天鹅洲长江故道湿地地下水砷的时空分布特征及控制机理

摘要: 高砷地下水不仅直接危害供水安全，还可通过与湿地之间的交互作用，影响湿地水质进而威胁湿地生态安全.长江中游河湖平原已被报道广泛分布有高砷地下水，而位于长江中游故道区域的天鹅洲湿地地下水中砷的空间分布特征尚不明确，湿地与地下水的交互作用对地下水中砷季节性动态的控制机理尚不明确.本研究在天鹅洲湿地采集2个水文地质钻孔的35件沉积物样品、12个分层监测井不同季节的共72组地下水样和18组地表水样，通过水位-水化学监测、沉积物地球化学组成分析和砷、铁形态表征探究天鹅洲湿地地下水中砷的时空分布规律及控制机理.研究发现天鹅洲湿地地下水砷含量为1.08~147 μg/L，牛轭湖外侧浅井（10 m）地下水砷含量普遍高于深井（25 m）和牛轭湖内侧浅井（10 m）、深井（25 m）地下水，枯水期和平水期的砷含量高于丰水期.牛轭湖外侧浅层地下水系统具有更厚的粘土、亚粘土沉积，沉积物中总砷、强吸附态砷和易还原的铁氧化物的含量更多，吸附砷的水铁矿等无定形铁氧化物还原性溶解导致砷释放进入地下水中.枯水期天鹅洲湿地底部向牛轭湖外侧浅层含水层输送不稳定的有机质，使天鹅洲湿地地下水-地表水界面成为砷释放的热点区域.丰水期时牛轭湖外侧含水层受长江补给的影响，还原环境发生改变使地下水中的砷和铁被氧化固定从而不利于砷向地下水释放. 关键词: 天鹅洲湿地 / 高砷地下水 / 时空分布特征 / 沉积物砷、铁形态 / 地下水-地表水界面 / 控制机理