李亞楠，蘇銳，陳亮，周志超，郭永海

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

國(guó)家核安全局在2013 年頒布的“高水平放射性廢物地質(zhì)處置設(shè)施選址”導(dǎo)則中，提出了“十大選址準(zhǔn)則”。場(chǎng)址地球化學(xué)特征是“十大選址準(zhǔn)則”之一，明確指出需要評(píng)價(jià)場(chǎng)址地下水化學(xué)特征、巖石-水-廢物罐之間的相互作用、及其所處的地球化學(xué)環(huán)境等，這些都與場(chǎng)址的水文地球化學(xué)研究密切相關(guān)［1］。因此，充分理解和掌握處置庫(kù)場(chǎng)址的水文地球化學(xué)特征對(duì)于處置庫(kù)場(chǎng)址評(píng)價(jià)尤為重要。

瑞典早在1977 年就開始了在花崗巖中進(jìn)行放射性廢物深地質(zhì)處置的項(xiàng)目研究，是首個(gè)在花崗巖中進(jìn)行研究的國(guó)家，至今已開展了大量系統(tǒng)、詳細(xì)的研究工作，其研究計(jì)劃及成果被國(guó)際公認(rèn)為是最好的，在花崗巖作為處置庫(kù)天然屏障研究方面具有很好的代表性［2］。

我國(guó)1985 年啟動(dòng)了高放廢物地質(zhì)處置選址工作，初步篩選出華東、華南、西南、內(nèi)蒙、新疆和西北6 大預(yù)選區(qū)，圍巖包括花崗巖、黏土巖和凝灰?guī)r，其中花崗巖為這6 大預(yù)選區(qū)的主要圍巖。2011 年，將甘肅北山預(yù)選區(qū)定為我國(guó)高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)首選預(yù)選區(qū)［3］。

本文通過分析研究瑞典高放廢物處置庫(kù)選址的水文地球化學(xué)研究工作，意在為我國(guó)花崗巖處置場(chǎng)址篩選和評(píng)價(jià)提供參考和借鑒。

1 瑞典放射性廢物深地質(zhì)處置選址概況

瑞典的放射性廢物深地質(zhì)處置工作由SKB 負(fù)責(zé)，早在1977 年就開始了在花崗巖中進(jìn)行放射性廢物深地質(zhì)處置的項(xiàng)目研究，是首個(gè)在花崗巖中進(jìn)行研究的國(guó)家，并于20 世紀(jì)80 年代，在Stripa 鐵礦山建造了地下實(shí)驗(yàn)室，1995 年建成了位于花崗巖中的?SP? 地下實(shí)驗(yàn)室。

2002 年瑞典已篩選出 Forsmark 和Laxemar 兩處候選場(chǎng)址，并已完成對(duì)這兩個(gè)場(chǎng)址的詳細(xì)特性評(píng)價(jià)。2007 年瑞典已經(jīng)完成場(chǎng)址的水文地球化學(xué)特征調(diào)查研究工作，并于2008 年建立初步的水文地球化學(xué)概念模型。2009 年瑞典最終選定Forsmark 為處置庫(kù)的場(chǎng)址。

Forsmark 場(chǎng)址位于瑞典首都斯德哥爾摩北部約170 km，靠近?regrundsgrepen 海岸，長(zhǎng)約6 km，寬2 km；Laxemar 場(chǎng)址位于瑞典東南部，距斯德哥爾摩約350 km，與波羅的海相鄰［4］。

花崗巖具有分布范圍廣、巖體規(guī)模大、滲透系數(shù)小、含水量較小、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、抗輻射性能好、對(duì)放射性核素具有較好的阻滯性能等優(yōu)點(diǎn)［5-6］，是放射性廢物深地質(zhì)處置非常理想的天然屏障。

但花崗巖中存在一些裂隙，具有各向異性、非均質(zhì)性等特點(diǎn)，核素會(huì)隨著地下水沿花崗巖中的裂隙遷移到生物圈，因此需要充分掌握花崗巖中的裂隙分布情況。為了描述花崗巖的裂隙分布情況，瑞典學(xué)者將整個(gè)花崗巖體分為高裂隙區(qū)、中等裂隙區(qū)和低裂隙區(qū)，裂隙按不同產(chǎn)狀又分為近水平裂隙、緩傾角裂隙和陡傾角裂隙（圖1）［7］。

2 瑞典處置庫(kù)場(chǎng)址水文地球化學(xué)研究概況

瑞典高放廢物處置庫(kù)場(chǎng)址水文地球化學(xué)研究的總體目標(biāo)是對(duì)場(chǎng)址的水文地球化學(xué)特征有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，為場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)提供水文地球化學(xué)依據(jù)。

2.1 研究目的

通過水文地球化學(xué)特征的研究，建立概念模型來描述和可視化場(chǎng)址；為場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)的計(jì)算提供水文地球化學(xué)方面相關(guān)的參數(shù)；為其他模型的建立，尤其是水文地質(zhì)的研究提供水文地球化學(xué)基礎(chǔ)資料；通過安全評(píng)價(jià)反饋，優(yōu)化水文地球化學(xué)模型。

2.2 研究方法

應(yīng)用傳統(tǒng)的地球化學(xué)方法對(duì)地下水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)整體的檢驗(yàn)，對(duì)場(chǎng)址有一個(gè)初步的了解。在這個(gè)框架的基礎(chǔ)上，通過使用不同的模型進(jìn)一步分析這些數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)和可視化模型、混合模型、平衡模型、氧化還原模型，并且對(duì)其中的微生物、膠體、氣體進(jìn)行研究［7］。

圖1 地下水在花崗巖裂隙介質(zhì)中運(yùn)移示意圖Fig.1 Schematic diagram of groundwater migration in granite fracture media

2.3 研究?jī)?nèi)容

地下水的起源及其演化；圍巖對(duì)地下水文地球化學(xué)組分的影響；裂隙充填物對(duì)水文地球化學(xué)成分的影響；地下水混合作用對(duì)水文地球化學(xué)成分的影響；不同深度上地下水文地球化學(xué)成分的變化規(guī)律；古水文地球化學(xué)特征；處置庫(kù)深度、未來地下水文地球化學(xué)條件預(yù)測(cè)與評(píng)估；廢物罐的侵蝕速率研究；處置庫(kù)地下水溶質(zhì)遷移速率研究等。

在水文地球化學(xué)評(píng)價(jià)中，PHREEQC 可以模擬計(jì)算水巖作用及化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡；M3 可以模擬地下水文地球化學(xué)組分、混合作用方面的研究；CORE2D 可用于水文地球化學(xué)和水文地質(zhì)模型的耦合；OpenDX 可用于3D可視化研究。

3 瑞典處置庫(kù)場(chǎng)址水文地球化學(xué)研究進(jìn)展

瑞典高放廢物處置研究工作較為系統(tǒng)，以花崗巖作為處置庫(kù)天然屏障開展的研究在世界上具有很好的代表性。

3.1 場(chǎng)址水文地球化學(xué)調(diào)查

為了獲取后期用于長(zhǎng)期研究的水文地球化學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，瑞典開展了水文地球化學(xué)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（Hydrogeochemical monitoring program），建立了水文地球化學(xué)監(jiān)測(cè)體系，將水相環(huán)境分為地表環(huán)境、近地表環(huán)境及深部環(huán)境。地表環(huán)境中，主要采集地表水，包括大氣降水、河水、湖水、海水，其采樣頻率分別為河水每年6 次、海水每年4 次；在近地表環(huán)境中，淺部地下水主要賦存于風(fēng)化帶含水層中，通過淺鉆孔抽取其中的淺層地下水，采樣頻率為每年6 次；在深部環(huán)境中，地下水主要賦存于基巖裂隙中，可通過PACKER 系統(tǒng)分層采集，采樣頻率為每年兩次，采樣時(shí)間為每年5 月和11 月［8］。

3.2 場(chǎng)址水化學(xué)垂向分布規(guī)律

近地表水埋藏深度小于20 m，近地表水的水化學(xué)特征主要由表層灰?guī)r風(fēng)化決定，其中二氧化碳（來源于有機(jī)質(zhì)的腐敗及植物根系的呼吸作用）及風(fēng)化作用產(chǎn)生的碳酸鹽，直接影響近地表水的pH 值及Ca2＋和HCO3-的濃度。目前季節(jié)性變化的二氧化碳含量可以影響近地表水中的Ca2＋和HCO3-的濃度，但主要還是取決上覆灰?guī)r蓋層的影響。場(chǎng)址近地表水的Ca2＋濃度為50～200 mg/L，HCO3-的濃度200～900 mg/L，Cl-濃度通常＜200 mg/L。

淺部地下水埋藏深度在20～200 m 之間。淺部地下水與近地表水的水化學(xué)成分不同，說明大部分近地表水與淺部地下水水力聯(lián)系很弱，只有少部分近地表水通過優(yōu)勢(shì)水力通道與淺部地下水相連。100～150 m 之間，F(xiàn)orsmark 場(chǎng)址地下水主要賦存于高裂隙區(qū)，由現(xiàn)代水和古海水組成；還有一些非常年輕的地下水經(jīng)過水巖相互作用后，逐漸入滲，與上述地下水混合。場(chǎng)址淺部地下水Cl-濃度通常在200～2 000 mg/L 之間。

中等深度地下水埋藏深度為200～600 m，該深度地下水賦存于低滲透區(qū)，主要由深部古鹽水和冰川融水混合而成，在滲透性較高區(qū)域，主要由Littorina 的古海水補(bǔ)給。場(chǎng)址中等深度地下水Cl-濃度通常在2 000～6 000 mg/L 之間。

深部地下水埋藏深度大于600 m，該深度地下水由古海水和古鹽水混合而成，場(chǎng)址深部地下水Cl-濃度通常在4 000～20 000 mg/L之間。

3.3 場(chǎng)址水化學(xué)形成

Forsmark 和Laxemar 場(chǎng)址的地下水是由不同起源的水體混合而形成的。通過研究，證實(shí)了Forsmark 和Laxemar 場(chǎng)址的地下水至少由4 種來源的水體混合而成：深部古鹽水、冰川融水、古海水和現(xiàn)代大氣降水入滲水。由此可知，混合作用是Forsmark 和Laxemar場(chǎng)址地下水形成演化最主要的作用?；旌献饔么蚱屏说叵滤到y(tǒng)原有的平衡，混合后，經(jīng)過水巖相互作用，使混合的地下水再次達(dá)到平衡狀態(tài)。可通過反向模型（混合與質(zhì)量平衡計(jì)算）定量評(píng)價(jià)上述過程，這些模型包括NETPATH、PHREEQC 和基 于M3 的PCA分析方法。

深部古鹽水：這類型的地下水由于長(zhǎng)時(shí)間處于相對(duì)封閉的環(huán)境，通過水巖作用形成于百萬(wàn)年前的花崗巖中，其水文地球化學(xué)特征與Forsmark 和Laxemar 場(chǎng)址中最深、最咸的地下水樣一致。迄今為止，最深、最咸的地下水樣取自Laxemar 的KLX02 鉆孔，深度1 625 m、TDS 值高達(dá)75 g/L、地下水年齡達(dá)到150 萬(wàn)年（36Cl 測(cè)年）、水化學(xué)類型Ca-Na-Cl、δ18O 和δD 曲線明顯偏離全球大氣降水線。

冰川融水：冰川融水中溶解性固體含量非常低，甚至低于現(xiàn)代大氣降水，這類水代表冰川地表融水，該水沒有經(jīng)過水巖相互作用，并且未入滲到地下。300 萬(wàn)年前的冰期和間冰期，冰川融水逐漸入滲到花崗巖中，然而由于當(dāng)時(shí)氣候的迅速變化，F(xiàn)orsmark 和Laxemar 場(chǎng)址中，冰川融水極易和其他類型起源的水體混合，所以，很難找到冰川融水僅經(jīng)過水巖相互作用形成的地下水。

古海水：Littorina 海（現(xiàn)波羅的海所在位置）的海水，在9500 年前，最后一個(gè)冰期之后，逐漸滲入，補(bǔ)給Forsmark 場(chǎng)址所在位置的地下水。而現(xiàn)在的Forsmark 場(chǎng)址就位于Littorina 海水之下。直到1 000年前，隨著Forsmark 場(chǎng)址所在位置地層的抬升，Littorina海水的補(bǔ)給才結(jié)束。

現(xiàn)代大氣降水入滲水：現(xiàn)代大氣降水入滲水3H 含量很高，代表20 世紀(jì)60 年代后的降水補(bǔ)給，是現(xiàn)代大氣降水與第四系松散沉積物發(fā)生水巖相互作用后形成的。

深部古鹽水TDS 值高達(dá)75 932 mg/L，冰川融水TDS 值只有1.85 mg/L，古海水TDS 值為11 831 mg/L，現(xiàn)代大氣降水與第四系松散沉積物發(fā)生水巖相互作用后，形成的現(xiàn)代大氣降水入滲水TDS 值為611 mg/L（表1）。

在場(chǎng)址中，能夠直接取到深部古鹽水、現(xiàn)代大氣降水入滲水這兩種類型的地下水，而古海水、冰川融水的化學(xué)特征只能通過其他的地質(zhì)信息進(jìn)行推斷，所以，用于計(jì)算混合比例的4 種類型水體的選擇存在很大的不確定性。

為減少因古海水與冰川融水這兩種類型水體化學(xué)特征選擇不確定性問題，更加精確的計(jì)算不同類型水體的混合比例，一些學(xué)者采用蒙特卡洛方法進(jìn)行不確定性分析［9］。

3.4 場(chǎng)址地下水化學(xué)指標(biāo)

掌握?qǐng)鲋返牡叵滤瘜W(xué)特征，對(duì)預(yù)測(cè)未來地下水化學(xué)特征的變化規(guī)律非常重要。銅罐的腐蝕及膨潤(rùn)土的失效直接影響未來處置系統(tǒng)的安全。為了安全處置高放廢物，場(chǎng)址的水文地球化學(xué)特征模型中應(yīng)該考慮以下指標(biāo)：TDS 值、Eh 值、pH 值、Cl-、Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋、HS-、S2-、HCO3-/CO32-、Fe2＋、Mn2＋、氮化物、磷化物、膠體、微生物等，此外，還包括溶解性氣體二氧化碳、甲烷、氫氣等，這些氣體與微生物的反應(yīng)密切相關(guān)。

表1 Forsmark 用于計(jì)算混合比例的4 種類型水體水化學(xué)指標(biāo)表/（mg·L-1）Table 1 The chemical indicators of four types water used to calculate the mixing ratio in Forsmark

TDS 值：地下水的TDS 值對(duì)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的核素遷移都有重要影響。在近場(chǎng)，地下水的TDS 值影響膨潤(rùn)土的穩(wěn)定性，從而影響核素在膨潤(rùn)土中的吸附擴(kuò)散性能，如影響Cs＋和Sr2＋的擴(kuò)散；地下水的TDS 值非常高時(shí)，會(huì)破壞膨潤(rùn)土的膨脹性能及增強(qiáng)其導(dǎo)水性，當(dāng)?shù)叵滤腡DS 值＞100 g/L 時(shí)，密度為2 000 kg/m3的膨潤(rùn)土的膨脹性能會(huì)減半。在遠(yuǎn)場(chǎng)，地下水的TDS 值通過影響地下水的密度來影響地下水流，高TDS 值可以減緩核素從處置庫(kù)遷移到生物圈的速度。

通過上述分析可知，在近場(chǎng)，地下水的TDS 值越高，越利于核素遷移；而在遠(yuǎn)場(chǎng)，地下水的TDS 值越高，越不利于核素遷移。

Eh 值：地下水的Eh 值對(duì)廢物罐（銅罐）的穩(wěn)定性影響顯著，在缺氧的環(huán)境下，廢物罐穩(wěn)定性較好，反之，在氧化環(huán)境下，銅罐的腐蝕非常強(qiáng)烈。

pH 值：地下水的pH 值影響銅罐的腐蝕速率；也影響膨潤(rùn)土的穩(wěn)定性，高pH 值會(huì)影響蒙脫石的溶解性，從而影響膨潤(rùn)土的阻滯性能。地下水的pH 值同樣影響許多核素的溶解速率，如Pu、Am，這些核素的溶解能力隨著pH 值的增加而減小；高pH 值會(huì)降低一些核素的溶解能力，同時(shí)增加這些核素的吸附能力，如Cs＋、Sr2＋。

Cl-：當(dāng)?shù)叵滤膒H 值＜6，溫度80～100℃，有氧環(huán)境下，地下水中的Cl-濃度非常高時(shí)，銅罐腐蝕的速率最快。

Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋：地下水中的Ca2＋、Mg2＋、Na＋對(duì)膨潤(rùn)土的穩(wěn)定性起非常重要的作用，當(dāng)其濃度過低（＜4 mg/L）時(shí)，這些離子會(huì)轉(zhuǎn)變成膠體顆粒，隨地下水運(yùn)移；但這些離子的濃度也不能過高，尤其是Ca2＋，富含Ca2＋的地下水會(huì)與黏土礦物中的Na＋進(jìn)行陽(yáng)離子交換作用，從而降低膨潤(rùn)土的膨脹性能，并增加其滲透性；當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，伊利石中的K＋同樣會(huì)降低膨潤(rùn)土的膨脹性能，但當(dāng)溫度低于100℃時(shí)，該影響就非常微弱；Ca2＋、Mg2＋、Na＋同樣影響核素的阻滯性能，如對(duì)Cs＋、Sr2＋的吸附性能的影響，直接取決于地下水中其他陽(yáng)離子的濃度。

HS-、S2-：HS-、S2-會(huì)引起銅罐的腐蝕，并通過與氧氣反應(yīng)影響Eh 值，從而影響一些核素的溶解、遷移性能。

DOC（dissolved organic carbon）：在地下水的補(bǔ)給區(qū)，微生物可通過分解地下水中的有機(jī)碳，消耗氧氣，降低地下水的Eh 值。

溶解性氣體：地下水中溶解的氣體，如H2、CH4對(duì)核素的遷移起到重要作用，可作為核素的載體，促進(jìn)核素的遷移。其他氣體，如N2、CO2、Ar、He 也有類似的作用，此外CO2通過碳酸平衡影響地下水的pH 值。

SO42-：通過脫硫酸作用，影響地下水中的有機(jī)碳、H2、CH4等，間接影響銅罐的腐蝕。同時(shí)，SO42-會(huì)影響核素的運(yùn)移速率。

HCO3-/CO32-：HCO3-/CO32-會(huì)影響銅罐的穩(wěn)定性，高HCO3-/CO32-會(huì)導(dǎo)致銅罐的腐蝕。HCO3-/CO32-會(huì)影響UO2的溶解性，也影響其他核素的溶解性。

其他指標(biāo)：Fe2＋、Mn2＋可通過與氧氣反應(yīng)，使銅罐免于腐蝕，起到隔絕效果。氮化物、磷化物可促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)等［7，9-11］。

3.5 場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)中的水化學(xué)指標(biāo)

瑞典在高放廢物處置庫(kù)場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)過程中，主要從銅罐的腐蝕速率以及膨潤(rùn)土的穩(wěn)定性兩個(gè)方面，來設(shè)置場(chǎng)址評(píng)價(jià)水文地球化學(xué)指標(biāo)，提出了一套適用于瑞典場(chǎng)址的水文地球化學(xué)指標(biāo)，當(dāng)場(chǎng)址水化學(xué)條件滿足這些指標(biāo)時(shí)，則認(rèn)為從水文地球化學(xué)角度評(píng)價(jià)，場(chǎng)址是安全的（表2）［12］。

表2 瑞典場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)水文地球化學(xué)指標(biāo)Table 2 Hydrogeochemical indicators for site safety assessment in Sweden

4 我國(guó)高放廢物處置水文地球化學(xué)研究進(jìn)展

我國(guó)高放廢物處置工作于1985 年正式啟動(dòng)，由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院負(fù)責(zé)。通過勘查地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造、巖石類型、水文地質(zhì)條件，綜合考慮自然地理、經(jīng)濟(jì)地理及核工業(yè)布局等因素，在全國(guó)范圍內(nèi)初步篩選出了華東、華南、西南、內(nèi)蒙、新疆和西北6大預(yù)選區(qū)，圍巖包括花崗巖、黏土巖和凝灰?guī)r，其中花崗巖為這6 大預(yù)選區(qū)的主要圍巖。

2011 年，甘肅北山預(yù)選區(qū)被選定為我國(guó)高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)首選區(qū)。北山地區(qū)氣候干旱，降雨量?jī)H為60～80 mm/a，蒸發(fā)量高達(dá)3 000 mm/a，地表水和地下水都非常貧乏。海拔標(biāo)高在1 600 m 左右，地表為典型的荒漠戈壁景觀。當(dāng)?shù)厝藷熛∩伲瑹o(wú)明顯的經(jīng)濟(jì)作物，大面積的花崗巖體構(gòu)成良好的處置庫(kù)巖體，具備建造處置庫(kù)得天獨(dú)厚的自然地理和經(jīng)濟(jì)地理?xiàng)l件。

自1996 年至今，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院先后對(duì)北山預(yù)選區(qū)的舊井、野馬泉、新場(chǎng)、沙棗園和算井子5 個(gè)花崗巖重點(diǎn)地段進(jìn)行了水文地質(zhì)調(diào)查研究［13］。

經(jīng)過20 多年的研究，在水文地球化學(xué)方面取得了大量的研究成果。水文地球化學(xué)特征研究、地下水同位素特征研究、地下水的分層水質(zhì)監(jiān)測(cè)、深部環(huán)境原狀地下水取樣測(cè)試以及水文地球化學(xué)模擬研究等都為甘肅北山預(yù)選區(qū)場(chǎng)址評(píng)價(jià)提供了重要的水文地球化學(xué)依據(jù)，也為水文地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)提供了重要的佐證。該區(qū)域地下水的特點(diǎn)如下：首先，北山地區(qū)主要含水介質(zhì)是風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙，因此地下水的空間分布是極其不均勻的，這也決定了水文地質(zhì)條件及地下水的循環(huán)交替是十分復(fù)雜的。其次，由于該區(qū)降水少，蒸發(fā)大，地表水和地下水非常匱乏，這也是水化學(xué)研究的一大難題。第三，北山地下水補(bǔ)給來源主要是當(dāng)?shù)卮髿饨邓?，地下水?duì)巖石的溶濾作用、地下水的蒸發(fā)濃縮作用，是本區(qū)地下水化學(xué)成分形成的主要作用。受蒸發(fā)濃縮作用影響，區(qū)內(nèi)淺部地下水主要為礦化度大于2 g/L 的微咸水，水化學(xué)類型以Cl·SO4-Na 和SO4·Cl-Na型為主，pH 值多在7～8 之間。深部地下水水化學(xué)類型以Na-Cl·SO4型為主，深部環(huán)境為還原環(huán) 境［14-16］。

通過對(duì)瑞典放射性廢物地質(zhì)處置水文地球化學(xué)現(xiàn)狀的研究，結(jié)合北山預(yù)選區(qū)場(chǎng)址水化學(xué)特點(diǎn)，需要在下述方面繼續(xù)進(jìn)行深入研究，進(jìn)而全面掌握北山預(yù)選區(qū)的水文地球化學(xué)規(guī)律。

1）建立北山地區(qū)水文地球化學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括地表水、不同深度地下水的采樣方法、采樣頻率等，為水化學(xué)的空間分布特征研究及不同水體水化學(xué)指標(biāo)隨時(shí)間演化規(guī)律研究，提供基礎(chǔ)的水化學(xué)數(shù)據(jù)。

2）由于深部地下水樣較少，現(xiàn)階段很難得到場(chǎng)址水化學(xué)垂向分布規(guī)律，未來在北山地下實(shí)驗(yàn)室豎井和螺旋斜坡道開挖施工過程中，可以采集不同深度的原狀地下水，來研究北山預(yù)選區(qū)水化學(xué)的垂向分布規(guī)律。

3）開展古水文地質(zhì)研究，深入研究北山預(yù)選區(qū)地下水的形成演化規(guī)律、古氣候條件，并對(duì)未來氣候條件進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)不同深度裂隙充填物取樣進(jìn)行分析，與北山深部原狀地下水進(jìn)行水巖作用實(shí)驗(yàn)研究，從機(jī)理方面研究北山預(yù)選區(qū)地下水的演化規(guī)律。

4）利用PHREEQC 水文地球化學(xué)模擬軟件，計(jì)算地下水樣品的水溶組分、礦物飽和指數(shù)。同時(shí)進(jìn)行垂向反應(yīng)路徑模擬，模擬天然條件下從大氣降水到處置深度地下水的形成演化過程，以及水平向反應(yīng)路徑模擬，模擬區(qū)域上從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)的水化學(xué)變化情況。

5）在上述工作的基礎(chǔ)上，采用OpenDX，將場(chǎng)址進(jìn)行3D 可視化展示。

6）從廢物罐的腐蝕及緩沖材料的穩(wěn)定性兩個(gè)方面考慮，提出適合我國(guó)場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)。通過與瑞典場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)相比較，北山已有水文地球化學(xué)指標(biāo)滿足瑞典安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如地下水的TDS值＜100 g/L、Eh 值＜0、pH 值介于6～10 之間等。根據(jù)我國(guó)場(chǎng)址特征，建立適合我國(guó)高放廢物處置水文地球化學(xué)的場(chǎng)址評(píng)價(jià)指標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

1）瑞典場(chǎng)址地下水按其埋藏深度可分為：近地表水埋藏深度小于20 m，Cl-濃度通常＜200 mg/L；淺部地下水埋藏深度在20～200 m 之間，Cl-濃度通常在200～2 000 mg/L之間；中等深度地下水埋藏深度為200～600 m，Cl-濃度通常在2 000～6 000 mg/L 之間；深部地下水埋藏深度大于600 m，Cl-濃度通常在4 000～20 000 mg/L 之間。

2）混合作用是瑞典Forsmark 和Laxemar場(chǎng)址地下水形成演化最主要的作用，場(chǎng)址地下水主要由深部古鹽水、冰川融水、古海水和現(xiàn)代大氣降水入滲水混合而成。

3）瑞典用于場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)的水文地球化學(xué)指 標(biāo)包括：TDS 值、Eh 值、pH 值、Cl-、Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋、HS-、S2-、HCO3-/CO32-、Fe2＋、Mn2＋、氮化物、磷化物、膠體、微生物、可溶性氣體等。其中用于安全評(píng)價(jià)的部分地下水水文地球化學(xué)指標(biāo)的范圍為：TDS 值＜100 g/L、Eh 值＜0 mV、pH 值為6～10、Ca＋Mg＞4 mg/L、DOC＜20 mg/L、膠體＜0.5 mg/L。

4）與瑞典場(chǎng)址安全評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)相比較，北山已有水文地球化學(xué)指標(biāo)滿足瑞典安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。但還應(yīng)根據(jù)我國(guó)場(chǎng)址特征，建立適合我國(guó)高放廢物處置水文地球化學(xué)的場(chǎng)址評(píng)價(jià)指標(biāo)。