FTIR光谱的海水入侵区水-岩(土)间氟迁移机理分析

摘要：

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FT IR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O H-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,S i—O—S i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C a2+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1460和1420 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1460 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.

关键词：FTIR、海水入侵、含水砂层、氟迁移

所属期刊栏目：39

分类号：P592(地球化学)

资助基金：国家自然科学基金项目40901027 ,41572244 ,山东省自然科学基金项目ZR2018MD012 ,山东省煤田地质局2017年科研专项基金项目[鲁煤地科字201710] ,大学生创新创业计划项目20171412 ,20171436

在线出版日期：2019-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1036-1040