氧化铁的化学元素精品(七篇)
时间：2023-06-21 09:22:44
序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇氧化铁的化学元素范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。
篇(1)
一、选择题
1、铁、铜等金属可拉成丝或轧成薄片，是因为它们具有良好的
(
)
A
导电性
B
传热性
C
延展性
D
密度小
2、下列关于铁的叙述正确的是
(
)
A
铁是地壳中含量最多的元素
B
纯铁具有银白色的金属光泽
C
铁器可用来盛放酸性物质
D
铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气
3、下列有关铁在氧气中燃烧现象的叙述中，不正确的是
(
)
A
火星四射
B
产生大量的热
C
生成黑色固体
D
生成红色固体
4、下列四种物质中有一种在适当条件下能跟其它三种反应，这种物质是
(
)
A
氧气
B
铁
C
硫酸
D
硫酸铜
5、世界卫生组织把铝确定为仪器污染源之一，铝的下列应用必须加以控制的是(
)
A
用铝合金制门窗
B
有金属铝制装碳酸饮料的易拉罐
C
用铝合金作飞机、火箭材料
D
用金属铝制电线
6、人体中化学元素含量的多少会直接影响人体健康。下列元素中，因摄入不足容易导致人患有骨质疏松症的是
(
)
A
钠
B
铁
C
钙
D
锌
7、西汉刘安所蓍的《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”的记载(“曾青”指的是如硫酸铜之类的化合物)，它的反应原理属于
(
)
A
化合反应
B
置换反应
C
分解反应
D
无法确定
8、下列属于铁的物理性质的是
（
）
A
铁投入稀硫酸中有气泡冒出
B
铁在纯氧中能剧烈燃烧，火星四射
C
铁具有良好的导电导热性能
D
铁在潮湿的空气中能生锈
9、将铁片放入下列溶液中，过一会儿取出，溶液的质量不会发生变化的是
（
）
A
稀盐酸
B
硫酸铜
C
稀硫酸
D
硫酸亚铁溶液
10、以下不属于金属共同性质的是
（
）
A
有银白色金属光泽
B
有良好的延展性
C
导热性较好
D
导电性能好
11、联合国卫生组织经过严密的科学分析，认为我国的铁锅是最理想的炊具，并向全世界大力推广，其主要原因是
（
）
A
价格便宜
B
烹饪的食物中留有人体需要的铁元素
C
传热性能好
D
硬度高
12、铁、铝、铜三种金属的活动性顺序是
（
）
A
Fe>Al>Cu
B
Al>Fe>Cu
C
Cu>Fe>Al
D
Fe>Cu>Al
13、社会上一些不法分子以铜锌合金（金黄色，俗称黄铜）假冒黄金进行诈骗活动，为了鉴别黄铜，以下方法不可行的是
（
）
A
观察颜色
B
放在火上烧烤
C
加入硝酸银溶液中
D
放入稀硫酸溶液中
14、地壳中含量最多的金属元素与非金属元素组成的氧化物的化学式为
（
）
A
Fe2O3
B
CuO
C
Al2O3
D
FeO
15、11．2克某金属和足量的稀硫酸充分反应后，生成0.4克的氢气，该金属是
（
）
A
铁
B
铝
C
铜
D
镁
二、连线题
16、用连线表示下列金属的用途(左边)与性质(右边)的对应关系。
A
铁锅
(1)导电
B
金箔画
(2)导热
C
铜电缆
(3)耐腐蚀
D
磁铁制作磁卡电话
(4)机械强度大
E
铜镜
(5)磁性
F
金属材料
(6)金属光泽
三、填空题
17、日常生活中，用于铁栏杆外层涂料的“银粉”大多是金属
的粉末；家用热水瓶内胆壁的银色金属是
；温度计中填充的金属是
；灯泡里做灯丝的金属是
18、已知铝粉和氧化铁粉混合物在高温引燃条件下发生反应，生成铁和氧化铝，同时放出大量的热，该反应属于
反应，写出反应方程式
19、硫酸亚铁溶液中混有少量硫酸铜，为了除去其中的硫酸铜，可加入足量的
(填化学式)，反应的化学方程式是
20、把一根铜丝在酒精灯上加热，使其表面变黑，该反应的化学方程式为
，然后将其浸入稀硫酸中，充分反应后，溶液变为蓝色，试写出该反应的化学方程式
四、实验探究题
21、用两种不同的方法证明铁比铜的金属活动性强(简要写出步骤、现象、结论)
篇(2)
《荀子》里有一句话：师者，所以传道授业解惑也。大概意思是说，教师是给学生传播道理和解答疑惑的。在初中化学教学过程中，教师不仅要给学生讲述化学知识和基本理论，还要注意渗透素质教育，强调教学方法，在教学过程中通过科学合理的教学方法传授化学知识。化学相比较其他学科而言，学生学习起来会有难度，没有基础知识铺垫和学习，学生对化学老师更有依赖性。如果教师在教学过程中不注重科学教学方法，很容易使学生丧失学习化学的信心和积极性，而学好化学，不仅包括课本知识学习，还包括科学学习方法，所以说科学方法教育很重要且必要。
二、科学教学的原则
1.适度性。教师要针对学生可以接受的范围及课本内容合理安排教学内容，制定可行性较强的教学体系和教学目标。教学过程中，为了掌握学生对知识的学习情况，可以分四个阶段提高教学效率。感受指在刚刚接触化学知识时，学生仅对教师讲解的课本内容有基本了解和大概印象，需要学生在学习过程中留心相类似的内容，自己要注意总结和对比记忆。如讲解常见化学物质的分子式时，要在大脑中形成立体的分子构成。联系指将讲解的科学方法和解题思路贯穿学习中，在学习中注意方法和内容联系起来，通过练习和思考逐渐熟练运用方法。例如，在学习书写化学方程式时，一些金属元素和盐酸发化学反应的化学方式是不一样的，系数也不一样，但都是金属元素和盐酸发生化学反应，可以通过联系金属的相同性质书写方程式，从而举一反三，降低书写难度。应用指通过基础化学知识的学习解决化学问题。例如，在化学学习中，比较常见的问题就是在主要物质中掺有其他化学物质，如何检验这种物质的存在等。评价指根据自己建立的科学知识体系判断他人的学习研究是否有价值，当然这要求学生自身知识能力足够高。
2.适时性。适时性的教学原则要求教师在确实有进行科学教育的必要时采取措施，否则会适得其反。化学课本中隐含科学的方法，有的知识内容与教学方法联系密切，在讲解那部分时要注意渗透教学方法。教师要在恰当的时候讲解化学理论的来源及相关知识等，达到扩展学生知识面的目的。例如，在学习溶液的酸碱性时，常见的酸性溶液有酸溶液和某些盐溶液，如硫酸氢钠，对于其他不常见化学溶液没有讲解的必要。
三、科学教学的方法及措施
1.充分利用教学模具进行教学。在学习化学分子式及空间结构的时候对学生的空间想象能力和逻辑思维能力的要求比较高，而初中学生刚刚开始接触化学，很难形成空间想象，这就需要教师在教学过程中借助教学模具进行教学和讲解，让学生通过空间想象和模具帮助，先学习基础知识，再通过了解和讲解揭示其奥秘。例如，在学习一些化学分子式的结构书写时，首先要记得该化学分子式是什么，然后才能知道在画结构的过程中需要用到什么元素和几根化学键，如写三氧化二铁的分子结构时，先想想其空间结构，或者借助化学模具，再进行书写，久而久之，也就有了一定的空间想象能力。
2.通过比较、分析，熟记多种化学知识。化学元素太多太乱，很容易记错记混，这就需要学生通过对比记忆，根据自己学到的化学知识和经验形成自己的学习方法。例如，在刚刚接触化学的时候，最基本的内容有固体、液体、气体。除了状态不同外，还要区分固体的颜色、性质等，如铜和氧化铁都是红色固体，但两者的化学分子式是不一样的。这就需要通过分类和比较进行记忆，可以按照状态、颜色的不同进行分类。
3.运用学到的化学理论对不了解的方法进行探索。在化学学习过程中，经常用到的一种方法就是化学假说法，化学假说法指运用已经学习和掌握的化学原理，对未知的化学现象和化学规律进行探索，而探索结果就需要时间和真理验证，初中生不能对自己得出的结论做出对或错的判断，但是这种方法能激发学生的学习兴趣和积极性。其实，化学假说法能最大限度地调动学生学习主观能动性和积极性，更有效地培养学生的思维能力，发挥学生学习中的独创精神，提高学生的科学素质，为以后从事科学研究工作打下科学方法的基础。例如，化学家拉瓦锡根据燃烧现象与空气中的化学成分相联系，通过思考和研究，提出燃烧的氧化学说。
4.善于归纳和总结学习过程中遇到的知识。归纳所学知识和整理知识体系是学习化学的常用方法，养成对知识的整理和归纳的好习惯，能够提高学习效率，达到事半功倍的效果。归纳从一些具体事例中概括整理出相应的结论，发挥学生的主体作用，归纳内容和归纳形式都由学生根据自己的学习情况所决定，在归纳和整理的过程中加深对知识的记忆，在提高学习效率的同时达到复习效果，所以说归纳和整理是很重要的。例如，在学习元素周期时，根据教师思路学习和掌握前二十号元素的电子排布情况，在观察和归纳的过程中，很容易得出电子的排布和变化规律，根据元素化合价的变化和元素原子半径的变化从而得到排布规律，这样就能达到提高学习效率的目的。
5.充分利用化学课本。学习化学不管采用什么形式，都离不开化学课本，而化学课本中的内容排版就是按照学生接受程度和理解能力进行的，这就是一种隐含的科学教学方法，也是教师在教学过程中需要学习的。例如，初中化学中身边的化学物质这一部分内容可以分为这几部分，地球周围的空气、氧气、碳和碳的氧化物、自然界中的水、金属与金属矿物、溶液、生活中常见的化合物等其他部分，是按照简单到复杂安排的，简单来说是教材中的一条知识线。抓住这条知识线能帮助学生学习和掌握课本的基础知识，还能使教师讲课条理清晰。这样的教学安排能帮助学生理解和学习化学知识，是帮助学生学习的重要措施。
四、结语
篇(3)
关键词：地下水；砷释放；水化学特征；水文地球化学；富砷机理；砷形态；还原性溶解；解吸附
中图分类号：P641 文献标志码：A
0引言
高砷地下水是一个世界性的环境问题，全球数亿人面临着高砷地下水的威胁[1]。慢性砷中毒是饮用高砷地下水导致的主要地方病。中国是受慢性砷中毒危害最为严重的国家之一[2]。高砷地下水主要分布在内蒙古、新疆、山西、吉林、江苏、安徽、山东、河南、湖南、云南、贵州、台湾等省（自治区）的40个县（旗、市）。暴露在砷质量浓度等于或超过50 μg·L-1饮用水中的人口为560×104，暴露在砷质量浓度等于或超过10 μg·L-1饮用水中的人口为1 466×104[3]。据调查，在内蒙古高砷暴露区饮水型地方性砷中毒患病率高达15.54%[45]。因此，地下水中砷异常以及由此产生的环境问题已引起各国政府和公众的高度关注。
疾病防控部门经过两轮饮水型地方性砷中毒调查（包括2002～2004年饮水型地方性砷病区和高砷区水砷筛查和2010年饮水型地方性砷中毒监测），基本掌握了中国范围内饮水型地方性砷中毒的分布和高砷地下水中砷质量浓度范围。近几年，国土资源部也相继开展了北方平原盆地地下水资源及环境问题调查评价、中国第二轮水资源评价、地下水污染调查评价以及严重缺水区和地方病区地下水勘查与供水安全示范等方面的调查研究工作，对主要高砷区水文地质条件、地下水化学特征等有了进一步认识。笔者选择以河套盆地、呼和浩特盆地、大同盆地、银川盆地为代表的干旱内陆盆地和以江汉平原、珠江三角洲为代表的湿润河流三角洲为研究对象，主要介绍了中国不同地区高砷地下水的常量组分、氧化还原敏感组分特征，分析了其地下水的水文地球化学过程，探讨了不同区域高砷地下水形成机理的差异。
1中国高砷地下水的分布
在中国大陆地区，高砷地下水主要分布在干旱内陆盆地和河流三角洲（图1，其中ρ（·）为离子或元素质量浓度）。内陆干旱盆地主要包括新疆准噶尔盆地、山西大同盆地、内蒙古呼和浩特盆地和河套盆地、吉林松嫩盆地、宁夏银川盆地等。河流三角洲主要包括珠江三角洲、长江三角洲、江汉平原等。
1.1干旱内陆盆地
1.1.1新疆准噶尔盆地
1980年，中国大陆第一起大面积地方性砷中毒在新疆奎屯地区被发现，在20世纪60年代当地人开始打井开采并饮用地下水，从而引发砷中毒。王连方等在1983年报道这种饮用地下水中砷质量浓度达850 μg·L-1[6]。在天山以北、准噶尔盆地南部的奎屯123团地下水砷污染严重，自流井水中砷质量浓度为70～830 μg·L-1[7]。相比之下，浅层地下水（或地表水）中砷质量浓度较低（从小于10 μg·L-1到68 μg·L-1），这些水源是20世纪60年代以前居民的饮用水。19世纪60年代居民饮用自流的高砷地下水后，产生了慢性砷中毒[8]。在北疆地区，高砷水点分布以准噶尔盆地西南缘最为集中，西起艾比湖，东到玛纳斯河东岸的莫索湾[9]。到目前为止，尽管对地下水中砷质量浓度、土壤砷分布及健康效应等开展了大量的调查和研究，但是这些高砷地下水形成的水文地质条件、水文地球化学环境和过程却缺乏足够的认识。
1.1.2山西大同盆地
山西大同盆地首例地方性砷中毒患者在19世纪90年代早期被发现。该病的流行发生在19世纪80年代中期居民把饮用水源从10 m以内的大口井转变为20～40 m的压把井之后的5～10年间。1998年，王敬华等研究表明，地下水中砷质量浓度为20～1 300 μg·L-1[10]。近期调查显示，所测试的3 083口井中544%超出了50 μg·L-1[11]。高砷地下水的pH值较高，一般为71～87，PO3-4质量浓度达127 mg·L-1，而SO2-4质量浓度较低（一般低于20 mg·L-1）[1214]。高砷地下水主要赋存于冲积湖积沉积物中，其有机碳含量（质量分数，下同）相对较高，可达1.0%[15]。As（Ⅲ）是地下水中砷的主要形态，占总砷的55%～66%[12]。基于同位素研究，Xie等认为地下水中的砷主要来自于恒山变质岩的风化作用[16]。灌溉水的入渗和径流冲洗是控制地下水系统中砷释放的重要过程[17]。
1.1.3内蒙古呼和浩特盆地和河套盆地
在内蒙古地区，砷质量浓度大于50 μg·L-1的地下水主要存在于克什克腾旗、河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）[1819]。砷影响区面积达到3 000 km2，超过10×105位居民受到威胁。超过40×104位居民饮用砷质量浓度大于50 μg·L-1的地下水，在776个村庄中有3 000位确诊的地方性砷中毒患者[4]。马恒之等调查研究表明，内蒙古地方性砷中毒的临床症状包括肺癌、皮肤癌、膀胱癌、过度角质化、色素异常等[20]。克什克腾地区的高砷地下水主要由毒砂矿的开采造成的，而河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）高砷水主要是由地质成因引起的，主要存在于晚更新世—全新世冲湖积含水层中[2023]。
在呼和浩特盆地，主要受还原环境的影响，地下水中砷质量浓度高达1 500 μg·L-1，60%～90%的砷以As（Ⅲ）形式存在[22，24]。在盆地的低洼处，情况更糟。在一些大口井中，地下水中砷质量浓度也较高（达到560 μg·L-1）。由于蒸发浓缩作用的影响，浅层地下水中盐分和F-质量浓度均较高，尽管F-和砷质量浓度之间并不具有相关性[22]。
在河套平原，浅层地下水中砷质量浓度为11～969 μg·L-1，90%以上的砷以As（Ⅲ）形式存在[21]。Guo等提出高砷地下水主要在还原环境下形成[2，21，25]。相反，Zhang等认为地下水中的砷主要受狼山山前采矿活动的影响，砷从采矿区迁移至地下水流动系统的下游[26]。Guo 等发现，高砷地下水主要存在于浅层冲湖积含水层中，地下水中的砷主要来源于含水层沉积物中的交换态砷和铁/锰结合态砷[2]。这一点被室内原状沉积物微生物培养试验研究所证实[27]。在高砷地下水中，砷主要与细颗粒的有机胶体结合，而与含Fe胶体无关，意味着有机胶体对地下水中砷分布的控制作用[28]。此外，水文地质和生物地球化学对砷活化的制约作用显著，在灌渠和排水干渠附近存在低砷地下水[23]。浅层地下水中砷的分布非常不均匀，无论是在平面上，还是在垂向上，地下水中砷质量浓度差异很大[29]。这种差异导致局部地段地下水中砷质量浓度的动态变化[30]。
1.1.4吉林松嫩平原
2002年在松嫩平原的西南部发现砷中毒新病区。砷中毒主要分布在通榆县和洮南市，当地居民大多以潜水作为饮水水源，部分饮用承压水[31]。地下水水化学特征具有明显的水平分带性和垂直分带性[32]。在垂向上，砷主要富集在深度小于20 m的潜水和深度在20～100 m的白土山组浅层承压水中。在水平方向上，地下水中砷质量浓度为10～50 μg·L-1的潜水主要分布在山前倾斜平原的扇前洼地及与霍林河接壤的冲湖积平原内。砷质量浓度大于100 μg·L-1的高砷水主要分布在新兴乡、四井子乡沿霍林河河道区域[33]。在重点砷中毒疑似病区的调查发现，地下水中砷的超标率为4665%，砷质量浓度为50～360 μg·L-1，均值为96 μg·L-1[34]。在地形极为平缓的低平原区，含水层以湖积相沉积的粉细砂为主，各含水层之间有黏土、亚黏土隔水层，地下水径流不畅，水位埋深变浅，导致地下水中砷和氟的富集[33]。
1.1.5宁夏银川盆地
宁夏银川盆地于1995年发现有地方性砷中毒病区和砷中毒病人[35]。地下水中砷质量浓度为20～200 μg·L-1[3536]。高砷地下水主要分布在银川平原北部沿贺兰山东麓的黄河冲积平原与山前洪积扇地带[36]，呈2个条带分布于冲湖积平原区：西侧条带位于山前冲洪积平原前缘的湖积平原区，在全新世早期为古黄河河道；东侧条带靠近黄河的冲湖积平原区，在全新世晚期为黄河故道，平行于黄河分布。在垂向上，地下水中砷质量浓度随深度增加而降低，高砷地下水一般赋存于10～40 m 的潜水含水层（砷质量浓度从小于10 μg·L-1到177 μg·L-1）；第一、二承压水大部分地区未检出砷或检出砷质量浓度低于10 μg·L-1[3738]。高砷地下水呈中性—弱碱性，为HCO3NaCa、ClHCO3Na、ClHCO3NaCa型水，氧化还原电位较低[3940]。特殊的古地理环境特征、地下水径流条件、氧化还原环境等被认为是地下水中砷富集的重要因素[41]。地下水中砷质量浓度随水位改变呈现出动态变化特征[38]。
1.2河流三角洲
1.2.1珠江三角洲
珠江三角洲也存在高砷地下水。地下水中砷质量浓度为2.8～161 μg·L-1[4243]。地下水处于还原环境，且呈中性或弱碱性。该地区高砷地下水的显著特点是，NH+4和有机质质量浓度高（分别为390、36 mg·L-1）[44]，而NO-3和NO-2质量浓度低[43]。盐分含量对砷的富集并无显著影响。黄冠星等认为，地下水中砷的主要来源为含水介质中原生砷的释放以及地表灌溉污水的入渗补给[42]，而Wang 等认为沉积物中有机物的矿化以及Fe羟基氧化物的还原性溶解是地下水中砷富集的主要过程[43]。
1.2.2长江三角洲
长江三角洲高砷地下水也普遍存在。20世纪70年代以来相继发现长江三角洲南部南通—上海段第一承压水中砷质量浓度（大于50 μg·L-1）严重超过国家饮用水卫生标准[45]。这一带地下水的还原性相对较强。高砷地下水中Fe2+质量浓度普遍较高，多数大于10 mg·L-1[4546]。地下水中砷质量浓度高时，相应Fe2+质量浓度也较高。长江三角洲南部地下水中砷质量浓度高的主要原因是，在还原环境中，AsO3-4还原为AsO3-3，而且与砷酸盐相结合的高价铁还原成比较容易溶解的低价铁形式[47]。于平胜研究表明，在长江南京段，沿岸5 km内地下水中砷质量浓度普遍高于远离长江的地下水[48]。浅层地下水（潜水）中砷质量浓度普遍较低（小于40 μg·L-1）。
1.2.3汉江平原
2005年，江汉平原首次发现高砷水源和首例地方性砷中毒病例[49]。其中，仙桃市和洪湖市是江汉平原砷中毒最为严重的地区。调查表明，仙桃市848口井中有115口井砷质量浓度超过50 μg·L-1[4950]，地下水中砷质量浓度最高达2 010 μg·L-1。该区属于亚热带季风气候，降雨量充沛，地下水埋深浅，地下水以HCO3CaMg型为主。相对于内陆干旱盆地，地下水溶解性总固体（TDS）较低（0.5～1 g·L-1）。
2不同区域高砷地下水化学特征
以大同盆地、河套盆地、呼和浩特盆地、银川盆地为代表的内陆干旱盆地地下水和以珠江三角洲、江汉平原为代表的河流三角洲地下水中砷质量浓度较高，现以这些地区为例，简要总结中国高砷地下水的水化学特征。其中，大同盆地的数据引自文献[12]～[14]；河套盆地的数据引自文献[14]、[23]；呼和浩特盆地的数据引自文献[22]；银川盆地的数据为笔者2012 年的调查结果；珠江三角洲的数据引自文献[43]；江汉平原的数据引自文献[51]。
2.1常量组分
高砷地下水中常量组分质量浓度分布范围广。从江汉平原大同盆地银川盆地呼和浩特盆地河套盆地珠江三角洲，地下水中Na+和Cl-质量浓度逐渐升高[图2（a）]。在江汉平原，地下水中Na+质量浓度明显大于Cl-；在河套盆地、银川盆地，Na+与Cl-质量浓度近似相等；而在珠江三角洲，Cl-质量浓度大于Na+。这些地区地下水中HCO-3质量浓度较为相近，而Ca2+质量浓度相差较大[图2（b）]。总体来说，珠江三角洲Ca2+质量浓度最高，银川盆地次之，然后江汉平原、河套盆地和大同盆地均较低，这些地区TDS值为200～20 000 mg·L-1，江汉平原TDS值最低（平均为427 mg·L-1），其次是大同盆地、银川盆地和河套盆地，珠江三角洲则最高[图2（c）、（d）]。除江汉平原外，高砷地下水中Na+质量浓度和TDS值具有显著的正相关关系[图2（c）]；在江汉平原，高砷地下水中HCO-3质量浓度与TDS值之间呈显著的正相关关系[图2（d）]，而其他地区HCO-3质量浓度总体上低于TDS值。
由图4可知：河套盆地、呼和浩特盆地和大同盆地高砷地下水的Stiff图比较类似，说明其水化学性质比较相近，尽管河套盆地中高砷地下水常量组分质量浓度高于呼和浩特盆地和大同盆地；银川盆地地下水与其他地区存在显著区别，表现为SO2-4和HCO-3是主要阴离子，且质量浓度相近，Na+和Ca2+是主要阳离子；江汉平原地下水更为特殊，表现为HCO-3是主要阴离子，Ca2+是主要阳离子；相比之下，珠江三角洲高砷地下水常量组分质量浓度较高，Cl-为主要阴离子，Na+为主要阳离子。
2.2氧化还原敏感组分
无论是干旱内陆盆地，还是河流三角洲，高砷地下水总体上处于还原环境，其氧化还原电位绝大部分小于0 mV[图5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水氧化还原电位最低，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和银川盆地。相应地，地下水中的溶解性有机碳（DOC）质量浓度较高，大部分为5～20 mg·L-1[图5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水中DOC质量浓度最高，平均达到12.0 mg·L-1；其次是呼和浩特盆地（平均为8.3 mg·L-1）、银川盆地（平均为6.0 mg·L-1）和大同盆地（平均为5.0 mg·L-1）。此外，珠江三角洲地下水中DOC质量浓度与呼和浩特盆地相当，平均为8.7 mg·L-1；江汉平原地下水中DOC质量浓度与银川盆地相当，平均为62 mg·L-1。总体而言，高砷地下水中DOC质量浓度与氧化还原电位呈负相关关系，DOC质量浓度越高，氧化还原电位越低。这表明，溶解性有机碳质量浓度是促进地下水中还原环境形成的主要因素。
在还原环境中，高砷地下水中SO2-4和NO-3质量浓度较低[图5（b）]。其中，江汉平原SO2-4质量浓度最低，平均为2.5 mg·L-1；河套盆地NO-3质量浓度最低，平均为2.3 mg·L-1。这表明江汉平原地下水中SO2-4来源有限。尽管银川平原NO-3质量浓度与江汉平原相当（平均为4.5 mg·L-1），但是其SO2-4质量浓度（平均为277 mg·L-1）远高于江汉平原。河套盆地SO2-4质量浓度最高，平均达230 mg·L-1。相对于河套盆地和银川盆地，大同盆地和呼和浩特盆地NO-3质量浓度（平均分别为12.5、9.2 mg·L-1）较高，而SO2-4较低（分别为61.5、65.8 mg·L-1）。低质量浓度的NO-3和SO2-4意味着高砷地下水中发生了脱硫酸作用和反硝化作用。
3.2蒸发浓缩作用
除了风化作用外，蒸发浓缩作用也影响高砷地下水的化学特征（特别是在干旱—半干旱的内陆盆地）。这里采用Gibbs图来说明蒸发浓缩作用对地下水化学成分的影响[5556]。图7表明：江汉平原主要受岩石风化作用影响，这与上述分析一致；其他地区除了受风化作用影响外，还受到蒸发浓缩作用的控制。其中，河套盆地受蒸发浓缩作用影响最大，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和银川盆地。高砷地下水中Cl-和砷质量浓度之间的相关性并不显著，这种关系表明地下水中砷质量浓度受蒸发浓度作用的影响有限。
3.3阳离子交换吸附作用
3.4还原作用
氧化还原条件对地下水中砷的富集起着至关重要的作用。从图9（a）可以看出，砷质量浓度大于50 μg·L-1的地下水主要位于氧化还原电位小于-50 mV的区域。地下水中氧化还原电位越低，砷质量浓度相应越高。相对于大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，银川盆地地下水中氧化还原电位较高，相应地砷质量浓度较低（平均为28.0 μg·L-1）。因此，还原条件有利于含水层中砷的释放[5859]。
在还原环境中，铁/锰氧化物矿物的还原性溶解被认为是地下水中砷富集的主要原因[4，5960]。在含水介质中，铁/锰氧化物矿物对砷的吸附起主要作用[61]，被认为是地下水系统中砷的主要载体[62]。在还原环境中，这种富砷的矿物可被还原为溶解态组分，进入地下水中；与此同时，矿物上吸附的砷也被释放出来，并在一定条件下在地下水中积累。然而，地下水中砷与铁质量浓度之间的相关性并不显著[图5（d）]。在江汉平原，地下水中铁/锰质量浓度相对高，砷质量浓度也较高；在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中铁/锰质量浓度低，但砷质量浓度较高[图9（b）]。因此，地下水中砷质量浓度不受铁/锰质量浓度的限制。高砷地下水中，铁/锰质量浓度既可能高，也可能低[63]。造成这种现象的原因可能包括以下几点。
（1）As（V）的还原性解吸附是地下水中砷释放的主要原因。在还原环境中，被吸附的As（V）直接被还原为As（Ⅲ），由于在铁/锰氧化物表面，As（Ⅲ）的附着能力比As（V）低，所以As（V）被还原为As（Ⅲ）后被释放出来[64]。在此过程中，没有涉及铁/锰的还原，铁/锰并没有释放出来，因此地下水中铁/锰质量浓度并不高。
（2）在还原性溶解中产生的Fe（Ⅱ）重新被吸附到沉积物的表面。羟基氧化铁对Fe（Ⅱ）具有很强的亲和力，可大量吸附Fe（Ⅱ）[6566]。
（3）由于地下水相对于黄铁矿和菱铁矿过饱和，还原性地下水中Fe（Ⅱ）以黄铁矿和菱铁矿的形式沉淀，所以被从地下水中去除[63，6768]。尽管部分砷可与黄铁矿共沉淀[69]，或被菱铁矿吸附[70]，但是还原性溶解所释放的砷远多于被黄铁矿/菱铁矿去除的砷。
（4）在pH值较高的情况下，铁/锰氧化物吸附态砷进行解吸附。由于在pH值较高时，矿物对As（V）的吸附能力较低[71]，这种解吸附主要以As（V）为主。
高砷地下水存在于SO2-4和NO-3质量浓度均较低的江汉平原，也存在于SO2-4和NO-3质量浓度均较高的银川盆地、河套盆地和呼和浩特盆地[图9（c）]；并且，高砷地下水中发生了脱硫酸作用和反硝化作用。在较强还原条件的河套盆地和呼和浩特盆地，铁、锰质量浓度较低的原因可能与SO2-4质量浓度有关。由于铁的硫化物矿物溶解度低，还原环境中较高质量浓度SO2-4还原产生的S2-限制了铁、锰在地下水中的积累。因此，在河套盆地和呼和浩特盆地，黄铁矿沉淀可能是控制地下水中铁、砷质量浓度的一个重要过程。这一结果与河套盆地地下水中Fe同位素研究和化学特性时空演化研究结果一致[63，68]。相比之下，在江汉平原，低质量浓度SO2-4还原产生的S2-比较有限，不能有效控制铁在地下水中的积累，因此铁/锰氧化物矿物的还原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附可能是地下水中的主要水文地球化学过程，尽管确切证据需要来自于含水层沉积物中Fe形态的结果。此外，在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中pH值较高，因此在碱性条件下吸附态砷的解吸附也是一个重要的富砷过程。
4结语
（1）中国高砷地下水既存在于干旱内陆盆地，也存在于湿润的河流三角洲。尽管这2类地区地下水中砷质量浓度均较高，但是地下水化学特点却存在显著差异。在干旱内陆盆地，高砷地下水的pH值较高，呈弱碱性；而湿润河流三角洲地下水的pH值为中性。江汉平原的高砷地下水以HCO3Ca型为主；大同盆地、河套盆地和银川盆地高砷地下水主要为HCO3Na型；而珠江三角洲高砷地下水为ClNa型。高砷地下水中氧化还原电位低，处于还原环境。总体上，SO2-4和NO-3质量浓度较低。其中，江汉平原SO2-4质量浓度最低，河套盆地NO-3质量浓度最低。此外，铁与砷之间的相关性并不显著。在珠江三角洲，铁、锰质量浓度最高，但砷质量浓度相对较低；而大同盆地高砷地下水中铁、锰质量浓度最低，但砷质量浓度相对较高。
（2）在高砷地下水系统中发生了不同程度的风化作用、阳离子交换吸附作用和还原作用。河套盆地、大同盆地、呼和浩特盆地和银川盆地地下水均位于全球平均硅酸盐风化区；江汉平原地下水位于全球平均碳酸岩风化区附近；而珠江三角洲地下水位于蒸发岩风化区附近。相对而言，河套盆地和呼和浩特盆地地下水中阳离子交换吸附程度高，而银川盆地和江汉平原阳离子交换吸附程度较低。高砷地下水中发生了反硝化作用、脱硫酸作用以及铁、锰氧化物还原过程。在较强还原条件的河套盆地和呼和浩特盆地，铁、锰质量浓度较低的原因可能与SO2-4质量浓度有关。还原环境中较高质量浓度SO2-4还原产生的S2-限制了铁、锰在地下水中的积累。在河套盆地和呼和浩特盆地，黄铁矿沉淀可能是控制地下水中铁、砷质量浓度的一个重要过程。在江汉平原，铁/锰氧化物矿物的还原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附是地下水中主要的水文地球化学过程。此外，在地下水pH值较高的干旱内陆盆地，吸附态砷的解吸附也是一个重要的富砷过程。
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