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原生高砷地下水(上)(精)/当代杰出青年科学文库 版权信息
- ISBN：9787030628671
- 条形码：9787030628671 ; 978-7-03-062867-1
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
原生高砷地下水(上)(精)/当代杰出青年科学文库 内容简介
本书分上、中、下三篇，主要包括三个方面的内容：原生高砷地下水形成与分布机理、高砷地下水修复技术研发与示范、高砷地下水研究方法。系统总结优选尺度原生高砷地下水分布规律及内在机制，提出高砷地下水成因的新模型；详细阐述原生高砷地下水修复与改良的主要方法与技术，丰富和完善地下水污染修复理论与技术方法体系；开展详细的同位素地球化学与生物地球化学研究，发展水文地球化学方法体系，推动学科的创新发展。 本书可供水文地质、地下水科学与工程、环境科学与工程、水利工程等专业的本科生、研究生以及从业人员参考阅读。 审图号：GS(2019)4973号
原生高砷地下水(上)(精)/当代杰出青年科学文库 目录
目录
上篇 原生高砷地下水形成与分布机理
第1章 绪论 3
1.1 高砷地下水的危害 3
1.1.1 环境中的砷 3
1.1.2 含水层中的砷 4
1.1.3 砷暴露与人体健康 5
1.1.4 高砷地下水与地砷病 12
1.1.5 地砷病的地理分布 14
1.2 全球原生高砷地下水的分布 16
1.2.1 亚洲 18
1.2.2 欧洲 21
1.2.3 北美洲 22
1.2.4 南美洲 23
1.2.5 非洲 24
1.2.6 大洋洲 24
1.3 我国原生高砷地下水的分布 25
1.3.1 北方干旱-半干旱内陆盆地 25
1.3.2 南方冲洪积平原及河流三角洲 31
1.3.3 西南地区地热来源的砷 34
参考文献 36
第2章 原生高砷地下水系统的物源与沉积环境 46
2.1 地下水中砷的来源 46
2.1.1 主要含砷矿物 46
2.1.2 岩石、沉积物和土壤中的砷 48
2.1.3 受污染的地表沉积物 51
2.1.4 全新统冲积含水层的高砷地下水 52
2.1.5 山西大同盆地地下水系统中砷的来源 55
2.2 全球高砷含水层的沉积地层学特征 62
2.3 内陆湖相环境 64
2.3.1 内陆湖 64
2.3.2 内陆湖盆环境与高砷富集的联系 64
2.4 三角洲环境 65
2.4.1 三角洲的形成与发育 65
2.4.2 世界范围三角洲高砷地下水分布情况 66
2.5 冲洪积平原环境 67
2.5.1 冲积相与洪积相 67
2.5.2 世界范围冲洪积平原高砷地下水分布情况 68
2.5.3 冲洪积平原与高砷富集的关系 69
2.6 区域环境演化与高砷地下水的形成 69
2.6.1 孟加拉盆地1.8万年来沉积环境演化与高砷地下水形成：以Manikganj地区为例 72
2.6.2 江汉盆地末次冰期以来古环境演化与高砷地下水形成 75
2.6.3 大同盆地更新世沉积环境演化与高砷地下水形成：以东兴寨ZK09孔为例 77
参考文献 79
第3章 砷迁移转化的氧化还原过程 85
3.1 概述 85
3.2 氧化还原反应序列 85
3.3 地下水中砷的特征 92
3.4 地下水系统中砷的氧化还原循环 93
3.5 氧化还原过程对砷迁移的控制 95
3.5.1 盆地尺度地下水氧化还原演化过程 95
3.5.2 生物氧化还原过程对砷形态的影响 105
3.5.3 砷-铁-硫氧化还原耦合作用 112
3.6 砷迁移转化的氧化还原机理 123
参考文献 125
第4章 砷的界面地球化学行为 137
4.1 地下水系统的界面组成和特征 137
4.2 地下水无机-有机胶体特征及富砷意义 139
4.2.1 研究区概况 140
4.2.2 地下水化学特征 141
4.2.3 地下水胶体特征 141
4.2.4 胶体对砷迁移和转化的影响 146
4.3 砷在生物成因铁氧化物矿物上的界面行为 148
4.3.1 厌氧铁氧化菌的耐砷特征 149
4.3.2 厌氧铁氧化菌的亚铁氧化特征 153
4.3.3 厌氧铁氧化菌的吸附砷特征和机理 155
参考文献 167
第5章 有机质对地下水系统砷迁移转化的影响 178
5.1 概述 178
5.2 溶解性有机物特征 179
5.2.1 大同盆地高砷地下水的溶解性有机物特征 180
5.2.2 江汉平原高砷地下水的溶解性有机物特征 182
5.2.3 河套盆地高砷地下水的溶解性有机物特征 186
5.3 沉积物有机物特征 193
5.3.1 高砷地下水的水化学特征 193
5.3.2 沉积物的地球化学特征 195
5.3.3 沉积物的有机质特征 196
5.3.4 沉积物有机质对砷迁移的影响 201
5.4 沉积物有机物和溶解性有机物之间的关系 203
5.4.1 河套盆地 204
5.4.2 江汉平原 212
参考文献 219
第6章 地质微生物对砷迁移转化的影响 229
6.1 高砷地下水系统中砷抗性微生物多样性分析 229
6.1.1 不同高砷地下水系统中生物多样性分析 229
6.1.2 高砷地下水系统中不同埋深沉积物中细菌群落结构特征 232
6.1.3 细菌群落结构多样性与各主要形态砷之间的关系 234
6.1.4 相同高砷地下水系统研究区的不同位置相同埋深沉积物中细菌群落结构特征 235
6.1.5 相同埋深沉积物样B4-4和A3中细菌群落组成比较 236
6.1.6 高砷地下水中细菌群落结构特征 237
6.1.7 高砷地下水系统中细菌群落结构特征 239
6.2 砷的微生物形态转化过程 240
6.2.1 砷的微生物氧化作用 241
6.2.2 砷的微生物还原作用 242
6.2.3 砷的微生物甲基化作用 244
6.3 砷的微生物迁移 245
6.3.1 材料与方法 246
6.3.2 结果与讨论 246
6.4 砷的生物富集过程 251
6.4.1 材料与方法 251
6.4.2 结果与讨论 254
6.5 含水层中生物有效性砷 259
6.5.1 材料与方法 259
6.5.2 结果与讨论 261
6.6 微生物在砷迁移转化过程中的抗性机理 264
6.6.1 材料与方法 265
6.6.2 结果与讨论 267
参考文献 272
第7章 灌溉活动影响下砷的迁移富集 283
7.1 地下水流动系统对高砷地下水水化学特征的影响 283
7.1.1 地下水水化学特征 283
7.1.2 地下水锶含量与锶同位素组成特征 285
7.1.3 地下水流路径的反向地球化学模拟 289
7.1.4 地下水流对砷富集的影响 292
7.2 氢氧同位素及Cl/Br摩尔比值对灌溉活动的指示研究 292
7.2.1 灌溉区高砷地下水水化学特征 294
7.2.2 氢氧同位素组成特征 296
7.2.3 Cl/Br摩尔比值组成特征 300
7.2.4 灌溉作用对地下水系统中砷迁移影响 301
7.2.5 小结 302
7.3 灌溉活动对表层土壤中砷迁移的影响 303
7.3.1 试验区表土砷形态分布 303
7.3.2 灌溉对土壤不同形态砷垂向分布的影响 305
7.3.3 灌溉对土壤不同形态铁垂向分布的影响 307
7.3.4 灌溉对土壤中砷迁移的影响机制 308
7.4 灌溉活动影响下矿物相变对砷迁移富集的影响 308
7.4.1 小型砷污染试验场背景介绍 309
7.4.2 地下水水化学组成 310
7.4.3 灌溉过程中矿物相的反向地球化学模拟 315
7.5 灌溉活动影响下外源物质输入对砷迁移释放的影响 317
7.5.1 大同盆地灌溉活动 318
7.5.2 孟加拉国灌溉活动 328
7.5.3 对比研究及环境效应 333
参考文献 334
第8章 潜流带砷的迁移富集 343
8.1 潜流带结构与组成 343
8.1.1 潜流带结构 343
8.1.2 潜流带物质循环 345
8.1.3 潜流带中的砷 348
8.2 大同盆地潜流带表征及监测 350
8.2.1 潜流带地层物理结构探究 350
8.2.2 潜流带理化性质监测 362
8.3 大同盆地潜流带中砷的迁移转化 364
8.3.1 监测场背景 365
8.3.2 水位动态特征 366
8.3.3 稳定同位素组成特征 367
8.3.4 水化学组分变化特征 370
8.3.5 砷在地下水中的迁移 374
8.4 潜流带砷的迁移转化模拟 377
8.4.1 潜流带砷的水文地球化学模拟 377
8.4.2 潜流带砷的1D反应运移模型 382
8.4.3 小结 389
参考文献 390
第9章 地下水动态变化对砷迁移富集的影响 397
9.1 地下水动态变化的概念及类型 397
9.1.1 地下水动态变化的概念 397
9.1.2 地下水动态变化的类型及主要特征 397
9.2 地下水动态变化的影响因素 399
9.2.1 气象（气候）因素 399
9.2.2 水文因素 401
9.2.3 地质因素 401
9.2.4 人类活动因素 402
9.2.5 其他因素 403
9.3 地下水动态变化与地下水中砷含量的响应关系 403
9.3.1 明显的季节性变化特征 404
9.3.2 逐年上升或逐年降低 409
9.3.3 基本不随时间变化 412
9.4 地下水动态变化对含水层中砷迁移富集的影响 413
9.4.1 改变含水系统的氧化还原环境 413
9.4.2 改变地下水的pH 415
9.4.3 外源物质的输入 415
9.4.4 地下水径流条件改变 418
参考文献 421
第10章 地热流体来源砷在水环境中的迁移转化 427
10.1 国内外地热流体来源砷概况 427
10.2 典型地热系统来源砷的分布、迁移和归宿：云南腾冲热海热田 429
10.2.1 地热区概况 429
10.2.2 地热流体及相关天然水体中砷的分布规律 432
10.2.3 地热流体来源砷在热田环境中的迁移和转化 436
10.3 典型地热系统来源砷的分布、迁移和归宿：西藏羊八井和羊易热田 444
10.3.1 地热区概况 444
10.3.2 地热流体及相关天然水体中砷的分布规律 450
10.3.3 地热流体来源砷在热田环境中的迁移和转化 455
参考文献 461
上篇 原生高砷地下水形成与分布机理
第1章 绪论 3
1.1 高砷地下水的危害 3
1.1.1 环境中的砷 3
1.1.2 含水层中的砷 4
1.1.3 砷暴露与人体健康 5
1.1.4 高砷地下水与地砷病 12
1.1.5 地砷病的地理分布 14
1.2 全球原生高砷地下水的分布 16
1.2.1 亚洲 18
1.2.2 欧洲 21
1.2.3 北美洲 22
1.2.4 南美洲 23
1.2.5 非洲 24
1.2.6 大洋洲 24
1.3 我国原生高砷地下水的分布 25
1.3.1 北方干旱-半干旱内陆盆地 25
1.3.2 南方冲洪积平原及河流三角洲 31
1.3.3 西南地区地热来源的砷 34
参考文献 36
第2章 原生高砷地下水系统的物源与沉积环境 46
2.1 地下水中砷的来源 46
2.1.1 主要含砷矿物 46
2.1.2 岩石、沉积物和土壤中的砷 48
2.1.3 受污染的地表沉积物 51
2.1.4 全新统冲积含水层的高砷地下水 52
2.1.5 山西大同盆地地下水系统中砷的来源 55
2.2 全球高砷含水层的沉积地层学特征 62
2.3 内陆湖相环境 64
2.3.1 内陆湖 64
2.3.2 内陆湖盆环境与高砷富集的联系 64
2.4 三角洲环境 65
2.4.1 三角洲的形成与发育 65
2.4.2 世界范围三角洲高砷地下水分布情况 66
2.5 冲洪积平原环境 67
2.5.1 冲积相与洪积相 67
2.5.2 世界范围冲洪积平原高砷地下水分布情况 68
2.5.3 冲洪积平原与高砷富集的关系 69
2.6 区域环境演化与高砷地下水的形成 69
2.6.1 孟加拉盆地1.8万年来沉积环境演化与高砷地下水形成：以Manikganj地区为例 72
2.6.2 江汉盆地末次冰期以来古环境演化与高砷地下水形成 75
2.6.3 大同盆地更新世沉积环境演化与高砷地下水形成：以东兴寨ZK09孔为例 77
参考文献 79
第3章 砷迁移转化的氧化还原过程 85
3.1 概述 85
3.2 氧化还原反应序列 85
3.3 地下水中砷的特征 92
3.4 地下水系统中砷的氧化还原循环 93
3.5 氧化还原过程对砷迁移的控制 95
3.5.1 盆地尺度地下水氧化还原演化过程 95
3.5.2 生物氧化还原过程对砷形态的影响 105
3.5.3 砷-铁-硫氧化还原耦合作用 112
3.6 砷迁移转化的氧化还原机理 123
参考文献 125
第4章 砷的界面地球化学行为 137
4.1 地下水系统的界面组成和特征 137
4.2 地下水无机-有机胶体特征及富砷意义 139
4.2.1 研究区概况 140
4.2.2 地下水化学特征 141
4.2.3 地下水胶体特征 141
4.2.4 胶体对砷迁移和转化的影响 146
4.3 砷在生物成因铁氧化物矿物上的界面行为 148
4.3.1 厌氧铁氧化菌的耐砷特征 149
4.3.2 厌氧铁氧化菌的亚铁氧化特征 153
4.3.3 厌氧铁氧化菌的吸附砷特征和机理 155
参考文献 167
第5章 有机质对地下水系统砷迁移转化的影响 178
5.1 概述 178
5.2 溶解性有机物特征 179
5.2.1 大同盆地高砷地下水的溶解性有机物特征 180
5.2.2 江汉平原高砷地下水的溶解性有机物特征 182
5.2.3 河套盆地高砷地下水的溶解性有机物特征 186
5.3 沉积物有机物特征 193
5.3.1 高砷地下水的水化学特征 193
5.3.2 沉积物的地球化学特征 195
5.3.3 沉积物的有机质特征 196
5.3.4 沉积物有机质对砷迁移的影响 201
5.4 沉积物有机物和溶解性有机物之间的关系 203
5.4.1 河套盆地 204
5.4.2 江汉平原 212
参考文献 219
第6章 地质微生物对砷迁移转化的影响 229
6.1 高砷地下水系统中砷抗性微生物多样性分析 229
6.1.1 不同高砷地下水系统中生物多样性分析 229
6.1.2 高砷地下水系统中不同埋深沉积物中细菌群落结构特征 232
6.1.3 细菌群落结构多样性与各主要形态砷之间的关系 234
6.1.4 相同高砷地下水系统研究区的不同位置相同埋深沉积物中细菌群落结构特征 235
6.1.5 相同埋深沉积物样B4-4和A3中细菌群落组成比较 236
6.1.6 高砷地下水中细菌群落结构特征 237
6.1.7 高砷地下水系统中细菌群落结构特征 239
6.2 砷的微生物形态转化过程 240
6.2.1 砷的微生物氧化作用 241
6.2.2 砷的微生物还原作用 242
6.2.3 砷的微生物甲基化作用 244
6.3 砷的微生物迁移 245
6.3.1 材料与方法 246
6.3.2 结果与讨论 246
6.4 砷的生物富集过程 251
6.4.1 材料与方法 251
6.4.2 结果与讨论 254
6.5 含水层中生物有效性砷 259
6.5.1 材料与方法 259
6.5.2 结果与讨论 261
6.6 微生物在砷迁移转化过程中的抗性机理 264
6.6.1 材料与方法 265
6.6.2 结果与讨论 267
参考文献 272
第7章 灌溉活动影响下砷的迁移富集 283
7.1 地下水流动系统对高砷地下水水化学特征的影响 283
7.1.1 地下水水化学特征 283
7.1.2 地下水锶含量与锶同位素组成特征 285
7.1.3 地下水流路径的反向地球化学模拟 289
7.1.4 地下水流对砷富集的影响 292
7.2 氢氧同位素及Cl/Br摩尔比值对灌溉活动的指示研究 292
7.2.1 灌溉区高砷地下水水化学特征 294
7.2.2 氢氧同位素组成特征 296
7.2.3 Cl/Br摩尔比值组成特征 300
7.2.4 灌溉作用对地下水系统中砷迁移影响 301
7.2.5 小结 302
7.3 灌溉活动对表层土壤中砷迁移的影响 303
7.3.1 试验区表土砷形态分布 303
7.3.2 灌溉对土壤不同形态砷垂向分布的影响 305
7.3.3 灌溉对土壤不同形态铁垂向分布的影响 307
7.3.4 灌溉对土壤中砷迁移的影响机制 308
7.4 灌溉活动影响下矿物相变对砷迁移富集的影响 308
7.4.1 小型砷污染试验场背景介绍 309
7.4.2 地下水水化学组成 310
7.4.3 灌溉过程中矿物相的反向地球化学模拟 315
7.5 灌溉活动影响下外源物质输入对砷迁移释放的影响 317
7.5.1 大同盆地灌溉活动 318
7.5.2 孟加拉国灌溉活动 328
7.5.3 对比研究及环境效应 333
参考文献 334
第8章 潜流带砷的迁移富集 343
8.1 潜流带结构与组成 343
8.1.1 潜流带结构 343
8.1.2 潜流带物质循环 345
8.1.3 潜流带中的砷 348
8.2 大同盆地潜流带表征及监测 350
8.2.1 潜流带地层物理结构探究 350
8.2.2 潜流带理化性质监测 362
8.3 大同盆地潜流带中砷的迁移转化 364
8.3.1 监测场背景 365
8.3.2 水位动态特征 366
8.3.3 稳定同位素组成特征 367
8.3.4 水化学组分变化特征 370
8.3.5 砷在地下水中的迁移 374
8.4 潜流带砷的迁移转化模拟 377
8.4.1 潜流带砷的水文地球化学模拟 377
8.4.2 潜流带砷的1D反应运移模型 382
8.4.3 小结 389
参考文献 390
第9章 地下水动态变化对砷迁移富集的影响 397
9.1 地下水动态变化的概念及类型 397
9.1.1 地下水动态变化的概念 397
9.1.2 地下水动态变化的类型及主要特征 397
9.2 地下水动态变化的影响因素 399
9.2.1 气象（气候）因素 399
9.2.2 水文因素 401
9.2.3 地质因素 401
9.2.4 人类活动因素 402
9.2.5 其他因素 403
9.3 地下水动态变化与地下水中砷含量的响应关系 403
9.3.1 明显的季节性变化特征 404
9.3.2 逐年上升或逐年降低 409
9.3.3 基本不随时间变化 412
9.4 地下水动态变化对含水层中砷迁移富集的影响 413
9.4.1 改变含水系统的氧化还原环境 413
9.4.2 改变地下水的pH 415
9.4.3 外源物质的输入 415
9.4.4 地下水径流条件改变 418
参考文献 421
第10章 地热流体来源砷在水环境中的迁移转化 427
10.1 国内外地热流体来源砷概况 427
10.2 典型地热系统来源砷的分布、迁移和归宿：云南腾冲热海热田 429
10.2.1 地热区概况 429
10.2.2 地热流体及相关天然水体中砷的分布规律 432
10.2.3 地热流体来源砷在热田环境中的迁移和转化 436
10.3 典型地热系统来源砷的分布、迁移和归宿：西藏羊八井和羊易热田 444
10.3.1 地热区概况 444
10.3.2 地热流体及相关天然水体中砷的分布规律 450
10.3.3 地热流体来源砷在热田环境中的迁移和转化 455
参考文献 461
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原生高砷地下水(上)(精)/当代杰出青年科学文库 节选
上篇 原生高砷地下水形成与分布机理 绪论 第1章 1.1高砷地下水的危害 砷（As）是自然界中一种有毒元素，在自然界的200多种矿物中均有发现。岩石和沉积物中的砷在生物地球化学和水文地质作用下会进入地下水中（Fendorf et al.， 2010）。当地下水中的砷质量浓度超过世界卫生组织（World Health Organization，WHO）推荐的饮用水标准10μg/L时，便可认为是高砷地下水（WHO， 2011）。人体过量摄入砷会导致一系列的健康危害，包括急性心肌梗死，慢性色素沉着过度、高度角质化、肢体坏疽、结节瘤，甚至皮肤癌、肺癌、膀胱癌和肾癌等诸多致命疾病（Sharma et al.， 2014）。据统计，高砷地下水在全球范围内六大洲、70余个国家均有分布，直接受暴露或危害人口超过1亿（Ravenscroft et al.， 2009）。其中，印度、孟加拉国、越南、柬埔寨、缅甸和中国等国家受灾尤为严重（Guo et al.， 2013; Fendorf et al.， 2010）。仅就中国而言，约2000万人口正遭受高砷地下水的威胁（Rodríguez-Lado et al.， 2013）。高砷地下水问题已然成为全球性公众健康事件，并受到研究者的广泛关注和高度重视。 1.1.1环境中的砷 自然界中的砷广泛分布于大气、水、土、岩石和生物体中。目前，学界普遍认为环境中的砷主要来源于人类活动（如铜、铁、铅、锌等金属的冶炼，木材和煤炭的焚烧，化工生产，含砷矿床的开采，含砷农药的使用，含砷废物的不合理弃置等）或天然过程（如火山活动、地表岩石风化，地表/地下水-沉积物系统中的含砷矿物对砷的释放等）。不同环境介质中砷浓度的情况如表1-1-1所示。 1.1.2 含水层中的砷 含水层沉积物中砷的质量分数通常较低，如第四系松散沉积物典型值为5～10mg/kg（Smedley and Kinniburgh， 2002）；但在某些盆地或三角洲地区，沉积物砷质量分数会显著升高，例如，在我国大同盆地，高砷含水层中沉积物砷质量分数高达51.5mg/kg，平均值为22.8mg/kg（Xie et al.， 2013）。根据地质演化历程不同，含水层中固相砷的宿主矿物包括砷黄铁矿、硫化砷矿、含砷金属氧化物/氢氧化物、黏土矿物和有机质等（O’Day， 2006）。研究表明，大多数含水层中砷主要与铁（Fe）氧化物/氢氧化物矿物相结合，砷可极度聚集，如赤铁矿和水铁矿中的砷/铁质量比值分别可达160mg/kg和76000mg/kg（Deng et al.， 2011; 谢先军， 2008）。 根据含水层类型的不同，水中砷质量浓度往往差异显著，从低于0.5μg/L到超过5000μg/L，天然热水中的砷质量浓度甚至达到50mg/L以上（Smedley and Kinniburgh， 2002）。高砷地下水（As质量浓度>10μg/L）大多见于干旱-半干旱的内陆盆地和湿热的河流三角洲，也见于沿海和内陆平原地带（Guo et al.， 2013; Nordstrom， 2002）。在内陆盆地，高砷地下水常发生于由冲积或湖积沉积物构成的第四系浅层含水层（Guo et al.， 2012; Wang et al.， 2009）。在这些盆地区域，低矮平坦的地貌导致区域水力梯度较低，由细砂、粉细砂和粉土等构成的含水层介质通常渗透性较弱（渗透系数K通常小于5m/d）。这些因素的综合结果是地下水流滞缓，冲刷作用十分有限，有利于还原性地下水环境的形成，但不利于砷的物理冲洗和运移。在河流三角洲地带，高砷地下水多赋存于构造沉降促成的第四系浅层河积或海积非承压或半承压含水层（Postma et al.， 2010; Ahmed et al.， 2004）。受海侵影响，海洋沉积物可能与河流沉积物相互交错层叠，含水层介质主要由粉细砂、粉土和粉黏等组成，同时含有丰富的天然有机质。同样，较低的区域水力梯度和缓滞的地下水流速有利于强还原性含水层环境的形成。 高砷地下水在局部或区域范围内呈补丁状、条状或面状分布，砷含量表现出高度的空间变异性（Smedley and Kinniburgh， 2002）。例如，在我国呼和浩特盆地，高砷地下水通常发生于富含天然有机质的冲积扇和湖积平原的过渡地带，地下水砷质量浓度从小于10μg/L到1860μg/L，即使在近距离内砷质量浓度也会有数量级的差别（Smedley et al.， 2003）。在我国河套盆地，高砷地下水呈条带形分布于盆地沉降中心的半承压浅层含水层，地下水砷质量浓度在1～970μg/L，沿地下水流向呈现大幅度波动（Guo et al.， 2013， 2008）。在我国大同盆地，地下水砷质量浓度为2～1300μg/L，高砷地下水呈面状分布于盆地中心低洼带的含水层中，即使在同一深度内砷质量浓度显著分散（Wang et al.， 2009; Xie et al.， 2008）。在孟加拉三角洲，砷质量浓度在30～330μg/L变化，高砷地下水呈补丁状分布于河流中下游的半承压或承压含水层中，砷质量浓度分布高度不均匀（Charlet et al.， 2007）。在越南红河三角洲，砷质量浓度在5～500μg/L波动，高砷地下水主要分布于中央区域靠近红河干流的浅层含水层中，但即使在数百米范围内砷质量浓度也会相差两个数量级（Postma et al.， 2007）。 综合来看，不论在内陆盆地还是在沿海河流三角洲，天然高砷地下水通常发生于碱性和还原性的地下水环境中，水化学具有一定的规律性。这些高砷地下水的pH基本在7～9波动，局部可达9以上，氧化还原电势（redox potential，ORP，常以Eh值表示）多为负值，甚至低至-300mV，HCO- 3质量浓度普遍较高（500～2000 mg/L），而NO- 3与SO2- 4质量浓度相对偏低甚至不可检出（Wang et al.， 2014; Guo et al.， 2013; Charlet and Polya， 2006）。沉积物和地下水常常富含生物易降解的天然有机质[如在大同盆地分别达1.0%（质量分数）和100mg/L（质量浓度）]，为氧化还原反应提供了可用电子供体，极大地促进了含水层还原环境的形成（McArthur et al.， 2004）。 1.1.3砷暴露与人体健康 在环境科学研究领域，砷是公认的环境中危害性*大的致癌物质之一。早在1968年，世界卫生组织就在其颁布的环境污染报告中把砷排在有害污染物的首位。砷暴露主要分为急性砷暴露和慢性砷暴露。人体砷暴露的途径主要包括呼吸吸入、食物和饮水摄入、经皮肤吸收，根据砷进入人体的多少可以引起急性或慢性砷中毒。急性砷中毒多见于消化道，主要表现为立即出现的呕吐，食道、腹部疼痛出血及血性便等，抢救不及时可能造成死亡。慢性砷中毒症状和体征对于不同个体和不同地域的人是有差异的。一般在砷进入机体后，经过十几年甚至几十年的蓄积才发病，其对健康的危害是多方面的，砷进入人体后随血液流动分布于全身各组织器官，可引发多器官组织和功能上的异常改变。研究表明，砷的摄入可增加心血管系统（高血压、贫血、血小板减少症等）、呼吸系统（慢性咳嗽、慢性支气管炎）、胃肠系统、生殖系统、外周血管、脑血管病变、周围神经病变、2型糖尿病及内脏肿瘤（肺癌、肾癌、膀胱癌、结肠癌）等的患病风险，其中皮肤病损是*常见的表现之一。 1.心血管系统 长期暴露于高砷饮用水的环境中与心血管疾病的发展息息相关（Henke， 2009; Wang et al.， 2007; Navas-Acien et al.， 2005）。世界范围内因各种病因的心血管疾病导致死亡的概率很高。许多流行病学研究表明，砷暴露与心血管系统疾病的发展存在量变关系。颈动脉粥样硬化和心电图异常是长期暴露于高砷饮用水的环境引起的亚临床失常（Wang et al.， 2007）。长期砷暴露的临床结果还包括周围性血管疾病、缺血性心脏病和脑血管疾病。 1）周围血管疾病 Tsai等（1999）研究了中国台湾省西南部人群中周围性血管疾病死亡率与饮用水中砷暴露之间的关系。在年龄调整后，周围血管疾病的标准化死亡比在砷暴露人群中比在对照人群中显著增加，男性标准化死亡比为3.56，女性标准化死亡比为2.3。当饮用水源变为砷含量较低的水源时，砷暴露的台湾人群中周围性血管疾病死亡率降低（Yang， 2006）。在其他国家，如墨西哥和智利，周围性血管疾病在暴露于饮用高砷水环境中的人群中还存在增加的趋势（NRC，1999）。 乌脚病是20世纪50年代末期中国台湾省西南沿海地区特有的末梢血管阻塞疾病，因患者双足发黑而得名（Tseng， 2005; Tseng et al.， 2005）。该疾病的发病率每1000人中6.5～18.9人不等。乌脚病的一些早期症状包括四肢麻木、寒冷及间歇性跛行或外周动脉的缺失，这些症状可发展成溃疡、坏疽，严重时将导致自发性截肢。乌脚病是由饮用原生高砷地下水或被砷污染的深自流井水引起的。这些井水中的砷质量浓度的中位值范围为0.7～0.93mg/L。自流井水中的腐殖质对乌脚病没有作用（Yu et al.， 2002）。 2）缺血性心脏病 当对心肌的氧供应减少时导致缺血性心脏病。Chen等（1996）在对中国台湾省西南部地方性砷中毒的几个村庄的居民进行的生态研究调查发现，在校正其他风险因素后，如年龄和吸烟情况，随着砷暴露的增加，缺血性心脏病的累积死亡率增加。当砷暴露100μg/L的平均收缩压分别增加1.9mmHg、3.9mmHg和6.8mmHg（1mmHg=1.33322×102Pa），这种收缩压的增加在砷暴露下具有统计学显著性，平均舒张压也随着砷暴露而显著增加，但增幅较小。 2. 内分泌系统 成人中2型糖尿病（非胰岛素依赖型糖尿病）与长期饮用高砷水相关（Henke， 2009; Chen et al.， 2007）。Lai等（1994）、Tseng等（2000）在中国台湾省和Rahman等（
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