富砷地下水研究进展
宁夏银北平原地下水中砷的分布特征及其富集因素
宁夏银北平原地下水中砷的分布特征及其富集因素田春艳;张福存【摘要】通过对宁夏银北平原地下水中砷的分布特征、来源及富集因素进行研究,结果表明:银北平原地下水砷异常地段的分布具有明显的地带性,从山前洪积倾斜平原前缘向冲湖积平原中心,地下水中砷含量递增,高砷地下水沿黄河河道自南向东北局部呈点状分布,总体上呈条带状展布,且东北部砷含量普遍高于西南部,主要富集在0～40 m深度的含水层中;引黄灌溉的黄河水与贺兰山区的煤系地层是平原内地下水中砷的主要来源;特殊的古地理环境特征、地下水径流条件、氧化还原环境及干旱半干旱的气候条件是地下水中砷富集的重要因素.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2010(017)002【总页数】4页(P22-25)【关键词】地下水;砷;分布特征;富集因素;银北平原【作者】田春艳;张福存【作者单位】中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室,武汉,430074;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北,保定,071051【正文语种】中文【中图分类】X523高砷地下水是当前国际社会面临的最严重的环境地质问题之一，对居民身体健康造成了极大的危害。
全世界至少有数亿人面临高砷地下水的威胁［1］，在孟加拉盆地有超过4 000万人饮用砷浓度超标的地下水［2］；在中国，20世纪50年代、70年代和80年代分别在台湾、内蒙古赤峰和新疆奎屯发现了砷中毒病人［3］，此后相继发现了更多的地方性砷中毒分布区，宁夏银北平原就是新发现的砷中毒病区之一［4］。
目前，对银北平原砷中毒的研究基本停留在对高砷水源的筛查阶段，缺乏对该区高砷地下水的赋存环境特征以及砷释放机理的深入研究。
因此，对银北平原高砷地下水进行深入调查及系统分析，查明其分布特征、砷的来源及释放机制，可为该地区防砷改水和合理开发利用地下资源提供科学依据。
研究区位于银川平原北部（文中称为银北平原），东侧以黄河为界，西至贺兰山山麓，南部为贺兰县行政边界，北部为惠农区，地理坐标为东经107°10′～108°00′，北纬38°20′～39°20′。
ICP-MS法直接地下水中砷、锑、汞的研究
１ ． ６样 品 定 量 分 析 参考 文献 编辑全定量分析方法 ， 包括编辑干扰方程 、 选择测定的元素 、 重 ［ １ ］ 王 小如． 电感耦合等 离子体质谱 应用 实例［ Ｍ１ ． 北京： 化学工业 出版 复测定 次数 、 各元素信 号积分时 间 、 蠕 动泵 程序 、 报告方式 、 测定 方 社， ２ ０ ０ ５ ： １ １ ３ —１ ２ ０ ． 法和编辑校准 曲线表等 。 待仪器稳定后 ， 将内标 管放入 １ ％硝酸配制 ２ １ 孙 玉岭 ， 陈明生， 王玉 萍． 微 波溶样 Ｉ Ｃ Ｐ — ＭＳ测定海 产品 中十六种 的ｌ ｍ ｇ ／ Ｌ内标溶 液 中 ，分 别测 定 标 准使 用 溶 液 系列 ：０ 、 １ ０ 、 ５ ０ 、 『 元 素 光谱 学与光谱分析 ， １ ９ ９ ９ ， １ ９ （ ４ ） ． １ ０ ０ Ｘ Ｉ ｒ ， ／ Ｌ ， 测定样 品 ， 进行数据处理。 测定 的地下水样 品在采集时 已经加入硝 酸 ， 地下水一般浑 浊度 较低 ， 浑浊 度小于 １ Ｎ Ｔ Ｕ的清澈水样 可 以直 接测定 ， 对有 悬浮物或 浑浊度较高 的水样 ， 过０ ． ４ ５ ｍ 的滤膜后才能上机测定。 ２ 结 果 与讨 论 ２ ． １干扰及 消除 用Ｉ Ｃ Ｐ — Ｍ Ｓ测定溶 液中的元 素时 ， 干扰分为质谱 干扰和非质谱 干扰。质谱干扰即不能分辨出相同质量 的干扰 ， 主要包括 同量异位 素干扰 、 多原子 （ 分子 ） 离子干扰 、 双电荷等。 质谱 干扰可 以通过最优 化仪器 、 干扰方程来解决 。 非质谱干扰主要源于样品基体 ， 克服基体效应 的方法包括 内标
下水质 中的重要 污染指标砷 、 锑、 汞的检 出限及 限量 值都在不 同程度 的下 降，传统方法 只能通过富集 、 吸 附、 蒸发浓缩 等手段 才能满 足要求 ， 但这将 使得分 析 校准 、 稀释样 品、 标准加入 、 基体 消除等。本实验采用在线加入 内标 流程变长 ， 准确性变差 ， 试剂使用量过大。 的方法可有效去除基体效应 、 克服仪器信号漂移的影 响。 电感耦合等 离子体质谱法 （ Ｉ Ｃ Ｐ — Ｍ Ｓ ） 具 有检测 限低 、 灵敏度 高 、 ２ ． ２ 水样 品加标 回收的测定 动态线 性范 围宽 、 可多元 素同时测定 等优点 ， 是 近几年发 展很快 的 在水样 品中加人 ３个不 同浓度 的混合标准溶液 ， 各浓度加标 回 无机痕量元 素分析技术之一 。电感耦合 等离子体质谱 法（ Ｉ Ｃ Ｐ — Ｍ Ｓ ） 收率范围为 ： 加标值 为 １ ０ ｇ ／ Ｌ时 ， 回收率范 围为 ９ ５ － ３ ％ ～１ １ ２ ． ２ ％； 对地下水 中的砷锑汞元素可以直接测定 ， 避免 了采样富集等手段带 加标值 为 ３ Ｏ ｇ ／ Ｌ时 ，回收率范 围为 ９ ５ ． ０ ％ 一１ １ １ ． ８ ％ ；加标 值为 来的弊端 。 样 品前处理简单 ， 提 高了分析 工作效率 。 用该方法测定地 ８ ０ ｇ ／ Ｌ时 ， 回收率 范围为 ９ ６ ． ４ ％ １ １ ６ ． １ ％； 样 品总 的回收率 范 围 下水 中的砷锑汞元素 ， 方法简便 、 快速。 为 ９ ５ ． ０ ％ ～１ １ ６ ． １ ％ 。 １ 仪器 和试 剂 ２ ． ３ 方法 的线性及检出限 １ ． Ｉ 仪 器 试验结果表 明，测量元素在 ０ ～ １ ０ ０ ０ ｇ ／ Ｌ范围内有很好的线性 美 国热电 Ｘ Ｓ Ｅ Ｒ Ｉ Ｅ Ｓ 一 ２型电感耦合等离子体质谱仪 关系 ， 标准 曲线线性相关 系数均 ９ ９ ． ９ ９ ％以上 。根据含硝酸 ｌ ％的空 １ ． ２试 剂 白溶液重复测定 ｌ ２次所得 到的数据标准偏差 的 ３倍计算测量元素 环境校准标液 ； 的检出限。 砷检 出限为 ０ ． ０ ０ ０ ０ ９ ｍ ｇ ／ Ｌ ， 锑检出限为 ０ ． ０ ０ ０ ０ ７ ｍｇ ／ Ｌ ， 汞检 环境 内标液 ： ２ ｎ ｇ ／ ｍ Ｌ Ｒ ｈ的 ０ ． ５ ％硝酸溶液 ； 出限 为 ０ ． ０ ０ ０ ０ ５ ｍ ｇ ／ Ｌ 。 优级纯硝酸 ； ２ ． ４精密度的测定 超 纯水 ， １ ８ ． ３ Ｍｎ／ ｃ ｍ。 由于三种元 素的混合 标准品无 法找到 ， 故此 次精 密度试验采用 １ ． ３仪器条件优化调试液 的是同一样 品重复测量 １ ２ 次 ， 将所得结果进行统计 。 浓 度为 １ ０ ｎ ｇ ／ ｍＬ的 Ｌ ｉ 、 Ｂ ｉ 、 Ｉ ｎ 、 Ｂ ｅ 、 Ｃ ｅ 、 Ｐ ｈ 、 Ｂ ａ 、 Ｃ ｏ 、 Ｕ的 １ ％硝 酸 混 由检测结果可 以看出 ， 三种元素的相对标准偏差 Ｒ Ｓ Ｄ ＜ ２ ． ５ ％ 合溶液。
地下水中砷的来源、迁移及检测技术研究综述
地下水中砷的来源、迁移及检测技术研究综述
杨苏;李志强;陈滋昊;师晨;李业
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】砷(As)是生态环境中最重要的元素之一。
由于许多地质和人为因素,砷被释放至地下水中会造成水源污染,对人类健康和生态系统产生不利影响,故对其进行监测和控制至关重要。
砷在实验室内的检测技术较多且被广泛应用,但现场准确、快速地检测方法尚未被开发和统一应用。
本文比对探讨目前地下水砷检测技术最常见的方法技术,总结其现场检测技术未来重要的研究方向和发展趋势。
研究认为:砷污染源主要为地质污染源和人为污染源,采矿可能是地质环境中最常被识别的砷污染行为,而动物粪便、杀虫剂是常见的人为污染源;目前有许多方法技术可以用于测定水样中不同形式的砷,基于实验室的设备一般可提供精确且可重复的结果,但目前迫切需要一种快速且精确的现场测评技术。
砷的现场检测技术具有较大的发展潜力,利用分离技术、电化学技术、XRF技术以及SERS技术等可能成为未来现场砷检测技术重要的研究方向和发展趋势。
【总页数】5页(P15-19)
【作者】杨苏;李志强;陈滋昊;师晨;李业
【作者单位】湖北省地质局水文地质工程地质大队
【正文语种】中文
【中图分类】P641.2;X523
【相关文献】
1.地下水中砷的迁移转化影响因素及其处理技术研究
2.地下水中天然砷的迁移:以高砷地区中低砷含水层为例
3.高砷地下水中砷的形态检测
4.西咸新区沣东新城沣西新城南部地下水中砷来源及成因探讨
5.天山北麓中段绿洲带高砷地下水中砷的迁移转化规律
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地下水中砷氟去除技术研究现状
地下水中砷氟去除技术研究现状作者：姚嘉宋昌贵罗高团来源：《科学与财富》2016年第12期摘要：目前，在全世界范围内，地下水中的砷氟污染十分普遍。
由于砷氟都是剧毒物质，过量摄入将会对人体造成严重危害。
当前去除地下水中砷氟的方法有：吸附法、混凝法、离子交换法、膜分离技术等等。
文章通过对以上几种方法的对比分析，各类方法均有各自的优缺点。
例如膜分离技术节能环保、操作简便、高效，但处理成本过高，以及能源供应等问题还有待解决。
就目前发展现状而言，吸附法和混凝法运用广泛；就长远发展来看，离子交换法与膜分离法有广大前景；而就环保角度来说，有关生物技术的方法值得考虑以及发展。
关键词：氟砷地下水1 引言目前，根据世界卫生组织的数据显示：在全球范围内，地下水中对人类健康危害最重的无机污染物是氟和砷。
随着社会的进步与发展，地下水中砷氟污染问题日益严重，因此，如何高效并且同时去除地下水中砷氟污染物对保护国家生态环境、提高人民身体健康指数具有十分重要的意义。
2 应用技术2.1 除氟技术除氟的技术现在有很多，概括起来主要包括：吸附法、沉淀法、膜分离法[1]。
2.1.1 吸附法吸附法，由于其成本低并且效果稳定的特点，被广泛用于地下水除氟。
吸附法是通过吸附剂与氟离子发生吸附作用、离子交换作用以及络合作用，从而将氟离子浓度降低的过程。
就当前而言，国内外使用的吸附剂种类繁多。
常用除氟的吸附剂有氧化铝、活性氧化铝、活性炭、骨炭、沸石、硅藻土，粉煤灰、稀土类金属络合物等[2]。
2.1.2 沉淀法化学沉淀法该方法是当前除氟技术中最广泛运用，并且最适合用于去除高氟地下水中氟离子的方法。
化学沉淀法的原理是通过向水中加入某种阳离子与无机混凝剂将氟离子除去。
根据所使用的化学药品的种类可分为：石灰沉淀法、电石渣沉淀法、钙盐一磷酸盐法、钙盐一铝盐法、钙盐一镁盐法等[3]。
2.1.3 膜分离法膜分离法是利用隔膜将氟离子与水分开的技术，主要包括纳滤、电解析和反渗透等技术。
国外对砷的研究报告_概述及报告范文
国外对砷的研究报告概述及报告范文1. 引言1.1 概述在过去的几十年里，砷作为一种严重污染物质引起了全球范围内的广泛关注。
砷是地壳中普遍存在的元素之一，但由于人类活动的影响，例如工业排放、农药和化肥使用等，导致砷污染成为目前面临的一项严重环境问题。
随着对砷相关风险的认识不断提升，国外各地区展开了大量针对砷的深入研究。
这些研究涉及到砷的背景和特性、砷来源和传播途径、砷污染风险评估与管理措施、检测方法与仪器设备、去除技术与处理方法以及毒性影响评估等方面。
通过总结国外对砷的研究成果，并借鉴其经验和启示，能够为中国及其他国家开展相关研究提供指导。
1.2 文章结构本文将分为五个章节进行详细论述。
首先在引言部分进行概述，包括背景介绍、现实问题和文章目标。
接下来，在第二部分中，我们将具体介绍国外对砷的研究概况，包括砷的背景和特性、污染源及传播途径以及风险评估与管理措施。
第三部分将重点介绍国外的研究方法和技术，包括砷检测方法与仪器设备、砷去除技术与处理方法以及毒性影响评估方法。
在第四部分，我们将详细阐述国外近年来的研究进展和成果，包括实验室及团队的成果概述、重点研究领域和突破以及成功案例和经验总结。
最后，在第五部分中，我们将对国外的研究报告进行总结和分析，并提出相关问题和挑战。
同时，展望未来国外对砷的研究发展方向，并探讨其对中国及其他国家开展相关研究的借鉴和启示。
1.3 目的本文旨在通过对国外对砷的深入研究进行概述，并总结其成果和经验，为我国及其他国家开展相关研究提供参考和指导。
通过了解国外在检测方法、治理技术和风险评估等方面的最新进展，我们可以借鉴其经验来提高对砷污染问题的认识，并开展有效的防治措施。
同时，通过展望未来国外研究的发展方向，我们可以了解到全球砷污染管理领域可能出现的新问题和挑战，为相关政策制定者提供参考依据。
2. 国外对砷的研究报告概述2.1 砷的背景和特性砷是一种常见的地壳元素，可以以多种形态存在。
内蒙古河套平原原生高砷地下水的分布与形成机理研究
01 一、背景介绍
目录
02 二、研究目的
03 三、研究方法
04 四、研究结果
05 五、结论与展望
06 参考内容
一、背景介绍
内蒙古河套平原位于我国内陆北部，是一个广袤的平原区域。该地区地势平 坦，土地肥沃，是我国重要的粮食、棉花和畜牧业生产基地。然而，随着工业化、 城市化的快速发展，地下水资源污染问题日益严重。在河套平原部分地区，高砷 地下水的出现给当地居民的生活和生产带来了巨大困扰。因此，开展内蒙古河套 平原原生高砷地下水的分布与形成机理研究具有重要意义。
2、形成机理：通过对河套平原地质结构、气象水文条件以及地球化学过程 的分析，发现高砷地下水的形成受多种因素影响。其中，自然环境因素如气候变 化、地质运动和地球化学过程对高砷地下水的形成具有重要作用。此外，人类活 动如农业施肥、工业废水排放等也会对地下水产生一定影响。综合分析表明，河 套平原原生高砷地下水的形成是由自然因素和人类活动共同作用的结果。
2、实验分析：对采集的地下水样品进行化学分析，测定其中的砷含量、以 及其他相关理化指标，如pH值、总硬度、溶解氧等。
3、数据处理：运用GIS技术和统计学方法，对实验数据进行整理、分析和可 视化，绘制高砷地下水分布图，并对其形成机理进行深入探讨。
四、研究结果
1、高砷地下水分布特征：研究结果表明，内蒙古河套平原的高砷地下水主 要分布在平原中部和西部地区，呈现出明显的区域性分布特征。这些高砷地下水 多数位于潜水层中，与周边环境相互作用较弱。
4、水稻系统中砷的富集机制
水稻对砷的吸收和富集主要受土壤中有效态砷含量、土壤pH值、气候条件等 多种因素的影响。其中，土壤中有效态砷含量与水稻中砷含量呈显著正相关关系 （r=0.75），表明土壤中有效态砷是水稻吸收和富集砷的主要来源。此外，气候 条件也对水稻系统中砷的富集有重要影响。在气温较高、湿度较大的情况下，水 稻对砷的吸收和富集能力增强。
应用GIS模拟和评价地下水砷污染的研究进展
Ｃｈ ｎ ｅ ｉａ ｎ ｖ ｒ ｉｙ， ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ， ｉ ａ ｉａＭ ｄ ｃ ｌ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ Ｓ ｅ ｙ ｎ ０ ０ Ｃｈ ｎ ） １ １
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ ： ｉ ｐ ｐ ｒｄｓ ｕｓ ｄｔ ｅＧＩ ｄ ｌ ｇａ ｄｅ ａｕ ｔｏ ｆｇ ｏ ｎ ｗａｅ ｒｅ ｉ ｃ ｎ ａ ｎ ｔｏ ．Ａｒｅ ｉ Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｉｃ ｓｅ ｈ Ｓｍｏ ｅｉ ｎ ｖ ｌａｉｎ ｏ ｒ ｕ ｄ ｔｒａｓ ｎｃ ｏ ｔ ｍｉａｉ ｎ ｎ ｓｎｃ
摘 要 ： 文 介 绍 了多 种 ＧＩ 型 在 模 拟 和 评 价 地下 水 中砷 的 浓 度 变 化 和 空 间分 布 中 的应 用 ， 时 阐述 了 地 下 水 中 的 本 Ｓ模 同 砷 来 源 于 多 种 含 砷 矿 物 、 石 或 沉 积 物 ， 及地 质 环 境 、 化 学 环 境 、 形 、 候 、 文 条 件 等 对 地 下 水 中砷 迁 移 和 富 岩 以 水 地 气 水 集 的影 响 。
Ｋ ＥＹ Ｏ ＲＤＳ： Ｓ ｍｏ ｅ ；ｒ ｕ ｄ ｔｒ ａ ｓｎ ｃｃ ｎｔｍｉ ａｉ ｎ Ｗ ＧＩ ； ｄ ｌｇ ｏ ｎ ｗａｅ ； ｒｅ ｉ ｏ ａ ｎ ｔｏ
元 机砷是 自然 界 中广泛 存在 的一种类 金属 元素 ，
水， 降低饮水 砷 浓度是 目前 控制 砷 中毒 发生 的唯一有 效办 法 。 根据 全球饮 水型 慢性砷 中毒 病 区的调查 发现 ， 饮 水砷 污染基 本上 是 由于 农 村 地 区居 民打手 压 井 取地 下水 饮用 而造成 的 。这 种 污 染是 由于 手 压井 所 处 的 地下砷 溶 出的 自然环境 所致 的天 然污染 ， 饮水 中的砷 浓度 可受 多种 因素影 响 ， 高砷井 的分 布 即便 在一个 而 村 庄 也呈现 高低 不 同 ， 并呈 点状分 布 的特点 。 为 了发 现 高砷污 染手压 井 和高砷 污染 区 ， 以往 的 方法 大多通 过抽 样或 全 部 采 集调 查 区域 内现 有 水井
水中砷的植物修复研究进展
水中砷的植物修复研究进展摘要：砷是自然界普遍存在的一种元素，因其具有毒性和“三致”效应已成为环境优先污染物之一。
在查阅国内外大量文献资料的基础上，系统地阐述了水中砷的存在形式、毒性以及植物修复的概念、主要类型及其应用。
从砷的超富集植物、水生植物和其他植物3个方面总结了不同植物对水体中砷的修复效率、影响因素及存在的缺陷。
最后提出了水体中砷植物修复的主要研究方向，包括具有砷累积效应的水生植物的筛选、水中其他离子与植物生长和植物修复的相互作用以及与其他修复技术结合使用、砷超富集植物后处置与资源化利用等。
关键词：砷；植物修复；超富集植物；水生植物砷是自然界普遍存在的一种元素，在地壳中的丰富度列第20位、人体中含量第12位的元素，具有致癌、致畸和致突变作用[1]。
如果人类长时间暴露在含砷的环境中，会诱发肝癌、皮肤癌等，还会导致胎儿畸形。
自然过程和人为活动如石油加工、采矿和冶炼、燃煤发电以及木材防腐剂、动物饲料添加剂、杀虫剂、除草剂、半导体等的使用和含砷废水的排放均可导致水体或土壤中的砷富集[2，3]，中国近年来屡次有砷污染和砷中毒事件的发生。
砷中毒也是一个世界性环境问题，在亚洲的印度、孟加拉国、越南、泰国，南美的阿根挺、智利、巴西、墨西哥、乌拉圭，欧洲的德国、希腊、西班牙、英国，以及北美的加拿大和美国均有砷中毒案例报道[4-9]。
中国的原生高砷地下水砷污染影响范围广、砷暴露人群多。
受其影响的主要省区包括内蒙古、山西、新疆、宁夏、吉林、安徽、青海等地[10，11]。
为此，国内外学者就如何去除水体中的砷进行了大量研究。
目前处理工业废水和饮用水中砷的方法有活性炭、活性铝吸附法，混凝、沉淀法，离子交换法，生物法等。
这些方法虽然都可将水中的砷降至标准以下，但是往往费用高、操作复杂，同时还会产生二次污染。
植物修复技术是土壤和水环境重金属污染修复的新兴技术之一，以其环境友好、不产生二次污染的特点受到了广大学者的青睐。
本文将从水中砷的存在形态及毒性、植物修复技术的类型与修复机理、水中砷的植物修复效果及影响因素等方面进行阐述，并提出今后研究的方向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第22卷第11期2007年11月地球科学进展ADVANCES I N EARTH SC I E NCEVo.l22N o.11N ov.,2007文章编号:1001-8166(2007)11-1109-09富砷地下水研究进展*郭华明,杨素珍,沈照理(中国地质大学水资源与环境学院,北京100083)摘要:原生高砷地下水已对人类健康构成了极大威胁,许多国家和地区对此进行了较深入的研究。
在阅读国内外大量文献资料的基础上,全面系统地总结了世界范围内原生高砷地下水概况、砷富集环境和砷来源、分析方法和技术、砷富集机理以及高砷区水源安全保障技术等。
提出了高砷地下水研究的主要发展方向,包括:含水介质中砷形态研究、微生物影响下含水层中砷的释放研究、同位素技术在高砷地下水研究中的应用以及高砷饮用水安全保障技术研究等。
关键词:高砷地下水;迁移;富集;微生物;同位素中图分类号:P641.3文献标识码:A1引言砷是地壳的微量组分,其化合物广泛用于工农业生产和医药。
微量的砷可促进人体新陈代谢,生血润肤。
然而,砷也是一种有毒致癌物,当它在人体中聚积到一定量时,即会对人体健康造成危害,可导致器官癌变,如皮肤癌、肺癌等。
自然界中的砷广泛分布于大气、水、土、岩石和生物体中。
在天然过程和人类活动的影响下,砷可释放到环境中。
其中,天然过程所导致的原生高砷地下水是当前国际社会面临的最严重的环境地质问题之一,它严重威胁全世界数亿居民的身体健康[1]。
在孟加拉盆地有超过4千万人口饮用砷浓度超标的地下水,砷中毒患者超过20万[2]。
在我国,高砷地下水主要分布于台湾、新疆、云南、湖南、贵州、山西、内蒙古等省(自治区)的40个县(旗、市),受影响人口约230万人。
原生高砷地下水及其导致的地方性砷中毒,已引起国际社会的高度重视。
许多国家和地区投入巨力调查与研究高砷地下水的形成机制,以解决饮水型砷中毒问题,为低砷地下水的勘查、开发及除砷技术的研究提供科学依据。
本文在查阅大量国内外相关研究成果的基础上,系统分析了世界范围内高砷地下水的分布、水文地球化学特征以及迁移富集规律,并归纳总结了高砷地下水的研究现状,指出了相关领域的研究热点和发展趋势。
2全球原生高砷地下水概况地球上很多地区的含水层中砷浓度高于50 L g/L,尤其在阿根廷、孟加拉国、智利、中国大陆、中国台湾、匈牙利、印度孟加拉州、墨西哥中部、罗马尼亚、越南、美国的西南部等。
另外,在尼泊尔、缅甸、柬埔寨的部分地区也存在高砷地下水。
世界范围内高砷地下水分布如图1所示。
2.1国外原生高砷地下水的分布及特点2.1.1印度和孟加拉在全球范围的高砷地下水区,孟加拉国和孟加拉州是人类受高砷地下水威胁最严重的地区。
孟加拉国和印度孟加拉州的高砷地下水主要分布于喜马拉亚隆起带以南,印度洋孟加拉(B engal)海湾以北的布拉马普特拉河(Brahm aputra)、恒河(Ganges)、梅克纳河(M eghna)3条河流形成的浅、中层全新世冲洪积及三角洲含水层中。
受影响区地下水中砷的*收稿日期:2007-07-18;修回日期:2007-10-15.*基金项目:国家自然科学基金项目/原生高砷浅层地下水系统中砷的迁移转化复合界面效应研究0(编号:40572145)资助.作者简介:郭华明(1975-),男,江西乐安人,副教授,主要从事水文地球化学、地下水污染控制等方面的教学与科研工作.E-ma i:l hm guo@浓度范围大,为<0.5~3200L g/L[2]。
但在范围广阔的富砷带上,地下水中砷含量存在着明显的空间变异性。
地下水砷的分布主要决定于含水层中冲积物的沉积相特征[3]。
据估计,饮水砷浓度>50L g/L 的高砷暴露人口在孟加拉国大约有3000~3500万,印度孟加拉州大约有600万[2]。
2.1.2其它地区在越南,原生高砷地下水主要分布在红河和湄公河流域[4~7]。
在红河三角洲的局部地区,全新世沉积物形成了浅部含水层(10~15m)[4],浅井中地下水的砷浓度范围是1~3050L g/L(平均为159 L g/L)[6]。
在湄公河三角洲,地下水的砷浓度范围是1~1610L g/L(平均为217L g/L)。
地下水砷浓度呈现出很大的季节变化,在雨季大部分采样点上砷浓度较低[7]。
在匈牙利平原南部的冲积物中(包括罗马尼亚的部分区域)已经发现砷浓度高于50L g/L的地下水[8]。
平原面积大约为11万km2。
在盆地的最低处,地下水砷含量最高,含水层沉积物以细粒为主。
在墨西哥中北部的Lagunera地区、智利北部(包括Anto fagasta,Cala m a和Tocopill a等城市)及阿根廷中部的Chaco-Pa m pean平原都发现了地下水砷问题。
该地区为干旱区,地下水为重要的饮用水源。
Lagunera地区水砷浓度范围是8~624L g/L,据估计该区暴露于饮用水砷浓度大于50L g/L的人口达40万。
而在智利北部发现砷浓度最大可达21000 L g/L。
在阿根廷,Bhattacharya等[9]在圣地亚哥)德尔埃斯特罗(Santiago de lE stero)省发现最高砷浓度值为14969L g/L。
在美国,高砷地下水影响的地区主要包括内华达、加利福尼亚和亚利桑那州[10~13]。
在内华达州,至少有1000眼私人民用井砷含量超过50L g/ L[10]。
在加利福尼亚州的图莱里(Tulare)盆地,大多数地下水的砷含量在<1~2600L g/L之间[12]。
大部分地下水也含有高浓度的Se(达1000L g/L)、U(达5400L g/L)、B(达73000L g/L)和M o(达15000L g/L)[12]。
在亚利桑那州盆岭区,罗伯逊(Robertson)发现高砷地下水出露于冲洪积含水层的氧化环境中[13]。
高浓度的As(其它含氧阴离子)是该地区封闭盆地地下水的特征之一。
2.2中国原生高砷地下水的分布及特点中国的高砷地下水区主要分布在内蒙、新疆、山西、吉林、江苏、安徽、山东、河南、湖南、云南、台湾等省(自治区)区的40个县(旗、市,图2),受影响人口约234万人,其中饮水中砷含量大于50L g/L的高砷暴露人口已超过52万人[14]。
以下简述几个典型地区高砷地下水的分布及特点。
#内蒙古:内蒙古高砷地下水除赤峰市的克什克腾旗为山区外,主要分布在河套平原和呼包平原。
河套平原和呼包平原为中新生代断陷盆地。
受燕山运动和喜马拉雅运动等造山运动的影响,盆地构造封闭,长期下沉,均形成了以内陆湖相巨厚细粒沉积物为主的沉积序列。
在阴山山脉与黄河及其支流大黑河之间形成了一条长约500km,宽约10~40km 的高砷地带。
2002年新发现锡林郭勒盟的苏尼特右旗饮水砷分布异常[14]。
地下水砷的最高浓度达1073L g/L。
高砷水存在着空间分布不均衡的特征,高砷含水层埋藏深度在10~75m之间,不同地段其深度不一。
#山西:山西省高砷地下水主要分布于大同和晋中两大盆地。
大同盆地为一新生代断陷盆地,盆地与周边山区呈断层接触;盆地中心为大片第四系冲湖积平原和黄土,盆地边缘沉积了洪积扇和冲洪积台地。
盆地内部第四纪断裂构造发育,地形复杂。
高砷水呈带状分布于桑干河与黄水河的河间洼地以及洪积)冲湖积交接洼地,主要埋深为20~50m,部分地区埋深达100m以上[16~18]。
在洪积)冲湖积交接洼地形成溶滤聚集型砷富集带,砷含量相对较低;在盆地中心的河间洼地形成浓缩聚集型砷富集带,其砷含量较高,最高浓度达到1932L g/L[18]。
3原生高砷地下水赋存环境和砷的来源原生高砷地下水的水文地球化学条件比较复杂。
不同的地质条件、沉积环境、水化学特征等对环境中砷的释放和富集的影响程度不同。
在不同区域,高砷地下水可以存在于还原环境中,也可以存在于氧化环境中。
蒸发浓缩作用被认为是干旱区高砷地下水形成的一个重要过程。
高砷地下水一般形成于干旱或半干旱地区的内陆或封闭盆地,且发育有细粒湖沼相沉积层、三角洲沉积层或冲洪积层等。
这些沉积物中往往富含有机质,为还原环境。
地形是平坦低洼的地下水滞留区。
这类含水层水流更新交替缓慢,为地下水砷富集提供了良好的条件。
高砷地下水研究中所遇到的一个关键问题就是地下水的来源和形成环境。
通过测定地下水中D (2H)和18O同位素的组成,可以有效获取地下水来源方面的信息。
3H作为现代地下水的指示剂,可以1110地球科学进展第22卷图1 世界范围内高砷地下水分布(据S m ed l ey 等[2],略有改动)F ig .1 D istr i bu ti on of docum en ted world prob le m s w ith A s i n groundwater i n m ajor aquifers as w ell as w ater andenvironm en ta l p rob le m s related to m i n i ng and geoth er m al sources (S m edley et al [2]w ith few modif ications)图2 中国高砷地下水分布(据沈雁峰等[15],稍有修改)F ig .2 D istr i bu ti on of h igh arsen ic groundwater in Ch i n a (Shen Yanfeng e t a l [15],w ith few modification s)1111第11期 郭华明等:富砷地下水研究进展用来判断地下水的形成年代。
此外,作为一种有效手段,14C同位素可提供更为准确的地下水年龄信息。
在获取地下水年龄的基础上,结合全球气候变化、沉积环境的演化等信息进行综合分析,可间接推测出高砷地下水的形成环境和砷来源。
采用同位素手段,BGS于2001年发现,在孟加拉国深部地下水中3H一般为<0.4TU,低于受砷影响大的浅层地下水3H(几个TU)。
地下水14C的研究也表明,浅部地下水的年龄只有几十年,而深部(150m)达2ka以上,并且南部地下水的形成年代比中东部早得多。
另外,13C同位素分析表明,高砷地下水样13C比较贫乏,地下水中溶解性无机碳(H C O-3)主要来源于沉积物有机碳[5]。
这些信息表明,高砷地下水一般形成于封闭的、地下水流动滞缓的、富含有机质的环境。
4高砷地下水系统中砷的分析方法和技术4.1地下水中砷的形态水中砷的存在形式有很多种,包括无机砷化物和有机砷化物。
其中无机砷化物主要以As(V)和A s(III)的形式存在;有机砷化物包括:甲基胂酸盐、二甲基胂酸盐等。
尽管在天然地下水中很少发现D MA,但甲基化砷作为一类重要的污染物,存在于受杀虫剂和不合理处置污染场地影响的地下水中。