中国西北地区高砷地下水赋存环境对比及其成因分析

第３３卷第３期２０１９年㊀９月资源环境与工程

ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖｏｌ ３３ꎬＮｏ ３Ｓｅｐ.ꎬ２０１９

收稿日期:２０１９－０５－３１ꎻ改回日期:２０１９－０６－１２ꎻ网络出版时间:２０１９－０７－１５㊀１０:１４作者简介:孙丹阳(１９９８－)ꎬ女ꎬ在校学生ꎬ水文地质专业ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｓｕｎｈｓｈ＠１２６ ｃｏｍ

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通讯作者:朱东波(１９９５－)ꎬ男ꎬ在读研究生ꎬ水文地质专业ꎬ研究方向为环境地质ꎮＥ－ｍａｉｌ:１３７８６１８７２２＠ｑｑ ｃｏｍ

中国西北地区高砷地下水赋存环境对比及其成因分析

孙丹阳ꎬ朱东波∗

(中国地质大学(武汉)环境学院ꎬ湖北武汉㊀４３００７４)

摘㊀要:中国西北地区的中新生代断陷盆地内部广泛有高砷地下水产出ꎬ对当地饮用水影响严重ꎮ通过对内蒙古㊁山西㊁新疆和宁夏高砷地下水赋存环境的对比分析ꎬ认为中国西北地区的高砷地下水具有相近的赋存环境和成因条件ꎬ高砷地下水形成是本区气候环境㊁盆内外地质构造环境㊁含水介质环境㊁水化学环境和地下水径流环境综合作用的结果ꎬ本区高砷地下水赋存环境及成因条件对干旱地区高砷地下水成因认识具有普遍参考价值ꎮ

关键词:高砷地下水ꎻ赋存环境ꎻ成因条件ꎻ中国西北

中图分类号:Ｐ６４１.１１㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１－１２１１(２０１９)０３－０３８６－０６ＤＯＩ:１０.１６５３６/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１６７１－１２１１.２０１９.０３.０１７

㊀㊀世界卫生组织(ＷＨＯ)[１]和中国«生活饮用水卫生标准»(ＧＢ５７４９ ２００６)[２]规定饮用水中砷的浓度不得高于１０μｇ/Ｌꎬ超过该标准的地下水即为高砷地下水[３]ꎮ长期饮用高砷地下水会对人体有明显伤害ꎬ导致砷中毒ꎬ引起皮肤色素脱失㊁着色㊁角化及癌变[４]ꎮ

根据中国地方性砷中毒分布调查结果[５]ꎬ中国饮水型地方性砷中毒分布于８个省市区㊁４０个县旗市ꎬ大约２３４万人口受到高砷地下水影响ꎮ其中ꎬ饮用水砷含量>５０μｇ/Ｌ的高砷暴露人口超过５２万人ꎬ而且以地处西北的内蒙㊁山西㊁新疆㊁宁夏等省区饮水型砷中毒为最ꎮ为采取有效措施减少高砷地下水对这些地区人民群众的影响ꎬ近年来中国地质调查局在这些地区布署了多个水文地质调查项目ꎬ系统开展了高砷地下水水文地质㊁水化学特征㊁含水介质环境及其成因机理的调查研究ꎬ发表了一批研究成果ꎮ本文以这些成果为基础ꎬ对中国西北地区几个主要高砷地下水分布区的水文地质环境进行对比ꎬ并对其成因进行分析ꎮ１㊀中国西北高砷地下水产出分布总体

特征

１.１㊀内蒙古河套平原

内蒙古河套平原高砷地下水呈东西向带状分布ꎮ高砷水分布在地下１０~４０ｍ的浅层潜水 半承压水层ꎬ砷浓度变化范围７０~１３７０μｇ/Ｌ[６]ꎮ根据砷浓度

可以进一步划分为东㊁西两个分区ꎬ西部分区高砷地下水大致沿狼山山前断裂带呈串珠状分布ꎻ东部分区高砷地下水大致以五原县为中心向周围呈面状分布ꎮ西部串珠状单个异常规模相对较小但异常强度高ꎬ东部面状异常规模大但异常强度明显下降ꎬ说明砷的分布与水文地质条件关系密切(图１)ꎮ

１.２㊀山西大同盆地

山西大同盆地高砷地下水主要沿桑干河流域山阴县境内分布ꎬ在约９０ｋｍ(长)ˑ６ｋｍ(宽)的范围内形成强烈浓集ꎬ向两侧迅速减弱(图２)ꎮ高砷地下水主要分布在１５~６０ｍ深的浅层潜水 半承压水层ꎬ２０ｍ左右为砷最大浓度区ꎬ少数异常分布在１００~１５０ｍ的深部承压水层ꎮ砷浓度变化范围０.６~１８２０μｇ/Ｌꎬ高砷水井呈点状分布ꎬ不同浓度砷含量的水井交替存在ꎬ可能反应不同含水层砷含量的不同[７]ꎮ

１.３㊀新疆奎屯地区

新疆奎屯地区高砷地下水分布于天山北侧河流冲积平原的低洼区ꎬ从西侧艾比湖向东至奎屯呈带状分布(图３)ꎮ高砷地下水多分布在深层承压含水层(２００~

４００ｍ深度)ꎬ砷浓度从南部高海拔区(天山山脉)向北部低海拔区(山前河流冲积平原)逐渐增加ꎮ砷浓度变化范围２.２９~４００.６８μｇ/Ｌꎬ均值９１.０１μｇ/Ｌꎮ从采样结果看ꎬ全区有８８.７％的地下水砷浓度超出１０μｇ/Ｌ[８]ꎬ高砷地下水分布十分普遍ꎬ并且分布范围

图１㊀内蒙古河套平原高砷地下水分布图(据文献[６]修改)

Ｆｉｇ １㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｈｉｇｈａｒｓｅｎｉｃｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎＨｅｔａｏＰｌａｉｎꎬＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ

１.基岩山区界限ꎻ２.政区界限ꎻ３.断层ꎻ４.水域ꎻ５.Ａｓ含量>０.３ｍｇ/Ｌꎻ６.０.０５ｍｇ/Ｌ>Ａｓ含量>０.３ｍｇ/

Ｌꎮ

图２㊀山西大同盆地高砷地下水分布图(据文献[７]修改)

Ｆｉｇ ２㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｈｉｇｈａｒｓｅｎｉｃｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ

ｉｎＤａｔｏｎｇＢａｓｉｎꎬＳｈａｎｘｉ

Ｐｒｏｖｉｎｃｅ

图３㊀新疆奎屯地区高砷地下水分布图(据文献[８]修改)

Ｆｉｇ ３㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｈｉｇｈａｒｓｅｎｉｃｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎＫｕｉｔｕｎａｒｅａꎬＸｉｎｊｉａｎｇ

很广ꎬ向东在石河子一带也发现有高砷地下水存在ꎬ似乎与该地区的地球化学背景联系紧密[９]ꎮ

１.４㊀宁夏银川平原

宁夏银川平原高砷地下水沿黄河河道自西南向东北呈面状分布ꎮ砷主要富集在０~４０ｍ深的浅层潜水 半承压含水层中ꎬ砷含量变化范围１~８９μｇ/Ｌꎬ平均值１５.２８μｇ/Ｌꎻ４０ｍ深度以下砷含量变化范围１~

３５μｇ/Ｌꎬ平均值变化于６.６４~７.３１μｇ/Ｌ[１０]ꎮ空间上ꎬ砷异常形成南(贺兰县)北(平罗县)两个相对独立的中心ꎬ其中ꎬ北部异常中心无论在规模上还是砷异常

强度上明显高于南部中心(图４)[１１]

ꎮ

图４㊀宁夏银川平原高砷地下水分布图(据文献[１１]修改)

Ｆｉｇ ４㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｈｉｇｈａｒｓｅｎｉｃｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎ

ＹｉｎｃｈｕａｎＰｌａｉｎꎬＮｉｎｇｘｉ

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