图1.研究区域的地图

介绍

砷的毒性声誉它之前和高架砷的存在以及水得到顾客的注意。无机砷被美国环保署列为人类致癌物，砷在ATSDR的有害物质优先清单中排名第一（2013年）。该清单不是对毒性最大的物质进行排序，而是基于其频率，毒性和人体暴露可能性的物质优先排序。

但客户建议如何修复砷以及水比其他污染物更有问题，因为不是所有的砷处理技术总是适用于所有的砷。下面介绍的是我们公司的砷，其形态和如何进行并没有真正改变公司如何建议客户在他们的水平升高砷的研究项目经验的案例研究以及水。

什么是砷？

砷（As）是一种天然存在的污染物，在许多地下水中以两种形式（化合价或氧化态）中的一种形式存在：三价砷（也称为As（III），As（+3），As + 3或亚砷酸盐）和五价砷（也称为As（V），As（+5），As + 5或砷酸盐）。在天然地下水中，砷可能以三价砷，五价砷或两者的组合形式存在，随着时间的变化随着含水层化学，温度，pH等的变化而变化。尽管两种形式的砷都是潜在的对人体健康有害的三价砷被认为比五价砷更有害（NSF Consumer Fact Sheet-Arsenic）。

砷在技术上被归类为非金属，具有金属和非金属的特性，并且广泛分布在环境中并且通常与其他元素如氧，氯和硫结合。砷与这些元素结合称为无机砷。动物和植物中的砷与碳和氢结合被称为有机砷。

砷是无色无味的，并且可以进入地下水通过的含砷岩石，矿物和矿石的侵蚀击穿和由径流入表面和地下水从商业或工业过程和开采。从历史上看，砷广泛用于杀虫剂。在目前最普遍使用的砷是木材防腐剂。

如何控制地下水中的砷分布？

新墨西哥州北部地下水中砷的来源比这里出现的其他污染物更难解释，特别是与花岗岩基底岩石与氟化物和铀的发生密切相关。该地区砷的来源被认为是风化和火山岩（在附近的Jemez山脉中丰富）的机械和化学分解以及沿着格兰德河裂谷的热液流体向上迁移的组合，后者控制着里奥格兰德河附近的现代路线。

砷的饮用水标准是什么？

在最近降低砷最大污染水平（MCL）的举措中，美国环保署最初提出的镁离子浓度为0.005mg / L或5μg/ L（每升微克数或十亿分之一，ppb），并评估了低至3μg的/ L。该机构选择将标准设定为10μg/ L，高于技术上可行的3μg/ L水平。它认为，10μg/ L的MCL建立了对公共供水中砷的可执行监管，基于现有的最佳科学，以防止潜在的健康问题，考虑到治疗成本，效益和公共供水系统检测和经济去除的能力使用合适的处理技术的污染物。最大值污染物水平目标（MCLG） - 一个不可执行的公共卫生目标 - 对于砷设定为零。

将砷MCL降至10微克/升已经给陷入困境的公共供水系统带来了经济困难，这些系统通常资金不足，必须申请政府贷款或拨款才能达到美国环保署的合规要求。由于许多公共系统不合规，水处理专业人员在教育系统连接用户关于砷修复方面的作用比以往任何时候都更加重要。目前，将MCL降至3 ppb似乎是不可想象的。

另外，各州可能会制定比美国环保署更严格的饮用水MCL。新泽西州通过将其总砷的MCL降低至5μg/ L来实现这一目标，同一日期（01/23/06）生效，美国环保署将总砷浓度的 MCL 从50降至10 ppb。新泽西州还将MCL扩展到包括私人井，并要求在房地产租赁和销售中披露高于5微克/升的砷含量。增加以及水化学的认识和处理房地产交易要求，是值得称道的。

为砷含量和砷含量升高的客户提供咨询

由于美国环保署没有直接适用于私人水井的砷标准，因此延伸应用10μg/ L的饮用水标准作为评估私人井水化学的指南。但它并不像推荐饮用水RO系统那么简单。我们公司的政策是不鼓励我们的客户指定砷，因为这是一项昂贵的测试，一些水化学文献表明，砷可能在两种主要化合价之间转换，地下水化学变化很小。我们有一个想法，如果我们自己更了解新墨西哥州北部地下水中存在的砷物种的分布情况，我们可以更有见地地向客户提供关于砷修复的建议。。然后，我们设计了一个砷形态研究项目，对已知具有高砷浓度的井进行取样和测试。

砷及其在新墨西哥州北部Española盆地的物种形成

该公司提议并获得批准，在洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的新墨西哥小企业援助计划的财政援助下开展砷物种形成项目。该公司参与了以前的三个与LANL的水研究项目（并再次感谢有机会与附近的世界级实验室及其水性地球化学家的工作人员合作）。

从区域六个样本点以及测试程序进行鉴定和我们寻求井地理分离的，复杂的水化学和具有一定范围的总砷浓度水平（2.1至18.2μg/ L的样本集总砷）。研究区位于Santa Fe县北部，圣达菲以北，Espanola以南和新墨西哥州洛斯阿拉莫斯以东（见图1）。

从六个孔中的每一个中收集三个未过滤的样品。在取样时测量并记录场pH和ORP测量值。一个未经过防腐的样品组被转移到LANL，由地球和环境科学部门进行完整的化学分析（见表1）。作为该项目的一部分，LANL实验室测试了44种分析物并生成了Piper图（主要离子成分），Durov图（主要离子成分，TDS和pH）和Stiff图。

第二样品组，用硝酸保留酸，用于通过国家测试实验室（伊普西兰蒂，MI）和第三样品组，用HCl保存进行的总砷分析，使用用于通过霍尔环境分析实验室进行的砷的形态，新墨西哥州阿尔伯克基。

表2是总砷和物种形成结果的汇编，还包括田间pH和田间ORP数据。测量总砷的两个实验室的结果之间存在一些差异。但物种形成的结果更成问题。对于总砷含量相对较低（2.1-6.1μg/ L）的三个样品，形态不成功，并且在砷MCL（10.0-22.0μg/ L）或以上的总砷水平的三个测试中成功，两个三个样品（L8和M9）测试98％As（V）和一个样品（S13）测试88％As（III）。

缺乏关于井的深度（水深，岩性，生产区厚度，钻井时的水化学等）或其关于可能的断层或含水层的横向范围和连通性的地质背景的其他信息，结果是意外。但是现场数据和水化学参数确实提供了可能的解释。样品S13是唯一具有减少地下水的样品井（田间ORP结果为-181.7 mV;所有其他ORP值均为阳性），田间pH值为约8.5，最高溶解铁浓度和六种样品中最低的硝酸盐浓度。

总结：砷形态的实际应用

客户如何应对高浓度砷的好水是高度可变的。有些人会在被告知他们主要关心的是从饮用水中汲取砷时会倾听。其他人会说，他们感到不舒服，在砷中沐浴，并希望通过全屋砷修复将其从所有水中清除。然后有些人根本不担心，并评论说人们为了享受附近的Jemez Springs和Ojo Caliente的砷浸泡池而付出了很多钱。有许多不同的处理技术适用于砷修复，但我们必须考虑到很多很好的实际考虑因素水客户居住在偏远地区，受到某些系统的监督和维护要求的挑战，并越来越倾向于从他们的生活中消除基于盐的系统。

对于客户谁想要砷治疗只饮水，这意味着经过认证的反渗透饮用水水系统与补充砷过滤器，去除砷物种和一个电表计算时关闭生产过滤 疲惫的实现。对于客户谁选择去除整个房子的砷，可能不需要或不想要软化（离子交换），可在结合使用阴离子交换去除砷，我们推荐一个自包含砷吸附系统，有效去除砷，不需要反冲洗，废弃的介质可以作为TCLP认可的无害固体废物回收或丢弃。客户谁选择此选项通常也选择添加饮用水供水系统的其他污染物可能存在。

我们从这个砷物种形成项目中学到的东西，以前没有实践过，在可预测的高砷浓度范围内，除了综合水化学外，ORP测试是一种很好的预测工具，可能是As 的间接指标。 （III）。虽然这个特定的研究项目确实展示了砷物种的挑战和不可预测性，但它确实没有影响公司向客户提供有关砷的建议。我们将继续采用我们一直采用的保守方法，建议客户假设较高水平的总砷（超过当前MCL）可能主要是As（III）。