Science:新風險模型凸顯了中國地下水的砷汙染風險

2021-01-10 生物谷

一種新型的預測地下水汙染物風險的模型將會為人們節省大量的時間與金錢，並在該過程中凸顯出飲用水品質的問題。這一模型目前正在中國投入使用以確定地下水砷汙染的擴散。

Luis Rodriguez-Lado博士是該模型設計團隊的一名研究人員，他解釋說：「由於使用了受到汙染的飲用水而導致砷中毒是世界上許多地區面臨的一個嚴重的健康問題。」

慢性砷中毒病例在像孟加拉等南亞國家中是特別突出的。而且自1990年以來，各種報告繼續披露全球有新的地區——其中包括中歐、南美、蒙古及美國的某些地區——的地下水也受到了這種化學物質的汙染。

在中國，因為汙染的地下水所致的砷中毒是自1970年代末以來首次被診斷出來的，而中國是Rodriguez-Lado及其團隊研究工作的重點。這一問題發生在中國的一個非常乾旱的地區，那裡的人極端依賴於深部地下蓄水層（這是含水的巖石體）中的地下水作為他們的飲用水。在這些地下蓄水層中，來自火山巖的沉積物和其它來源的沉積物含有天然形成的砷且隨時可得，而且對這種形態的砷的攝入是危險的。

長期暴露於砷是一個嚴重的健康風險。砷顯示它會引起皮膚色素沉著過度，肝腎功能障礙及不同類型的癌症。

1994年，就在中國人繼續出現這些症狀的時候，中國政府宣布砷中毒是一種地方性疾病並成立了一個專家委員會對這類情況進行評估。中國衛生部開展了一個大規模的篩檢行動對具體的水井進行了採樣。這次行動被稱為「中國全國水砷汙染抽樣篩查計劃」，這一從2001年持續至2005年的行動對中國大約12%的縣中的44.5萬口水井進行了砷汙染的檢測。自那時起，對水井的篩檢一直在繼續進行著，而政府為此花費了數百萬元。然而，中國幅員遼闊，要對其餘的縣進行調查還需要花上幾十年的時間。

正是在這種情況下並認識到這一問題，Rodriguez-Lado及其同事開始思索創建一個對地下水汙染進行預測的工具。

他們的想法也受到了由世界銀行在2005年發布的已知的砷汙染地區圖的激勵。Rodriguez-Lado解釋說：「這張圖上有許多地區是空白的。我們想，與其因為新發生的砷汙染而感到意外，如果我們能夠研發一種模型來預測可能發生汙染的地區，那將會是非常有用的。」

他的團隊所希望創建的預測模型與可免費獲取的例如有關溼度、土壤鹽度及地形等不斷增長的地球空間信息相輔相成。由於這樣的信息可代表砷汙染程度可能很高的一些地區，該團隊能夠用這樣的信息對他們沒有去過的地區進行砷汙染的預測。

他們的模型將地球空間信息與中國全國水砷汙染抽樣篩查計劃的數據結合在了一起。應用人口數據及世界衛生組織的砷濃度（每升10微克）的標準閾值——該閾值就目前而言也是中國的標準——他們將中國的各個地區劃分為低風險地區與高風險地區。

研究人員指出，在談及什麼是有危險的砷濃度時還存在著爭論。

Rodriguez-Lado說：「我們知道，砷濃度越高，其效應出現的就越快，但其效應高度依賴於諸如年齡、營養狀態及一般健康等因素。」

他們的結果表明，在中國估計有1958萬人生活在高風險地區，這些地區主要在新疆、內蒙、河南、山東及江蘇等省。

至關重要的是，該模型既發現了已知的高風險地區，也發現了新的高風險地區，其中包括位於華北平原各省及四川省的中部地區。Rodriguez-Lado解釋說：「在這些地區，砷的危險與高人口密度是同時存在的；因此，應該儘快對這裡的地下水進行砷檢測。」

這一模型的使用不只是限於中國。他接著說道：「它也可用於世界其它地區」；他例舉，像美國西南等乾旱地區，那裡也報告有高濃度的砷。該模型也不只是限於砷。「在我們看來，對於研發任何類型的汙染物地圖而言，預測模型都是一種有前景的技術。」

文章的作者強調，儘管他們的做法和傳統的地下水篩檢方法相比有數個優勢，但它並不能代替這些方法。「砷濃度會在短距離內發生很大的變化，而我們的預測模型只有1平方公裡的有限的空間解析度。這意味著由中國政府在局部尺度上所實施的篩檢方法仍然是必要的。」

Rodriguez-Lado及其同事希望，在中國，他們的研究可被用來支持目前已有的水井監測計劃，並向官方提示那些特別具有風險的地區。

他還說道：「在全球範圍內，我們希望我們的工作可用來凸顯一個重要的問題，即飲用水的品質問題，而尤其是在發展中國家，這種研究可幫助實施預防性的政策以改善數百萬人的健康。」

這項研究得到了瑞士教育與研究國務秘書處的中瑞科技合作計劃及中國科學院對外合作重點項目的資助。（生物谷 Bioon.com）

生物谷推薦的英文摘要

Science  DOI: 10.1126/science.1237484

Groundwater Arsenic Contamination Throughout China

Luis Rodríguez-Lado, Guifan Sun, Michael Berg, Qiang Zhang, Hanbin Xue, Quanmei Zheng, C. Annette Johnson

Arsenic-contaminated groundwater used for drinking in China is a health threat that was first recognized in the 1960s. However, because of the sheer size of the country, millions of groundwater wells remain to be tested in order to determine the magnitude of the problem. We developed a statistical risk model that classifies safe and unsafe areas with respect to geogenic arsenic contamination in China, using the threshold of 10 micrograms per liter, the World Health Organization guideline and current Chinese standard for drinking water. We estimate that 19.6 million people are at risk of being affected by the consumption of arsenic-contaminated groundwater. Although the results must be confirmed with additional field measurements, our risk model identifies numerous arsenic-affected areas and highlights the potential magnitude of this health threat in China.

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