Question

研究手段

Answer 1

国内外对氟的地球化学模拟研究主要有两种方法，利用计算机模拟程序模拟和物理实验模拟。

1.计算机软件模拟

早在20世纪80年代人们就开始了对水-岩系统化学反应的研究。Parkhurst et al.（1980）讨论了建立地下水系统及水-岩系统化学反应模型的理论和方法，编制了地下水地球化学模拟的计算机程序PHREEQE，并研究了美国佛罗里达州碳酸盐承压含水层的化学反应和质量迁移。至1985年，已有50多个计算机地球化学模拟软件。Kenoyer et al.（1992）利用PHREEQE软件对美国威斯康星州北部砂质硅酸盐含水层进行了水文地球化学模拟，研究了地下水化学的演化过程及演变趋势。

国内学者曾溅辉等（1997）利用化学热力学和化学动力学理论，以及多反应组分系统水动力弥散运移与化学反应耦合模型的理论和方法，对河北邢台山前平原氟的地球化学行为进行了数值模拟。刘春国等（1994）将热力学的水化学形成模型引入高氟地下水成因及迁移转化问题上，建立了风化-蒸发耦合模型，模拟了地下水高氟的起源、演化、发展的水化学作用。郭清海等（2006）用PHREEQC软件模拟了太原盆地氟的水文地球化学过程，认为HCO₃-Na型水有助于含氟矿物的溶解，在补给区和径流区，含氟矿物的溶滤是F^-增加的原因，在排泄区，蒸发是氟富集的主导因素。刘瑞平（2009）应用氟的质量平衡模型，模拟了含氟矿物在水文地球化学分带中的溶解沉淀及迁移转化规律。他将模型归结为：初始溶液组分+“反应物”→终点水溶液组分+“生成物”。

这些水化学的模拟都是建立在化学平衡的基础上，假设体系处于局部平衡状态，在给定温度与压力和各个离子组分的条件下，找到体系的最稳定状态，建立预测水溶液组分热力学性质的水化学模型，这种水化学模型受到质量守恒的约束。

2.物理实验模拟

物理实验的方法主要是通过模拟大气降水、岩土空隙溶液成分、岩土及含氟矿物的淋溶、浸泡实验和土柱实验建立非饱和带水-土系统和非饱和带水土界面氟迁移、富集的地球化学反应模型。曾溅辉等（1997）将南王庄非饱和带土体按比例缩小成50cm的土柱，用pH值为6.3的蒸馏水代替大气降水作为渗滤液，进行土柱淋滤实验，对渗滤液进行测试分析，得出非饱和带土体是浅层地下水的主要供氟源。李伟娟等（1995）用饱水动态土柱法对氟离子的吸附、解析特征及其反应动力学特征进行探讨。李日邦等（1992）以蒸馏水作为淋溶液对8种土壤进行了淋溶试验研究，表明不同的淋溶程度，氟的淋溶浓度也不同。