3文献标志码：A文章编号：1000—3657(2010)03—0760-111引言砷在古代就为人们所知的元素之一．也叫做砒霜．其毒性同样在古代为人们所了解。微量的砷就具有慢性毒性．所以砷在饮用水中的含量被严格限制．世界卫生组织倡导的水质标准为0．01mg／Lit]．中国2008年发布的新的生活饮用水水质标准也为0．01mg／L．但是农村小型集中式供水和分散式供水水质标准为0．05mg

4、／L1习。近年来，世界各国地下水砷污染日益严重．特别是在亚洲的发展中国家．随着人口增长．经济发展．许多地区的农民自行打井饮用地下水．造成众多的以皮肤病为主。有的甚至发展成肝癌等病症的砷中毒患者．给地区居民的身体健康和生活水平的提高带来了严重的危害I搠。砷在自然界中虽然只是微量．却是几乎所有的地质体中都含有的元素之一。在不同的地质体中有不同的存在形态．在岩石中绝大部分是以矿物或伴生矿物的形态而存在．在作为地下水容器的第四系沉积物中是以怎样的形态而存在?又是经过怎样的途径进入地下水中。造成地下水砷污染?在

5、砷所具有的化学性质中有没有溶于地下水的理由?通过分析研究这些问题．能否将地下水砷污染的形成机制明了化，特设计本研究课题。笔者以内蒙古河套平原地下水砷污染区[to-t11为典型事例。从水一岩石相互作用的观点出发，分析了沉积物中砷的含量和存在形态。2河套平原第四纪沉积环境及沉积物特征河套平原在地质构造上属于华北地台鄂尔多斯台向斜的一部分．为一形成于侏罗纪晚期的中新生代断陷盆地。新生代地层广布全区。据地震、航磁等物探资料陋131．基底坳陷深度由东南向西北逐渐加大，其深度在500-8000nl。第四系广泛分布

6、，推测第四系最大厚度为1200,一1500m。由于地质构造、古地理和地貌条件的控制．加上第四纪以来的外营力地质作用．使第四纪沉积物在不同地貌单元及不同地质时期，其成因、岩相和岩性，具有不同的特征

7、14J。全新统(Q。)为一套由湖沼河流相向黄河泛滥收稿日期：2010-02—26：改回日期：2010-03—28作者简介：高存荣，男，1960年生，博士，教授级高级工程师，主要从事水文地质、环境地质调查监测研究；E—mai】謦ocr@nmil．cigem．gov．cn。第37卷第3期高存荣等：河套平原第四纪沉

8、积物中砷的赋存形态分析761相过渡的沉积物。主要岩性为黄色粘性土与粉细砂互层．多以粘砂土及砂粘土、粘土为主，厚度10～50m。上更新统(o，)为一套上部以冲积湖积相，山前地带为冲洪积一湖积相为主．下部以湖积相砂层为主的沉积物。一般下部较细，上部较粗，组成一沉积旋回。在水平方向上，东部较细，西部较粗，北部较细，南部较粗，厚度4()～300ITI。中更新统(Q：)为一套还原环境下的深厌色的湖相沉积物。在山麓地带为冲洪积一湖积交互沉积的湖滨相堆积物．主要岩性为灰色含淤泥质及粘土质含卵砂砾石。下更新统(Q，)

9、主要为一套湖相沉积物．盆地边缘部分有冰水一冰湖沉积层。根据岩相特点，上部为灰黄色、棕黄色砂粘土与粉细砂互层，下部为黄色、棕褐色中细砂与砂粘土互层．底部有粗砂细砾层及钙质砂砾岩．局部有矽质胶结．常构成底砾岩．最大揭露厚度222m。河套盆地封闭的地质结构．长期的构造下沉和构造变动的差异性和波动性．使断裂和断拗带发育，新生代以来并有多次继承性的活动，这种古地理、构造、沉积环境的变化．对本区地下水的形成和分布以及含水层的结构、水质、水量等有深刻的影响，是造成区域