渭河是黄河的一级支流，渭河流域是我国西北地区经济比较发达的流域，在全国区域经济格局中具有重要的战略地位。近年来随着经济的迅速发展，城镇人口的不断增长，需水量日益增加，加剧了水资源的供需矛盾。然而，流域内部分地区的地下水由于受到自然和人为活动的影响，存在着一些高氟、低氟、高碘、低碘等劣质水。人们长期饮用这种劣质水，导致多数人患有不同程度的氟中毒和甲状腺肿大等地方病，严重危害了当地群众的身体健康，制约了国民经济的发展。因此，开展渭河流域地下水中氟和碘的形成机理及对人体健康的影响研究，对研究区防病改水工作具有十分重要的现实意义。本文依托中国地质调查局大调查计划项目“渭河流域典型地方病区生态地球化学环境编图与饮水安全研究”，以渭河流域为研究区，以地下水为研究对象，以水文地球化学为理论指导，揭示地下水中氟、碘元素的来源，分析地下水中氟、碘元素的分布规律及分异机理，研究地下水中氟、碘元素赋存的生态地球化学环境及其与人体健康的关系。主要研究成果如下：（1）根据地下水系统划分原则，将渭河流域划分为以下5个二级地下水系统：陇西黄土高原子系统、陇东黄土高原子系统、陕北黄土高原子系统、关中盆地子系统和秦岭北麓子系统。（2）研究区水化学类型主要是以HCO3-Ca、HCO3-Na为主，而在研究区的北部和中部还分布有HCO3.SO4-Na、HCO3.SO4.Cl-Na、SO4.Cl.HCO3-Na及Cl.SO4-Na型水。研究区TDS小于1g/L的淡水，分布于渭河流域的大部分地区；1g/L＜TDS＜3g/L的弱咸水，主要分布于环江—马莲河一带及洛河上游，关中盆地渭河以北泾河以东黄土台塬及冲积平原的大部分地区。3g/L＜TDS＜10g/L的咸水，主要分布在环江的上游，关中盆地蒲城的卤泊滩。TDS＞50g/L的强咸水，主要分布在陕西关中蒲城党睦镇一带。（3）研究区地下水化学成分的形成主要受萤石、石膏及铝硅酸盐的溶解，碳酸盐（方解石、白云石）的沉淀，阳离子交换作用的影响，还有小部分地下水化学成分受蒸发浓缩作用的影响。（4）通过对地下水中rF-/rCa2+的比值与氟中毒发病率之间的关系，结合研究区地下水中氟的含量，对氟中毒病患病率进行研究。当rF-/rCa2+比值小于0.25时，人们无氟中毒病发生，主要分布于陕北黄土高原与秦岭北麓子系统中；当rF-/rCa2+比值介于0.25～1.25之间时，氟离子浓度大于1.5mg/L时，发病率一般小于5%，主要分布于陇西黄土高原的天水市甘谷、秦安及陇东黄土高原的环江—马莲河，关中盆地的咸阳礼泉、乾县及渭南的富平、合阳一带；当rF-/rCa2+比值介于1.25～2.0之间时，发病率达50～70%，主要位于大荔的朝邑镇一带；当rF-/rCa2+比值大于2.0时，发病率可以高达70%，主要位于大荔的安仁镇及两宜镇一带。通过上述理论研究发现，氟离子浓度大于1.5mg/L时，才存在氟中毒病的发生，且发病率一般都小于5%，该氟离子浓度的阈值与我国国家饮水标准是不同的，扩大了该标准的阈限，该阈限与世界卫生组织规定的饮水标准一致。（5）通过对水碘含量与甲状腺肿患病率呈抛物线关系的研究表明，碘对人体健康的影响具有双阈值性，研究区既存在缺碘性地甲病也存在高碘性地甲病。缺碘性地甲病主要发生在地下水的补给区，渭河流域的上游、六盘山分水岭附近及秦岭山前地带，潜在发病率为5%～50%；高碘性地甲病主要发生在地下水的排泄区，关中盆地蒲城、大荔一带，潜在发病率为5%～100%。（6）研究区高氟地下水具有两种不同的形成机制。一种高氟水主要是以溶滤作用为主，位于甘肃环江—马莲河的上游和关中盆地的礼泉、咸阳一带，其中萤石矿物的溶解对氟离子的贡献量最大，分别为41.5%和62.5%。另一种高氟水则是以蒸发浓缩作用为主，位于地下水的排泄区，关中盆地蒲城、大荔一带的低洼地，蒸发浓缩作用对氟离子的贡献量最大达到57%。（7）地下水碘缺乏区I-含量主要受溶滤作用和积极的水循环条件控制；地下水碘适宜区I-含量受较积极的水循环条件控制；地下水碘富集区主要受浅层地下水的蒸发浓缩作用、深部富含有机质的生物降解作用以及HCO3-与I-竞争吸附作用的控制。（8）本文以研究区的水文地球化学作用、水化学组分的形成、迁移、分异特征及水化学分区为基础，以生态位理论及伯特兰德定律为指导，选取5个典型剖面构建集地质、水文地质、水文地球化学、生态环境条件为一体的多重生态地球化学耦合模型。研究表明，水中氟、碘元素缺乏区主要位于地下水的补给或补给径流区，属淋滤、迁移的水文地球化学带，地下水中的氟、碘元素含量较少，易引起缺碘性地方病及龋齿的发生；水中氟、碘元素适宜区主要位于地下水的径流区，属淋滤的水文地球化学带，溶于地下水中的氟、碘元素在人体耐受量之内，不存在由于元素丰缺所引起的地方性疾病的发生；水中氟、碘元素富集区主要位于地下水的排泄区，属淋滤富集带，地下水中的氟、碘元素超标，从而引起氟中毒病及高碘性甲状腺肿病的发生。