伊朗西南部碳氢化合物污染岩溶地下水中碘物种的水文地球化学过程研究

本研究针对伊朗西南部岩溶地下水受碳氢化合物污染的突出问题，通过分析129I/127I比值、卤素（I、F、Br、Cl）及总有机碳（TOC）等指标，揭示了烃类污染对碘、氟迁移的影响机制。研究发现水混合、稀释和烃污染是控制岩溶含水层水质的关键因素，为高盐度地下水系统中氟碘共现机制提供了新见解。

　　

岩溶地下水作为全球四分之一人口的重要饮用水源，其脆弱性在油气资源丰富的伊朗西南部尤为突出。扎格罗斯褶皱带（ZFTB）蕴藏全球8%的碳氢化合物储量，但原油管道泄漏、油田卤水渗流等导致地下水中碘、氟异常富集，威胁饮用水安全。世界卫生组织（WHO）规定氟和碘的限值分别为1.5 mg/L和0.1 mg/L，而该区域地下水碘浓度最高达435 mg/L，超标逾4000倍。这种极端污染如何形成？烃类迁移与岩溶水文过程有何关联？这些问题亟待解答。

伊朗的研究团队联合东京大学学者，首次在伊朗西南部四省开展系统性调查，采集30份岩溶地下水和油田卤水样本，结合加速器质谱（AMS）测定¹²⁹I/¹²⁷I比值，分析TOC、BTEX（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）及卤素分布特征。研究发现沥青渗流点（S6）和原油污染点（P2）的碘、氟浓度最高，CaSO₄和NaCl型水化学特征显著。¹²⁹I/¹²⁷I-1/¹²⁷I关系图清晰区分了不同污染源，揭示现代雨水与烃类污染流体的混合过程。

关键实验技术

1. 加速器质谱（AMS）测定¹²⁹I/¹²⁷I同位素比值
2. 离子色谱分析卤素（F^–、Cl^–、Br^–、I^–）
3. 总有机碳（TOC）燃烧氧化法
4. 气相色谱-质谱（GC-MS）检测BTEX化合物
5. 水化学类型Piper三线图解析

研究结果
Iodine geochemistry
碘的强亲生物性使其在烃类形成过程中富集于孔隙水，¹²⁹I（半衰期1570万年）与稳定同位素¹²⁷I的比值可追溯流体来源。研究发现油田卤水的¹²⁹I/¹²⁷I比值显著低于雨水，证实深部古老卤水对浅层岩溶水的贡献。

Hydrogeochemical characterization
硫酸盐型（SO₄^2–>Cl^?）与重碳酸盐型（HCO₃^–>SO₄^2–）水分区明显，Mg²⁺-Na⁺-Ca²⁺阳离子组合反映阿斯马里组（Asmari Formation）灰岩溶解作用。

Conclusions

1. 烃类污染导致碘、氟浓度呈数量级升高，最高值出现在沥青渗流区
2. ¹²⁹I-Cl相关性揭示深部卤水与浅层水的混合比例
3. 岩溶管道系统加速污染物扩散，H₂S气味可作为污染预警指标

该研究首次建立伊朗西南部岩溶地下水碘同位素数据库，证实油气开采活动通过改变水文地球化学循环威胁饮用水安全。东京大学的加速器质谱技术为追溯污染来源提供关键证据，研究成果为全球类似油气富集区的环境风险评估提供范式。论文发表于《Groundwater for Sustainable Development》，对制定岩溶区特殊污染防治策略具有重要指导价值。