高志鹏：典型深层高砷地下水溶解性有机物来源、降解机制及富砷意义【JGR-Biogeosci，2023】

发布时间：2023-04-17     发布：[水环]     点击：299次

地下水中有机物的降解是富砷含水层中关键生物地球化学过程的主要驱动力，在地下水砷的富集过程中起着重要作用。微生物介导下有机物降解导致的铁氧化物还原性溶解并释放出砷是地下水富砷的最主要机理。然而，引起地下水砷富集的这部分生物活性有机物的来源一直存在着争议。地下水中的有机物通常认为有两个来源：一是地质历史时期植物碎屑与沉积物的共沉积（沉积物来源），二是地表水、灌溉水等入渗补给带来的有机物（地表来源）。一般认为，地表水中有机物的活性高于地下水。然而最近的研究表明，在渗透性较低的地层中被封存的有机物具有显著的微生物活性。因此，这里面的关键科学问题是，如何界定高砷地下水系统中的活性有机物，并找到一种合适的手段来示踪活性有机物的来源。

针对上述问题，我校水资源与环境学院高志鹏副教授、郭华明教授与合作者在我国东北松嫩盆地选择典型研究区展开研究，综合运用地下水三端元混合模型、有机物三维荧光特征及FT-ICR MS有机物分子组成的研究手段，基于三端元混合模型探究了浅层和深层承压含水层高砷地下水中地表水入渗补给、污水渗漏及侧向径流补给的相对贡献，基于地下水DOM荧光特征量化了浅层和深层地下水DOM中陆源和微生物来源有机物占比，并基于FT-ICR MS有机物分子组成将地下水DOM的来源与有机物降解机制建立联系，最终将上述成果用于解释浅层和深层地下水中砷的富集。研究取得的创新性认识如下：

（1）从地下水水量来源的角度计算得到，浅层地下水中地表水入渗补给的贡献占比（0%–100%; 平均24%）高于深层地下水（0%–57%; 平均17%），浅层地下水中污水渗漏的贡献占比（平均22%）远高于深层地下水（平均3%）。与之相反，深层地下水中侧向径流补给的占比（41%–98%；平均80%）则高于浅�