作者单位
摘要
1 中国石油大学(华东)理学院, 山东 青岛 266580
2 山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室, 山东科技大学地球科学与工程学院, 山东 青岛 266590
3 山东省煤田地质局第三勘探队, 山东 泰安 271000
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。
海水入侵 含水砂层 氟迁移 FTIR FTIR Seawater intrusion Water-bearing sand layer Fluorine transformation 
光谱学与光谱分析
2019, 39(4): 1036

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