本文详细总结了全球及河套平原地下水砷研究状况,以及砷在自然环境中的分布与富集规律。以河套平原为研究区,在深入分析研究地质构造、水文地质条件、地下水流场、补给径流条件的基础上,依据800余组地下水、地表水样品和岩土样品测试数据,对地下水的主要物理化学指标如:p H、ORP、矿化度、Cl-、SO42-、HCO3-、总砷As、总铁Fe、总磷P、F-等进行了详细的分析研究,刻画了各组分(指标)的区域分布和超标状况,同时进行了水环境分区,研究了水化学类型特征以及各测试指标内在相关性等。在上述研究的基础上,重点论述了As、Fe、F等超标组分的成因机制。主要结论如下:1.通过详细调查研究,查明了河套平原(13000 km2)地下水水化学特征和主要超标组分超标率、分布范围。1)河套平原属于典型的干旱半干旱地区,地下水化学特征主要表现为以碱金属-非重碳酸型为主(占49.29%)为主,其次是碱金属-重碳酸型(占29.76%)和碱土金属-重碳酸型(占16.06%),碱土金属-非重碳酸型较少(占4.88%);2)主要超标组分为As、Fe、Cl-、F-、SO42-、NO3-、总硬度,超标率分别是28.80%(As≥0.05mg/L)、61.56%、52.71%、20.74%、55.21%、2.50%;3)高砷地下水在平原西部以条带状分布在山前低洼地带;在中东部,呈不规则的面状或片状分布,覆盖范围较广,砷含量短距离内变化大,垂向上(80m以浅)随深度有增大趋势;高铁水主要分布在平原中部的冲湖积平原,地势低洼地带和地下水的排泄地带含量最高,高氟水主要以条带状分布在山前的冲洪积扇地带。2.通过多元统计分析,查明了河套平原的地下水化学组分的相关性特征。在全区及西部高砷区,As与P、Fe、F-和p H均呈显著的正相关关系。As与ORP、SO42-呈显著的负相关关系;F-与Ca2+显著负相关,F-与p H值显著正相关。3.通过对主要超标组分成因机理研究,查明了:1)地下水中的砷主要来源于第四纪沉积物和断裂运移的深部地下水;2)高铁地下水主要来源于由黄河携带来的大量的第四系沉积物,其溶出的主要原因是地下氧化还原条件的变化;3)高F地下水主要来源于平原周边的山区,气候、地质构造、水文地质和水化学条件是氟富集的主要因素。