江汉平原高砷地下水监测场水化学特征及砷

第３３卷第２期２０１４年３月地质科技情报ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＶｏｌ．３３Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０１４江汉平原高砷地下水监测场水化学特征及收稿日期：２０１２－１２－１２编辑：刘江霞基金项目：国家自然科学基金项目（４０８３０７４８；４１０７２１７９）；国家自然科学基金国际重大合作项目（４１１２０１２４００３）作者简介：段艳华（１９８７—），女，现正攻读环境科学与工程专业硕士学位，主要从事地下水污染与防治方向的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｄ－ｕａｎｅｒ２００９＠１２６．ｃｏｍ通信作者：甘义群（１９７７—），男，副教授，主要从事水文地质、环境地质方面的教学和科研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｑｕｎｇａｎ＠ｃｕｇ．ｅｄｕ．ｃｎ砷富集影响因素分析段艳华ａ，ｂ，甘义群ａ，ｂ，郭欣欣ａ，ｂ，丁旭峰ａ，ｂ，邓娅敏ａ，ｂ（中国地质大学ａ．环境学院；ｂ．生物地质与环境地质国家重点实验室，武汉４３００７４）摘要：江汉平原高砷地下水的发现引起了广泛的关注，通过对该区高砷地下水监测场３９个地下水样品的分析，揭示了高砷地下水的水化学特征。同时，结合沉积物砷含量分析和高砷地下水的垂向分布特征，探讨了地下水中砷富集的影响因素。结果表明，地下水水化学类型主要为ＨＣＯ３－Ｃａ·Ｍｇ型，ｐＨ值为中性偏弱碱性，Ｆｅ、Ｍｎ质量浓度很高。２５ｍ深度的监测井水中砷质量浓度最高，对应的沉积物中总砷质量浓度也较高。井水中浓烈的Ｈ２Ｓ气味，偏负的氧化还原电位，高质量浓度的ＮＨ４－Ｎ、溶解有机碳（ＤＯＣ）、ＨＣＯ－３、Ｓ２－与低质量浓度的ＮＯ－３、ＳＯ２－４均指示该区为典型的富含有机质的还原性地下水环境。该条件下沉积物中有机物质的生物降解作用和铁锰氧化物、铁锰氢氧化物的还原是江汉平原高砷地下水形成的主要原因。关键词：江汉平原；监测场；高砷地下水；还原环境中图分类号：Ｐ６４１．３文献标志码：Ａ文章编号：１０００－７８４９（２０１４）０２－０１４０－０８地下水砷污染是世界性的环境问题，同时也是当今环境科学领域的研究热点之一。受高砷地下水影响的国家主要有孟加拉国、印度、缅甸、越南、阿根廷、美国及中国［１－４］，其中以孟加拉国、印度和中国最为严重。我国高砷地下水主要分布在气候干旱半干旱、水资源匮乏的北方地区，如新疆、内蒙古、山西、宁夏、青海［５－１０］等地，很多学者开展了长期深入的调查和研究工作，在高砷地下水的分布、成因、除砷改水等基础应用研究领域均取得了大量成果。然而，对于气候湿润、降雨充沛、江河环绕、水资源丰富的广大南方平原地区，地下水水质安全尚未引起足够的重视，相应的调查和研究也相对薄弱。２００５年６月在位于江汉平原腹地的仙桃市沙湖地区发现了湖北省首例饮水型地方性砷中毒病例，引起了地方政府的高度重视。同年７月，陈兴平等［１１］对沙湖镇南洪村可能高砷暴露人群进行了流行病学调查，结果发现该村有６人存在典型慢性砷中毒症状，初步判定该地区为高砷地区。２００６年，中国地方病控制中心（ＣＤＣ）派专家组到患者所在地进行了调查，将南洪村确认为饮水型砷中毒病区。２００７年，汪爱华等［１２］对仙桃市沙湖原种场的井水展开了调查，结果发现该区广泛存在高砷水源，高砷暴露人口为４６７人。２０１１年，项目组在江汉平原仙桃市（１５个镇，５０个村）和洪湖市（８个镇，２５个村）开展了系统的、全面的地下水水质调查工作，共采集地下水样１８６件，均取自４～９８ｍ的压把井或机井。结果发现８７％的地下水样中砷质量浓度超过世界卫生组织（ＷＨＯ）饮用水标准限值（１０μｇ／Ｌ），大部分地下水样砷质量浓度都在３０～４００μｇ／Ｌ之间，局部地区（包括沙湖原种场）地下水中砷质量浓度极高，最高达２３２８μｇ／Ｌ。调查还发现，深度１０～４５ｍ是高砷水分布最为集中的层位，该层位也是当地居民饮水井的主要取水层位。自然背景条件（气候、地质等）的差异、地表水和地下水的强烈相互作用以及长期的农业活动（施用含砷农药［１３］）使得江汉平原地下水砷污染调查研究面临新的问题和挑战。为了查明该地区高砷地下水的成因，项目组在江汉平原地下水砷污染的典型地区（仙桃市沙湖镇原种场）建立了高砷地下水监测场。笔者基于２０１２年９月份监测场的观测数据，分析该区域高砷地下水的水化学特征，以揭示地下水和沉积物中砷含量的垂向分布规律，并对地下水中砷富集的影响因素展开探讨。第２期段艳华等：江汉平原高砷地下水监测场水化学特征及砷富集影响因素分析１研究区及高砷地下水监测场概况１．１研究区概况江汉平原位于湖北省中南部的长江中游地区，是由长江和汉江冲积而成的平原，为全国重要的商品粮、棉、油生产基地和畜牧业、水产基地。该区属于北亚热带湿润季风气候区，四季分明，多年平均降雨量在１０００～１３００ｍｍ之间。其西、北、东三面环山，南部为孤山丘陵，为一