河套盆地含水层沉积物铀赋存特征及对地下水铀富集的影响

摘要

长期暴露在高铀（U）地下水中会对人体健康造成潜在威胁。尽管高U地下水形成的水文地球化学过程已得到广泛研究，目前对含水层沉积物的水文地球化学特征如何控制地下水U迁移和富集仍缺乏深入理解。本文以河套盆地为研究区，采集了山前区和平原区含水层沉积物样品并对其中U的不同赋存形态和含量进行分析。结果表明，山前区沉积物中U含量远高于平原，山前区U主要以铁锰氧化物结合态（F3-U）为主，平原区主要为基质态（F5-U）。沉积物U含量随其粒径减小呈现增大的趋势，其中黏土沉积物中U含量最高。沉积物中各赋存态U含量与Fe、Mn含量均呈正相关关系，表明Fe、Mn对沉积物中U富集有着重要控制作用。地下水中的U主要受到沉积物中可交换态（F1-U）、碳酸盐结合态（F2-U）和铁锰氧化物结合态（F3-U）这三种赋存形态的控制。在山前区，解吸附和氧化溶解作用促进地下水中U的富集；在平原区，含水层中铁锰氧化物还原溶解释放的U在还原环境中被还原为U（IV）再次固定在沉积物中，形成高Fe²⁺低U的地下水。本研究将含水层沉积物地球化学特征与地下水U的迁移富集建立联系，揭示了含水层沉积物铀赋存特征对地下水U富集的影响。

关键词

河套盆地 / 铀 / 含水层沉积物 / 地下水 / 氧化还原过程