第八届青年地学论坛

       海岸带是陆地和海洋环境之间污染物循环的关键区域，研究污染物在海岸带土壤和含水层中的迁移转化对地下水安全利用和近海生态环境保护具有重要意义。海水入侵导致海岸带土壤和含水层中频繁发生咸淡水交替波动，对污染物的迁移转化产生显著影响。研究发现，咸淡水交替波动导致Cr从上层污染土壤向下迁移，且受还原环境影响，下层土壤中Cr(III)明显增加。波动过程中形成了平均尺寸在800-1500 nm之间的胶体，主要由微斜长石和Fe/Mn氧化物矿物组成，它们的存在影响了Cr的迁移过程。与淡水波动相比，海水波动后由于其中的高离子强度而产生更多更大粒径的胶体。这些胶体携带了超过94%的Cr，其中Cr(III)占总Cr的95%以上。进一步构建了变饱和-变密度水流与胶体-Cr共迁移的反应溶质运移模型，模拟结果表明在实际土壤污染场地尺度上，经过八轮咸淡水交替波动，土壤中Cr减少了约14%，证明了咸淡水波动增加了场地下部含水层的污染风险，尤其是在海水波动后。
      此外，海水入侵使含水层中As的释放量增加了10.3%，这是因为HCO₃^-和Cl^-等阴离子浓度和pH值的升高导致As的竞争性解吸，以及氧化还原电位降低和As还原菌富集使得As(V)还原为易迁移的As(III)。同时，海水入侵抑制了铁氧化物的再结晶，促使其转化为对As亲和力较低的硫化铁。针对海水入侵的含水层补给措施使含水层中液相As浓度持续升高，尽管补给水所含溶解氧能够驱动硫化铁氧化溶解并再结晶形成对As吸附能力较强的无定形铁氧化物，以及将As(III)氧化为As(V)，但是补给水中丰富的HCO₃^-参与竞争性吸附，导致更多的As释放。海水入侵和含水层补给形成的楔形流场使As从污染含水层向上覆干净含水层迁移，同时海水和补给水中的阴离子阻碍了As被干净含水层中铁氧化物吸附固定。
      总之，研究揭示了海水入侵引起的海岸带土壤和含水层中铬、砷的迁移转化过程和机制，结果可为探明海岸带Cr和As的地球化学过程提供理论指导，对Cr、As污染场地的土壤和地下水防治具有重要意义。
 

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