氧化鐵的化學元素精品(七篇)
時間：2023-06-21 09:22:44
序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇氧化鐵的化學元素范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。
篇(1)
一、選擇題
1、鐵、銅等金屬可拉成絲或軋成薄片，是因為它們具有良好的
(
)
A
導電性
B
傳熱性
C
延展性
D
密度小
2、下列關于鐵的敘述正確的是
(
)
A
鐵是地殼中含量最多的元素
B
純鐵具有銀白色的金屬光澤
C
鐵器可用來盛放酸性物質
D
鐵與鹽酸反應生成氯化鐵和氫氣
3、下列有關鐵在氧氣中燃燒現象的敘述中，不正確的是
(
)
A
火星四射
B
產生大量的熱
C
生成黑色固體
D
生成紅色固體
4、下列四種物質中有一種在適當條件下能跟其它三種反應，這種物質是
(
)
A
氧氣
B
鐵
C
硫酸
D
硫酸銅
5、世界衛生組織把鋁確定為儀器污染源之一，鋁的下列應用必須加以控制的是(
)
A
用鋁合金制門窗
B
有金屬鋁制裝碳酸飲料的易拉罐
C
用鋁合金作飛機、火箭材料
D
用金屬鋁制電線
6、人體中化學元素含量的多少會直接影響人體健康。下列元素中，因攝入不足容易導致人患有骨質疏松癥的是
(
)
A
鈉
B
鐵
C
鈣
D
鋅
7、西漢劉安所蓍的《淮南萬畢術》中有“曾青得鐵則化為銅”的記載(“曾青”指的是如硫酸銅之類的化合物)，它的反應原理屬于
(
)
A
化合反應
B
置換反應
C
分解反應
D
無法確定
8、下列屬于鐵的物理性質的是
（
）
A
鐵投入稀硫酸中有氣泡冒出
B
鐵在純氧中能劇烈燃燒，火星四射
C
鐵具有良好的導電導熱性能
D
鐵在潮濕的空氣中能生銹
9、將鐵片放入下列溶液中，過一會兒取出，溶液的質量不會發生變化的是
（
）
A
稀鹽酸
B
硫酸銅
C
稀硫酸
D
硫酸亞鐵溶液
10、以下不屬于金屬共同性質的是
（
）
A
有銀白色金屬光澤
B
有良好的延展性
C
導熱性較好
D
導電性能好
11、聯合國衛生組織經過嚴密的科學分析，認為我國的鐵鍋是最理想的炊具，并向全世界大力推廣，其主要原因是
（
）
A
價格便宜
B
烹飪的食物中留有人體需要的鐵元素
C
傳熱性能好
D
硬度高
12、鐵、鋁、銅三種金屬的活動性順序是
（
）
A
Fe>Al>Cu
B
Al>Fe>Cu
C
Cu>Fe>Al
D
Fe>Cu>Al
13、社會上一些不法分子以銅鋅合金（金黃色，俗稱黃銅）假冒黃金進行詐騙活動，為了鑒別黃銅，以下方法不可行的是
（
）
A
觀察顏色
B
放在火上燒烤
C
加入硝酸銀溶液中
D
放入稀硫酸溶液中
14、地殼中含量最多的金屬元素與非金屬元素組成的氧化物的化學式為
（
）
A
Fe2O3
B
CuO
C
Al2O3
D
FeO
15、11．2克某金屬和足量的稀硫酸充分反應后，生成0.4克的氫氣，該金屬是
（
）
A
鐵
B
鋁
C
銅
D
鎂
二、連線題
16、用連線表示下列金屬的用途(左邊)與性質(右邊)的對應關系。
A
鐵鍋
(1)導電
B
金箔畫
(2)導熱
C
銅電纜
(3)耐腐蝕
D
磁鐵制作磁卡電話
(4)機械強度大
E
銅鏡
(5)磁性
F
金屬材料
(6)金屬光澤
三、填空題
17、日常生活中，用于鐵欄桿外層涂料的“銀粉”大多是金屬
的粉末；家用熱水瓶內膽壁的銀色金屬是
；溫度計中填充的金屬是
；燈泡里做燈絲的金屬是
18、已知鋁粉和氧化鐵粉混合物在高溫引燃條件下發生反應，生成鐵和氧化鋁，同時放出大量的熱，該反應屬于
反應，寫出反應方程式
19、硫酸亞鐵溶液中混有少量硫酸銅，為了除去其中的硫酸銅，可加入足量的
(填化學式)，反應的化學方程式是
20、把一根銅絲在酒精燈上加熱，使其表面變黑，該反應的化學方程式為
，然后將其浸入稀硫酸中，充分反應后，溶液變為藍色，試寫出該反應的化學方程式
四、實驗探究題
21、用兩種不同的方法證明鐵比銅的金屬活動性強(簡要寫出步驟、現象、結論)
篇(2)
《荀子》里有一句話：師者，所以傳道授業解惑也。大概意思是說，教師是給學生傳播道理和解答疑惑的。在初中化學教學過程中，教師不僅要給學生講述化學知識和基本理論，還要注意滲透素質教育，強調教學方法，在教學過程中通過科學合理的教學方法傳授化學知識。化學相比較其他學科而言，學生學習起來會有難度，沒有基礎知識鋪墊和學習，學生對化學老師更有依賴性。如果教師在教學過程中不注重科學教學方法，很容易使學生喪失學習化學的信心和積極性，而學好化學，不僅包括課本知識學習，還包括科學學習方法，所以說科學方法教育很重要且必要。
二、科學教學的原則
1.適度性。教師要針對學生可以接受的范圍及課本內容合理安排教學內容，制定可行性較強的教學體系和教學目標。教學過程中，為了掌握學生對知識的學習情況，可以分四個階段提高教學效率。感受指在剛剛接觸化學知識時，學生僅對教師講解的課本內容有基本了解和大概印象，需要學生在學習過程中留心相類似的內容，自己要注意總結和對比記憶。如講解常見化學物質的分子式時，要在大腦中形成立體的分子構成。聯系指將講解的科學方法和解題思路貫穿學習中，在學習中注意方法和內容聯系起來，通過練習和思考逐漸熟練運用方法。例如，在學習書寫化學方程式時，一些金屬元素和鹽酸發化學反應的化學方式是不一樣的，系數也不一樣，但都是金屬元素和鹽酸發生化學反應，可以通過聯系金屬的相同性質書寫方程式，從而舉一反三，降低書寫難度。應用指通過基礎化學知識的學習解決化學問題。例如，在化學學習中，比較常見的問題就是在主要物質中摻有其他化學物質，如何檢驗這種物質的存在等。評價指根據自己建立的科學知識體系判斷他人的學習研究是否有價值，當然這要求學生自身知識能力足夠高。
2.適時性。適時性的教學原則要求教師在確實有進行科學教育的必要時采取措施，否則會適得其反。化學課本中隱含科學的方法，有的知識內容與教學方法聯系密切，在講解那部分時要注意滲透教學方法。教師要在恰當的時候講解化學理論的來源及相關知識等，達到擴展學生知識面的目的。例如，在學習溶液的酸堿性時，常見的酸性溶液有酸溶液和某些鹽溶液，如硫酸氫鈉，對于其他不常見化學溶液沒有講解的必要。
三、科學教學的方法及措施
1.充分利用教學模具進行教學。在學習化學分子式及空間結構的時候對學生的空間想象能力和邏輯思維能力的要求比較高，而初中學生剛剛開始接觸化學，很難形成空間想象，這就需要教師在教學過程中借助教學模具進行教學和講解，讓學生通過空間想象和模具幫助，先學習基礎知識，再通過了解和講解揭示其奧秘。例如，在學習一些化學分子式的結構書寫時，首先要記得該化學分子式是什么，然后才能知道在畫結構的過程中需要用到什么元素和幾根化學鍵，如寫三氧化二鐵的分子結構時，先想想其空間結構，或者借助化學模具，再進行書寫，久而久之，也就有了一定的空間想象能力。
2.通過比較、分析，熟記多種化學知識。化學元素太多太亂，很容易記錯記混，這就需要學生通過對比記憶，根據自己學到的化學知識和經驗形成自己的學習方法。例如，在剛剛接觸化學的時候，最基本的內容有固體、液體、氣體。除了狀態不同外，還要區分固體的顏色、性質等，如銅和氧化鐵都是紅色固體，但兩者的化學分子式是不一樣的。這就需要通過分類和比較進行記憶，可以按照狀態、顏色的不同進行分類。
3.運用學到的化學理論對不了解的方法進行探索。在化學學習過程中，經常用到的一種方法就是化學假說法，化學假說法指運用已經學習和掌握的化學原理，對未知的化學現象和化學規律進行探索，而探索結果就需要時間和真理驗證，初中生不能對自己得出的結論做出對或錯的判斷，但是這種方法能激發學生的學習興趣和積極性。其實，化學假說法能最大限度地調動學生學習主觀能動性和積極性，更有效地培養學生的思維能力，發揮學生學習中的獨創精神，提高學生的科學素質，為以后從事科學研究工作打下科學方法的基礎。例如，化學家拉瓦錫根據燃燒現象與空氣中的化學成分相聯系，通過思考和研究，提出燃燒的氧化學說。
4.善于歸納和總結學習過程中遇到的知識。歸納所學知識和整理知識體系是學習化學的常用方法，養成對知識的整理和歸納的好習慣，能夠提高學習效率，達到事半功倍的效果。歸納從一些具體事例中概括整理出相應的結論，發揮學生的主體作用，歸納內容和歸納形式都由學生根據自己的學習情況所決定，在歸納和整理的過程中加深對知識的記憶，在提高學習效率的同時達到復習效果，所以說歸納和整理是很重要的。例如，在學習元素周期時，根據教師思路學習和掌握前二十號元素的電子排布情況，在觀察和歸納的過程中，很容易得出電子的排布和變化規律，根據元素化合價的變化和元素原子半徑的變化從而得到排布規律，這樣就能達到提高學習效率的目的。
5.充分利用化學課本。學習化學不管采用什么形式，都離不開化學課本，而化學課本中的內容排版就是按照學生接受程度和理解能力進行的，這就是一種隱含的科學教學方法，也是教師在教學過程中需要學習的。例如，初中化學中身邊的化學物質這一部分內容可以分為這幾部分，地球周圍的空氣、氧氣、碳和碳的氧化物、自然界中的水、金屬與金屬礦物、溶液、生活中常見的化合物等其他部分，是按照簡單到復雜安排的，簡單來說是教材中的一條知識線。抓住這條知識線能幫助學生學習和掌握課本的基礎知識，還能使教師講課條理清晰。這樣的教學安排能幫助學生理解和學習化學知識，是幫助學生學習的重要措施。
四、結語
篇(3)
關鍵詞：地下水；砷釋放；水化學特征；水文地球化學；富砷機理；砷形態；還原性溶解；解吸附
中圖分類號：P641 文獻標志碼：A
0引言
高砷地下水是一個世界性的環境問題，全球數億人面臨著高砷地下水的威脅[1]。慢性砷中毒是飲用高砷地下水導致的主要地方病。中國是受慢性砷中毒危害最為嚴重的國家之一[2]。高砷地下水主要分布在內蒙古、新疆、山西、吉林、江蘇、安徽、山東、河南、湖南、云南、貴州、臺灣等省（自治區）的40個縣（旗、市）。暴露在砷質量濃度等于或超過50 μg·L-1飲用水中的人口為560×104，暴露在砷質量濃度等于或超過10 μg·L-1飲用水中的人口為1 466×104[3]。據調查，在內蒙古高砷暴露區飲水型地方性砷中毒患病率高達15.54%[45]。因此，地下水中砷異常以及由此產生的環境問題已引起各國政府和公眾的高度關注。
疾病防控部門經過兩輪飲水型地方性砷中毒調查（包括2002～2004年飲水型地方性砷病區和高砷區水砷篩查和2010年飲水型地方性砷中毒監測），基本掌握了中國范圍內飲水型地方性砷中毒的分布和高砷地下水中砷質量濃度范圍。近幾年，國土資源部也相繼開展了北方平原盆地地下水資源及環境問題調查評價、中國第二輪水資源評價、地下水污染調查評價以及嚴重缺水區和地方病區地下水勘查與供水安全示范等方面的調查研究工作，對主要高砷區水文地質條件、地下水化學特征等有了進一步認識。筆者選擇以河套盆地、呼和浩特盆地、大同盆地、銀川盆地為代表的干旱內陸盆地和以江漢平原、珠江三角洲為代表的濕潤河流三角洲為研究對象，主要介紹了中國不同地區高砷地下水的常量組分、氧化還原敏感組分特征，分析了其地下水的水文地球化學過程，探討了不同區域高砷地下水形成機理的差異。
1中國高砷地下水的分布
在中國大陸地區，高砷地下水主要分布在干旱內陸盆地和河流三角洲（圖1，其中ρ（·）為離子或元素質量濃度）。內陸干旱盆地主要包括新疆準噶爾盆地、山西大同盆地、內蒙古呼和浩特盆地和河套盆地、吉林松嫩盆地、寧夏銀川盆地等。河流三角洲主要包括珠江三角洲、長江三角洲、江漢平原等。
1.1干旱內陸盆地
1.1.1新疆準噶爾盆地
1980年，中國大陸第一起大面積地方性砷中毒在新疆奎屯地區被發現，在20世紀60年代當地人開始打井開采并飲用地下水，從而引發砷中毒。王連方等在1983年報道這種飲用地下水中砷質量濃度達850 μg·L-1[6]。在天山以北、準噶爾盆地南部的奎屯123團地下水砷污染嚴重，自流井水中砷質量濃度為70～830 μg·L-1[7]。相比之下，淺層地下水（或地表水）中砷質量濃度較低（從小于10 μg·L-1到68 μg·L-1），這些水源是20世紀60年代以前居民的飲用水。19世紀60年代居民飲用自流的高砷地下水后，產生了慢性砷中毒[8]。在北疆地區，高砷水點分布以準噶爾盆地西南緣最為集中，西起艾比湖，東到瑪納斯河東岸的莫索灣[9]。到目前為止，盡管對地下水中砷質量濃度、土壤砷分布及健康效應等開展了大量的調查和研究，但是這些高砷地下水形成的水文地質條件、水文地球化學環境和過程卻缺乏足夠的認識。
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世紀90年代早期被發現。該病的流行發生在19世紀80年代中期居民把飲用水源從10 m以內的大口井轉變為20～40 m的壓把井之后的5～10年間。1998年，王敬華等研究表明，地下水中砷質量濃度為20～1 300 μg·L-1[10]。近期調查顯示，所測試的3 083口井中544%超出了50 μg·L-1[11]。高砷地下水的pH值較高，一般為71～87，PO3-4質量濃度達127 mg·L-1，而SO2-4質量濃度較低（一般低于20 mg·L-1）[1214]。高砷地下水主要賦存于沖積湖積沉積物中，其有機碳含量（質量分數，下同）相對較高，可達1.0%[15]。As（Ⅲ）是地下水中砷的主要形態，占總砷的55%～66%[12]。基于同位素研究，Xie等認為地下水中的砷主要來自于恒山變質巖的風化作用[16]。灌溉水的入滲和徑流沖洗是控制地下水系統中砷釋放的重要過程[17]。
1.1.3內蒙古呼和浩特盆地和河套盆地
在內蒙古地區，砷質量濃度大于50 μg·L-1的地下水主要存在于克什克騰旗、河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）[1819]。砷影響區面積達到3 000 km2，超過10×105位居民受到威脅。超過40×104位居民飲用砷質量濃度大于50 μg·L-1的地下水，在776個村莊中有3 000位確診的地方性砷中毒患者[4]。馬恒之等調查研究表明，內蒙古地方性砷中毒的臨床癥狀包括肺癌、皮膚癌、膀胱癌、過度角質化、色素異常等[20]。克什克騰地區的高砷地下水主要由毒砂礦的開采造成的，而河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）高砷水主要是由地質成因引起的，主要存在于晚更新世—全新世沖湖積含水層中[2023]。
在呼和浩特盆地，主要受還原環境的影響，地下水中砷質量濃度高達1 500 μg·L-1，60%～90%的砷以As（Ⅲ）形式存在[22，24]。在盆地的低洼處，情況更糟。在一些大口井中，地下水中砷質量濃度也較高（達到560 μg·L-1）。由于蒸發濃縮作用的影響，淺層地下水中鹽分和F-質量濃度均較高，盡管F-和砷質量濃度之間并不具有相關性[22]。
在河套平原，淺層地下水中砷質量濃度為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還原環境下形成[2，21，25]。相反，Zhang等認為地下水中的砷主要受狼山山前采礦活動的影響，砷從采礦區遷移至地下水流動系統的下游[26]。Guo 等發現，高砷地下水主要存在于淺層沖湖積含水層中，地下水中的砷主要來源于含水層沉積物中的交換態砷和鐵/錳結合態砷[2]。這一點被室內原狀沉積物微生物培養試驗研究所證實[27]。在高砷地下水中，砷主要與細顆粒的有機膠體結合，而與含Fe膠體無關，意味著有機膠體對地下水中砷分布的控制作用[28]。此外，水文地質和生物地球化學對砷活化的制約作用顯著，在灌渠和排水干渠附近存在低砷地下水[23]。淺層地下水中砷的分布非常不均勻，無論是在平面上，還是在垂向上，地下水中砷質量濃度差異很大[29]。這種差異導致局部地段地下水中砷質量濃度的動態變化[30]。
1.1.4吉林松嫩平原
2002年在松嫩平原的西南部發現砷中毒新病區。砷中毒主要分布在通榆縣和洮南市，當地居民大多以潛水作為飲水水源，部分飲用承壓水[31]。地下水水化學特征具有明顯的水平分帶性和垂直分帶性[32]。在垂向上，砷主要富集在深度小于20 m的潛水和深度在20～100 m的白土山組淺層承壓水中。在水平方向上，地下水中砷質量濃度為10～50 μg·L-1的潛水主要分布在山前傾斜平原的扇前洼地及與霍林河接壤的沖湖積平原內。砷質量濃度大于100 μg·L-1的高砷水主要分布在新興鄉、四井子鄉沿霍林河河道區域[33]。在重點砷中毒疑似病區的調查發現，地下水中砷的超標率為4665%，砷質量濃度為50～360 μg·L-1，均值為96 μg·L-1[34]。在地形極為平緩的低平原區，含水層以湖積相沉積的粉細砂為主，各含水層之間有黏土、亞黏土隔水層，地下水徑流不暢，水位埋深變淺，導致地下水中砷和氟的富集[33]。
1.1.5寧夏銀川盆地
寧夏銀川盆地于1995年發現有地方性砷中毒病區和砷中毒病人[35]。地下水中砷質量濃度為20～200 μg·L-1[3536]。高砷地下水主要分布在銀川平原北部沿賀蘭山東麓的黃河沖積平原與山前洪積扇地帶[36]，呈2個條帶分布于沖湖積平原區：西側條帶位于山前沖洪積平原前緣的湖積平原區，在全新世早期為古黃河河道；東側條帶靠近黃河的沖湖積平原區，在全新世晚期為黃河故道，平行于黃河分布。在垂向上，地下水中砷質量濃度隨深度增加而降低，高砷地下水一般賦存于10～40 m 的潛水含水層（砷質量濃度從小于10 μg·L-1到177 μg·L-1）；第一、二承壓水大部分地區未檢出砷或檢出砷質量濃度低于10 μg·L-1[3738]。高砷地下水呈中性—弱堿性，為HCO3NaCa、ClHCO3Na、ClHCO3NaCa型水，氧化還原電位較低[3940]。特殊的古地理環境特征、地下水徑流條件、氧化還原環境等被認為是地下水中砷富集的重要因素[41]。地下水中砷質量濃度隨水位改變呈現出動態變化特征[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。地下水中砷質量濃度為2.8～161 μg·L-1[4243]。地下水處于還原環境，且呈中性或弱堿性。該地區高砷地下水的顯著特點是，NH+4和有機質質量濃度高（分別為390、36 mg·L-1）[44]，而NO-3和NO-2質量濃度低[43]。鹽分含量對砷的富集并無顯著影響。黃冠星等認為，地下水中砷的主要來源為含水介質中原生砷的釋放以及地表灌溉污水的入滲補給[42]，而Wang 等認為沉積物中有機物的礦化以及Fe羥基氧化物的還原性溶解是地下水中砷富集的主要過程[43]。
1.2.2長江三角洲
長江三角洲高砷地下水也普遍存在。20世紀70年代以來相繼發現長江三角洲南部南通—上海段第一承壓水中砷質量濃度（大于50 μg·L-1）嚴重超過國家飲用水衛生標準[45]。這一帶地下水的還原性相對較強。高砷地下水中Fe2+質量濃度普遍較高，多數大于10 mg·L-1[4546]。地下水中砷質量濃度高時，相應Fe2+質量濃度也較高。長江三角洲南部地下水中砷質量濃度高的主要原因是，在還原環境中，AsO3-4還原為AsO3-3，而且與砷酸鹽相結合的高價鐵還原成比較容易溶解的低價鐵形式[47]。于平勝研究表明，在長江南京段，沿岸5 km內地下水中砷質量濃度普遍高于遠離長江的地下水[48]。淺層地下水（潛水）中砷質量濃度普遍較低（小于40 μg·L-1）。
1.2.3漢江平原
2005年，江漢平原首次發現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漢平原砷中毒最為嚴重的地區。調查表明，仙桃市848口井中有115口井砷質量濃度超過50 μg·L-1[4950]，地下水中砷質量濃度最高達2 010 μg·L-1。該區屬于亞熱帶季風氣候，降雨量充沛，地下水埋深淺，地下水以HCO3CaMg型為主。相對于內陸干旱盆地，地下水溶解性總固體（TDS）較低（0.5～1 g·L-1）。
2不同區域高砷地下水化學特征
以大同盆地、河套盆地、呼和浩特盆地、銀川盆地為代表的內陸干旱盆地地下水和以珠江三角洲、江漢平原為代表的河流三角洲地下水中砷質量濃度較高，現以這些地區為例，簡要總結中國高砷地下水的水化學特征。其中，大同盆地的數據引自文獻[12]～[14]；河套盆地的數據引自文獻[14]、[23]；呼和浩特盆地的數據引自文獻[22]；銀川盆地的數據為筆者2012 年的調查結果；珠江三角洲的數據引自文獻[43]；江漢平原的數據引自文獻[51]。
2.1常量組分
高砷地下水中常量組分質量濃度分布范圍廣。從江漢平原大同盆地銀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-質量濃度逐漸升高[圖2（a）]。在江漢平原，地下水中Na+質量濃度明顯大于Cl-；在河套盆地、銀川盆地，Na+與Cl-質量濃度近似相等；而在珠江三角洲，Cl-質量濃度大于Na+。這些地區地下水中HCO-3質量濃度較為相近，而Ca2+質量濃度相差較大[圖2（b）]。總體來說，珠江三角洲Ca2+質量濃度最高，銀川盆地次之，然后江漢平原、河套盆地和大同盆地均較低，這些地區TDS值為200～20 000 mg·L-1，江漢平原TDS值最低（平均為427 mg·L-1），其次是大同盆地、銀川盆地和河套盆地，珠江三角洲則最高[圖2（c）、（d）]。除江漢平原外，高砷地下水中Na+質量濃度和TDS值具有顯著的正相關關系[圖2（c）]；在江漢平原，高砷地下水中HCO-3質量濃度與TDS值之間呈顯著的正相關關系[圖2（d）]，而其他地區HCO-3質量濃度總體上低于TDS值。
由圖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圖比較類似，說明其水化學性質比較相近，盡管河套盆地中高砷地下水常量組分質量濃度高于呼和浩特盆地和大同盆地；銀川盆地地下水與其他地區存在顯著區別，表現為SO2-4和HCO-3是主要陰離子，且質量濃度相近，Na+和Ca2+是主要陽離子；江漢平原地下水更為特殊，表現為HCO-3是主要陰離子，Ca2+是主要陽離子；相比之下，珠江三角洲高砷地下水常量組分質量濃度較高，Cl-為主要陰離子，Na+為主要陽離子。
2.2氧化還原敏感組分
無論是干旱內陸盆地，還是河流三角洲，高砷地下水總體上處于還原環境，其氧化還原電位絕大部分小于0 mV[圖5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水氧化還原電位最低，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和銀川盆地。相應地，地下水中的溶解性有機碳（DOC）質量濃度較高，大部分為5～20 mg·L-1[圖5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水中DOC質量濃度最高，平均達到12.0 mg·L-1；其次是呼和浩特盆地（平均為8.3 mg·L-1）、銀川盆地（平均為6.0 mg·L-1）和大同盆地（平均為5.0 mg·L-1）。此外，珠江三角洲地下水中DOC質量濃度與呼和浩特盆地相當，平均為8.7 mg·L-1；江漢平原地下水中DOC質量濃度與銀川盆地相當，平均為62 mg·L-1。總體而言，高砷地下水中DOC質量濃度與氧化還原電位呈負相關關系，DOC質量濃度越高，氧化還原電位越低。這表明，溶解性有機碳質量濃度是促進地下水中還原環境形成的主要因素。
在還原環境中，高砷地下水中SO2-4和NO-3質量濃度較低[圖5（b）]。其中，江漢平原SO2-4質量濃度最低，平均為2.5 mg·L-1；河套盆地NO-3質量濃度最低，平均為2.3 mg·L-1。這表明江漢平原地下水中SO2-4來源有限。盡管銀川平原NO-3質量濃度與江漢平原相當（平均為4.5 mg·L-1），但是其SO2-4質量濃度（平均為277 mg·L-1）遠高于江漢平原。河套盆地SO2-4質量濃度最高，平均達230 mg·L-1。相對于河套盆地和銀川盆地，大同盆地和呼和浩特盆地NO-3質量濃度（平均分別為12.5、9.2 mg·L-1）較高，而SO2-4較低（分別為61.5、65.8 mg·L-1）。低質量濃度的NO-3和SO2-4意味著高砷地下水中發生了脫硫酸作用和反硝化作用。
3.2蒸發濃縮作用
除了風化作用外，蒸發濃縮作用也影響高砷地下水的化學特征（特別是在干旱—半干旱的內陸盆地）。這里采用Gibbs圖來說明蒸發濃縮作用對地下水化學成分的影響[5556]。圖7表明：江漢平原主要受巖石風化作用影響，這與上述分析一致；其他地區除了受風化作用影響外，還受到蒸發濃縮作用的控制。其中，河套盆地受蒸發濃縮作用影響最大，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和銀川盆地。高砷地下水中Cl-和砷質量濃度之間的相關性并不顯著，這種關系表明地下水中砷質量濃度受蒸發濃度作用的影響有限。
3.3陽離子交換吸附作用
3.4還原作用
氧化還原條件對地下水中砷的富集起著至關重要的作用。從圖9（a）可以看出，砷質量濃度大于50 μg·L-1的地下水主要位于氧化還原電位小于-50 mV的區域。地下水中氧化還原電位越低，砷質量濃度相應越高。相對于大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，銀川盆地地下水中氧化還原電位較高，相應地砷質量濃度較低（平均為28.0 μg·L-1）。因此，還原條件有利于含水層中砷的釋放[5859]。
在還原環境中，鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解被認為是地下水中砷富集的主要原因[4，5960]。在含水介質中，鐵/錳氧化物礦物對砷的吸附起主要作用[61]，被認為是地下水系統中砷的主要載體[62]。在還原環境中，這種富砷的礦物可被還原為溶解態組分，進入地下水中；與此同時，礦物上吸附的砷也被釋放出來，并在一定條件下在地下水中積累。然而，地下水中砷與鐵質量濃度之間的相關性并不顯著[圖5（d）]。在江漢平原，地下水中鐵/錳質量濃度相對高，砷質量濃度也較高；在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中鐵/錳質量濃度低，但砷質量濃度較高[圖9（b）]。因此，地下水中砷質量濃度不受鐵/錳質量濃度的限制。高砷地下水中，鐵/錳質量濃度既可能高，也可能低[63]。造成這種現象的原因可能包括以下幾點。
（1）As（V）的還原性解吸附是地下水中砷釋放的主要原因。在還原環境中，被吸附的As（V）直接被還原為As（Ⅲ），由于在鐵/錳氧化物表面，As（Ⅲ）的附著能力比As（V）低，所以As（V）被還原為As（Ⅲ）后被釋放出來[64]。在此過程中，沒有涉及鐵/錳的還原，鐵/錳并沒有釋放出來，因此地下水中鐵/錳質量濃度并不高。
（2）在還原性溶解中產生的Fe（Ⅱ）重新被吸附到沉積物的表面。羥基氧化鐵對Fe（Ⅱ）具有很強的親和力，可大量吸附Fe（Ⅱ）[6566]。
（3）由于地下水相對于黃鐵礦和菱鐵礦過飽和，還原性地下水中Fe（Ⅱ）以黃鐵礦和菱鐵礦的形式沉淀，所以被從地下水中去除[63，6768]。盡管部分砷可與黃鐵礦共沉淀[69]，或被菱鐵礦吸附[70]，但是還原性溶解所釋放的砷遠多于被黃鐵礦/菱鐵礦去除的砷。
（4）在pH值較高的情況下，鐵/錳氧化物吸附態砷進行解吸附。由于在pH值較高時，礦物對As（V）的吸附能力較低[71]，這種解吸附主要以As（V）為主。
高砷地下水存在于SO2-4和NO-3質量濃度均較低的江漢平原，也存在于SO2-4和NO-3質量濃度均較高的銀川盆地、河套盆地和呼和浩特盆地[圖9（c）]；并且，高砷地下水中發生了脫硫酸作用和反硝化作用。在較強還原條件的河套盆地和呼和浩特盆地，鐵、錳質量濃度較低的原因可能與SO2-4質量濃度有關。由于鐵的硫化物礦物溶解度低，還原環境中較高質量濃度SO2-4還原產生的S2-限制了鐵、錳在地下水中的積累。因此，在河套盆地和呼和浩特盆地，黃鐵礦沉淀可能是控制地下水中鐵、砷質量濃度的一個重要過程。這一結果與河套盆地地下水中Fe同位素研究和化學特性時空演化研究結果一致[63，68]。相比之下，在江漢平原，低質量濃度SO2-4還原產生的S2-比較有限，不能有效控制鐵在地下水中的積累，因此鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附可能是地下水中的主要水文地球化學過程，盡管確切證據需要來自于含水層沉積物中Fe形態的結果。此外，在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中pH值較高，因此在堿性條件下吸附態砷的解吸附也是一個重要的富砷過程。
4結語
（1）中國高砷地下水既存在于干旱內陸盆地，也存在于濕潤的河流三角洲。盡管這2類地區地下水中砷質量濃度均較高，但是地下水化學特點卻存在顯著差異。在干旱內陸盆地，高砷地下水的pH值較高，呈弱堿性；而濕潤河流三角洲地下水的pH值為中性。江漢平原的高砷地下水以HCO3Ca型為主；大同盆地、河套盆地和銀川盆地高砷地下水主要為HCO3Na型；而珠江三角洲高砷地下水為ClNa型。高砷地下水中氧化還原電位低，處于還原環境。總體上，SO2-4和NO-3質量濃度較低。其中，江漢平原SO2-4質量濃度最低，河套盆地NO-3質量濃度最低。此外，鐵與砷之間的相關性并不顯著。在珠江三角洲，鐵、錳質量濃度最高，但砷質量濃度相對較低；而大同盆地高砷地下水中鐵、錳質量濃度最低，但砷質量濃度相對較高。
（2）在高砷地下水系統中發生了不同程度的風化作用、陽離子交換吸附作用和還原作用。河套盆地、大同盆地、呼和浩特盆地和銀川盆地地下水均位于全球平均硅酸鹽風化區；江漢平原地下水位于全球平均碳酸巖風化區附近；而珠江三角洲地下水位于蒸發巖風化區附近。相對而言，河套盆地和呼和浩特盆地地下水中陽離子交換吸附程度高，而銀川盆地和江漢平原陽離子交換吸附程度較低。高砷地下水中發生了反硝化作用、脫硫酸作用以及鐵、錳氧化物還原過程。在較強還原條件的河套盆地和呼和浩特盆地，鐵、錳質量濃度較低的原因可能與SO2-4質量濃度有關。還原環境中較高質量濃度SO2-4還原產生的S2-限制了鐵、錳在地下水中的積累。在河套盆地和呼和浩特盆地，黃鐵礦沉淀可能是控制地下水中鐵、砷質量濃度的一個重要過程。在江漢平原，鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附是地下水中主要的水文地球化學過程。此外，在地下水pH值較高的干旱內陸盆地，吸附態砷的解吸附也是一個重要的富砷過程。
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