FTIR光谱的海水入侵区水-岩(土)间氟迁移机理分析

作者：贾翠萍; 陈桥^*; 魏久传^*; 王红梅; 施龙青; 宁方助; 刘松良; 杨梦圆; 薛鑫; 董方营; 贾志文; 季钰涵

来源：光谱学与光谱分析, 2019, 39(04): 1036-1040.

• FTIR
• 海水入侵
• 含水砂层
• 氟迁移

滨海地区饮水型氟中毒和海水入侵十分普遍。海水入侵引起地下水性质的改变对岩(土)氟迁移具有潜在影响,但尚未有直接模拟实验证实,其氟迁移机理也不明确。用淡水和海(卤)水混合及配制溶液模拟海水入侵过程,对含水砂层沉积物进行静态水-岩(土)氟迁移模拟实验,对比分析沉积物FTIR特征,探讨海水入侵对岩(土)氟迁移影响规律及机理。结果表明,含水砂层沉积物氟迁移量大小顺序为:海水>1∶1淡海>淡水;卤水>1∶1淡卤>淡水,随海(卤)水混入程度增加,含水砂层沉积物岩(土)氟迁移能力增强。氟迁移能力随NaCl和NaHCO3浓度增加而增加,随CaCl2浓度增加而降低。对含水砂层沉积物傅里叶红外吸收光谱(FTIR)分析表明,随NaCl和NaHCO3浓度增加, NaCl溶液中沉积物Si—O—Si键伸缩振动峰强度明显增强,氟磷灰石弯曲振动峰减弱, O—H键特征峰变化不明显,而NaHCO3溶液中沉积物羟基磷灰石弯曲振动峰和Si—O—Si键伸缩振动峰强度变化不明显, O—H键特征峰强度变化明显,表明NaHCO3溶液主要通过OH-与F-离子交换,而NaCl溶液是通过Si—O—Si键中Si—O置换来影响岩(土)氟迁移。随CaCl2浓度增加, Si—O—Si键伸缩振动峰强度明显减弱,氟磷灰石弯曲振动峰强度增强,表明Ca2+强烈地抑制岩(土)氟析出。同时,随NaCl和NaHCO3浓度增加和CaCl2浓度减少, Si—F特征峰强度减弱, Si—O—Si键弯曲振动峰向低波数偏移。由于大气CO2混入, 1 mol·L-1 CaCl2作用沉积物出现1 460和1 420 cm-1碳酸根特征峰。由于碳酸根沉积作用, 1 mol·L-1的NaHCO3作用的沉积物在1 460 cm-1处峰强度增强,且在875 cm-1出现新峰,但是在淡海卤水和NaCl溶液作用的沉积物中无碳酸根特征峰,表明含水砂层中无萤石(CaF2)溶解作用。海水入侵引起的偏碱性、高钠低钙的环境促进岩(土)氟迁移释放,是滨海地区高氟地下水重要动力。

• 单位
  山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室; 中国石油大学（华东）; 山东科技大学