高砷地下水在世界范围内广泛分布，给当地居民的生命健康带来了严重的威胁，是全世界需要共同面对的地学环境问题之一。在世界范围内约有1.37亿人饮用高砷水，尤其是在东南亚地区的河流相和三角洲相含水层中高砷异常尤为明显，其中我国河套地区及华北平原等地也存在大面积砷异常，因此深入挖掘地下水高砷异常产生的原因及机理具有重要的科学意义。最近，一项研究表明地表河水与地下水接触界面是高砷地下水产生的重要层位，并分析了主要的影响因素，相关成果发表在最新一期Nature Geoscience上（图1）。
图1 砷迁移的概念模型
来自澳大利亚弗林德斯大学（Flinders University）的Ilka Wallis教授及团队选取越南Van Phuc等地开展此项研究，该区存在明显高砷地下水问题，具有较好的区域代表性。首先研究者通过测量地下水同位素含量，来分析过去50年地下水运移速度和方向（图2），然后比对模拟结果和测试结果，不断完善模型，并最终将模型用于全新世含水层中高砷地下水的分析过程中。
图2 1960-2010年地下水中氚、氦3和砷含量变化图
研究者通过多个数学模型分析含水层中地下水流向、溶解物质迁移状况和生物化学反应过程，结果表明，河水与地下水含水层界面构成了一个生物地球化学反应活跃区域，为地下水高砷异常提供了理想环境，并且近年来人类活动的影响（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远距离（数十公里）的迁移能力。依托于上述概念模型的认识，研究者指出在地表水和地下水接触界面产生持续高砷异常的因素主要包括以下4个方面：①有机质含量的富集程度；②活性氧化铁环境的持续时间；③地下水流的规模大小；④河流相粘土沉积物的沉积速率等（图3）。
图3 高砷地下水主控因素分析
该项研究成果有助于我们进一步认识东南亚地区地下水高砷异常的机理及主要因素，对于预测未来何时、何地将要发生高砷水污染等均具有重要的参考价值。同时，人类活动明显改变了地下水砷异常的时空分布特征，这无疑对后续人类生产建设活动具有重要指示意义。
上述研究成果发表在最新一期的Nature Geoscience上，详情请点击下方阅读原文，查阅文章。
参考资料：
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).
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