碘是人体必需的微量元素, 但其摄入量不足或过多可导致人体相应的缺碘或碘过量, 碘缺乏和过量都可能引起甲状腺肿大疾病^{[1, 2]}.相对于缺碘, 高碘地下水对人体的危害更加难以控制.碘过量可诱发甲状腺功能亢进和甲状腺炎, 并可能导致自身免疫性甲状腺疾病或智力丧失^[3].世界上很多国家存在高碘地下水, 如: 索马里^[4]、丹麦^[5]、智利^[6]、中国^[7]、日本^[8]和俄罗斯^[9]等.据文献[10], 居民饮用水中ρ(I^-)>100 μg·L^-1为水源性高碘地区.中国有12个省市存在高碘地下水, 主要分布于黄淮海平原、干旱区内陆盆地和沿海地区^[11].

自然界中碘以稳定的形态存在于无机碘化物、碘酸盐和各种有机碘化物中^[12].高碘地下水的赋存与沉积环境、地下径流条件和气候类型相关, 城镇化进程中人类活动输入成为其重要的影响因素^[13].氧化还原电位(Eh)和pH值是控制碘地球化学行为的两个重要参数, 弱碱性还原环境有利于地下水中碘的赋存^[12~14].地下水中ρ(I^-)升高通常为自然成因, 富碘沉积物中含碘有机物的分解和含碘(氧)氢氧化物的还原性溶解将可溶性碘释放到地下水中, 是富碘地下水的主要成因^{[2, 15]}.城镇化伴随的垃圾渗滤液和含碘工业废水泄漏成为地下水中ρ(I^-)升高的重要影响因素.此外, 在沿海地区, 海洋碘通过大气输入或海水入侵进入含水层, 近海地区富碘土壤的碘浸出、富碘海水的入侵以及海洋沉积物中富碘有机物或矿物的解吸是沿海三角洲地区富碘地下水的主要成因^{[11, 16]}.

近年来众多学者对干旱半干旱区内陆盆地和黄淮海平原等区域地下水中碘的来源和区内含碘矿物的风化溶滤成因研究较多^{[2, 7, 11, 15]}, 但对沿海三角洲地区, 尤其是快速城镇化影响下三角洲地区高碘地下水的赋存环境特征及成因关注较少.本文以珠江三角洲为例, 研究城镇化进程中, 滨海三角洲地区高碘地下水的演化特征、驱动因素和含水层中碘化物的主要来源, 以期为当地地下水资源的可持续开发与利用提供参考, 也为我国沿海三角洲城镇化地区复杂含水层系统中碘的认识提供借鉴.

珠江三角洲地区位于广东省中南部, 三面低山丘陵环绕, 中南部为三角洲平原区, 陆地总面积约4.2×10⁴ km²(图 1).研究区属亚热带季风气候区, 年平均气温23.2℃; 年平均降水量1 800~2 200 mm, 主要集中在4~9月.珠江三角洲地区河网密布, 地表水资源丰富.珠江三角洲属华南褶皱系粤北、粤中坳陷带; 地层以泥盆系、石炭系、二迭系、侏罗系和第四系为主.区内地下水可分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水.三角洲冲洪积平原区以松散岩类孔隙水为主, 厚度3~40 m, 岩性以粗中砂及卵砾石为主.自下而上颗粒由粗变细.三角洲下部为晚更新世三角洲沉积前古河流沉积相砂砾层、砂质黏土层, 上部为晚全新世泛滥平原相和三角洲沉积相砂质黏土和粉砂层, 中部为早-中全新世陆相过渡到三角洲浅海相沉积淤泥质黏土层.碳酸盐岩裂隙岩溶水主要分布于广花盆地和高明盆地, 水量较丰富.基岩裂隙水广泛分布于低山丘陵区, 包含红层碎屑岩类孔隙裂隙水、层状岩类裂隙水和块岩类裂隙水.大气降水、地表水和灌溉回归渗水是地下水的主要补给来源.河流排泄、人工开采和蒸发是地下水的主要排泄方式.地下水总体上自北向南, 自北西向南东汇流, 经珠江口和伶仃洋汇入南海(图 1和图 2).

图 1

Fig. 1

图 1 研究区概况及地下水采样点分布示意 Fig. 1 Survey of the study area and distribution of groundwater sampling points

图 2

Fig. 2

图 2 研究区水文地质剖面示意 Fig. 2 Hydrogeological profile of the study area

珠江三角洲是中国经济发展最快的三大经济单元之一, 根据城市化水平, 珠江三角洲可分为城市化区、城郊过渡带、非城市化区和海域(图 3).近30年来, 珠江三角洲工业化和城镇化发展迅速, 人口聚集、建设用地扩张明显.常驻人口从1988年的2 370万人增加到2018年的6 300万人^[17], 建设用地由1988年的2 600 km²增加到2018年的13 100 km², 扩大了4倍多.新增的建设用地主要为工业区, 工业化快速发展和市政建设的滞后, 给当地地下水环境带来严峻压力.城市生活污水、工业废水和垃圾渗滤液的下渗是研究区地下水环境恶化的重要影响因素^[18].城镇化过程中, 城郊地区和非城镇化区已建成多处大型垃圾填埋场.

图 3

Fig. 3

图 3 不同历史时期不同城镇化水平高碘地下水空间分布 Fig. 3 Distribution of high-iodine groundwater in different historical periods and different urbanization levels

2016~2018年每年的8~10月(本研究)在研究区采集地下水样品1 567组(图 1), 其中, 孔隙、裂隙和岩溶含水层分别采集1 053、483和31组; 城镇化地区1 073组, 非城镇化地区494组.搜集2005~2008年(首轮调查)历史水化学数据990组, 两轮调查采集重复样品387组.地下水样品取自民井、监测井和泉, 采样井井深集中在0.2~40 m, 地下水水位埋深0.05~15 m.采样设备主要有离心泵和潜水泵, 采样前对采样井进行抽水清洗, 等排出水量大于井孔储水量3倍且电导率稳定后再进行采样, 确保采集的样品具有代表性.所用采样瓶为1.5 L的高密度聚乙烯瓶.取样后, 贴标签并用Para film封口膜密封避光保存, 7 d内送达实验室测试.样品由自然资源部广东省物料实验检测中心测定, 执行标准参照文献[19].利用DX-120型离子色谱仪和ICP-AES分别对阴、阳离子进行测定.酸碱度(pH)、溶解氧(DO)和氧化还原电位(Eh)等采用多功能便携式测试仪现场(Multi-340i/SET, 德国WTW)进行测试.

主成分分析^[20]是分析高维水化学数据的有利工具, 其原理是通过线性组合对原始数据进行降维统计, 提取少数几个主成分来分析控制水化学演化的天然及人为因素.吉布斯(Gibbs)图^[21]是利用半对数坐标直观地表示地表水化学组分特征、控制因素及其相互关系.本文运用舒卡列夫分类法分析水化学类型, 运用SPSS和AquaChem等软件分析水化学数据, 运用Gibbs图、离子比和主成分分析法探讨高碘地下水赋存特征、来源和驱动因素.

珠江三角洲浅层地下水总体上呈低溶解性总固体弱酸性特征, 阳离子以Na⁺和Ca²⁺为主, 阴离子以HCO₃^-和Cl^-为主(图 4).沿着地下水流向, 从低山丘陵淋溶迁移带到地下水径流缓慢的三角洲平原区, 地下水化学类型由重碳酸型水向硫酸氯型水演化.由Piper图可见(图 4), 研究区高碘地下水以HCO₃·Cl-Ca·Na和Cl-Na型水为主, 尤其是ρ(I^-)>1.0 mg·L^-1超高碘地下水样品点分布在三角形的右下角, 为高溶解性总固体Cl-Na型水.研究区地下水总体上属于稳态略偏还原水; 受工业酸雨入渗补给影响, 浅层地下水酸化明显, pH集中于4.72~7.76(图 5). ρ(I^-)>0.1 mg·L^-1的高碘地下水pH值集中于5.1~8.7之间(图 5和图 6), 厌氧还原环境不利于氧化态的IO₃^-形成^[22], I^-是珠江三角洲高碘地下水中稳定存在的碘形态(图 5).I^-易被含水介质中带正电的物质吸附^{[14, 23]}, pH值的增大会使胶体和黏土矿物带更多负电荷, 降低对I^-的吸附^{[24, 25]}.当pH>6.0后, 地下水中ρ(I^-)明显升高, 但是在pH值高到8.5以后, 地下水中ρ(I^-)随着pH值升高呈下降趋势[图 6(a)], 这种趋势在三角洲平原区孔隙含水层表现得更为明显.研究区高碘地下水Eh集中于-200~200 mV, 变化幅度较大; 高碘地下水中NH₄⁺和COD浓度高[图 6(b)和6(c)], 溶解氧(DO)、NO₃^-浓度和Eh均较低[图 6(d)、图 6(e)和图 6(f)], 尤其是ρ(I^-)>0.5 g·L^-1的超高碘地下水Eh均小于0 [图 6(e)].因此, 氧化还原环境和pH值是研究区地下水中ρ(I^-)的重要影响因素, 弱碱性还原环境有利于地下水碘的富集.

图 4

Fig. 4

图 4 研究区地下水化学Piper三线图 Fig. 4 Piper plots of groundwater from different geomorphic units

图 5

Fig. 5

图 5 研究区高碘地下水Eh-pH图 Fig. 5 Eh-pH plots of high-iodine groundwater in the study area

图 6

Fig. 6

图 6 研究区高碘地下水I-与pH、COD、NH4+、DO、Eh和NO3-的关系 Fig. 6 Relationship between I- vs. pH, COD, NH4+, DO, Eh, and NO3- in the study area

研究区浅层地下水中ρ(I^-)介于未检出~2.34 mg·L^-1(表 1). 1 567组地下水样品中, ρ(I^-)>0.1 mg·L^-1的高碘地下水检出120组(占比7.7%).其中, 浅层孔隙和裂隙高碘地下水分别检出84组(占比8.0%)和36组(占比7.5%), 浅层岩溶含水层未检出高碘水.各含水层地下水中ρ(I^-)中位值介于0.004~0.020 mg·L^-1, 低于2017年发布的地下水碘化物Ⅰ类水标准限值^[26](0.04 mg·L^-1); 各含水层地下水碘化物浓度变异系数介于143%~617%(表 1).结果表明, 研究区各含水层地下水样品中50% 以上ρ(I^-) < 0.04 mg·L^-1, 高碘地下水的分布差异较大, 表现为碘含量分布较为离散.孔隙和裂隙高碘地下水均大部分出现在城镇化地区, 其比例均为非城市化地区的3倍以上.高碘地下水主要分布于城镇化扩张明显的三角洲平原区以及三角洲周缘的丘陵台地与河谷平原区交接城乡过渡带(图 1和图 3).由于高碘地下水主要赋存于孔隙和裂隙含水层中, 因此, 本文重点研究孔隙和裂隙高碘地下水的赋存环境特征及城镇化扩张对其ρ(I^-)的影响.

表 1 (Table 1)

表 1 各含水层不同城镇化水平地区地下水碘统计1) Table 1 Statistics of groundwater iodine in various aquifers and different urbanization levels areas 类别 样品数 /组 最小值 /mg·L-1 最大值 /mg·L-1 平均值 /mg·L-1 中位值 /mg·L-1 变异系数 /% 检出率 /% 高碘地下 水率/% 含水层类型 孔隙水 1 053 ND 2.34 0.046 0.012 315 95.9 8.0 裂隙水 483 ND 1.78 0.035 0.008 367 89.4 7.5 岩溶水 31 ND 0.09 0.013 0.008 143 77.4 0 城镇化水平 2008年建设用地 383 ND 1.69 0.054 0.018 294 96.9 9.1 2009~2018年新增建设用地 690 ND 2.34 0.048 0.012 296 94.1 10.3 非城镇建设用地 494 ND 1.78 0.024 0.006 475 90.3 2.8 各含水层不同城镇化水平 2008年前形成城镇区孔隙水 314 ND 1.69 0.06 0.02 293 96.1 8.9 2009~2018年新增城镇区孔隙水 471 ND 2.34 0.048 0.015 296 94.1 9.8 非城镇区孔隙水 290 ND 1.4 0.026 0.008 387 91.4 3.4 2008年前形成城镇区裂隙水 71 ND 0.25 0.033 0.012 158 90.9 9.9 2009~2018年新增城镇区裂隙水 217 ND 1.72 0.049 0.01 294 88.3 11.5 非城镇区裂隙水 203 ND 1.78 0.022 0.004 617 85.6 2.0 珠三角地区合计 1 567 ND 2.34 0.042 0.01 331 91.7 7.7 1) 高碘地下水率表示ρ(I-)>0.1 mg·L-1所占比例; ND表示未检出, 计算时ND作0处理

表 1 各含水层不同城镇化水平地区地下水碘统计1) Table 1 Statistics of groundwater iodine in various aquifers and different urbanization levels areas

将本次水化学数据与2005~2008年历史水化学数据对比研究, 选取387组重复样品与土地利用类型叠加, 利用数理统计、箱型图分析不同历史时期不同城镇化水平地区ρ(I^-)演变特征.由图 7可见, 城镇化建设用地地下水ρ(I^-)高, 数据离散程度高, 样品ρ(I^-)高值点较多.尤其是2009~2018年的新增城镇建设用地, 地下水ρ(I^-)呈显著上升态势, 其平均值从10年前的27 μg·L^-1增加到35 μg·L^-1.这是由于随着城镇化和工业化快速推进, 生活污水、工业废水和垃圾渗滤液的泄漏入渗成为地下水中碘化物的重要来源.同时, 还原性污水的泄漏诱发富碘地层中有机质解析释放碘离子.相比之下, 2008年以前形成的建设用地, 近10年来地下水中ρ(I^-)呈下降趋势, 其均值从53 μg·L^-1下降为24 μg·L^-1.这是由于近10年来, 随着老城工业区的环境规划治理, 很多分散污染企业统一规划搬迁到城郊工业区, 老城区地下水质有所改善, 地下水ρ(I^-)下降.另外, 非城镇化建设用地地下水中ρ(I^-)升高, 其均值从10年前的22μg·L^-1增加为33μg·L^-1.

图 7

Fig. 7

图 7 不同时期不同城镇化水平地下水ρ(I-)箱图 Fig. 7 The ρ(I-) box diagram of groundwater in different periods and urbanization levels

Cl^-和Br^-作为自然界中相对稳定的保守元素, 不受环境中物理、化学和微生物作用影响, 氯溴系数n(Cl^-)/n(Br^-) 常作为成因系数判断水动力条件和溶质来源及其迁移过程^{[27, 28]}.地下水n(Cl^-)/n(Br^-)>650为海相成因, 否则小于650为蒸发来源^{[29, 30]}.研究区高碘地下水样品n(Cl^-)/n(Br^-)介于53~17 619(图 8), 反映了珠江三角洲地区高碘地下水的海洋源和蒸发源.随着ρ(Cl^-)的增加, 岩盐溶解导致n(Cl^-)/n(Br^-)迅速增加.相比之下, 蒸发浓缩并未改变n(Cl^-)/n(Br^-), 直到发生岩盐饱和.由图 8可见, 相较于裂隙高碘水, 孔隙高碘地下水样品n(Cl^-)/n(Br^-)更大, 其离散程度更高.因此, 海相沉积地层溶滤、岩盐溶解和蒸发浓缩(海水入侵)是孔隙高碘地下水的重要驱动力, 而垂向淋溶是裂隙浅层含水层高碘地下水的主要水化学演变过程.

图 8

Fig. 8

图 8 不同含水层高碘地下水ρ(Cl-)与n(Cl-)/n(Br-)关系 Fig. 8 Relationship between ρ(Cl-) and n(Cl-)/n(Br-) in high-iodine groundwater in various aquifers

由Gibbs图可见(图 9), 研究区孔隙高碘地下水样品点主要分布在岩石风化和蒸发浓缩(海咸水入侵)两个区域, ρ(I^-)>0.5 mg·L^-1的超高碘地下水更靠近蒸发浓缩(海咸水入侵)区域.孔隙超高碘地下水的ρ(Na⁺)/[ρ(Na⁺)+ρ(Ca²⁺)]主要集中于0.94~0.98之间, ρ(TDS)介于3 330~19 530 mg·L^-1.说明, 孔隙高碘地下水尤其是超高碘地下水与海水具有相似的特征, 高碘地下水的形成与历史上的海咸水入侵密切相关, 表现为地下水ρ(TDS)、ρ(Na⁺)和ρ(Cl^-)同时升高.广州南部、深圳和东莞等沿海地区, 处于地下水径流缓慢的排泄区, 含水层为更新统海冲积砂黏土, 阳离子交替吸附与蒸发浓缩作用有利于地下水中碘离子富集.研究区裂隙高碘地下水主要位于岩石风化和阳离子交换区域, 其ρ(I^-)主要介于0.1~0.5 mg·L^-1, 进一步说明, 水岩相互作用以及城镇化伴随的还原性污水的淋溶下渗诱发富碘有机质降解可能是裂隙浅层高碘地下水演变的主要水化学过程.

图 9

Fig. 9

图 9 不同含水层高碘地下水化学组分Gibbs图 Fig. 9 Gibbs graphs of hydrochemical composition of high-iodine groundwater in various aquifers

应用主成分分析法(PCA)对研究区各含水层地下水主要离子间的关系进行分析, 探讨各含水层高碘地下水的赋存特征及控制因素.本研究选择影响地下水水质的17个指标(K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-、TDS、总硬度、电导率EC、TFe、Mn²⁺、COD、NH₄⁺、NO₃^-、pH和I^-), 分别对孔隙水(n=1 053组)和裂隙水(n=482组)化学数据进行了KMO检验和Barlett球形检验, 结果显示(表 2), KMO值分别为0.619和0.605, Barlett球形检验值分别为42 061.270和11 676.730(P < 0.001).基于特征值大于1的筛选要求, 分别识别出影响珠江三角洲孔隙和裂隙高碘地下水水质演化4个主控因子, 累积方差分别为83.195%和77.023%.因子载荷矩阵详见表 2.

表 2 (Table 2)

表 2 研究区各含水层地下水主要离子主成分分析1) Table 2 Principal component analysis of main ions in various aquifers in the study area 孔隙水指标 主成分 裂隙水指标 主成分 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC1 PC2 PC3 PC4 Na+ 0.913 0.045 0.335 0.089 0.024 Cl- 0.853 0.325 0.021 0.084 Cl- 0.880 0.174 0.397 0.042 0.003 Mg2+ 0.778 0.283 0.339 -0.077 TDS 0.869 0.162 0.425 0.112 0.040 I- 0.763 -0.123 -0.010 0.062 Mg2+ 0.816 0.208 0.469 0.113 -0.006 EC 0.724 0.510 0.317 0.065 I- 0.784 0.002 -0.146 0.037 -0.013 总硬度 0.689 0.377 0.560 -0.097 EC 0.735 0.147 0.061 0.026 0.005 TDS 0.669 0.656 0.329 0.022 TFe 0.022 0.939 0.124 -0.114 -0.012 NH4+ 0.665 0.003 0.056 0.392 Mn2+ 0.045 0.911 0.207 -0.117 -0.038 Na+ 0.634 0.553 0.024 0.136 COD 0.176 0.897 0.019 0.179 0.001 Mn2+ 0.625 -0.134 -0.039 0.225 NH4+ 0.227 0.761 -0.096 0.321 -0.010 K+ 0.074 0.848 0.084 0.011 SO42- 0.252 -0.102 0.784 0.001 0.145 NO3- 0.044 0.758 -0.379 -0.119 Ca2+ 0.243 0.484 0.704 0.172 -0.028 SO42- 0.023 0.727 0.306 0.058 总硬度 0.582 0.391 0.660 0.160 -0.020 pH -0.107 -0.085 0.840 0.080 HCO3- 0.202 0.122 0.004 0.864 -0.008 HCO3- 0.531 0.233 0.745 -0.014 pH -0.020 -0.001 0.129 0.828 -0.073 Ca2+ 0.607 0.385 0.608 -0.096 NO3- -0.104 -0.027 0.048 -0.175 0.924 COD 0.173 0.069 0.081 0.911 K+ 0.573 -0.029 0.139 0.280 0.608 TFe 0.080 -0.035 -0.038 0.866 特征值 5.112 3.633 2.348 1.795 1.255 特征值 5.302 3.396 2.528 1.868 方差贡献率/% 30.071 21.373 13.809 10.560 7.382 方差贡献率/% 31.189 19.978 14.870 10.986 累计贡献率/% 30.071 51.444 65.253 75.813 83.195 累计贡献率/% 31.189 51.166 66.036 77.023 1)黑体字为各主成分主要影响指标; TFe表示总铁

表 2 研究区各含水层地下水主要离子主成分分析1) Table 2 Principal component analysis of main ions in various aquifers in the study area

孔隙水主成分分析显示(表 2), 主成分1(PC1)的贡献率为30.071%. 碘离子荷载较大, Na⁺、Cl^-、TDS、Mg²⁺、I^-和EC呈强正相关关系.结果表明, 研究区孔隙地下水ρ(I^-)较高, I^-已经成为地下水的重要组分之一.已有研究表明^[31], 蒸发岩盐溶解、海水入侵和城镇化伴随的污水泄漏可为地下水中的Na⁺、Mg²⁺、Cl^-和I^-提供来源; 珠江三角洲孔隙含水层历史上发生过3次海咸水入侵, 因此, PC1代表海侵因素, 研究区孔隙高碘地下水受蒸发盐岩溶解和海咸水入侵影响明显.另外, 近10年来, 伴随城镇化扩张, 珠江三角洲毗邻南海的珠江口地区地下水ρ(I^-)升高明显, 且高碘地下水比例明显增高(图 1).调查显示, 近年来沿海地区养殖业发达, 且河道人工挖沙现象普遍^[32].挖沙过程中, 孔隙含水层遭到破坏, 历史沉积层富碘土壤淋溶解析^{[16, 33]}促使孔隙含水层中碘富集.同时, 还原性污水(如化粪池废水和生活污水)通常富含高浓度的I^-和NH₄^+[34].因此, 靠近海洋的富碘土壤的淋滤可能是研究区孔隙高碘地下水的主要来源, 城市化进程中还原性富碘污水渗漏入渗可能是孔隙水中碘的另一重要来源.

主成分2(PC2)的贡献率为21.373%, TFe、Mn²⁺、COD和NH₄⁺呈显著正相关.PC2为还原因子, 表明在天然沉积环境和有机污染物输入综合作用下, 三角洲平原区形成了有利于高碘地下水赋存的还原环境.珠江三角洲第四纪沉积物中含有丰富的铁锰(氧)氢氧化物^[35], 由于其对碘的高吸附能力, 因此, 认为富含铁锰(氧)氢氧化物的淤泥质沉积层可能是珠江三角洲地区沉积物碘的主要储层^{[36, 37]}.另外, 城镇化伴随的生活污水和工业废水的泄漏促使耗氧量进一步升高, 还原环境下, 铁锰(氧)氢氧化物被还原溶解, 导致吸附在其表面的碘释放富集.

主成分3(PC3)的贡献率为13.809%, SO₄^2-、Ca²⁺、总硬度、TDS和Mg²⁺呈较强-中等正相关关系, 三角洲孔隙含水层还原环境下SO₄^2-主要来源于工业酸雨的入渗, 因子F3代表了工业污染^[38]对该区地下水化学组分的影响.而因子中I^-荷载低, 说明工业污染对孔隙含水层地下水中碘的富集影响相对较小.主成分4(PC4)的贡献率为10.560%, HCO₃^-和pH值呈较强的正相关关系, NH₄⁺呈弱正相关关系.表明孔隙含水层弱碱性还原环境有利于高碘地下水的赋存.主成分5(PC5)的贡献率为7.382%, NO₃^-和K⁺具有较强的正荷载, I^-荷载低, 表明农业活动对孔隙水高碘水影响较小.

裂隙水主成分1(PC1)的贡献率为31.189%, I^-与NH₄⁺、HCO₃^-和Ca²⁺呈较好的正相关关系.珠江三角洲裂隙高碘地下水主要分布于富含碳酸盐岩的泥盆系-二叠系沉积地层中, 沿海地区富含碳酸盐的岩石通常富含碘和氮有机质^[39].研究区裂隙高碘地下水主要为重碳酸型水.表明还原条件下, 珠江三角洲裂隙含水层沉积地层中富碘、富氮有机质的降解导致地下水中I^-、NH₄⁺和HCO₃^-富集.另外, PC1显示, Cl^-、Mg²⁺、I^-、EC、总硬度、TDS、Na⁺和Mn²⁺呈良好的正相关关系.表明城市化伴随还原性污水的泄漏可能是裂隙含水层高碘地下水的主要来源之一.调查显示, 城郊地区城市化过程中还原性污水渗漏较为普遍, 化粪池、工业废水和生活污水均含有高浓度的I^-和NH₄^+[36].同时, 生活污水和工业废水的泄漏也促使地下水耗氧量升高, 因此, 城镇化过程中的低氧污水下渗诱发了富碳海相岩层中富碘有机质的降解, 可能是珠江三角洲裂隙含水层高碘地下水分布的主要驱动因素.

主成分2(PC2)的贡献率为19.978%. K⁺、NO₃^-和SO₄^2-具有较强的荷载, TDS、Na⁺、EC具有中等荷载, Ca²⁺、总硬度、Cl^-和Mg²⁺具有较弱的荷载, 均与PC2呈正相关关系.PC2代表生活污水、工业废水的泄漏入渗.主成分3(PC3)的贡献率为14.870%. pH、HCO₃^-、Ca²⁺和总硬度呈较强-中等正相关关系.PC3指示富含碳酸盐岩的裂隙含水层在水岩相互作用下, 地下水中HCO₃^-和Ca²⁺离子富集.主成分4(PC4)的贡献率为10.986%. COD和TFe具有强荷载, NH₄⁺和Mn²⁺呈弱荷载, PC4代表还原因子.PC3和PC4指示裂隙含水层弱碱性还原环境有利于高碘地下水的赋存.

(1) 珠江三角洲浅层孔隙含水层ρ(I^-)>0.1mg·L^-1的高碘地下水占比8.0%, 浅层裂隙高碘地下水占比7.5%, 浅层岩溶含水层高碘地下水未检出.浅层孔隙和裂隙高碘地下水主要分布在城镇化快速发展的三角洲平原区、三角洲周缘丘陵台地和河谷平原交接带城郊地区.城镇化地区高碘地下水比例为非城镇化地区的3倍以上.

(2) 三角洲平原区第四系淤泥质沉积地层中富碘有机质的降解以及含碘铁锰(氧)氢氧化物的还原性溶解是浅层孔隙高碘地下水的主要来源, 城市化伴随的富碘污水的泄漏是浅层孔隙水中碘化物的重要来源.相比之下, 城镇化过程中富碘工业废水以及还原性生活污水泄漏入渗诱发了富碳酸盐海相地层中富碘有机质的降解是浅层裂隙地下水中碘富集的主要驱动力.三角洲平原区封闭-半封闭的富含有机质的中性-弱碱性还原环境是高点碘地下水赋存的主要成因, 城镇化过程中人为活动的输入加剧了地下水中碘的富集.