地下水砷污染资料汇总.pdf

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1、地 下 水 碑 污 染 资 料 汇 总 目 录 1.引 言：地 下 水 碎 污 染 危 及 近 2000万 国 人.12.像 中 国 这 样 幅 员 辽 阔 的 国 家，对 每 一 口 地 下 水 井 进 行 监 测 极 其 困 难.13.不 同 于 人 为 造 成 的 个 别 碑 污 染 事 件，地 下 水 天 然 污 染 更 具 有 普 遍 性.24.全 球 高 碑 地 下 水 分 布 及 其 危 害.45.全 球 地 下 水 神 污 染 风 险.85.1.全 球 地 下 水 碑 污 染 地 图.95.2.农 作 物 碑 污 染 的 威 胁.95.3.废 弃 的 神 矿 遗 址.105.4

2、.加 强 碑 迁 移 转 化 研 究.101.引 言：地 下 水 碑 污 染 危 及 近 2000万 国 人 20多 年 来，内 蒙 古 自 治 区 孟 克 哈 日 根 嘎 查 47岁 的 村 民 吴 智 强 带 着 一 身“怪 病”，跑 遍 了 当 地 和 北 京 的 十 几 家 医 院。他 手 掌 上 长 着 密 密 麻 麻、大 小 不 等 像 老 茧 一 样 的 肉 刺。“这 层 痂 子 硬 硬 的，一 拿 东 西 就 磨 得 钻 心 疼。”吴 智 强 告 诉 中 国 青 年 报 记 者。他 身 上 也 长 了 很 多，黑 的、白 的、青 的，“像 花 地 毯”。让 老 吴 染 上 这

3、身 怪 病 的 罪 魁 祸 首，是 化 学 元 素 周 期 表 中 排 名 33的 碑 一 一 它 最 为 人 熟 知 的 是 其 氧 化 物，砒 霜。碑 会 从 地 层 中 渗 析 到 地 下 水，长 期 饮 用 碑 超 标 的 地 下 水，容 易 罹 患 饮 水 型 地 方 性 碑 中 毒（简 称“地 珅 病”），严 重 者 可 导 致 肺 癌、皮 肤 癌 等 癌 症。在 科 学 杂 志 最 近 发 表 的 一 篇 论 文 中，吴 智 强 所 在 村 子 的 位 置，以 及 与 之 毗 邻 的 差 不 多 整 个 河 套 平 原，基 本 被 涂 成 红 色 或 黄 色，这 意 味 着，吴

4、智 强 生 活 在 水 碑 污 染 高 风 险 地 区。根 据 文 章 提 供 的 预 测 模 型 数 据，和 老 吴 一 样，生 活 在 地 下 水 碑 超 标 的 高 风 险 地 区 的 中 国 人 有 1958万 人 之 多。中 国 疾 控 中 心 环 境 流 行 病 研 究 室 副 主 任 尚 琪 在 接 受 中 国 青 年 报 记 者 采 访 时，对 这 个 数 字 表 示 基 本 认 可。论 文 的 作 者 之 一 安 妮 特 约 翰 逊 则 指 出 了 问 题 严 重 性：“在 高 危 地 区，碎 的 危 险 与 高 人 口 密 度 是 同 时 存 在 的。”论 文 第 二 作

5、者、中 国 医 科 大 学 公 共 卫 生 学 院 教 授 孙 贵 范 向 中 国 青 年 报 记 者 表 示，很 多 年 来，除 了 已 发 现 的 碑 中 毒 病 区 外，有 关 部 门 还 不 清 楚 哪 些 地 方 的 地 下 水 存 在 碑 污 染。“这 个 模 型 简 直 是 太 重 要 了。”孙 贵 范 说，“改 水 技 术 容 易 实 现，但 首 先 是 知 道 哪 些 地 方 可 能 存 在 神 污 染。”2.像 中 国 这 样 幅 员 辽 阔 的 国 家，对 每 一 口 地 下 水 井 进 行 监 测 极 其 困 难 第 1 页 共 10页2 0 1 5年 8 月 中 旬，

6、刚 从 云 南 弥 渡 县 回 到 沈 阳 的 孙 贵 范，没 过 几 天 便 乘 坐 飞 机 到 瑞 士。在 过 去 的 2 0多 年 里，他 几 乎 走 遍 全 国，进 行 碑 危 害 研 究。在 苏 黎 世 瑞 士 联 邦 政 府 水 科 学 与 技 术 研 究 所，科 学 杂 志 的“东 家”美 国 科 学 促 进 会 专 门 为 瑞 士、中 国、西 班 牙 三 国 研 究 人 员 合 作 完 成 的 中 国 的 地 下 水 神 污 染 召 开 了 新 闻 发 布 会。这 一 期 科 学 杂 志 的 封 面，用 的 就 是 一 张“中 国 水 神 污 染 风 险 地 图”。去 往 发

7、布 会 的 路 上，孙 贵 范 还 对 在 弥 渡 县 见 到 的 情 景 历 历 在 目。因 为 水 源 缺 乏，当 地 老 百 姓 不 得 不 使 用 附 近 的 温 泉 水，而 那 种 水 含 神 浓 度 较 高。早 在 上 世 纪 6 0年 代，我 国 居 民 开 始 大 规 模 使 用 管 井（也 称 手 压 井）汲 取 地 下 水 作 为 饮 用 水。“通 过 手 压 井 抽 出 来 的 很 可 能 是 受 碑 污 染 的 地 下 水。”孙 贵 范 介 绍 说，“由 于 地 质 学 和 地 球 化 学 等 许 多 因 素 的 影 响，碑 很 容 易 从 地 下 岩 层 中 溶 到

8、水 里。世 界 卫 生 组 织 目 前 给 出 的 地 下 水 碑 含 量 的 推 荐 值 是 每 升 水 含 碑 0.0 1毫 克，长 期 饮 用 的 地 下 水 若 超 过 这 个 值，就 会 造 成 碑 的 危 害。吴 智 强 所 在 的 村 子，全 村 人 口 2 2 9人，出 现 神 中 毒 的 村 民 占 到 十 分 之 一。据 村 支 书 介 绍，像 吴 智 强 等 三 四 个 人 是 最 严 重 的，已 经 基 本 丧 失 劳 动 力。据 相 关 研 究，长 期 摄 入 神，会 引 起 皮 肤 色 素 沉 着、手 掌 和 足 底 角 化 过 度、肝 病、损 害 心 血 管 和

9、肾 功 能。“最 严 重 的 是 癌 症。”孙 贵 范 说，“神 是 国 际 癌 症 组 织 确 认 的 第 一 类 人 类 致 癌 物，这 就 是 全 球 关 注 它 的 重 要 原 因。”瑞 士 的 那 场 新 闻 发 布 会 通 报 了 三 国 研 究 人 员 历 时 4 年 的 研 究 成 果。在 文 章 提 供 的 一 份“中 国 水 种 污 染 风 险 地 图”中，新 疆、内 蒙 古、山 西 等 地 被 涂 成 表 示 较 为 严 重 的 深 红 色 和 黄 色。除 此 之 外，一 些 过 去 被 排 除 在 外 和 未 知 的 高 风 险 地 区 也 被 标 注 出 来，包 括

10、辽 宁 西 部、山 东、江 苏、安 徽、河 南 等 江 淮 地 区、四 川 中 部，以 及 甘 肃 的 黑 河 盆 地 等 区 域。北 京 个 别 地 区 也 存 在 风 险。而 早 在 论 文 发 布 4 个 月 前，美 国 马 里 兰 大 学 巴 郡 分 校 化 学 博 士 周 景 就 发 微 博 称，有 除 神 技 术 快 1 0年 了，就 缺 国 家 发 布 的 数 据。她 还 特 别 强 调：“最 欢 迎 这 类 信 息!没 数 据，让 技 术 也 无 用 武 之 地。”从 2 001年 到 2 0 05年，卫 生 部 组 织 全 国 地 方 病 研 究 单 位 对 国 内 4 4.

11、5万 口 水 井 进 行 了 硅 污 染 监 测，但 这 还 不 到 总 量 的 八 分 之 一，若 要 全 部 完 成 估 计 还 需 2 0年 的 时 间。正 如 科 学 杂 志 副 主 编 尼 克 温 金 顿 在 新 闻 发 布 会 上 指 出 的，“像 中 国 这 样 幅 员 辽 阔 的 国 家，对 每 一 口 地 下 水 井 进 行 监 测 是 极 其 困 难 的”。2 0 0 9年，中、瑞、西 三 国 的 科 学 家 开 始 合 作，试 图 以 一 种 新 的 模 型 来 预 测 中 国 地 下 水 碑 浓 度 的 高 低 分 布。3.不 同 于 人 为 造 成 的 个 别 碑 污

12、 染 事 件，地 下 水 天 然 污 染 更 具 有 普 遍 性 第 2 页 共 1 0页“我 们 这 个 团 队 涉 及 多 个 学 科、多 个 国 家。”孙 贵 范 特 别 强 调 了 此 次 合 作 的 特 殊 性，“这 里 面 有 搞 地 质 的、地 球 化 学 的、水 文 的、遥 控 的，中 国 研 究 员 直 接 涉 及 人 体 健 康，以 及 具 体 水 样 采 集 和 检 测。”研 究 人 员 各 展 所 长，收 集 模 型 所 需 的 地 理 参 数、化 学 指 标、物 理 指 标、土 壤 地 质 等 8 个 参 数，目 标 就 是 绘 制 出 碑 污 染 风 险 地 图。“

13、比 如，内 蒙 古 的 地 质 形 成 于 全 新 世（11500年 前 至 现 在，是 最 年 轻 的 地 质 时 期），地 层 中 的 碑 容 易 溶 到 地 下 水 里；盐 碱 地 中 的 碑 也 容 易 溶 到 地 下 水 里。”孙 贵 范 解 释 道。具 备 的 参 数 项 越 多，说 明 当 地 碑 超 标 的 风 险 越 大。根 据 这 8个 指 标，再 结 合 2600多 个 村 子 的 采 样 调 查 结 果，研 究 人 员 在 地 图 上 计 算 出 5 8万 平 方 公 里 的 地 方 存 在 地 下 水 碑 超 标 风 险。其 中 风 险 概 率 最 高 的 地 方 被

14、 涂 成 深 红 色。这 个 模 型 可 达 到 1平 方 公 里 的 精 确 度，“也 就 是 一 两 个 村 子 的 面 积”。但 研 究 人 员 也 清 楚，每 口 井 的 硅 浓 度 会 在 短 距 离 内 发 生 很 大 的 变 化，这 是 地 下 水 碑 污 染 的 特 点，有 时 一 墙 之 隔 的 两 户 村 民 院 子 里 打 出 来 的 井 水 碑 含 量 都 可 能 相 差 很 多。在 模 型 的 验 证 中，结 果 表 明，对 碑 污 染 地 区 的 预 测 可 达 到 77%的 准 确 度，对 预 测 出 的 非 污 染 地 区 的 准 确 度 可 达 85%以 上。

15、孙 贵 范 指 出：“模 型 预 测 是 指 出 可 能 受 碑 污 染 的 区 域，具 体 到 哪 一 口 井 的 水 碑 浓 度，必 须 进 行 检 测。”至 于 1958万 的 人 口 数 据，是 根 据 联 合 国 一 个 关 于 地 球 表 面 人 口 密 度 的 网 站，以 一 个 平 方 公 里 为 精 度，通 过 覆 盖 面 积 计 算 出 来 的。“但 不 能 说 1958万 人 碑 中 毒，我 们 所 说 的 是 地 域 覆 盖 的 地 下 水 可 能 有 碎 污 染。”孙 贵 范 告 诉 中 国 青 年 报 记 者，“这 个 数 字 也 含 位 于 风 险 区 域 的 城

16、 市 人 口，而 城 市 人 口 喝 自 来 水，当 然 这 部 分 人 群 应 该 去 掉。”这 意 味 着，如 果 减 去 饮 用 自 来 水 的 城 市 人 口，1958万 这 一 数 字 将 有 所 缩 水。“城 市 自 来 水 都 经 过 了 水 处 理 技 术，碎 含 量 是 达 标 的。”孙 贵 范 指 出。尚 琪 还 特 别 强 调，与 其 他 饮 用 水 质 超 标 不 同，这 些 区 域 发 生 的 地 下 水 神 超 标 与 人 为 污 染 无 关。“存 在 于 地 层 中 的 碑 是 可 以 自 然 渗 析 到 地 下 水 中 的。”尚 琪 说，“不 同 于 人 为 造

17、 成 的 碑 污 染 多 呈 个 别 事 件，地 下 水 的 问 题 更 具 有 普 遍 性。”中 国 科 学 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 环 境 修 复 研 究 中 心 主 任 陈 同 斌 指 出，根 据 卫 生 部 展 开 的“全 国 水 碑 污 染 抽 样 筛 查 计 划”，国 家 疾 控 中 心 早 在 2005年 就 推 测 有 1470万 人 生 活 在 水 碑 超 标 地 区，其 中 有 560万 人 生 活 在 高 危 地 区。“一 开 始，老 百 姓 谁 会 想 到 自 己 天 天 在 喝 砒 霜？”孙 贵 范 讲 起 论 文 的 意 义，激 动 地 连 着

18、说 了 两 个“太 重 要”。他 认 为 这 幅 风 险 地 图 关 键 在 于 新 发 第 3 页 共 1 0页现 了 一 些 高 危 区 域。有 媒 体 评 价 称，这 是 年 来 地 下 水 碑 污 染 高 危 区 域 名 单 首 次 被 大 规 模 刷 新。事 实 上，论 文 第 三 作 者、来 自 瑞 士 联 邦 水 科 学 与 技 术 研 究 所 的 迈 克 尔 伯 格 早 在 5年 前，就 绘 制 了 一 份 东 南 亚 和 孟 加 拉 国 的“碎 污 染 风 险 地 图”一 一 这 是 第 一 份 地 下 水 碑 污 染 的 风 险 地 图 一 一 发 表 在 自 然 地 球

19、科 学 上。“中 国 是 除 了 孟 加 拉 国 以 外，碎 中 毒 最 严 重 的 地 方 之 一。”孙 贵 范 说。来 自 著 名 医 学 杂 志 柳 叶 刀 引 用 的 数 据，孟 加 拉 国 每 5 名 死 亡 者 中 就 有 1 名 是 因 为 神 中 毒 及 其 所 引 发 的 相 关 疾 病 所 致。据 相 关 报 道，我 国 于 1980年 在 新 疆 发 现 了 首 个 饮 水 碑 中 毒 的 病 人，之 后 在 内 蒙 古 和 山 西 等 省 区 陆 续 发 现。上 世 纪 9 0年 代 初，卫 生 部 门 把 地 碑 病 列 为 我 国 的 五 大 地 方 病 之 一。碑

20、 中 毒 是 一 种 慢 性 病，有 的 潜 伏 期 要 几 十 年。1987年，吴 智 强 第 一 次 发 现 自 己 的 皮 肤 异 样 时，被 当 地 大 夫 诊 断 为 鸡 眼 等 普 通 的 皮 肤 病。在 漫 漫 求 医 途 中，他 有 时 告 诉 医 生 自 己 是 神 中 毒，却 遭 到 反 问：“什 么 是 碑?”“神 在 体 内 积 累 了 十 几 二 十 年 后，各 地 病 例 终 于 在 8 0年 代 陆 续 出 现。”1993年，孙 贵 范 从 日 本 访 学 回 国，那 时 卫 生 部 门 刚 刚 将 碑 中 毒 定 为 一 种 地 方 病。“当 时 老 百 姓 都

21、 很 震 惊，都 反 映 到 国 务 院 去 了。”孙 贵 范 回 忆 道，“那 时 候 就 觉 得 意 义 重 大，得 赶 紧 下 工 夫 研 究 这 个 病。”和 吴 智 强 一 样，孙 贵 范 早 期 接 触 的 病 人 并 不 知 道 自 己 得 了 什 么 病，有 的 觉 得 头 晕 头 痛，以 为 是 干 活 儿 累 的，有 的 出 现 皮 肤 角 化 就 去 皮 肤 科 找 大 夫 看。“一 开 始，老 百 姓 谁 会 想 到 自 己 天 天 在 喝 砒 霜?”谈 起 地 神 病 的 防 治，孙 贵 范 的 回 答 很 简 单：“没 有 别 的，就 是 改 水。”据 介 绍，“十

22、 一 五”期 间，国 家 投 入 了 数 十 亿 元 来 改 水。在 过 去 2 0多 年 里，仅 仅 孙 贵 范 带 领 的 团 队 就 不 断 发 现 地 下 水 碑 超 标 的 村 子，然 后 由 卫 生 部 门 进 行 检 测，再 报 到 水 利 部，进 行 改 水。“这 些 之 前 比 较 明 显 的 病 区 和 污 染 区 都 改 完 了。”孙 贵 范 告 诉 记 者，“改 水 没 有 什 么 太 大 的 技 术 难 题，引 用 水 库、湖 泊 的 蓄 水、打 深 井、或 者 对 抽 出 来 的 有 污 染 的 水 处 理 进 行 改 水。”如 今 孟 克 哈 日 根 嘎 查 全

23、部 用 上 了 干 净 的 山 泉 水，才 将 村 里 的 病 情 控 制 住。但 是，这 些 仅 仅 是 针 对 地 下 水 神 超 标 问 题。陈 同 斌 指 出，碎 污 染 还 存 在 于 土 壤 中，“对 土 壤 中 的 碑 污 染 进 行 修 复 要 困 难 得 多”。他 的 办 公 室 里，就 摆 放 着 几 盆 用 来 吸 附 土 壤 中 碑 的 娱 蚣 草。“这 是 目 前 去 除 土 壤 中 的 神 最 有 效 的 方 法。”他 指 着 一 盆 娱 蚣 草 说。但 对 于 吴 智 强 来 说，碑 已 经 摧 毁 了 他 的 人 生。如 今，吴 智 强 已 经 离 婚，和 母

24、亲 还 有 儿 子 住 在 一 间 2 0平 方 米 的 租 屋 里，靠 低 保 生 活。今 年 7月，他 又 去 医 院 做 检 查，医 生 割 下 一 块“肉 钉”进 行 检 测，告 诉 他 病 情 并 没 有 恶 化，随 后 又 加 了 一 句：“10年 不 喝 这 种 水 也 不 一 定 能 好。”4.全 球 高 碑 地 下 水 分 布 及 其 危 害 第 4 页 共 1 0页碑 是 一 种 有 毒 元 素，矿 物 中 的 碑 会 通 过 水 文 地 球 化 学 和 生 物 地 球 化 学 作 用 进 入 到 地 下 水 中，导 致 一 些 地 区 出 现 原 生 的 高 碑 地 下

25、水，其 碑 含 量 远 远 超 过 世 界 卫 生 组 织 指 定 的 饮 用 水 标 准（1 0咫/L）。高 碑 地 下 水 直 接 影 响 着 人 类 和 野 生 动 物 的 健 康，长 期 饮 用 高 碑 地 下 水 会 导 致 人 体 出 现 皮 肤 色 素 异 常、角 质 化、皮 肤 癌、内 脏 癌 症 等 慢 性 硅 中 毒。据 联 合 国 儿 童 基 金 会 调 查 报 告，目 前 全 球 范 围 内 70多 个 国 家 和 地 区 都 有 高 碑 地 下 水 分 布，具 有 地 源 性 特 征，主 要 包 括 印 度、孟 加 拉、柬 埔 寨、中 国、越 南、缅 甸、美 国 等

26、国 家，其 影 响 的 人 口 达 1.4亿，且 呈 现 出 升 高 的 趋 势。为 了 确 定 未 知 的 碑 污 染 地 区，更 清 楚 地 明 确 这 个 全 球 问 题 的 分 布 范 围 等，首 先 需 要 明 确 高 碑 地 下 水 的 分 布，其 次，人 类 大 量 开 采 地 下 水 资 源 的 行 为 如 何 影 响 高 碑 地 下 水 向 周 边 或 邻 近 没 有 碑 污 染 的 含 水 层 迁 移，也 非 常 值 得 探 索。已 有 研 究 表 明，可 以 利 用 实 测 碎 浓 度 数 据 库 和 相 关 地 质 参 数（如 气 候、土 壤、地 质、地 形 相 关 参

27、 数），采 用 统 计 学 习 方 法 预 测 高 碑 地 下 水 的 分 布。考 虑 到 碑 浓 度 的 健 康 风 险，模 拟 时 考 虑 其 超 过 世 界 卫 生 组 织 规 定 的 标 准 的 可 能 性。Podgorski和 B erg两 人 基 于 收 集 到 的 来 自 于 8 0多 份 地 下 水 碎 含 量 研 究 报 告（碑 含 量 数 据 大 于 200,000）,将 得 到 的 碑 含 量 数 据 平 均 分 配 到 l k m 2网 格 中，形 成 用 于 模 拟 的 超 过 55,0 0 0个 碑 含 量 数 据 点，得 到 全 球 碑 含 量 数 据 点 分 布

28、 图（图 1）。在 此 基 础 上，综 合 考 虑 包 括 土 壤 参 数（表 土、底 土、p H和 fluvisols）、气 候 参 数（降 水 量、实 际 和 潜 在 蒸 散 发 量 及 其 综 合 温 度）和 地 形 湿 度 指 数 相 关 的 1 1个 变 量，建 立 了 随 机 预 测 模 型，得 到 迄 今 为 止 最 准 确、最 详 细 的 全 球 地 下 水 碑 含 量 分 布 图（图 2）。该 图 明 确 了 给 定 1 k m 2单 元 格 地 下 水 中 碑 含 量 超 过 1 0咫/L 的 概 率，模 型 的 不 确 定 性 取 决 于 概 率 本 身。模 型 中 1

29、1个 预 测 变 量 中，土 壤 fluvisols和 p H表 现 出 更 大 的 影 响 性，而 温 度 的 影 响 性 最 小。例 如 在 巴 基 斯 坦 这 种 干 旱、氧 化 环 境 下，土 壤 p H就 是 很 重 要 的 变 量。因 地 质 数 据 少，该 模 型 并 未 考 虑 地 质 因 素 对 高 碑 地 下 水 分 布 的 影 响，但 并 不 说 明 地 质 因 素 对 其 无 影 响。1 2000 km180*W 160*W 140*W 120*W 100*W MTW 60*W 40*W 2fl*W 20*E 4(FE 60窄 80*E 1XTE!40*E 160*E

30、180*E图 1 全 球 碑 含 量 分 布，不 包 括 来 源 于 已 知 的 埋 深 超 过 100 m 的 确 含 量 数 据(Podgorski and Berg,2020)第 5 页 共 1 0页180-W 140M 120*W 100*W W W 6O*W 40*W 2CTW 0 t 2O*E 40*E 6O*E 80*E 100*E 120*E 14O*E W E 180*E图 2 全 球 地 下 水 A s含 量 分 布 预 测 图（A-模 拟 的 是 全 球 地 下 水 A s含 量 超 过 10ug/L的 可 能 地 区；B-F：人 口 较 集 中 的 影 响 区 Podg

31、orski and Berg,2020）根 据 图 2,预 测 出 的 高 碑 地 下 水 分 布 于 全 球，特 别 是 中 亚、南 亚 和 东 南 亚、非 洲 部 分 地 区 以 及 美 国 北 部 和 南 部；已 知 的 高 神 地 下 水 分 布 区 也 清 楚 显 示 在 该 预 测 图 上，如 美 国 西 部、墨 西 哥 中 部、阿 根 廷、内 蒙 古、恒 河-布 拉 马 普 特 拉 河 三 角 洲、湄 公 河 与 红 河 三 角 洲 等。基 本 无 实 测 数 据 的 碑 含 量 风 险 区 包 括 部 分 中 亚、特 别 是 哈 萨 克 斯 坦、蒙 古、乌 兹 别 克 斯 坦

32、和 北 极 及 亚 北 极 地 区，其 中 中 亚 地 区 碑 污 染 危 害 概 率 很 高。基 于 已 有 的 硅 浓 度 数 据 得 到 敏 感 性-特 异 性 比 较 概 率 阈 值（0.75）和 正 预 测 值-负 预 测 值（0.73）,在 此 基 础 上 得 到 风 险 地 区 可 能 受 影 响 人 口 数 量 的 全 球 分 布 图（图 3）,利 用 该 图 估 算 饮 用 种 含 量 超 过 10 ng/L地 下 水 的 人 口 数 量。结 果 表 明，全 世 界 约 有 9400万-2.2亿 人（85%-90%分 布 于 南 亚）的 生 活 用 水 来 源 于 高 碑 地

33、 下 水，该 结 果 与 已 有 最 系 统 的 文 献 调 研 数 据 一 致。对 于 缺 少 家 用 地 下 水 统 计 的 6%8%的、受 碑 污 染 影 响 的 国 家，采 用 联 合 国 粮 食 与 农 业 组 织 的 AQUASTAT数 据 库 中 的 数 据，误 差 检 验 表 明 利 用 该 数 据 得 到 的 估 算 人 口 是 可 接 受 的。相 比 已 有 的 全 球 沉 积 盆 地 碑 含 量 预 测 图，本 文 中 的 新 模 型 在 几 方 面 都 有 实 质 性 突 破。首 先，新 模 型 对 所 有 有 人 居 住 的 地 区 都 进 行 了 预 测，而 以 前

34、 的 统 计 模 型 仅 涵 盖 了 其 一 般 的 区 域；其 次，10倍 第 6 页 共 1 0页的 硅 含 量 数 据 点 使 模 型 更 具 代 表 性，过 去 10年 产 生 的 全 球 预 测 数 据 库 使 新 模 型 可 以 考 虑 更 多 的 新 参 数，如 土 壤 类 型，空 间 分 辨 率 也 提 高 了 10-60倍。随 着 碑 含 量 数 据 和 各 类 参 数 数 据 库 的 不 断 增 加，该 模 型 可 以 不 断 完 善。沉 积 盆 地 含 水 层 中，碑 含 量 通 常 与 其 埋 深 相 关。由 于 潜 在 受 影 响 人 口 的 风 险 评 价 方 法

35、相 对 保 守，可 能 低 估 了 人 口 数 量。本 文 给 出 的 全 球 碑 概 率 图 可 指 导 未 来 地 下 水 神 测 试，例 如 在 中 亚、萨 赫 勒 和 非 洲 其 他 地 区。对 于 无 法 用 已 有 全 球 数 据 库 模 拟 的 小 尺 度 非 均 质 含 水 层，只 有 实 际 的 地 下 水 水 质 检 测 能 够 确 定 地 下 水 碑 含 量 是 否 满 足 要 求。预 测 图 给 出 的 高 风 险 区 分 布 可 为 以 后 的 调 查 提 供 依 据。随 着 地 下 水 逐 渐 被 更 多 的 人 利 用，特 别 是 气 候 变 化 导 致 的 干

36、旱 有 关 的 水 资 源 短 缺 问 题 出 现，受 碑 影 响 的 人 口 数 量 还 会 大 幅 增 加。本 研 究 对 于 提 高 公 众 碑 危 害 认 识、明 确 安 全 水 井 位 置、获 得 政 府 的 协 调 作 用 和 财 政 支 持、开 展 健 康 干 预 计 划 以 及 改 变 本 地 饮 用 水 资 源 及 地 下 水 除 神 等 意 义 重 大。止 匕 外，人 类 活 动，如 大 量 开 采 地 下 水 资 源，也 会 促 进 高 碑 地 下 水 的 次 生 污 染。例 如 在 地 源 性 地 下 水 神(As)污 染 十 分 普 遍 的 南 亚 和 东 南 亚，I

37、lka Wallis等 利 用 数 值 模 拟 方 法，综 合 考 虑 含 水 层 地 下 水 动 力 过 程 和 生 物 地 球 化 学 过 程，模 拟 了 人 为 大 量 开 采 地 下 水 情 况 下，越 南 红 河 东 南 10 k m 处 一 个 高 碑 含 水 层 对 周 边 A s含 量 正 常 的 含 水 层 的 影 响(Wallis et al.,2020)。基 于 重 建 的 人 类 活 动 诱 发 的 地 下 水 流 场 和 生 物 地 球 化 学 动 力 过 程 的 时 空 演 化 机 制，确 定 了 百 年 尺 度 上 A s的 迁 移 速 率 及 质 量 平 衡。结

38、 果 表 明，河 床-含 水 层 交 互 面 生 物 地 球 化 学 反 应 强 烈，是 A s浓 度 增 加 的 主 要 来 源；持 续 的 A s释 放 主 要 取 决 于 富 含 贫 瘠 有 机 物 和 活 性 铁 氧 化 物 的 河 泥 的 定 期 补 充，大 量 抽 水 诱 发 的 地 下 水 流 动 可 能 有 助 于 A s运 移 至 距 离 几 公 里 远 的 相 邻 含 水 层 中。ieo-w tecrw ixrw KXTW ecrw rw 4o-w w w ere w e 40*e acre e o-E IOOBE tare ie(rE第 7 页 共 1 0页1 S C T

39、 W，tMTW 14OTW 120*W 10CTW T W T W T W 2CTW TC 20飞 T E SCTE 0 t KMTE 2O T，4(rE I W E IM T B图 3 风 险 区 人 口 数 量 估 算。(A-F)：其 中(A)-利 用 0.5 7的 概 率 阈 值 得 到 的 处 于 碑 含 量 超 过 10ug/L风 险 区 的 人 口(Podgorskiand Berg,2020)5.全 球 地 下 水 碑 污 染 风 险 2009年，孟 加 拉 国 近 200万 人 因 接 触 到 饮 用 水 中 的 神 而 集 体 中 毒，这 是 史 上 最 大 的 一 起 集

40、体 中 毒 事 件。砒 霜 是 人 类 对 神 的 另 一 种 认 识，它 是 神 的 一 种 化 合 物 一 一 三 氧 化 二 碎，这 种 无 色 无 味 的 高 致 死 率 的 化 合 物 也 被 称 为“毒 药 之 王”，是 一 种 致 癌 物 质，会 对 健 康 造 成 各 种 危 害。现 在 发 生 大 剂 量 碑 摄 入 的 情 况 很 少 见，长 期 低 剂 量 碑 的 积 累 成 为 人 们 担 忧 的 焦 点。最 近 一 项 新 的 研 究 指 第 8 页 共 1 0页出，全 球 多 达 2.2亿 人 可 能 面 临 饮 用 水 珅 污 染 的 风 险，再 次 引 发 公

41、众 对 碑 污 染 的 广 泛 关 注。5.1.全 球 地 下 水 碎 污 染 地 图 碑 是 地 壳 的 天 然 成 分，存 在 于 空 气、水 和 陆 地 的 整 个 环 境 中。除 天 然 存 在 之 外，碑 还 被 广 泛 应 用 于 工 业 和 农 业 中，是 最 常 见 的 饮 用 水 污 染 物 之 一。自 2 0世 纪 9 0年 代 后 期 以 来，人 们 就 逐 渐 认 识 到 全 球 地 下 水 中 地 源 性 神 的 存 在 对 公 众 健 康 造 成 的 严 重 后 果。此 前，科 学 家 初 步 确 定 了 几 处 地 下 水 中 碎 污 染 的 热 点 地 区，包

42、括 孟 加 拉 国、阿 根 廷 和 越 南 等 地 区，但 除 此 之 外 的 许 多 地 区 仍 缺 乏 地 下 水 碑 含 量 的 详 实 数 据。为 探 究 全 球 地 下 水 碑 污 染 的 现 状，瑞 士 联 邦 水 科 学 与 技 术 研 究 所 的 环 境 科 学 家 着 手 创 建 了 一 个 高 分 辨 率 的 全 球 风 险 地 图。该 地 图 将 几 十 种 不 同 的 环 境 因 素，如 温 度、降 水、土 壤 年 龄 和 p H值 等，综 合 纳 入 考 虑 之 中，进 行 全 方 位 测 算，同 时 将 气 候、环 境 和 地 质 数 据 与 机 器 学 习 相 结

43、 合，试 图 绘 制 出 全 球 地 下 水 碑 污 染 地 图。2020年 5月，这 一 研 究 成 果 发 表 在 科 学(Science)上。该 研 究 认 为，全 球 多 达 2.2亿 人 可 能 面 临 饮 用 碑 污 染 的 地 下 水 的 风 险，某 些 地 区 地 下 水 中 碑 的 浓 度 有 可 能 会 超 过 10微 克/升，这 是 世 界 卫 生 组 织 设 定 的 安 全 饮 用 水 上 限。此 次 研 究 中，研 究 人 员 收 集 了 近 8 0项 以 往 发 表 的 研 究 数 据，使 用 一 种 叫 做“随 机 森 林”的 机 器 学 习 算 法，根 据 不

44、同 的 数 据 子 集，将 预 测 精 度 精 确 到 一 平 方 公 里。然 后，将 大 约 1万 个 不 同 预 测 的 结 果 汇 集 在 一 起，形 成 最 终 的 地 图。这 张 地 图 显 示 了 全 球 碑 污 染 的 预 期 热 点，尤 其 是 在 亚 洲 和 南 美 洲 I。在 人 口 密 度 高、以 地 下 水 作 为 主 要 饮 用 水 源 并 严 重 依 赖 大 量 灌 溉 农 业 的 国 家，如 南 亚 和 东 南 亚 国 家，碑 对 人 类 的 威 胁 通 常 会 加 剧。此 前 研 究 较 少 的 地 区 也 可 能 存 在 碎 污 染 的 高 风 险，包 括 哈

45、 萨 克 斯 坦 和 蒙 古 等 中 亚 国 家、撒 哈 拉 周 围 的 广 大 地 区 以 及 北 极 地 区。不 过，基 于 统 计 模 型 绘 制 的 风 险 地 图，并 不 能 预 测 单 个 井 水 的 神 浓 度，而 该 地 图 的 最 大 价 值 其 实 是 在 于 识 别 出 未 经 过 测 试 的 潜 在 危 险 区 域。5.2.农 作 物 碑 污 染 的 威 胁 持 续 使 用 受 污 染 的 地 下 水 进 行 灌 溉，会 导 致 土 壤 中 碎 浓 度 增 加 到 足 以 在 作 物 可 食 用 部 分 产 生 危 险 的 情 况 发 生。被 国 际 癌 症 研 究 机

46、 构 列 为 第 一 类 致 癌 物 的 碑 是 水 溶 性 的，因 此 它 会 在 农 作 物 中 积 累，其 中 更 以 水 稻 最 为 突 出。2020年 4 月，谢 菲 尔 德 大 学 可 持 续 食 品 研 究 所 的 研 究 人 员 在 开 放 获 取 期 刊 生 态 毒 理 学 和 环 境 安 全(Ecotoxicology and Environmental Safety)发 表 的 一 项 研 究 称，他 们 在 英 国 出 售 的 5 5份 大 米 样 品 中，检 测 出 其 中 28份 样 品 中 含 有 神，且 浓 度 超 过 了 欧 盟 委 员 会 规 定 的 婴 儿

47、 或 幼 儿 食 用 大 米 中 碑 的 含 量 标 准。另 外，由 于 糙 米 含 有 效 皮，所 以 它 含 有 更 高 水 平 的 碑，白 米 中 含 碑 量 比 糙 米 和 野 生 大 米 低。同 时，有 机 种 植 的 大 米 中 碑 含 量 比 非 有 机 种 植 的 大 米 高 得 多。大 米 和 大 米 制 品 因 其 营 养 价 值 和 相 对 较 低 的 致 敏 性 而 被 广 泛 用 于 婴 幼 儿 食 品 中，根 据 欧 洲 食 品 安 全 局 的 数 据，由 第 9 页 共 10页于 儿 童 体 重 较 轻，他 们 比 成 人 更 容 易 患 碎 中 毒，鉴 于 此，

48、该 研 究 呼 吁，婴 儿 大 米 摄 入 量 应 该 限 制 在 每 天 2 0克 以 内，以 规 避 与 碑 有 关 的 健 康 风 险。5.3.废 弃 的 碑 矿 遗 址 遗 留 碑 污 染 是 几 个 世 纪 工 业 化 造 成 的 另 一 个 普 遍 问 题。英 国 西 南 部 的 康 沃 尔 郡 和 西 德 文 郡 矿 区，曾 在 19世 纪 被 广 泛 用 于 开 采 铜 和 碑。19世 纪 7 0年 代 这 里 的 碑 产 量 占 全 球 的 一 半，该 矿 区 于 1985年 关 闭，2006年 因 其 对 世 界 采 矿 业 的 发 展 做 出 的 巨 大 贡 献，被 联

49、合 国 教 科 文 组 织 评 为 世 界 文 化 遗 产。目 前 矿 区 旧 址 被 重 新 建 造 成 一 个 公 共 休 闲 场 所。然 而，2020年 5月，普 利 茅 斯 大 学 发 表 在 环 境 污 染(Environmental Pollution)的 新 研 究 却 表 明，该 地 区 某 些 地 点 碑 的 含 量 是 英 国 政 府 规 定 的 公 园 型 土 壤 的 四 百 多 倍，碎 含 量 超 标 或 对 使 用 该 矿 区 的 员 工 和 公 众 的 健 康 构 成 威 胁。科 学 家 还 在 现 场 收 集 了 空 气 样 本，尘 埃 颗 粒 中 碎 的 平 均

50、 浓 度 比 大 气 中 普 遍 存 在 的 碑 浓 度 高 出 三 十 多 倍。该 研 究 据 此 发 出 警 告，成 年 人 或 儿 童 在 几 个 小 时 内 反 复 访 问 该 公 园 可 能 会 危 及 他 们 的 健 康，这 可 能 是 因 为 他 们 摄 入 或 吸 入 了 该 物 质，或 者 该 物 质 接 触 到 了 他 们 的 皮 肤。欧 洲 另 一 处 碑 矿 遗 址 也 被 检 测 出 存 在 安 全 隐 患。在 2004年 关 闭 之 前，位 于 卡 尔 卡 松 附 近 的 奥 德 山 谷 的 萨 尔 西 涅 金 矿 曾 是 世 界 上 最 大 的 碑 矿，也 是 欧