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在不抽井水的情况下检测饮用水中的砷?

了解饮用水中的砷如何影响全球数百万人,以及在中国识别受污染地下水的新模型。

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图片由 Science 提供。

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这将是极好的,因为据估计,全球有 1.4 亿人饮用含有过量砷的地下水。根本没有足够的资源来测试成千上万口水井,其中许多位于发展中国家和农村地区,这些水井可能隐藏着这种有毒物质。

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砷是一种天然存在的元素。长期慢性暴露于砷——主要通过饮用水——与皮肤变色、手脚失去知觉以及癌症有关。美国环境保护局已将美国饮用水中砷的标准设定为每十亿分之一 10 份(比奥运会游泳池中的一滴水还少),但在世界许多地区,人们暴露于更高的水平。

(在下一期《探索》杂志中阅读更多关于水和食物中砷的内容,其中黛博拉·布鲁姆调查了摄入微量物质的健康影响。在她 8 月份为 Crux 撰写的一篇博文中,她讨论了第一项证实食用砷污染大米与细胞损伤之间联系的研究。) 许多非政府组织和全球卫生组织一直在致力于检测含砷的水。就他们而言,瑞士联邦水科学与技术研究所 (Eawag) 和中国医科大学公共卫生学院的研究人员一直在研究可以预测地下水中砷含量过高的模型。

他们终于有了一个他们认为足够可靠的模型,至少在中国是这样。他们的研究结果发表在 8 月 23 日的《科学》杂志上。

20 世纪 70 年代末,中国北部干旱地区首次发现了砷中毒问题。但要测试那里近 1000 万口水井中的每一口都是一项不可能完成的任务。只有一小部分得到了监测。该模型使用了关于地质、土壤特性和水文学的地理空间数据,以及先前收集的有关砷发现地点的数据,以准确评估北部地区地下水中砷含量过高的普遍情况。瑞士联邦水科学与技术研究所水资源与饮用水部高级科学家兼研究组组长、该研究的作者 Annette Johnson 解释说,中国提供了一个独特的机会,因为有足够精细的数据可供使用。中国还有几个关键特征使其容易受到砷污染:与某些沉积过程(河流或湖泊)相关的全新世年轻沉积物可能与释放砷到地下水中的化学条件有关。

将模型的评估与现有的水质数据进行比较,研究人员确定该模型在 77% 以上的时间内能够识别高风险区域。基于这些数据,研究人员绘制了砷热点图(见上图),并估计中国有 19,580,000 人生活在污染区域。

虽然 77% 的成功率是好的,但还不够。Johnson 说:“你永远不能只依赖建模。”“即使在受污染的地区,由于沉积物的形成方式不同,也会存在高度变异性。地图应该是支持首先抽样热点区域的依据。但这并不意味着疾病预防控制中心在被认为是安全的地区就不应进行任何监测。”

该团队的中国成员将与该国卫生部合作,识别值得更多关注和检测的砷热点。

“这是一项艰巨的任务,”Johnson 补充道。但这种建模的成功可能是实现更快、更具成本效益的砷检测方法的下一步。

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