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32届地质大会中有关水文地质的几个重要议题
2005年第2期
32届地质大会中有关水文地质的几个重要议题
地下水中的砷污染
为,深层含水层不含砷,是安全的。决策者提出缓
地下水中的砷污染是本次大会的热点问题,共解砷的措施是打深层井,开采不含砷的深层水。本
有11篇文章从不同的角度论述了砷的起源、分布文就是要探讨这项措施的科学依据,这项措施是否
和治理等问题。以下是其中的几篇论文摘要的内是可持续的。分析砷浓度随深度的空间变化类型是
容
本文的主要目的。本文也探讨砷在深层含水层中是
1.西哥北部 La Laqu Na地区地下水中高浓不是浓缩的。地下水砷浓度和含水层深度之间的关
度砷的来源一一含水层管理的意义
系用统计、地质统计和空间技术来分析。
该地区地下水中高砷浓度早有记录,砷中毒为
3.地球化学変化引起含水层中砷的释放
地方病。本文的研究重点是该区东南部地区地下水
地球化学反应导致含水层沉积物释放砷的辨论
同位素和化学组份,此外还有沿剖面的区域地下水仍在进行,因为沉积物是复杂的介质,各种天然的
流模拟。水样采自粘性隔水层中的碳酸盐含水层和和人为的来源都与水中的砷污染有关。本文着重研
孔隙含水层以及粘土隔水层中。结果表明,碳酸盐究有关地下水砷污染的来源。地下水中过量的砷在
含水层中砷浓度大于50mg1,可能与补给区存在两种环境中发现:首先是干早或半干旱地区的内陆
含砷黄铁矿有关,其环境为氧化环境。碳酸盐含水或封闭盆地;其次是冲积扇中强烈的还原环境。两
层中的水以大量泉的形式补给孔隙含水层和隔水种环境都含有年轻的沉积物,地形是平坦或低洼地
层,其中的水来源于大气降水。孔隙含水层和隔水区,地下水滞留区。pH変化导致吸附的砷尤其是
层中的地下水以及汛期时的河水补给湖泊。正如孔砷(V)和其他阴离子形式的元素从矿物氧化物
隙含水层和隔水层中地下水的氢氧同位素特征和水中,特别是Fe的氧化物解析出来,或者pH阻止
化学特征所指示的,古湖水经历了进一步的蒸发,这些元素被吸附;第二个因素是近中性的pH、强
导致形成成的、富含砷(达到5000mgL)的地下还原环境,导致砷从矿物氧化物中解析以及Fe/
水。砷富集的机制,既不是由于农灌和含砷化肥施
n氧化物的还原性溶解也使砷释放。在这些地下
用引起的地球化学环境变化使含砷黄铁矿氧化,使水中,Fe(I)和砷(II)是相对富集的,SO4浓
沉积层中的砷解吸,也不是地热活动导致砷污染。度很小,一般为1mgL或更小。高浓度的PO4、
推断蒸发作用是导致该区砷富集的主要机制。由于HCO3、硅酸,可能还有有机质,由于吸附体的竞
强烈的地下水的开采和地表河流建坝导致地表径流争,它们能够促进砷的解吸。受砷影响的含水层受
淡水减少,富含砷的成水正在向前推进,从而减少某种环境的控制,似乎是特殊的而不是普遍的
了孔隙含水层中淡水的分布范围。可以预料,含砷
4.探寻安全水的选择:孟加拉国降砷的难度
和其他污染质水的入侵将来会加重,继续损坏该区
孟加拉国农民几十年来一直用浅井水作为饮用
的地下水质,这可能是人类活动期间不可避免的。和其他生活用水。然而1990年代以来,检测到地
2.随含水层深度变化的砷浓度一一空间类型下水中的砷和水位在降低,除了不能接受的铁浓度
和变化
和浅层水中的盐份,含水层已经严重威胁了该国的
天然环境中的砷浓度很低,在 Bangladesh地区农村管井给水系统。为了解决这个问题水工程师提
地下水中的砷浓度假定是来自地质体,其浓度随不出了各种技术:挖井、砷离子去除厂、池砂过滤、
同的深度而变化。许多对砷浓度随含水层深度变化雨水收集系统、管水供水系统等。为了饮水安全
的类型的研究得出不同的结果。一些研究报告展技术上和地质上对于孟加拉国米说是可行的。但是
示,砷浓度随深度増加而减小;而另一些报告则认从社会、经济和文化方面来说、人们面临这些困难
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2005年第2期
水文地质工程地质技术方法动态
时并未采用这些技术,而最终放弃了缓解砷的主动和裂隙人渗到地下,而后进人小溪和河流,最终流
性。这些技术的成本对单个家庭来说极为昂贵的,入成海的。在成海地区,当地人的饮水供给是一个
这就迫使人们接受社区所有权,有时导致人们放弃严重的问题。解决这个问题的最有前景的方法是扩
安全饮用水;此外,由于各项技术的复杂性和繁大地下水开发和可持续的地下水利用。然而,成海
琐、费力的操作和维护占据了更多的空间,所以这盆地含水层系统很复杂,至少有4个单个的含水层
些技术不能为家庭所用。因此,现有的技术方法可组成,由于复杂的水文地质条件,以前的研究得出
能不适宜解决降砷问题,并且为贫穷农民供给安全不同的结果。事实上,淡水含水层是由很高矿化程
水。以家庭为基础的给水可能是解决这个问题的方度的地下水包围着,由于强烈开采和灌溉,成水入
法
渗到开采层是可能的,这将导致淡水水质下降。这
二、地下水与海水的相互作用
个结论是通过区域地下水流模型获得的。模拟的目
在地下水与地表水相互作用的议题中,除了研的是研究在天然和开采条件下地下水形成的主要特
究地下水与河水的相互作用外,地下水与海水的相征,预测地下水在不同的开采方案中的演化。
互作用也是一个值得关注的研究动向。俄罗斯在这
3.俄罗斯科学院海洋地质硏究所的 Eageny在
方面研究较多。
“ Rodamine-C作为海底地下水排泄和全球变化研
1.俄罗斯科学院海洋硏究所的 Evgeny正“估究的示踪剂”一文中指出,海底地下水排泄及其营
计海底地下水排泄对地中海生物地球化学参数的影养物对滨海带的贡献与全球变化密切相关。例如,
响”中谈到,他们正在评估海底地下水排泄对滨海在过去几十年,陆地上化肥和污水的持续输入,已
水体生物地球化学参数的影响。获得可靠的淡水体经导致地下水的氮浓度增高,由于它们沿海岸缓慢
流出、流入量的定量估计是很重要的。如果流入的持久的排泄,最终导致滨海海水寓营养化。本次エ
地下水足够的冷,它将占据大陆架分层水体的下作的目的是检测海底地下水排泄,识别进人海洋的
部,它在底板层的运移作用将会排斥滨海带中排泄水流,估计人流量。这次工作也包括海底地下水排
的水。这种排斥的物理机制与大陆架上水的密度分泄的动力学及其季节性变化。研究方法是引入生态
层的机制相似。分层是热成水循环的一种特定的类安全的示踪剂投入地下水中,研究水运移的过程
型,在大陆架上形成的重水会沿着大陆斜坡向深处确定水流参数。 Rodamine-C就是这样一种示踪
运移。这种作用是中海水和深海水流通的主要机剂,这种示踪剂在可见光谱59mcm中具有很强的
制,从而影响热成水循环和全球气候。形成的水流发光性,在波长为550mcm时受到诱发。在研究海
不可避免地会使海洋水与大陆架水发生交换,由于底地下水排泄的试验中,我们加入 Rodamine到地
浮游生物、碳和叶绿素在产区被去除,这种水流对下水中,以识别流入海洋的位置和估计流入量。
生物地球化学循环产生重要影响。由于这种水再返
水文地质模拟
回到地面需要几十年甚至更多的时间,水的分层将
水文地质模拟是本次大会的重要议题。模拟的
对长期气候变化产生影响。通常,密度重的水是通方法包括概率统计、地球化学模拟和数值模拟等。
过表层水的冷却、蒸发或结冰形成的,而海底地下
1. William先