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摘要
豫北平原地处黄河中下游，同时存在着高砷和高氟地下水，但目前这种零星分布区砷和氟的共存机制尚不明确。本文采集了豫北平原332组浅层地下水样品，采用原子荧光光谱法测定砷含量，离子色谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法测定氟及其他阴阳离子含量，探讨地下水中砷和氟的空间分布规律，并结合水化学图解和因子分析法提取出影响该区地下水演化的主要因子，以此为思路对该区高砷和高氟地下水的成因机制进行探讨。结果表明：该平原地下水中砷和氟的浓度范围分别为0.0001～0.1900mg/L和0.13～4.94mg/L。高砷地下水主要分布在太行山前冲洪积洼地和黄河决口扇垂向15～80m;高氟地下水分布于黄河沿岸的黄河现代河道影响带垂向7～100m。蒸发浓缩作用、矿物的溶解/解吸附作用和氧化还原环境是控制该区地下水演化的主要因子。氟在因子F1(蒸发浓缩作用)和F2(矿物的溶解/解吸附作用)中分别占有0.214和0.743的载荷，氟浓度与ρ(Na+)/[ρ(Na+)+ρ(Ca2+)]呈正相关，高浓度氟出现在Ca2+浓度较低的地下水中。黄河现代河道影响带强烈的蒸发浓缩作用有助于含氟矿物的溶解，黄河水的灌溉增加了地下水中Na+浓度，进一步增强了其溶解作用，在这种环境下氟会浓缩并富集在地下水中。砷在因子F3(氧化还原环境)中占有0.728的载荷，与Fe2+、NH+4呈正相关，与NO-3、SO2-4呈负相关，Eh越低，砷浓度越高。太行山前冲洪积洼地和黄河决口扇的还原环境有利于含砷的铁氧化物/氢氧化物发生还原性溶解，从而形成高砷地下水。pH值升高引起的以阴离子形式存在的砷酸根/亚砷酸根/氟化物在矿物表面的解吸附作用有利于该区砷和氟在地下水中共存。然而，该区地下水中砷和氟的相关性并不十分显著，这是由于高砷区高浓度的钙离子不利于氟的富集，而高氟区的弱还原条件不利于含砷铁氧化物/氢氧化物的溶解。本文研究结果探讨了豫北平原地下水中砷和氟的共存机制，进一步丰富了高砷高氟地下水共污染的理论体系。
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