华北平原浅层地下水碘的分区特征及成因研究

摘要

本文以华北平原浅层地下水为研究对象，基于地下水系统分区和海侵历史，以及碘的浓度分布特征，划分出4个典型区域：海河平原地下水系统区（A）、海河平原地下水系统-海侵区（B）、古黄河下游地下水系统区（C）和古黄河下游地下水系统-海侵区（D）。总体而言，华北平原浅层地下水整体呈近中性-偏碱性，碘离子浓度分布具有明显的分带性，从山前地带到滨海区，地下水中碘离子浓度呈明显上升趋势，水化学类型也出现由低TDS的HCO₃-Ca型水（A）,到TDS高于1 g/L的HCO₃-Na型水（C）,再到TDS高于3 g/L的Cl-Na型水（B、D）。高碘地下水主要分布在B、C和D区，其碘离子浓度平均值分别为128.27、176.7和179.2μg/L,且C和D区的中位数值均超过100μg/L。针对3个高碘区域，筛选碘的影响因子，运用随机森林等方法初步探讨了研究区内高碘地下水的成因。结果显示：C区属于中TDS-高碘区，该区由于黄河多期泛滥沉积形成了复杂的黏土和砂土互层现象，地下水循环弱，碘离子的浓度与冲积湖沉积物中有机质、黏土矿物和铁氧化物含量有关，高碘地下水形成的主要作用为蒸发浓缩。D区为高TDS-高碘区，历史上发生的海侵事件使得大量的碘储存在沉积物中，为地下水中的碘提供了来源，有机质的生物降解作用是该区高碘地下水形成的主要驱动因素。B区属于高TDS-中碘区，历次海侵事件形成的海相沉积物同样是该地区含水层中碘的来源，九河下梢的淋滤作用使该区的碘浓度要略低于D区。

关键词

地下水 / 高碘 / 分区 / 水文地质条件