高砷地下水的反向地球化学模拟以中国吉林砷中毒病区为例

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1、第37卷第3期2010年6月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．37．No．3Jun．，2010高砷地下水的反向地球化学模拟：以中国吉林砷中毒病区为例汤洁卞建民李昭阳王晨野(吉林大学环境与资源学院，吉林长春130012)提要：饮水型砷中毒分布在中国台湾、新疆、内蒙、山西、吉林等地。笔者采用GIS的空间数据叠加技术、化验测试与环境模拟技术，进行了地下水砷的反向地球化学模拟研究。研究表明，受构造运动控制。低洼地带堆积了巨厚的粉砂淤泥质沉积物和富含有机质的湖积物。为砷的赋存提供了空间。地下水砷的富集受水中Fe、Mn、pH、C1一、Po々、HCO；、So}、Se的影响

2、，其中，重碳酸钙型水中砷含量最低，氯化物重碳酸钠型水砷含量最高。臭葱石(FeAsO。：2H20)等含铁、含锰矿物在进入地下水的溶解过程中，形成铁(锰)氧化物和砷化合物(砷酸盐或亚砷酸盐)。随着Eh降低，氧化物被还原形成更为活泼的离子组分，吸附在氧化物表面的砷化合物随之解吸，还原环境有利于砷从沉积物中向水中溶解、迁移。研究结果为实施安全供水提供了重要依据。关键词：砷中毒；水化学环境；分布规律；聚类分析；反向地球化学模拟中图分类号：P641．3文献标志码：A文章编号：1000—3657(2010)03—0754-061日IJ看中国幅员辽阔。自然环境复杂。饮水型砷中毒主要分

3、布在台湾、新疆、内蒙、山西、吉林等地，具有分布广．危害大的特点{㈣。地下水中砷的迁移和富集与沉积环境、水文地质条件和水化学环境等关系密切f4-习。开展地下水中砷迁移转化规律研究．对于有针对性的实施安全饮水工程，意义重大。2研究区环境背景吉林西部位于松嫩平原的西南部．地理坐标为121038’一126017’E．43053’—46018’N．土地面积为46897．37kmz。该区属北温带半干旱大陆性气候，多年平均降水量400mm，蒸发量1800mm。地势东、南、西三面高，北部和中部较低，地形似簸箕状。作为中、新生代松辽巨型断陷盆地的一部分，区内沉积了厚约5000m的内陆河

4、湖相沉积．形成一个巨大的较完整的含水系统．分布有第四系孔隙潜水和承压水、新近系大安组、泰康组孔隙裂隙承压水和白垩系裂隙孔隙承压水。在天然情况下．各含水层之间在水平或垂直上存在直接或间接的水力联系．其共同边界由盆地周边白垩系之前的各种弱渗透性地层、阻水断层和区域性稳定的地下水分水岭(盆地南缘)组成。受特定的沉积环境和强烈蒸发等因素的影响．浅层地下水氟含量普遍较高．潜水水氟含量一般在1．弼．0me．／L，最高达10．0-28．0m#L．形成了潜水高氟、承压水低氟的水化学场。导致氟中毒大范围流行。吉林西部是于2002年发现的砷中毒新病区．砷中毒主要分布在通榆县和洮南市．当地

5、居民大多以潜水作为饮水水源．部分饮用承压水。根据吉林省地方病第一防治研究所2002--2005年地方性砷中毒的流行病学调查研究表明，研究区已调查4903人。收稿日期：2010-03-05；改回日期：2010-04-08基金项目：中国地质调查局地质大调查项目(1212010634701)，吉林省地质调查局项目(1212010511208)及吉林省环境保护厅项目(20070101)联合资助。作者简介：汤洁，女，1957年生。博士，教授，博士生导师．主要从事环境与健康、生态环境系统与信息管理研究；E—majl：锄幻ie@jlu．edu．cn。第37卷第3期汤洁等：高砷地下水

6、的反向地球化学模拟：以中国吉林砷中毒病区为例755男2415人，女2488人．发现有不同程度的掌跎部角化、皲裂、皮肤色素沉着的患者93人，占调查人数的1．90％．其中年龄最小6岁，最大80岁。广大群众深受砷中毒和氟中毒的危害，身心健康受到威胁闷。3数据来源与研究方法3．1数据来源笔者分别于2006年6—7月和2007年7—8月在研究区进行了野外调查和样品采集．针对研究区的地貌、地质和水文地质条件。充分利用区域地球化学环境调查成果和流行病学资料．将GPS定位与地形图相结合进行水样点布设。采用瞬时采样法采集了第四系潜水、第四系自土山组承压水、新近系承压水的水样．共196份

7、。取样前先用待取水洗涤装样瓶和塞子弘5次．然后把取样瓶沉入水下30cm处取样。样品贮存于带内塞螺1：3的聚乙烯塑料壶内或玻璃瓶内．容积为1．5L。平行样应与原样同时采集、处理。并加入10niL(1+1)HNO，摇匀，石蜡密封。水样测试项目包括pH、Eh、Cl、游离CO：、硫酸根(So})、碳酸氢根(HCoi)、碳酸根(Co})、钾离子(K+)、钠离子(Na+)、钙离子(Ca2+)、镁离子(M矿)、总硬度、溶解性总固体(TDS)、COD、铵根(NH¨)、全铁(TFe)、硝酸根(N03)、亚硝酸根(No；)、氟离子(F一)、磷酸根(Po})、硒(se)、