孟加拉国浅层地下水砷：三种不同地形背景下的

孟加拉盆地中砷（As）的分布与沉积环境和沉积结构有着密切的关系。从三个具有不同地形背景和沉积历史的场地获得的水文地球化学数据显示了氧化还原态和溶解As浓度的显著变化。恒河泛滥平原（GFP）地下水的As浓度较低，其中Mn的浓度较高，表明因Mn（IV）的氢氧化物还原表现出的氧化还原缓冲作用。在GFP含水层中，DOC，,NH4+的浓度低，而和SO42-的浓度高，反映了氧化还原态的升高。相反的是，在恒河三角洲平原（GDP），As的浓度非常高，同时含有高浓度的Fe和低浓度的Mn。在梅格纳河（Meghna）泛滥平原（MFP），As和Fe的浓度为中等到高，Mn的浓度低。有机物的降解可能会推动含水层中氧化还原反应的发生，特别是在MFP和GDP，因此出现可迁移的溶解As。化学形态计算表明，在MFP和GDP所取的地下水样中，菱铁矿和蓝铁矿是过饱和的，但是在GFP的地下水中，一般菱锰矿是过饱和的。MFP和GDP的logPco2值一般要高于GFP。这与GFP的Mn（IV）-氧化还原缓冲，MFP和GDP的Fe（III）-氧化还原缓冲是一致的。一、前言在孟加拉国广阔的冲积含水层中，地下水埋深浅，满足了大部分的饮用和农业需求。长期以来，97%的人口都以地下水作为饮用水源，而总灌溉面积的70%也依赖于地下水。有1,000多万个浅层手动取水井（有些地方也称之为手动管井，HTW）向几乎整个农村地区和没有供水管网的城市地区提供饮用水。自从As的检测浓度超过孟加拉国饮用水标准（BDWS）50μg/L之后，获取安全用水的途径已经从97%降低到80%，这已经成为关系到公众健康的质量标度问题（Smith等，2000；Milton等，2005；Jakariya等，2007）。孟加拉国减砷供水计划（BAMWSP）、公众健康工程部（DPHE）和联合国儿童基金会（UNICEF）用野外测试工具对一半以上的HTW进行了取样分析，筛选结果表明，大约30%的井，其砷浓度都超过了BDWS（Ahmed，2005）。由英国地调局（BGS）和DPHE达卡社区医院（DCH）等机构对44,000多个样品进行的实验室分析也表明，被测试的HTW中，有大约34%的砷浓度都超过了容许限度（BGS和DPHE，2001；Ahmed，2005）。但是，若考虑目前的WHO暂行指导值10μg/L（WHO，2001），则有60%多的井不适合于饮用供水。孟加拉国浅层地下水的As浓度范围为10~2,300μg/L，跨度很大，使至少3500万人口暴露于As毒性中，引起极其严重的健康后果（Smith等，2000;Frisbie等，2002；WBWSP，2005）。此外，因含高浓度As的地下水而导致的作物生长过程中的As摄入问题已经成为令人担忧的问题（Farid等，2003；Meharg和Rahman，2003；Correll等，2006）。来自于各种研究的数据证实，地下水中As的富集主要局限在孟加拉盆地全新世冲积平原和三角洲平原，较老的上新世-更新世含水层中的地下水As浓度较低（BGS和DPHE，2001；Yu等，2003；Ahmed等，2004；Zheng等，2005）。研究也显示了不同的区域类型，与其它的地质背景相比，位于恒河—布拉马普特拉河—梅格纳河（GBM）河系下游的全新世浅层含水层受到的影响最为严重。在孟加拉盆地，As通过天然作用（包括铁的氢氧化物的还原溶解）进入浅层冲积含水层，是被普遍接受的主要机制（Bhattacharya等，1997，2001，2002a，b，2006；Nickson等，1998，2000；BGS和DPHE，2001；Smedley和Kinniburgh，2002；Routh等，2000；McArthur等，2001；Dowling等，2002；Anawar等，2003）。除了Fe（III）的氢氧化物外，其它一些固相，如Mn/Al的氢氧化物和层状硅酸盐，也对As的循环和迁移起着重要的作用（Foster等，2000；Breit等，2001；Kent和Fox，2004；Saunders等，2005）。由黄铁矿氧化（Chowdhury等，1999）和磷肥的广泛施用（Acharyya等，2000）所引起的As的迁移，与几项研究得出的地球化学证据不一致（Nickson等，2000；BGS和DPHE，2001；Bhattacharya等，2001；Harvey等，2002；Zheng等，2004；Swartz等，2004）。全新世浅层冲积含水层和三角洲含水层中As的空间分布类型，以及上新世-更新世含水层和其它较老含水层中低浓度的As，说明了地质和水文地质条件控制了地下水中As的分布。孟加拉盆地地下水中的As与沉积环境、沉积构造和有机物的存在有着密切的关系。本文介绍了在孟加拉国三个不同地形单元（具有不同的沉积环境和水文地质条件）进行的调查结果。为了更好地认识不同地形背景下，控制含水层中As迁移的地球化学作用和因素，对研究区浅层含水层的地下水化学进行了比较。二、研究区的地质和水文地质条件本次研究选择了三个广阔的地形单元：恒河泛滥平原（GFP）、梅格纳河泛滥平原（MFP）和恒河三角洲平原（GDP），它们的地下水As分布是已知的。用孟加拉国西北部Rajshahi行政区的CharghatUpazila代表GFP单元；孟加拉国东北部Brahmanbaria行政区的BrahmanbariaSadarUpazila坐落在古老的梅格纳河泛滥平原上，将其作为MFP单元的代表；孟加拉国西南部Satkhira行政区的TalaUpazila位于GDP上。（一）地质概况所选研究区代表了孟加拉盆地三种不同的地形单元。孟加拉盆地是世界上最大的三角洲系统（所谓的“巨型三角洲”）之一。三大河系，即恒河、布拉马普特拉河、梅格纳河，携带巨量的沉积物流入盆地，呈现了巨厚的第三纪和第四系沉积序列。从地形上来看，孟加拉国占据了孟加拉盆地的大部分。这一部分可以分为三种不同的地形。东部、东南部和北部-东北部坐落着第三系山脉，中北部是更新世Barind和Madhupur，盆地的大部分，是全新世平原（一个薄的沉积盖层）。全新世盖层包括山麓堆积物（主要分布在北部）；恒河-布拉马普特拉河-提斯塔河(Tista)-梅格纳河河系的泛滥平原和其它河道间/河滩沉积物；恒河-布拉马普特拉河-梅格纳河河系的三角洲平原；滨海平原和活跃的子盆地，包括大型内陆湖或自然凹地（Morgan和McIntire，1959；Reimann，1993；Brammer，1996）。第四系沉积物被认为主要受全球气候变化和喜马拉雅造山带隆升的控制（Umitsu，1993；Ravenscroft，2003）。盆地中堆积着厚层的第四系沉积序列，特别是在恒河和梅格纳河下游的北部和南部的两个不同的沉积环境和相关的子环境。在北部地区的河流体系内，粗砂层已经演化成为河道相；在南部地区的三角洲体系内，已经形成了细粒的碎屑沉积相（BGS和DPHE，2001）。在晚全新世时期，由于海侵逐渐减弱，盆地中的几个地方形成了沼泽化的低地，产生了碳质沉积物，如泥煤和富含有机质的沉积物（Umitsu，1987，1993；Ravenscroft等，2001）。（二）水文地质条件和地下水水位变化与孟加拉国其它平原一样，所有这三个研究区的地下水都位于全新世沉积物中，埋藏深度小，形成了广阔的多层潜水含水层，并向承压含水层越流补给。全新世含水层中的水位随着每年的补给与排泄条件而变化。利用孟加拉国水资源开发部（BWDB）1998年~2003年的监测数据绘制这三个研究区的水位标高变化曲线，从这些曲线中可以看出波动变化非常大的地方具有相似的变化形式。在Charghat（GFP），最大波动为7m，在Brahmanbaria（MFP）大约为5m，在Tala（GDP）大约为3m。波动幅度最可能与灌溉抽水相关。Charghat的地下水灌溉面积的比例是44%，Brahamanbaria是36%，Tala是33%（BADC，2002）。在Tala，大部分的地下水都是用安装在灌溉井中的小流量离心泵（14L/s）抽取的，与其它两个地区井中安装的大流量的涡轮潜水泵（28~56L/s）形成了鲜明的对比。这三个研究区地下水位的长期变化没有呈现下降的趋势，而是受每年补给-排泄机制影响的动态均衡。CharghatUpazila的浅层含水层从地表以下大约15m延伸到60多米。含水层是弱承压到承压，由细砂和中砂构成。在BrahmanbariaSadar，含水层从6m延伸到60m，顶部有一相对薄的粘土层覆盖。含水层实际上都是潜水含水层，主要由偶夹杂中砂的细砂构成。在Tala，上部粘土层分布广，厚度12~30m。含水层实际上是半承压到承压，可延伸到地表以下127m，主要由细砂构成。由于这三个场地都缺乏好的岩性柱状图，因此无法详细说明它们的地下地质条件和沉积相。大多数情况下，都无法获得浅层手动管井的岩性资料，灌溉井的钻孔柱状图都是一些没有任何地质知识的打钻人记录的，只能用于水文地层解释。三、材料与方法全部94个地下水样品都是从位于研究区浅部到中等深度（15~80m）的HTW中采集的。1999年10月，从TalaUpazila采集了总共29个样品。2000年11月，从CharghatUpazila和BrahmanbariaSadarUpazila采集的样品数分别是36和29。HTW的地理位置用手持GPS来记录。如Bhattacharya等人（2002b）所述，样品采集按照标准程序进行。将有关数据整理成表，全部的数据集都以电子版补充材料的形式提供。（一）野外调查所有的野外参数都利用便携式仪器进行现场测量，包括地下水的pH值、氧化还原电位（Eh）、电导率（EC）和温度。为进行水样分析需要进行：（1）为主要阴离子分析进行过滤；（2）为测量阳离子和其它微量元素（包括砷），过滤并酸化（Broms和Fogelström，2001；Bhattacharya等，2002b）。按照Meng等人（2001）描述的方法，在野外用一次性过滤器（DisposableCartridge）分析As的形态。这些过滤器能强烈吸附As（V），同时又允许As（III）通过。在检测H2S气体时，向样品中添加Zn的醋酸溶液和NaOH，能够立刻产生ZnS沉淀（Eaton等，1995）。（二）实验室分析阴离子的分析由瑞典斯德哥尔摩皇家科技学院水化学实验室承担。分析的精度和准确度用选定样品的不断重复分析来测试。阳离子（Ca2+，Mg2+，Na+和K+）和微量元素（Fe，Mn，As）的分析由斯德哥尔摩大学承担。经过每10个样品的测量之后，鉴定标准采用SLRS-4（加拿大国家研究委员会）和GRUMO3A（丹麦VKI）以及合成多元素化学标准，根据Y和Sc进行背景值的修正。重复样的相对百分数误差在±10%以内。用样品中的总As减去As（III）得到As（V）。与无机As相比，有机砷的记载非常少（Cullen和Reimer，1989；Francesconi和Kuehnelt，2002），因此本次研究不予分析。水样中的溶解有机碳（DOC）用Shimadzu5000TOC分析仪来测定（检出限为0.5mg/L，检出限的精度为±10%）。四、结果歉将三个研究区晨地下水样品的沃野外参数、主奸要离子浓度、努选定的微量离被子、痕量元素啊和侧DOC服整理成表。详使细的取样位置峰、水文地球化波学数据以及离挺子平衡可见电文子补充材料。稿（一）野外参正数口地下水的斜pH永值为中性，在郊GFP握的范围从沙6.2~7.研8捷，在惹MFP封和宫GDP揭的范围从屋6.4~7.最6枝。野外测定的习氧化还原电位巴（测Eh鲁）以相对标准堤氢电极电位值鸟表示。在产GFP碍，地下水的亲Eh射从胃+41~+2凝88mV糕，在涂MFP惧，为锅+184~+弱259mV写，在执GDP网，为文−堂40~+21乡0mV守。草Eh寻值说明姻GFP朗和穗MFP机是低到中等的孟还原条件，但万是在好GDP盾，是中等到强术的还原条件。蜂三个地形单元眼的地下水岸EC穗值变化都相当施大。伐GFP散的筐EC衬较低（僵290~49商8浸豆μ垮S/cm孟），但是恳GDP访的相对较高（娇523~1,蹲300愉代μ漆S/cm医），这可能是灯三角洲地区潮逮汐影响的结果健。在画MFP站，观测到范EC升有着相当大的持变化（笼128~2,席080遥守μ杆S/cm雨）。这个地方尾的高绣EC同值说明了地下腹咸水的存在。辉Hoque蝶等（降2003席）讨论了孟加蕉拉国东南部地色下咸水的分布才和起源。所有翁样品的温度几歪乎都是一致的面，为拾25.7~2模8.9°C轨。锣（二）主要化刻学离子浅三个地形单元用的地下水样品后中主要离子浓修度的变化用箱盼线图来表示。鞠所有的地下水板样品中，盗Ca服2+那和仍HCO锈3伟是主要离子，散其次是头Mg换2+奋，跨Na送+达和鞠Cl暂−样。但是在止MFP哈，地下水的淡Na域+凤（阶4.6~57使4mg/L姥）和厨Cl嫌−叮（巨4.0~51夫9mg/L种）表现出很大恰的变化，这与谜EC纳值一致，而糕GDP收地下水样品中耻SO蛮4烂2-与（挣0.04~3竹.6mg/洁L结）和窃装（烧0.01~3万.4mg/妹L帮）的浓度相对纠较低。主要离害子在内Piper芽图上的位置显良示出，规GDP瘦和颜GFP乡的所有样品都捆聚在中间菱形筐的左端，这是哨暂时硬度的水敲所在的区，即浆富含而Ca像2+辅、各Mg师2+波和报HCO晨3菠。庭MFP醒地下水样品显蹄示出混合趋势物以及向着再N杰a都–固HCO悠3推型水变化的趋篇势，可能意味烫着阳离子交换爱作用（降Hounsl药ow咬，托1995缺；赔Ravens炮croft抖和阁McArth衬ur朽，源2004萌）。槐（三）砷和其鸟它氧化还原敏欧感元素踢地下水中的总榜砷（付As臣）、总铁（与Fe竭）、锰（咸Mn欣）和其它氧化酬还原敏感参数才显示出，僻GFP笔的鸡DOC拳和对HCO贸3趁的浓度低，但标是传MFP岗和象GDP俊的相对较高。酿这么高的浓度夏很可能是有机犬物降解的结果揪（嘉Routh腥等，沙2000时；势Bhatta固charya米等，闭2002a臭，塌b坐，气2006线；轧vonBr底ömssen知等，诚2007浓）。在蹲GFP兴，好NO亩3甘和项SO线4参2-肥相对高的中值互浓度（分别为速1.0mg恐/L博和畅1.6mg兆/L奏），以及川NH蒜4渔+弃的低中值浓度举（蝴0.35m赌g/L胜）说明含水层蜘系统具有相对米高的氧化还原飘态。这与所分孙析的地下水样签品中的低砷（扁中值是灶3.7责旦μ探g/L撞），低孙Fe约（中值是磁0.17婆车μ差g/L楼）和高表Mn繁（中值是萌875语牛μ孝g/L束）吻合良好。武另一方面，候NH掩4排+贷高的中值浓度志（谱7.5mg念/L法），孙NO傲3临和题SO穷4眯2-马低的中值浓度状，以及高浓度吉的锅As捡（中值是炎128悼脆μ恒g/L降）和葡Fe绸（中值是源4.2mg池/L聚），低浓度的刑Mn露（中值是详83.2岁冰μ吵g/L阻），都说明了逐GDP妇处的强还原条香件。施MFP鸭处的含水层显暴示出了中等到诱强的还原条件灶。这些含水层栋中改NH途4址+各的恩高浓度和请NO午3疲的肤低浓度反应了牲NO雷3霜的异化还原（卵Appelo救和符Postma厚，鞠1999咐；渠Bhatta鸟charya箩等，乱2006酸）。酿MFP访和错GDP棉的谦Eh扯值看起来比氧殖化还原作用指步示物表现出的便要高。这可能阀是因为地下水雪样品是从滤管星很长的抽水井蚁中取的，存在呢几个氧化还原创作用区的混合犹。傻所研究的地下兴水样品中的边As提浓度与泰Fe科和耳Mn辈的浓度有着独捕特的关系。这鲁三种离子的条会带图说明，在仁Mn盗比篇Fe召高的地下水中爷，姐As漆明显低。另一惰方面，当样品圣中的溶解籍Fe爽高于蜓Mn底时，其梦As途的含量增高了辉。有关孟加拉粒国地下水中拔As垂的迁移机制已借经得到了良好誉的认识，即含住水层中固相袖Fe忽（惧III旷）氢氧化物还稀原溶解发挥着惠主要作用（桨Nickso床n洒等，辩1998刘；茅McArth蓝ur车等，尸2001表；着Bhatta槽charya念等，绒2002a南，遣b况；漫Ahmed忠等，恭2004到）。亚GFP沫地下水含有高顶浓度的溶解诵Mn工，这说明含水泉层沉积物中漠Mn搭（邀IV艰）氢氧化物活静跃的还原作用欣。含水层中固拍相府Mn赶（跨IV邀）氢氧化物的旋还原缓冲了该逮氧化还原系统犹（默Drever磁，早1997离；蔑vonBr俱ömssen炉等，件2007练），这些含水牧层中的氧化还齐原条件没有彻朱底还原到引起兴Fe它（友III缎）氢氧化物还泄原的程度。涨（四）各种化农学元素之间的坏相关性贫在楼MFP桐（镇r=0.77咱）和榨GDP甘（催r=0.59豪），时DOC乖和既HCO脸3型之间呈中等到妥强的正相关，悬表明地下水中颠有机物的降解伤导致翠DOC糠的产生和较高钢浓度的皂HCO村3逼以及后来的氧蚕化还原反应（絮Orem苦等，腔1986配；贿Arting洁er梅等，驳2000疫；魄Aiken绪，萄2002谈等；腐Appelo略等，秩2002罩）。但是，在阁GFP削，蚁DOC钞和味HCO汽3时之间没有显著发的相关性，这跃表明，含水层性很可能是有机救物含量较低，魔只是中等还原拉环境，地下水纹中相对低浓度徒的岛As翁反映了这一点怪。徐DOC排与塔NH胡4甜+隙和贝PO叮4鸽3-狮的中等到强的惩正相关，也说球明由于有机物都的微生物降解疼造成穗NH筑4换+塘和以PO访4伶3-题含量升高（叙BGS果和队DPHE助，宫2001欧；晕Bhatta涝charya肚等，独2006转）。几项研究食已经报道过，垄孟加拉盆地含鸭水层沉积物中萄存在有机物和处泥煤（幸Nickso恰n描等，笋2000连；梁McArth临ur趋等，浸2001否；厕Mukher箩jee僵和新Bhatta棕charya镜，裳2001燕；弃Bhatta查charya险，气2002a,肤b符；副Ahmed德，每2004没）。这些有机垫物和泥煤的降劳解能够推动含跟水层中氧化还茂原反应的发生率，因此，可能恒会增强悼As强的迁移性（兆Ravens决croft赚等，厨2001筐；租Anawar冶等，管2003予；译McArth秘ur逆等，遗2004掌；章Saunde护rs裹等，艰2005准）。轧DOC受和编As喊的正相关说明仿，沉积物中有活机物的降解导序致整体的还原往环境，促进了滴As伪在含水层中的沫释放（扭Bhatta热charya建等，桐2006提）。灶有机物的微生涛物降解产生了在很多化合物，哲特别是包含乞DOC部的不挥发有机短化合物（阔NVOCs种）（就Aiken势，崭2002径）。有一部分输DOC拜参与化学反应奉，能够通过一尖系列的生物降穿解产生诸NH鲁4妹+较和预HCO貌3广。还有很重要数的一部分难溶侍性桌DOC伯仍然能在水溶崭液中保持相当岁长的一段时间指。一些作者也复已经指出，孔弱隙水中可溶性下有机物的积累桑部分是由于细脂菌代谢产生的孝沉积有机物的哗矿化造成的（缘Barcel齐ona龄，库1980赛；迟Orem排等，罩1986秆）。在还原条买件下，微生物铃作用调节较新购沉积物中的怜As谜，释放到地下常水中。活跃的通细菌活动加速沈了成岩作用，幸包括来自有机骑物含量较高的掌沉积物中的看As秒的迁移（螺Akai戚等，援2004;越Bhatta舰charya备等，但2004否）。孟加拉三萍角洲含水层中颗有机碳的共沉胞积及其在踪As话释放机理中的类作用也由市Meharg矮等人（工2006著）进行了讨论锄。丧在向MFP农和梨GDP任，因耗Fe凝（察III集）氢氧化物还犹原溶解而释放板出的公PO注4骑3-伞和淋As煤（皂McArth妙ur到等，逗2001家；湖Bhatta粗charya叉等，凭2002b励；挨McArth苏ur外等，岔2004;储Bhatta蔑charya型等，察2006守）由地下水中屈PO崇4屿3-厘的增高和焦As侮与节PO相4茫3-贫之间中等到强毯的正相关很好统的反映出来。橡研究区内化As庙与睛NH锯4毅+钩和疗HCO旺3债良好的相关性弦进一步揭示出驳缺氧环境下地支下水中晶As持的迁移。研究催区猪As裂与终SO抓4势2-扣之间的负相关棚或不明显的相究关性（匠r汤=责−东0.35漏，汗−昆0.84拴和掏0.031身）说明，在氧版化条件下，来谅自硫化物（如藏含砷的黄铁矿魔/钻或者含砷黄铁顷矿）的润As身的迁移并不是驳含水层系统主形要的地球化学土作用。凤（五）离子形丹态计算似前期的离子形办态计算已经显抗示，在孟加拉涉国某些地方观斯测到的地下水帝中低浓度的子Fe圆和高浓度的桂As州可能是由于含开Fe件矿物相（如菱团铁矿狱FeCO滔3饮或者蓝铁矿河Fe3(PO独4匹)沾2烤8H徐2堆O默）的沉淀造成帮的（景Sracek豪等，晓2000宰，旱2001词，恒2004拍；课McArth说ur妨等，扯2001娱）。利用晓PHREEQ快C辛软件（嚼Parkhu响rst碗和历Appelo交，刃1999捷）进行离子形答态模拟，以评毁价几种可溶性休离子溶解控制战的可能性。从摧MINTEQ泥A2般软件的数据库甜中获得图As经的热力学数据拦（侦Alliso筐n译等，哨1991末）。奸对画GFP逢的样品，计算似饱和指数（体SI丑）和鹊logPco膀2挂，从选出来的机计算结果的柱涂状图来看，忘SI贪菱铁矿培值是负的（佣n=36贞，平均值是乱−悉0.57干，范围从懂−房1.58~1稳.15绳）。另一方面掠，文SI拜菱锰矿画值一般是正的烫（抹n=36黄，平均值是柱0.2息，范围从祸−棚0.59~0天.66泳），这与溶解桐性铁的低浓度尺和溶解性锰的悦高浓度是一致奶的。奖logPco任2亲的计算值相对水要高（沾n=36漏，平均值是谷−付1.51伯，范围从跨−非2.0~墓关−火1.03渠），表明氧化抖还原反应产生惕了二氧化碳。抄在志GFP歌，似乎还没有创到达含铁矿物侄还原这一步或仗者这些矿物是墨不反应的。龄对摆MFP谈的样品，计算蠢SI说和背logPco铺2伞，结果用柱状注图来表示。许术多样品处于蓝逐铁矿的平衡状痛态或者过饱和结状态（楚SI许蓝铁矿讲，帜n=29抱，平均值是撞0.09驳，范围从灯−裤4.52~2摆.66膏），但是与菱底铁矿相比，达贼到饱和状态的熔样品数量要小悄。除了接近于株饱和的一些样较品（抱HCO垮3谅含量很高的样查品）之外，脚Mn录的氧化物和氢六氧化物的傻SI杠值是很小的负弃值，蛛MnCO肥3吼的取SI劈值一般都是负眨的。有一些样闹品的方解石和构白云石接近于吗平衡态，但是赴只有有限数量赌的样品达到了旗饱和。出logPco诵2混的计算值经常致很高，有些情饭况下还高于衔−舅1.0敬。这可能与氧惧化还原反应中唉CO垒2宴的产生有关，闸如铁氧化物和骆氢氧化物与有层机物反应而发稻生的溶解。双最终，来自愈GDP在样品的明SI巷和京logPco勉2毅的计算结果用的频率柱状图来柄表示。大部分蜘样品中，菱铁衫矿（杯SI恰菱铁矿拼，污n=30悦，平均值是灾0.91们，范围从页0.16~1沫.42剃）和蓝铁矿（烂SI秆蓝铁矿访，以n=29巴，平均值是妖1.83挂，范围从畏−欺0.37~2理.92族）都是过饱和竭的，再次表明疼溶解铁离子有挑可能是受这些天矿物相沉淀控明制的。所有样然品的菱锰矿都午是不饱和的，胁许多样品中方上解石是饱和的徐（锈SI星方解石资，有n=29青，平均值是遵0.09霸，范围从毙−娇0.60~0惯.67替）。有一个可要能就是各种含辅铁离子茄/迁含钙矿物的混犁合物的沉淀造迎成的，这一现组象已在被石油漠碳氢化合物污融染的地方发现三，如美国明尼位苏达州的废Bemidj引i战（鼓Tuccil怕lo州等，针1999嫂）和捷克斯洛裕伐克共和国的源Hnevic酬e克（槐Vencel美ides缝等，杯2007看）。买计算出的泳畏值在所有研究手区中是最高的卡，平均值是喷−卷1.35选，范围从蓝−进1.87造~陵−罪0.82沃。乱在所有的研究贩区，没有明显闲的齐Fe集与无机离子的颠络合作用；住Fe冶主要的水相离棚子是舱Fe恰2+蚀，一小部分是刃FeHCO礼3嗓−背。在凉Fe丽（慌III乘）的情况下，扇主要的离子形遇态是盼Fe(OH)冬3押0屠，在押pH晒值较低的条件务下，以籍Fe(OH)慌2聋+洞的形式存在，播而告Fe蚊3-丛含量极低。样亩品中的无定形它铁的氢氧化物挖是不饱和的，右但是有些样品秀中的结晶针铁容矿处于平衡状骆态。需要说明扛的是，所有场朝地中的地下水厉都处于或接近不于无定形硅的迷平衡状态。促总而言之，滥MFP疤和议GDP站两个场地的情烫况是类似的，突一般情况下，增菱铁矿和蓝铁岸矿的喝SI菌值是正的。这磁就意味着，这染些矿物相可能迹会控制溶解性方铁离子的浓度常。两个场地的育logPco樱2剑值都非常高（惊有些情况下察>齐营−抓1.0室），这是氧化礼还原作用和有堡机物沉淀的结毕果。相反的是寨，斩GFP析场地的地下水储中的菱铁矿似扯乎是过饱和的扰，特别是菱锰件矿，可能组成刃了沉积物中一膜个重要的次生同矿物相，而蓝盒铁矿似乎并没拿有对脊Fe督的溶解发挥主牺要的控制作用厘。在原GFP碎，氧化还原势代能似乎受到了王含固相矿物中要Mn规（蛇IV膜）溶解的缓冲僵，腾Fe识（悔III酷）矿物的溶解挥影响较小。绣（六）多元统只计分析惕利用邪PAST个软件（爷Hammer译等，伏2001凡）的宜War虫d隙’饥s历命令，对所有遣从三个研究场荐地获得的数据杂进行层次聚类于分析。在所有仙图上可以观察予到几个共同的坟特征。稼NO仆3皮−学，巩PO躬4僚3孕−角，禽SO酸4录2-落，泼Mn拔，除Fe纪，掩As序，前DOC堂和饲pH流之间有高度的荡相似性。除了葛与铁有联系的裤之外（因为铁趟在氧化铁和铁次氢氧化物的还订原性溶解中被离释放出来），辆它们中大部分贝都是对氧化还含原作用敏感的夕离子。察pH被的影响不是很改明显，但是它奇在像菱铁矿和菌蓝铁矿这类矿带物的沉淀中发猴挥着重要作用蒸。在几个氧化炉还原反应中产本生的重碳酸盐党和碳酸盐溶解徐产生的重碳酸凳盐与几乎所有器参数都有联系户，对于须EC筐更是如此。研雀究场地之间的场主要差别与取Na材+溜和跃Cl宗−颈的行为有关。筒在右MFP惯和赞GDP桑两个研究场地痰形成了不同的亭类（也与介GDP衔最常见的海水肤离子侦Mg认2+卫有关），这意爸味着海水的影河响。在塘GFP竭研究场地，证Cl岩−零与浑Na浸+飞分开了，表明裹二者有不同的巨起源或者受到表该地区阳离子顾交换对险Na奉+廊浓度的强烈影拦响。长Ca昂2+岸通常与右Na蒜+域和最Cl戚−终是分开的，因殃为它不仅与海延水影响有关，党还与诸如碳酸镰盐溶解、阳离螺子交换、氧化洋还原反应中产芝生补CO验2部增强了硅酸盐摩的风化这些过劫程有关。总之梁，氧化还原反握应敏感元素是寺互相相关的，催并且与重碳酸鲜盐和细EC喜有联系，凭Na拉+避和约Cl拐−迫的关系反映了呼研究场地受海逐水影响的差异早度。炮五、讨论与结软论静研究所获得的配水文地球化学驳数据表明，三允种具有不同沉第积环境和构造列的地形背景下兵的含水层具有酷不同水平的氧释化还原条件。郊沉积物中有机阔物的存在，正眯如地下水中录DOC输和往HCO决3兵−临的仪浓度指示的那为样，似乎在氧遣化还原反应中援起到了重要的绸作用。位于恒晋河北部的闯GFP恐研究场地表现键出相对粗颗粒湿的沉积物和有底机物含量低的惹河积环境（游Ravens霸croft送等，盛2005涛），对应着中脂等水平的还原熊环境，含有较驼高浓度的弟NO棚3做−爷和棉SO显4喊2-冷，但是教NH啊4颜+仪浓度低。诊DOC绣、集HCO殊3严−垒和抓NH别4重+亏含量增高，同嗽时赠SO生4贼2-鉴和舱NO擦3穴−眨浓度非常低，奇这种现象毫无犹疑问说明姻GDP团具有强烈的还静原条件，在该烘场地，主要是它细粒沉积物在取富含有机物的糖三角洲环境下渣的沉积。绣MFP耻场地代表了古赌老的锋梅格纳河哪泛滥平原沉积斧物，表现出了啦中等到强的还徐原环境，勉DOC链和老HCO嘴3址−辫的浓度相当高驶。在研究区未萍曾观测到地下败水灌溉和地下饮水位波动对砷召浓度的任何影荡响。脂Chargh蝶at你（河GFP搅）地下水中捡As球的浓度较低，受尽管用地下水挠进行灌溉的土兰地面积占到止44%域，而且地下水安位波动（残7m咱）也是最大的驻，形成对比的称是，在枕Tala罗（偷GDP抵），地下水中财的察As垂浓度非常高，置但是地下水位纠波动最小（絮3m杏）。稼溶解局As燃与携Fe虫和寇Mn骄有着非常独特址的关系。膝MFP恋和丈GDP饮的地下水含有垮高浓度的字Fe询和低浓度的桑Mn趣，一般屿As津的浓度也增高趟了，但是在默GFP邮，相对于膨Mn绑而言，贡Fe蚕浓度低，大多沫数情况下，料As吨的浓度也是低吧的。从这些地亚方获得的枕BGS退和签DPHE溪（拾2001顿）调查数据也般表明了鹅Fe探，租Mn铁和环As吃之间相似的关围系，如高浓度骨的溶解族As爱和卵Fe螺以及低浓度的转Mn概。固相的负Mn龟（老IV蒸）氢氧化物不淘仅在氧化还原捡缓冲控制中发思挥着重要作用影，而且在挂As朵的吸附控制中释也有重要作用床，因为它们能棒够将吹As绳（壮III堡）氧化成营As请（灾V么）（崇Stolle攻nwerk匆等，礼2007衔），后者具有百更高的吸附能梅力（亲Stolle裙nwerk傍，功2003烂）。时GFP泉场地的地下水革含有高浓度的赏溶解性吹Mn状和低浓度的双Fe名和贱As哭，这一现象意新味着真Fe(III煌)厚矿物的还原性拣溶解没有充分与完成或者这些妥矿物是不发生遵反应的。但是敞，地下水中溶熔解性编Fe性的浓度可能受常菱铁矿（志FeCO族3沃）和蓝铁矿（预[Fe耻3岩(详PO海4另)互2泛8H重2茅O]条）沉淀的控制挣，溶解性崖Mn云的浓度可能受酸菱锰矿（堵MnCO宵3屿；祥Sracek饿等，扑2000伞，据2001肚；肌McArth壳ur翁等，粒2001句；竟Ahmed游等，盘2004励）的控制。债在依GDP雀和罪MFP滚，与薪GFP俯相比而言，不稿同氧化还原缓符冲机制得到了烈离子形态计算其结果的支持。炮Fe(II)具矿物菱铁矿和帮蓝铁矿在地下屡水中的饱和状救态只在塑GDP淹和搭MFP角达到了。这是幻由于这两个地锈方非常高的溶朵解家Fe欧浓度和碱度共避同造成的。相谎反的是，辉GFP卡的地下水中只呀有含剥Mn醋（渐II乐）矿物菱锰矿殊达到了过饱和假，因为溶解性牌Fe疮浓度相当低。到同样，在兵GDP询和技MFP贱所计算出的决logPco笋2胆值要比介GFP叶的低，因为码Fe(III还)竹氢氧化物溶解巷的氧化还原水接平已经达到了纠，有机物的消额耗率可能较高违。匆GDP度和废MFP吹的溶解芳As升浓度也要比肌GFP妈场地的高得多揉。这与撕McArth水ur放等人（奖2004汤）的发现是一精致的，他们认匀为，当讽