２００７年４月第４期（总第１０１期）
广西轻工业
ＧＵＡＮＧＸＩＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＩＮＤＵＳＴＲＹ
资源与环境
地下水砷污染的研究进展
牛凤奇，纪锐琳，朱义年，刘辉利
（桂林工学院资源与环境工程系，广西桂林５４１００４）
【摘
要】地下水砷污染对环境的危害和人类健康的影响已经引起了人们的广泛关注。本文主要概述了：含水层中的砷化
物的砷可通过氧化、还原、解吸等途径进入地下水；砷在地下水中主要以溶解态和颗粒态两种形式存在；砷化物向地下水释放砷受碳酸盐和重碳酸盐以及微生物和有机质等。地质环境和水环境特征的影响；影响地下水中砷浓度的水化学因素主要有ｐＨ、Ｅｈ、
【关键词】砷；
地下水；污染
【中图分类号】Ｘ７０３．１【文献标识码】Ａ【文章编号】１００３－２６７３（２００７）０４－００８５－
０２
前言
砷是一种常见元素，广泛分布于自然界中，在地壳的丰度为５×１０－６。它可以与金属或非金属物质结合生成无机或有机砷化物，目前已知的含砷矿物有３２０余种。最常见的含砷矿物有毒砂（ＦｅＡｓＳ）、砷铁矿（ＦｅＡｓ２）、雄黄（Ａｓ２Ｓ３）、臭葱石（ＦｅＡ－・氧２Ｈ２Ｏ）等。在自然条件下，含砷化合物可以通过风化、ｓＯ４
化、还原和溶解等反应释放砷到环境中。砷如果进入地下水，可导致地下水砷浓度升高，水质下降。当地下水中砷浓度超过人就饮用水而言，世界卫生组们的使用标准时，就形成了砷污染。
织规定的标准为５０ｍｇ／Ｌ，在美国等发达国家建议使用更加严格的标准１０ｍｇ／Ｌ。
地下水中的砷可通过饮水和食物链进入人体。砷在体内有较强的蓄积性，如果摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肌肉等部位，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起砷中毒。流行病学研究证明，长期摄入过量的砷会增大患癌症的几率。
表１全球主要地下水砷污染地区污染情况
下水砷污染的研究结果看，地下水砷污染区域的含水层富含砷化物是砷污染区域的普遍特点。含砷化合物中的砷进入地下水是导致地下水砷浓度升高的主要因素。根据砷的地球化学性质，水体砷浓度升高主要是由以下三个作用过程形成的［３］：
如毒砂，在有氧（１）在氧化条件下，富砷矿物氧化释放砷。气存在的条件下，能迅速发生氧化反应，释放出砷。
１９８８年ＦＡＯ／ＷＨＯ暂定砷的每日允许最大摄入量为０．０５ｍｇ／ｋｇ
体重，无机砷的每周允许摄入量建议为０．０１５ｍｇ／ｋｇ体重［１］。地下水砷污染对人类健康造成的危害已经引起人们的广泛关注，被认为是目前一个主要的公共健康问题。
４ＦｅＡｓＳ＋１３Ｏ２＋６Ｈ２Ｏ＝４Ｈ３ＡｓＯ４＋４Ｆｅ２＋＋４ＳＯ４２－（１）
１地下水砷污染现状
关于饮用被砷污染的水而导致中毒的事件在世界各地时有报道，主要发生在亚洲的印度、孟加拉国、越南、泰国、中国，南美的阿根挺、智利、巴西、墨西哥，欧洲的德国、西班牙、英国，以及北美的加拿大和美国。仅亚洲地区，受地下水砷污染影响的人口就超过５０００万。我国地下水砷污染区域主要有台湾、新疆、陕西和内蒙古，全国大约有５６３万人口受到来自饮用水砷（＞５０ｍｇ／Ｌ）的暴露。孟加拉湾三角洲地区是世界上地下水污染
砷污染最严重的区域，大约３６００万的人口受到危害。另外由于人类的活动，尤其是使用砷污染的地下水灌溉，使得砷污染的程度进一步加剧。全球主要地下水砷污染地区的污染情况见表
这（２）在还原条件下，铁的氢氧化物溶解，释放吸附的砷。被认为还原性地下水中砷的主要来源。同时矿物中的Ａｓ５＋会被还原成Ａｓ３＋，进入水体。
（ＯＨ）３＋３Ｈ＋＋ｅ－＝Ｆｅ２＋＋３Ｈ２ＯＦｅ
（２）（３）
ＦｅＡｓＯ－４＋２ｅ－＋５Ｈ＋＝Ｆｅ２＋＋Ｈ３ＡｓＯ３＋Ｈ２Ｏ
（３）在含水层中，磷酸根离子与矿物表面的砷发生竞争吸附释放砷。Ａｓ与Ｐ同属第Ｖ族元素，它们的化学性质相似。磷酸盐和砷酸盐性质相似，在结构上均属于四面体，且晶型相同，所以二者在铁氧化物、粘土和沉积物上进行同晶交换，发生强烈的吸附竞争。
大量的研究结果表明，地下水普遍处于还原态，因此，地下水中的砷应该主要来源于铁的氢氧化物和含砷矿物还原溶解释放出的砷。自然条件下，地下水中磷酸根的浓度一般都很低，对地下水中砷浓度的影响也比较小。
１［２］。
２地下水中砷的来源
通常在含砷矿区的地下水都会显出高砷特征。从当前对地
牛凤奇（１９７９－），环境工程专业硕士研究生，主要研究方向：水污染控制。【作者简介】
国家自然科学基金（Ｎｏ．４０２６３００１）【基金项目】
８５
另外，人类活动也会对地下水造成一定的砷污染。砷通常以以硫化物形式夹杂在铜、铅、锡、镍、钴、锌、金等矿石中，并在废水和废气进入环境。这些矿石开采和提炼的过程中，随尾渣、
农业生产过程中使用的含砷肥料和农药，以及半导体工业中的这些砷会污染含水层，进而废水，都会向环境中释放大量的砷。通过上述途经污染地下水。
的升高（５．８→１４）迅速增加。而砷酸钙盐的溶解度随ｐＨ的升高（２→１１）而下降，并在ｐＨ值大于１２以后略有升高。（２）影响吸附介质对砷的吸附。梁美娜［６］等人研究了氢氧化铁对砷的吸附作用，结果表明氢氧化铁对Ａｓ（Ⅴ）吸附与ｐＨ密切相关。氢氧化铁的Ｚｅｔａ电位为７．９，当ｐＨ＜７．９时，氢氧化铁带正电，ｐＨ＞
７．９时则带负电，所以在弱酸条件下，有利于氢氧化铁吸附带负
电的砷酸根离子。当ｐＨ＜３或ｐＨ＞１０时，氢氧化铁的溶解度一般地下水砷含量会增大，吸附效率降低，会释放出吸附的砷。（碱性的增强）而增高。随ｐＨ值的增大
３地下水中砷的存在形态
在自然界中，砷的存在形态主要有Ａｓ３－、Ａｓ０、Ａｓ３＋和Ａｓ５＋。氧化还原电位（Ｅｈ）、温度、其它砷的形态取决于环境的ｐＨ值、
离子及有机质的种类、浓度，悬浮颗粒的组成、数量等等。砷在氧化条件下以Ａｓ５＋为主，而在还原条件下以Ａｓ３＋为主。
在地下水中，砷以溶解态和颗粒态砷两种形式存在。溶解砷主要是砷酸盐和亚砷酸盐，还有少量的甲基化的砷化合物。从图中可以看出，在天然图１为水环境中砷的Ｅｈ－ｐＨ相位图。
地下水所具有的Ｅｈ和ｐＨ（６～９）范围内，溶解态砷的主要存在地下水中存在形式是Ｈ２ＡｓＯ４－、ＨＡｓＯ４２－、Ｈ３ＡｓＯ３０和Ｈ２ＡｓＯ３－。丰富的具有吸附性的颗粒物时，如粘土和氢氧化铁微粒，溶解的砷也可以被吸附形成颗粒砷。在还原性极强的条件下，如果存在大量的硫，砷和硫可以生成Ａｓ２Ｓ３。地下水中Ａｓ３＋／Ａｓ５＋的比值随着氧化还原电位的减小而增大。并且，Ａｓ３＋占总砷的比例也会随砷浓度的升高而增大，这表明Ａｓ３＋比Ａｓ５＋更具有活性。
图２臭葱石在水中的溶解度随ｐＨ
的变化
４地下水砷污染的影响
因素
地下水中砷的含量主要取决于含水层及其上层土壤中总的含砷量，并受矿物的溶解—沉淀、氧化还原、吸附和微生物的参与等过程的影响。其中，矿物的溶解—沉淀和吸附过程起主要作用。地下水的氧化还原电位和其他溶解ｐＨ、
的元素，决定了地下水中砷的
图１
４．２．２氧化还原电位
氧化还原电位控制着地下水中各化学成分的存在形态。在氧化条件下，如果有铁存在，Ａｓ会与ＦｅＯＯＨ生成固相物质，反应类型有：（１）非晶型铁氧化物吸附；（２）水铁矿吸附；（３）（ＩＩＩ）、（Ｖ）与ＦｅＯＯＨ共沉淀。在还原条件下，ＦｅＯＯＨ发ＡｓＡｓ生溶解，Ｆｅ３＋被还原成Ｆｅ２＋，吸附能力下降，释放出吸附的砷；同时，Ａｓ５＋被还原生成Ａｓ３＋，活性增加，致使更多的砷进入地下水，这也是还原条件下地下水中砷的浓度比氧化条件下偏高的原因。
Ａｓ－Ｈ２Ｏ－Ｓ体系
Ｅｈ－ｐＨ相位图
溶解性。
４．１地质环境
地下水中砷的浓度主要受含水层中总的含砷量的影响。有两种地质环境会导致地下水高浓度的砷：一种是干旱气候的封闭盆地，尤其是一些与火山有关系的盆地；另一种是有硫酸盐存在的沉积地带具强还原性的含水层中。一些沉积地带在其地势低的水层中砷的含量很高。通常沉积地带的砷含量为１～
４．２．３碳酸盐和重碳酸盐
ＨｏｓｓａｉｎＭ．Ａｎａｗａｒ等人做的沉积物浸出实验表明，碳酸
盐和重碳酸盐能有效增加沉积物中砷的浸出效果，其效果
２０ｍｇ／Ｌ，在一些外部因素的诱导下，如ｐＨ高于８．１５，或者水
中有还原性铁离子，地下水中的砷浓度便显著升高。
［４］
Ｎａ２ＣＯ３＞ＮａＨＣＯ３＞ＢａＣＯ３＞ＭｎＣＯ３，Ｎａ２ＣＯ３溶液的最大浸出
浓度为１１８．１２ｍｇ／Ｌ［７］。在重碳酸盐溶液中，砷浸出速率随反应时间的延长而增加。碳酸根离子可以与铁的氢氧化物表面吸附的砷进行替代反应，释放砷进入地下水。在重碳酸盐浓度较高的还原性水体中，这可能是一种重要的砷活化机制。
４．２水化学环境４．２．１地下水的ｐＨ
ｐＨ对地下水中砷含量的影响主要体现在两个方面：（１）
影响砷化合物的溶解度。图２和图３分别是臭葱石、钙和钡的砷酸盐在水中的溶解度与ｐＨ的关系图。从图中可以看出，铁、在ｐＨ值为５．０→钙和钡的砷酸盐的溶解度与ｐＨ值紧密相关。
［５］
４．２．４微生物
微生物在自然界中长期与砷共存，并参与砷的不同氧化价态之间的转化过程，即Ａｓ３＋和Ａｓ５＋之间的氧化还原作用。砷酸
５．８时，臭葱石在水中的溶解度达到最低值。另外，臭葱石在水
中的溶解度随着ｐＨ值的降低（５．０→０）迅速增加或随着ｐＨ值
（下转第５９页）
８６
播者与接受者搭起互动的桥梁，传播者与接受者的主体性日趋。模糊，主体与客体的界限不在泾渭分明，形成“角色漂移”
实时互动是网络时代艺术传播的根本特征之一，它造就了新型的艺术交往方式，改变了艺术存在的环境模式，使艺术作品的创作、传播、鉴赏、反馈等艺术行为方式得以整合与叠加。传播是双向的过程，网络技术融合了艺术大众传播和人际传播的信息传播特征，以多人对个人和个人对多人的点对点、点对面、面对面的双向互动化同步或异步传播方式，为艺术受众继接受和反馈得以同续参与、实时交流创造了条件，艺术的传播、时进行。我们依托网络与实时互动的数字平台，将不同媒体及互动性、即时性的传播机制有机整合，为艺术传播提供复合性、
新艺术交往模式及前所未有的方便和迅捷的信息交流反馈渠道，极大提升了艺术的传播效果。
到的符号系统已经从文字扩展到图像和声音等，这一状况往往被冠于网络传播的“多媒体”特性。互联网作为继三大大众传播媒体之后的第四大媒体，它将人类的艺术传播带入了网络传播的时代。作为网络传播终端的电脑是将数据、文字、图像、音乐等信息输入、储存、组合、复制、输出等智能化操作平台，它已经并将继续从根本上改变过去所有传统的艺术媒介，开辟一种崭新而又迷人的艺术创作与交往方式。因特网是网络传播的传输通道，作为网络传播的重要传播媒介的因特网具备了对艺术信息传播的各种强大支持功能。相对于原有的传播媒介，它有时被称为一种“新媒介”（Ｎｅｗｍｅｄｉａ），由于其具有数字化传播的“数字媒介”（Ｄｉｇｉｔａｌｍｅｄｉａ）［５］。它为视觉艺术传特点，它被称为
播打开了全球化的渠道，进而实现了交互、即时、多元、虚拟的数字化传播方式。
今天，我们所处的是一个推陈出新的时代，信息科技发展之迅速，网络潜能之巨大，有理由使我们深信网络作为传播领域的新宠，将与传统传播机制进一步整合，使艺术传播的方式全面出新，造就大众艺术审美感觉、体验、思维与实践更深刻的变化，为世界不同地域人们实现艺术活动信息的共享提供最大可能性。
４艺术传播的虚拟媒介———网络媒介
数字化革命的运作，造就了网络时代的到来，消除了国家、地域的制约，带来了文化间的相互融合与整合，全世界一切有形的东西都将尽收眼底，艺术传播的触角已伸向各个角落。对于艺术传播的接受者来说，通过网络所获得的是综合视、听的全方位的流动信息的一个多姿多彩的虚拟艺术世界，使人们能够在虚拟世界范围内实现艺术活动的信息共享。
多媒体的虚拟现实功能与网络的交互性传播方式打造了“媒介”的性质和意义产生了优质的艺术传播数字平台，人们对
，而代新的认识。媒介不再只局限于纸笔颜料等实存的“物质”，运用虚拟的“概念”进行艺术表现是数字化时之以信息“概念”代艺术传播领域变革的重要起点和标志。网络媒介是基于数字化技术的媒介，由于数字化技术的不断发展，网络传播所牵涉
参考文献
［１］董天策．传播学导论［Ｍ］．四川大学出版社，２００２：１６．［２］石庆生．传播学原理［Ｍ］．安徽大学出版社，２００１：１１２．［３］许鹏．新媒体艺术论［Ｍ］．高等教育出版社，２００６：１９１～１９５．［４］孙美兰．艺术概论［Ｍ］．高等教育出版社，１９８９：７６．
［５］约瑟夫・斯特劳巴哈．今日媒介：信息时代的传播媒介［Ｍ］．清华大学出版社，２００３：１７８．
（上接第８６页）
盐异化还原菌（ＤＡＲＰ）可以将Ａｓ５＋还原为Ａｓ３＋，化能自养亚砷酸盐氧化菌（ＣＡＯ）和异养亚砷酸盐氧化菌（ＨＡＯ）可以将Ａｓ３＋氧化为Ａｓ５＋。在孟加拉三角洲的地下含水层中，微生物参与了将砷从固相迁移到水相的关键步骤。
参考文献
［１］毛跟年，许牡丹，黄建文．，环境中有毒有害物质与分析检测［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４：１４５～１４６．
［２］洪斌．微生物对砷的地球化学行为的影响［Ｊ］．地球科学进展，２００６，２１（１）：７７～８２．
［３］Ｇ．ＳｉｍｏｎＣａｍｍ，ＨｙｌｋｅＪ．Ｇｌａｓｓａ，ＤｅｒｅｋＷ．Ｂｒｙｃｅｂ，ＡｌａｎＲ．Ｂｕｔｃｈｅｒ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎｏｆａｍｉｎｉｎｇ－ｒｅｌａｔｅｄａｒｓｅｎｉｃ－ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｉｔｅ，Ｃｏｒｎｗａｌｌ［Ｊ］．ＵＫ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，２００４，８２（３）：１～１５．
［４］曾邵华，张志良．地下水中砷元素的形成及其控制因素［Ｊ］．上海地质，２００３（３）：１１～１５．
［５］朱义年，张学洪，解庆林，等．砷酸盐的溶解度及其稳定性随ｐＨ值的变化［Ｊ］．环境化学，２００３，２２（５）：４７８～４８４．
［６］梁美娜，朱义年，刘海玲等．氢氧化铁对砷的吸附研究．水处理技术，２００６，３２（７）：３２～３５．
［７］ＨｏｓｓａｉｎＭＡｎａｗａｒ，ＪｕｎｊｉＡｋａｉ，ＨｉｒｏｓｈｉＳａｋｕｇａｗａ．Ｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｒｓｅｎｉｃｆｒｏｍｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｓｅｄｉｍｅｎｔｓｂｙｅｆｆｅｃｔｏｆｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅｉｏｎｓｉｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００４，５４（６）：７５３～７６２．
４．２．５有机质
有机质会可与砷在矿物表面发生竞争吸附，并与矿物表面作用，降低矿物对砷的吸附，促使土壤和沉积物中的砷进入地下水。另一方面，在有金属阳离子存在的情况下，有机酸可以和台湾嘉南、新疆奎屯砷形成复杂的难溶化合物，降低砷的活性。
和内蒙古河套是我国具有代表性的饮水型砷中毒病区，其含水层中都含有丰富的有机质。
５结论
地下水砷污染是当前一个非常重要的环境问题。含水层中砷化物的砷可通过氧化、还原、解吸等途径进入地下水；地下水中砷的形态有溶解态和颗粒态两种形式；含水层中含砷化合物释放砷主要受地质环境和水环境特征的影响；影响地下水中砷浓度的水化学因素主要有ｐＨ、碳酸盐和重碳酸盐以及微生Ｅｈ、物和有机质等。地下水砷污染的研究，有助于人们更好的掌握砷在环境中循环的特征和规律，为地下水砷污染的防治提供科学依据。
５９
２００７年４月第４期（总第１０１期）
广西轻工业
ＧＵＡＮＧＸＩＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＩＮＤＵＳＴＲＹ
资源与环境
地下水砷污染的研究进展
牛凤奇，纪锐琳，朱义年，刘辉利
（桂林工学院资源与环境工程系，广西桂林５４１００４）
【摘
要】地下水砷污染对环境的危害和人类健康的影响已经引起了人们的广泛关注。本文主要概述了：含水层中的砷化
物的砷可通过氧化、还原、解吸等途径进入地下水；砷在地下水中主要以溶解态和颗粒态两种形式存在；砷化物向地下水释放砷受碳酸盐和重碳酸盐以及微生物和有机质等。地质环境和水环境特征的影响；影响地下水中砷浓度的水化学因素主要有ｐＨ、Ｅｈ、
【关键词】砷；
地下水；污染
【中图分类号】Ｘ７０３．１【文献标识码】Ａ【文章编号】１００３－２６７３（２００７）０４－００８５－
０２
前言
砷是一种常见元素，广泛分布于自然界中，在地壳的丰度为５×１０－６。它可以与金属或非金属物质结合生成无机或有机砷化物，目前已知的含砷矿物有３２０余种。最常见的含砷矿物有毒砂（ＦｅＡｓＳ）、砷铁矿（ＦｅＡｓ２）、雄黄（Ａｓ２Ｓ３）、臭葱石（ＦｅＡ－・氧２Ｈ２Ｏ）等。在自然条件下，含砷化合物可以通过风化、ｓＯ４
化、还原和溶解等反应释放砷到环境中。砷如果进入地下水，可导致地下水砷浓度升高，水质下降。当地下水中砷浓度超过人就饮用水而言，世界卫生组们的使用标准时，就形成了砷污染。
织规定的标准为５０ｍｇ／Ｌ，在美国等发达国家建议使用更加严格的标准１０ｍｇ／Ｌ。
地下水中的砷可通过饮水和食物链进入人体。砷在体内有较强的蓄积性，如果摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肌肉等部位，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起砷中毒。流行病学研究证明，长期摄入过量的砷会增大患癌症的几率。
表１全球主要地下水砷污染地区污染情况
下水砷污染的研究结果看，地下水砷污染区域的含水层富含砷化物是砷污染区域的普遍特点。含砷化合物中的砷进入地下水是导致地下水砷浓度升高的主要因素。根据砷的地球化学性质，水体砷浓度升高主要是由以下三个作用过程形成的［３］：
如毒砂，在有氧（１）在氧化条件下，富砷矿物氧化释放砷。气存在的条件下，能迅速发生氧化反应，释放出砷。
１９８８年ＦＡＯ／ＷＨＯ暂定砷的每日允许最大摄入量为０．０５ｍｇ／ｋｇ
体重，无机砷的每周允许摄入量建议为０．０１５ｍｇ／ｋｇ体重［１］。地下水砷污染对人类健康造成的危害已经引起人们的广泛关注，被认为是目前一个主要的公共健康问题。
４ＦｅＡｓＳ＋１３Ｏ２＋６Ｈ２Ｏ＝４Ｈ３ＡｓＯ４＋４Ｆｅ２＋＋４ＳＯ４２－（１）
１地下水砷污染现状
关于饮用被砷污染的水而导致中毒的事件在世界各地时有报道，主要发生在亚洲的印度、孟加拉国、越南、泰国、中国，南美的阿根挺、智利、巴西、墨西哥，欧洲的德国、西班牙、英国，以及北美的加拿大和美国。仅亚洲地区，受地下水砷污染影响的人口就超过５０００万。我国地下水砷污染区域主要有台湾、新疆、陕西和内蒙古，全国大约有５６３万人口受到来自饮用水砷（＞５０ｍｇ／Ｌ）的暴露。孟加拉湾三角洲地区是世界上地下水污染
砷污染最严重的区域，大约３６００万的人口受到危害。另外由于人类的活动，尤其是使用砷污染的地下水灌溉，使得砷污染的程度进一步加剧。全球主要地下水砷污染地区的污染情况见表
这（２）在还原条件下，铁的氢氧化物溶解，释放吸附的砷。被认为还原性地下水中砷的主要来源。同时矿物中的Ａｓ５＋会被还原成Ａｓ３＋，进入水体。
（ＯＨ）３＋３Ｈ＋＋ｅ－＝Ｆｅ２＋＋３Ｈ２ＯＦｅ
（２）（３）
ＦｅＡｓＯ－４＋２ｅ－＋５Ｈ＋＝Ｆｅ２＋＋Ｈ３ＡｓＯ３＋Ｈ２Ｏ
（３）在含水层中，磷酸根离子与矿物表面的砷发生竞争吸附释放砷。Ａｓ与Ｐ同属第Ｖ族元素，它们的化学性质相似。磷酸盐和砷酸盐性质相似，在结构上均属于四面体，且晶型相同，所以二者在铁氧化物、粘土和沉积物上进行同晶交换，发生强烈的吸附竞争。
大量的研究结果表明，地下水普遍处于还原态，因此，地下水中的砷应该主要来源于铁的氢氧化物和含砷矿物还原溶解释放出的砷。自然条件下，地下水中磷酸根的浓度一般都很低，对地下水中砷浓度的影响也比较小。
１［２］。
２地下水中砷的来源
通常在含砷矿区的地下水都会显出高砷特征。从当前对地
牛凤奇（１９７９－），环境工程专业硕士研究生，主要研究方向：水污染控制。【作者简介】
国家自然科学基金（Ｎｏ．４０２６３００１）【基金项目】
８５
另外，人类活动也会对地下水造成一定的砷污染。砷通常以以硫化物形式夹杂在铜、铅、锡、镍、钴、锌、金等矿石中，并在废水和废气进入环境。这些矿石开采和提炼的过程中，随尾渣、
农业生产过程中使用的含砷肥料和农药，以及半导体工业中的这些砷会污染含水层，进而废水，都会向环境中释放大量的砷。通过上述途经污染地下水。
的升高（５．８→１４）迅速增加。而砷酸钙盐的溶解度随ｐＨ的升高（２→１１）而下降，并在ｐＨ值大于１２以后略有升高。（２）影响吸附介质对砷的吸附。梁美娜［６］等人研究了氢氧化铁对砷的吸附作用，结果表明氢氧化铁对Ａｓ（Ⅴ）吸附与ｐＨ密切相关。氢氧化铁的Ｚｅｔａ电位为７．９，当ｐＨ＜７．９时，氢氧化铁带正电，ｐＨ＞
７．９时则带负电，所以在弱酸条件下，有利于氢氧化铁吸附带负
电的砷酸根离子。当ｐＨ＜３或ｐＨ＞１０时，氢氧化铁的溶解度一般地下水砷含量会增大，吸附效率降低，会释放出吸附的砷。（碱性的增强）而增高。随ｐＨ值的增大
３地下水中砷的存在形态
在自然界中，砷的存在形态主要有Ａｓ３－、Ａｓ０、Ａｓ３＋和Ａｓ５＋。氧化还原电位（Ｅｈ）、温度、其它砷的形态取决于环境的ｐＨ值、
离子及有机质的种类、浓度，悬浮颗粒的组成、数量等等。砷在氧化条件下以Ａｓ５＋为主，而在还原条件下以Ａｓ３＋为主。
在地下水中，砷以溶解态和颗粒态砷两种形式存在。溶解砷主要是砷酸盐和亚砷酸盐，还有少量的甲基化的砷化合物。从图中可以看出，在天然图１为水环境中砷的Ｅｈ－ｐＨ相位图。
地下水所具有的Ｅｈ和ｐＨ（６～９）范围内，溶解态砷的主要存在地下水中存在形式是Ｈ２ＡｓＯ４－、ＨＡｓＯ４２－、Ｈ３ＡｓＯ３０和Ｈ２ＡｓＯ３－。丰富的具有吸附性的颗粒物时，如粘土和氢氧化铁微粒，溶解的砷也可以被吸附形成颗粒砷。在还原性极强的条件下，如果存在大量的硫，砷和硫可以生成Ａｓ２Ｓ３。地下水中Ａｓ３＋／Ａｓ５＋的比值随着氧化还原电位的减小而增大。并且，Ａｓ３＋占总砷的比例也会随砷浓度的升高而增大，这表明Ａｓ３＋比Ａｓ５＋更具有活性。
图２臭葱石在水中的溶解度随ｐＨ
的变化
４地下水砷污染的影响
因素
地下水中砷的含量主要取决于含水层及其上层土壤中总的含砷量，并受矿物的溶解—沉淀、氧化还原、吸附和微生物的参与等过程的影响。其中，矿物的溶解—沉淀和吸附过程起主要作用。地下水的氧化还原电位和其他溶解ｐＨ、
的元素，决定了地下水中砷的
图１
４．２．２氧化还原电位
氧化还原电位控制着地下水中各化学成分的存在形态。在氧化条件下，如果有铁存在，Ａｓ会与ＦｅＯＯＨ生成固相物质，反应类型有：（１）非晶型铁氧化物吸附；（２）水铁矿吸附；（３）（ＩＩＩ）、（Ｖ）与ＦｅＯＯＨ共沉淀。在还原条件下，ＦｅＯＯＨ发ＡｓＡｓ生溶解，Ｆｅ３＋被还原成Ｆｅ２＋，吸附能力下降，释放出吸附的砷；同时，Ａｓ５＋被还原生成Ａｓ３＋，活性增加，致使更多的砷进入地下水，这也是还原条件下地下水中砷的浓度比氧化条件下偏高的原因。
Ａｓ－Ｈ２Ｏ－Ｓ体系
Ｅｈ－ｐＨ相位图
溶解性。
４．１地质环境
地下水中砷的浓度主要受含水层中总的含砷量的影响。有两种地质环境会导致地下水高浓度的砷：一种是干旱气候的封闭盆地，尤其是一些与火山有关系的盆地；另一种是有硫酸盐存在的沉积地带具强还原性的含水层中。一些沉积地带在其地势低的水层中砷的含量很高。通常沉积地带的砷含量为１～
４．２．３碳酸盐和重碳酸盐
ＨｏｓｓａｉｎＭ．Ａｎａｗａｒ等人做的沉积物浸出实验表明，碳酸
盐和重碳酸盐能有效增加沉积物中砷的浸出效果，其效果
２０ｍｇ／Ｌ，在一些外部因素的诱导下，如ｐＨ高于８．１５，或者水
中有还原性铁离子，地下水中的砷浓度便显著升高。
［４］
Ｎａ２ＣＯ３＞ＮａＨＣＯ３＞ＢａＣＯ３＞ＭｎＣＯ３，Ｎａ２ＣＯ３溶液的最大浸出
浓度为１１８．１２ｍｇ／Ｌ［７］。在重碳酸盐溶液中，砷浸出速率随反应时间的延长而增加。碳酸根离子可以与铁的氢氧化物表面吸附的砷进行替代反应，释放砷进入地下水。在重碳酸盐浓度较高的还原性水体中，这可能是一种重要的砷活化机制。
４．２水化学环境４．２．１地下水的ｐＨ
ｐＨ对地下水中砷含量的影响主要体现在两个方面：（１）
影响砷化合物的溶解度。图２和图３分别是臭葱石、钙和钡的砷酸盐在水中的溶解度与ｐＨ的关系图。从图中可以看出，铁、在ｐＨ值为５．０→钙和钡的砷酸盐的溶解度与ｐＨ值紧密相关。
［５］
４．２．４微生物
微生物在自然界中长期与砷共存，并参与砷的不同氧化价态之间的转化过程，即Ａｓ３＋和Ａｓ５＋之间的氧化还原作用。砷酸
５．８时，臭葱石在水中的溶解度达到最低值。另外，臭葱石在水
中的溶解度随着ｐＨ值的降低（５．０→０）迅速增加或随着ｐＨ值
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播者与接受者搭起互动的桥梁，传播者与接受者的主体性日趋。模糊，主体与客体的界限不在泾渭分明，形成“角色漂移”
实时互动是网络时代艺术传播的根本特征之一，它造就了新型的艺术交往方式，改变了艺术存在的环境模式，使艺术作品的创作、传播、鉴赏、反馈等艺术行为方式得以整合与叠加。传播是双向的过程，网络技术融合了艺术大众传播和人际传播的信息传播特征，以多人对个人和个人对多人的点对点、点对面、面对面的双向互动化同步或异步传播方式，为艺术受众继接受和反馈得以同续参与、实时交流创造了条件，艺术的传播、时进行。我们依托网络与实时互动的数字平台，将不同媒体及互动性、即时性的传播机制有机整合，为艺术传播提供复合性、
新艺术交往模式及前所未有的方便和迅捷的信息交流反馈渠道，极大提升了艺术的传播效果。
到的符号系统已经从文字扩展到图像和声音等，这一状况往往被冠于网络传播的“多媒体”特性。互联网作为继三大大众传播媒体之后的第四大媒体，它将人类的艺术传播带入了网络传播的时代。作为网络传播终端的电脑是将数据、文字、图像、音乐等信息输入、储存、组合、复制、输出等智能化操作平台，它已经并将继续从根本上改变过去所有传统的艺术媒介，开辟一种崭新而又迷人的艺术创作与交往方式。因特网是网络传播的传输通道，作为网络传播的重要传播媒介的因特网具备了对艺术信息传播的各种强大支持功能。相对于原有的传播媒介，它有时被称为一种“新媒介”（Ｎｅｗｍｅｄｉａ），由于其具有数字化传播的“数字媒介”（Ｄｉｇｉｔａｌｍｅｄｉａ）［５］。它为视觉艺术传特点，它被称为
播打开了全球化的渠道，进而实现了交互、即时、多元、虚拟的数字化传播方式。
今天，我们所处的是一个推陈出新的时代，信息科技发展之迅速，网络潜能之巨大，有理由使我们深信网络作为传播领域的新宠，将与传统传播机制进一步整合，使艺术传播的方式全面出新，造就大众艺术审美感觉、体验、思维与实践更深刻的变化，为世界不同地域人们实现艺术活动信息的共享提供最大可能性。
４艺术传播的虚拟媒介———网络媒介
数字化革命的运作，造就了网络时代的到来，消除了国家、地域的制约，带来了文化间的相互融合与整合，全世界一切有形的东西都将尽收眼底，艺术传播的触角已伸向各个角落。对于艺术传播的接受者来说，通过网络所获得的是综合视、听的全方位的流动信息的一个多姿多彩的虚拟艺术世界，使人们能够在虚拟世界范围内实现艺术活动的信息共享。
多媒体的虚拟现实功能与网络的交互性传播方式打造了“媒介”的性质和意义产生了优质的艺术传播数字平台，人们对
，而代新的认识。媒介不再只局限于纸笔颜料等实存的“物质”，运用虚拟的“概念”进行艺术表现是数字化时之以信息“概念”代艺术传播领域变革的重要起点和标志。网络媒介是基于数字化技术的媒介，由于数字化技术的不断发展，网络传播所牵涉
参考文献
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［５］约瑟夫・斯特劳巴哈．今日媒介：信息时代的传播媒介［Ｍ］．清华大学出版社，２００３：１７８．
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盐异化还原菌（ＤＡＲＰ）可以将Ａｓ５＋还原为Ａｓ３＋，化能自养亚砷酸盐氧化菌（ＣＡＯ）和异养亚砷酸盐氧化菌（ＨＡＯ）可以将Ａｓ３＋氧化为Ａｓ５＋。在孟加拉三角洲的地下含水层中，微生物参与了将砷从固相迁移到水相的关键步骤。
参考文献
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４．２．５有机质
有机质会可与砷在矿物表面发生竞争吸附，并与矿物表面作用，降低矿物对砷的吸附，促使土壤和沉积物中的砷进入地下水。另一方面，在有金属阳离子存在的情况下，有机酸可以和台湾嘉南、新疆奎屯砷形成复杂的难溶化合物，降低砷的活性。
和内蒙古河套是我国具有代表性的饮水型砷中毒病区，其含水层中都含有丰富的有机质。
５结论
地下水砷污染是当前一个非常重要的环境问题。含水层中砷化物的砷可通过氧化、还原、解吸等途径进入地下水；地下水中砷的形态有溶解态和颗粒态两种形式；含水层中含砷化合物释放砷主要受地质环境和水环境特征的影响；影响地下水中砷浓度的水化学因素主要有ｐＨ、碳酸盐和重碳酸盐以及微生Ｅｈ、物和有机质等。地下水砷污染的研究，有助于人们更好的掌握砷在环境中循环的特征和规律，为地下水砷污染的防治提供科学依据。
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