目錄
上篇　原生高砷地下水形成與分布機理
第1章　緒論　3
1.1　高砷地下水的危害　3
1.1.1　環(huán)境中的砷　3
1.1.2　含水層中的砷　4
1.1.3　砷暴露與人體健康　5
1.1.4　高砷地下水與地砷病　12
1.1.5　地砷病的地理分布　14
1.2　全球原生高砷地下水的分布　16
1.2.1　亞洲　18
1.2.2　歐洲　21
1.2.3　北美洲　22
1.2.4　南美洲　23
1.2.5　非洲　24
1.2.6　大洋洲　24
1.3　我國原生高砷地下水的分布　25
1.3.1　北方干旱-半干旱內(nèi)陸盆地　25
1.3.2　南方?jīng)_洪積平原及河流三角洲　31
1.3.3　西南地區(qū)地熱來源的砷　34
參考文獻　36
第2章　原生高砷地下水系統(tǒng)的物源與沉積環(huán)境　46
2.1　地下水中砷的來源　46
2.1.1　主要含砷礦物　46
2.1.2　巖石、沉積物和土壤中的砷　48
2.1.3　受污染的地表沉積物　51
2.1.4　全新統(tǒng)沖積含水層的高砷地下水　52
2.1.5　山西大同盆地地下水系統(tǒng)中砷的來源　55
2.2　全球高砷含水層的沉積地層學特征　62
2.3　內(nèi)陸湖相環(huán)境　64
2.3.1　內(nèi)陸湖　64
2.3.2　內(nèi)陸湖盆環(huán)境與高砷富集的聯(lián)系　64
2.4　三角洲環(huán)境　65
2.4.1　三角洲的形成與發(fā)育　65
2.4.2　世界范圍三角洲高砷地下水分布情況　66
2.5　沖洪積平原環(huán)境　67
2.5.1　沖積相與洪積相　67
2.5.2　世界范圍沖洪積平原高砷地下水分布情況　68
2.5.3　沖洪積平原與高砷富集的關(guān)系　69
2.6　區(qū)域環(huán)境演化與高砷地下水的形成　69
2.6.1　孟加拉盆地1.8萬年來沉積環(huán)境演化與高砷地下水形成：以Manikganj地區(qū)為例　72
2.6.2　江漢盆地末次冰期以來古環(huán)境演化與高砷地下水形成　75
2.6.3　大同盆地更新世沉積環(huán)境演化與高砷地下水形成：以東興寨ZK09孔為例　77
參考文獻　79
第3章　砷遷移轉(zhuǎn)化的氧化還原過程　85
3.1　概述　85
3.2　氧化還原反應序列　85
3.3　地下水中砷的特征　92
3.4　地下水系統(tǒng)中砷的氧化還原循環(huán)　93
3.5　氧化還原過程對砷遷移的控制　95
3.5.1　盆地尺度地下水氧化還原演化過程　95
3.5.2　生物氧化還原過程對砷形態(tài)的影響　105
3.5.3　砷-鐵-硫氧化還原耦合作用　112
3.6　砷遷移轉(zhuǎn)化的氧化還原機理　123
參考文獻　125
第4章　砷的界面地球化學行為　137
4.1　地下水系統(tǒng)的界面組成和特征　137
4.2　地下水無機-有機膠體特征及富砷意義　139
4.2.1　研究區(qū)概況　140
4.2.2　地下水化學特征　141
4.2.3　地下水膠體特征　141
4.2.4　膠體對砷遷移和轉(zhuǎn)化的影響　146
4.3　砷在生物成因鐵氧化物礦物上的界面行為　148
4.3.1　厭氧鐵氧化菌的耐砷特征　149
4.3.2　厭氧鐵氧化菌的亞鐵氧化特征　153
4.3.3　厭氧鐵氧化菌的吸附砷特征和機理　155
參考文獻　167
第5章　有機質(zhì)對地下水系統(tǒng)砷遷移轉(zhuǎn)化的影響　178
5.1　概述　178
5.2　溶解性有機物特征　179
5.2.1　大同盆地高砷地下水的溶解性有機物特征　180
5.2.2　江漢平原高砷地下水的溶解性有機物特征　182
5.2.3　河套盆地高砷地下水的溶解性有機物特征　186
5.3　沉積物有機物特征　193
5.3.1　高砷地下水的水化學特征　193
5.3.2　沉積物的地球化學特征　195
5.3.3　沉積物的有機質(zhì)特征　196
5.3.4　沉積物有機質(zhì)對砷遷移的影響　201
5.4　沉積物有機物和溶解性有機物之間的關(guān)系　203
5.4.1　河套盆地　204
5.4.2　江漢平原　212
參考文獻　219
第6章　地質(zhì)微生物對砷遷移轉(zhuǎn)化的影響　229
6.1　高砷地下水系統(tǒng)中砷抗性微生物多樣性分析　229
6.1.1　不同高砷地下水系統(tǒng)中生物多樣性分析　229
6.1.2　高砷地下水系統(tǒng)中不同埋深沉積物中細菌群落結(jié)構(gòu)特征　232
6.1.3　細菌群落結(jié)構(gòu)多樣性與各主要形態(tài)砷之間的關(guān)系　234
6.1.4　相同高砷地下水系統(tǒng)研究區(qū)的不同位置相同埋深沉積物中細菌群落結(jié)構(gòu)特征　235
6.1.5　相同埋深沉積物樣B4-4和A3中細菌群落組成比較　236
6.1.6　高砷地下水中細菌群落結(jié)構(gòu)特征　237
6.1.7　高砷地下水系統(tǒng)中細菌群落結(jié)構(gòu)特征　239
6.2　砷的微生物形態(tài)轉(zhuǎn)化過程　240
6.2.1　砷的微生物氧化作用　241
6.2.2　砷的微生物還原作用　242
6.2.3　砷的微生物甲基化作用　244
6.3　砷的微生物遷移　245
6.3.1　材料與方法　246
6.3.2　結(jié)果與討論　246
6.4　砷的生物富集過程　251
6.4.1　材料與方法　251
6.4.2　結(jié)果與討論　254
6.5　含水層中生物有效性砷　259
6.5.1　材料與方法　259
6.5.2　結(jié)果與討論　261
6.6　微生物在砷遷移轉(zhuǎn)化過程中的抗性機理　264
6.6.1　材料與方法　265
6.6.2　結(jié)果與討論　267
參考文獻　272
第7章　灌溉活動影響下砷的遷移富集　283
7.1　地下水流動系統(tǒng)對高砷地下水水化學特征的影響　283
7.1.1　地下水水化學特征　283
7.1.2　地下水鍶含量與鍶同位素組成特征　285
7.1.3　地下水流路徑的反向地球化學模擬　289
7.1.4　地下水流對砷富集的影響　292
7.2　氫氧同位素及Cl/Br摩爾比值對灌溉活動的指示研究　292
7.2.1　灌溉區(qū)高砷地下水水化學特征　294
7.2.2　氫氧同位素組成特征　296
7.2.3　Cl/Br摩爾比值組成特征　300
7.2.4　灌溉作用對地下水系統(tǒng)中砷遷移影響　301
7.2.5　小結(jié)　302
7.3　灌溉活動對表層土壤中砷遷移的影響　303
7.3.1　試驗區(qū)表土砷形態(tài)分布　303
7.3.2　灌溉對土壤不同形態(tài)砷垂向分布的影響　305
7.3.3　灌溉對土壤不同形態(tài)鐵垂向分布的影響　307
7.3.4　灌溉對土壤中砷遷移的影響機制　308
7.4　灌溉活動影響下礦物相變對砷遷移富集的影響　308
7.4.1　小型砷污染試驗場背景介紹　309
7.4.2　地下水水化學組成　310
7.4.3　灌溉過程中礦物相的反向地球化學模擬　315
7.5　灌溉活動影響下外源物質(zhì)輸入對砷遷移釋放的影響　317
7.5.1　大同盆地灌溉活動　318
7.5.2　孟加拉國灌溉活動　328
7.5.3　對比研究及環(huán)境效應　333
參考文獻　334
第8章　潛流帶砷的遷移富集　343
8.1　潛流帶結(jié)構(gòu)與組成　343
8.1.1　潛流帶結(jié)構(gòu)　343
8.1.2　潛流帶物質(zhì)循環(huán)　345
8.1.3　潛流帶中的砷　348
8.2　大同盆地潛流帶表征及監(jiān)測　350
8.2.1　潛流帶地層物理結(jié)構(gòu)探究　350
8.2.2　潛流帶理化性質(zhì)監(jiān)測　362
8.3　大同盆地潛流帶中砷的遷移轉(zhuǎn)化　364
8.3.1　監(jiān)測場背景　365
8.3.2　水位動態(tài)特征　366
8.3.3　穩(wěn)定同位素組成特征　367
8.3.4　水化學組分變化特征　370
8.3.5　砷在地下水中的遷移　374
8.4　潛流帶砷的遷移轉(zhuǎn)化模擬　377
8.4.1　潛流帶砷的水文地球化學模擬　377
8.4.2　潛流帶砷的1D反應運移模型　382
8.4.3　小結(jié)　389
參考文獻　390
第9章　地下水動態(tài)變化對砷遷移富集的影響　397
9.1　地下水動態(tài)變化的概念及類型　397
9.1.1　地下水動態(tài)變化的概念　397
9.1.2　地下水動態(tài)變化的類型及主要特征　397
9.2　地下水動態(tài)變化的影響因素　399
9.2.1　氣象（氣候）因素　399
9.2.2　水文因素　401
9.2.3　地質(zhì)因素　401
9.2.4　人類活動因素　402
9.2.5　其他因素　403
9.3　地下水動態(tài)變化與地下水中砷含量的響應關(guān)系　403
9.3.1　明顯的季節(jié)性變化特征　404
9.3.2　逐年上升或逐年降低　409
9.3.3　基本不隨時間變化　412
9.4　地下水動態(tài)變化對含水層中砷遷移富集的影響　413
9.4.1　改變含水系統(tǒng)的氧化還原環(huán)境　413
9.4.2　改變地下水的pH　415
9.4.3　外源物質(zhì)的輸入　415
9.4.4　地下水徑流條件改變　418
參考文獻　421
第10章　地熱流體來源砷在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化　427
10.1　國內(nèi)外地熱流體來源砷概況　427
10.2　典型地熱系統(tǒng)來源砷的分布、遷移和歸宿：云南騰沖熱海熱田　429
10.2.1　地熱區(qū)概況　429
10.2.2　地熱流體及相關(guān)天然水體中砷的分布規(guī)律　432
10.2.3　地熱流體來源砷在熱田環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化　436
10.3　典型地熱系統(tǒng)來源砷的分布、遷移和歸宿：西藏羊八井和羊易熱田　444
10.3.1　地熱區(qū)概況　444
10.3.2　地熱流體及相關(guān)天然水體中砷的分布規(guī)律　450
10.3.3　地熱流體來源砷在熱田環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化　455
參考文獻　461