砷是自然界中一种毒性较强的类金属元素，赋存于多种天然矿物中，在自然过程和人类活动的影响下可释放到环境中。新疆奎屯是中国大陆第一起大面积地方性砷中毒区域，长期饮用高砷地下水而导致的砷中毒给当地的居民带来了极大的危害。防病改水30年后，居民饮用水安全得到了极大的改善，自来水成为当地居民的主要饮水来源，高砷地下水主要应用于农业灌溉。但现有调查表明奎屯河流域居民体内仍存在较高的砷水平，高砷地下水灌溉农作物间接导致砷在人体内的累积，从而影响身体健康。本文以奎屯河流域为研究区，以地下水为研究对象，通过野外调查与数理统计分析相结合、定性分析与水文地球化学模拟相结合的研究方法，探究高砷地下水空间分布特征(水平和垂直)及形成因素，为科学指导研究区内地下水资源的合理开发和利用提供一定的理论依据。本文主要研究成果和结论如下：
　　(1)水平上，高砷地下水主要分布在乌伊公路以北的细土平原区，地下水中砷的浓度从南向北呈上升趋势；南部山前砾质平原地下水中砷的含量较低，而冲积平原北部及冲湖积平原地下水中砷的浓度较高。垂向上，高砷地下水主要分布在埋深大于50m的承压含水层中，与取水层深度有密切关系，井深为50—200m的高砷地下水中砷的含量随着井的深度增加呈上升趋势。
　　(2)研究区地下水中As与酸碱度(pH)、氧化还原电位(Eh)以及PO43-之间存在较为显著的相关性，高砷地下水主要存在于碱性还原环境中，含量较高的PO43-有助于砷元素释放到地下水中。此外，研究区地下水中砷的富集也受水文地质环境条件的影响，南部山区的含砷矿物以及北部的沉积层是该区地下水中砷的主要来源，同时缓慢的地下水径流以及相对封闭的水文地质条件有利于高砷地下水的形成。
　　(3)研究区沉积物中砷的含量在8.36—21.01mg·kg-1，沉积物中砷与铁、锰之间相关性显著，同时沉积物中砷的含量与对应深度地下水中砷的浓度表现出明显的正相关性，表明铁、锰氧化物上吸附态砷是地下水中砷的主要来源。水文地球化学模拟软件(PHREEQC)模拟的结果进一步说明铁氧化物的还原性溶解是导致高砷地下水形成的重要因素，且在这个过程中，脱硫酸作用降低了地下水中铁的含量。