高温地热流体排泄过程中典型有害元素（氟、砷、硼）的形态转化和环境地质效应

In the proposed project, the major toxic elements in geothermal fluid, including fluorine, arsenic and boron, will be investigated with the Semi, Daba, and Yangbajain geothermal fields in Tibet and the Ruidian geothermal field in Yunnan as the study areas. The transformation among the species of fluorine, arsenic or boron from the discharge of geothermal springs or wastewaters in environment will be studied systematically based on the establishment of effective identification or measurement processes for fluoroborates, thioarsenates or thioarsenites, and polyborates in water. To identify the predominant environmental geochemical processes controlling the transport, transformation and fate of fluorine, arsenic and boron, the reaction kinetics models and the geochemical thermodynamic models for the transformation between different fluoroborates or thioarsenicals and other species of these elements in geothermal water will be built as well. Finally the environmental geological effects of geothermal fluorine, arsenic and boron will be generalized in order to offer a scientific basis for the prevention and remediation of pollution induced by geothermal discharge.

本项目拟以西藏色米沸泉区、达坝热泉区、羊八井热田和云南瑞滇热田为典型研究区，以地热流体中的主要有害组分氟、砷、硼为研究对象，在建立水中氟硼络合物、硫代砷化物、多聚硼氧配阴离子等氟、砷、硼的特殊存在形态的识别或测试方法的基础上，开展地热流体以热泉或地热尾水的形式排入环境后上述元素的主要存在形态的相互转化规律的系统研究，构建地热水中各种氟硼络合物/硫代砷化物和氟、砷、硼的其他形态之间相互转化的反应动力学模型和地球化学热力学平衡模型，确定控制氟、砷、硼在地热区及周边地区环境介质中迁移、转化和蓄积的主导性环境地球化学过程。在此基础上，总结高温地热流体来源氟、砷、硼的环境地质效应，为地热成因环境污染防治提供科学依据。

本项目在藏南-滇西高温地热带内选择典型地热区，以地热流体中的主要有害组分硼、氟、砷为研究对象，在建立水中多聚硼氧配阴离子、氟硼络合物、硫代砷化合物等硼、氟、砷的特殊存在形态的识别或测试方法的基础上，开展了地热流体以热泉或地热尾水的形式排入环境后上述元素的主要存在形态的相互转化规律的系统研究，构建了地热水中硼、氟、砷的以上特殊形态与其常见形态之间相互转化的反应动力学模型和地球化学热力学平衡模型，确定了控制硼、氟、砷在地热区及周边地区环境介质中迁移、转化和蓄积的主导性环境地球化学过程。在此基础上，总结了高温地热流体来源硼、氟、砷的环境地质效应，开展了利用阴离子粘土有效组合同时去除地热水中的硼、氟、砷等有害组分的系统实验研究，为地热成因环境污染防治提供了科学依据。..基于本项目研究，在“Chemical Geology”、“Science of the Total Environment”、 “Environmental Pollution”、“Energy”等期刊发表学术论文21篇（其中15篇被SCI检索），在科学出版社出版专著1 部。项目负责人（郭清海）为以上成果中7篇论文的第一作者，为所有21篇论文的通讯作者，为专著的第一作者（详见研究成果目录）。项目负责人（郭清海）在国际学术会议上做学术报告5次，包括大会特邀报告1 次、特邀报告1 次、分组报告3次；在国内学术会议上（第555次香山科学会议）做特邀报告1 次。