高砷地下水在世界范圍內(nèi)廣泛分布，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳】祹砹藝乐氐耐{，是全世界需要共同面對的地學(xué)環(huán)境問題之一。在世界范圍內(nèi)約有1.37億人飲用高砷水，尤其是在東南亞地區(qū)的河流相和三角洲相含水層中高砷異常尤為明顯，其中我國河套地區(qū)及華北平原等地也存在大面積砷異常，因此深入挖掘地下水高砷異常產(chǎn)生的原因及機理具有重要的科學(xué)意義。最近，一項研究表明地表河水與地下水接觸界面是高砷地下水產(chǎn)生的重要層位，并分析了主要的影響因素，相關(guān)成果發(fā)表在最新一期Nature Geoscience上（圖1）。

圖1 砷遷移的概念模型

來自澳大利亞弗林德斯大學(xué)（Flinders University）的Ilka Wallis教授及團隊選取越南Van Phuc等地開展此項研究，該區(qū)存在明顯高砷地下水問題，具有較好的區(qū)域代表性。首先研究者通過測量地下水同位素含量，來分析過去50年地下水運移速度和方向（圖2），然后比對模擬結(jié)果和測試結(jié)果，不斷完善模型，并最終將模型用于全新世含水層中高砷地下水的分析過程中。

圖2??1960-2010年地下水中氚、氦3和砷含量變化圖

研究者通過多個數(shù)學(xué)模型分析含水層中地下水流向、溶解物質(zhì)遷移狀況和生物化學(xué)反應(yīng)過程，結(jié)果表明，河水與地下水含水層界面構(gòu)成了一個生物地球化學(xué)反應(yīng)活躍區(qū)域，為地下水高砷異常提供了理想環(huán)境，并且近年來人類活動的影響（城市蓄水增加、地下水超采等）在一定程度上加速了高砷地下水遠距離（數(shù)十公里）的遷移能力。依托于上述概念模型的認識，研究者指出在地表水和地下水接觸界面產(chǎn)生持續(xù)高砷異常的因素主要包括以下4個方面：①有機質(zhì)含量的富集程度；②活性氧化鐵環(huán)境的持續(xù)時間；③地下水流的規(guī)模大??；④河流相粘土沉積物的沉積速率等（圖3）。

圖3?高砷地下水主控因素分析

該項研究成果有助于我們進一步認識東南亞地區(qū)地下水高砷異常的機理及主要因素，對于預(yù)測未來何時、何地將要發(fā)生高砷水污染等均具有重要的參考價值。同時，人類活動明顯改變了地下水砷異常的時空分布特征，這無疑對后續(xù)人類生產(chǎn)建設(shè)活動具有重要指示意義。

上述研究成果發(fā)表在最新一期的Nature ?Geoscience上，詳情請點擊下方閱讀原文，查閱文章。

參考資料：

1. Ilka Wallis et al,?The river–groundwater interface as a hotspot for arsenic release,?Nature?Geoscience (2020). DOI: 10.1038/s41561-020-0557-6

2. Flinders University,?River-groundwater hot spot for arsenic,?Phys.org. https://phys.org/news/2020-04-river-groundwater-hot-arsenic.html (accessed April. 12, 2020).