2019年6月25日
收获雨水吗?砷测试
贡献:莱利Mulhern
在野外检测砷。图片来源:Jhonny Terrazas
在世界各地的社区，雨水可能是为数不多的安全饮用水之一。
富国和穷国的许多家庭都没有自来水供应，他们的饮用水依赖未经处理的天然水源，如湖泊、河流和私人水井。这种困境使他们更容易受到水传播疾病的影响。根据最近的估计，世界上有近10亿人面临这一现实。
但在一些地区，即使是这些不足的水供应也被污染得无法使用或正在完全消失。在这种情况下，人们指望下雨来缓解痛苦。例如，在玻利维亚的传统矿区，河流被废弃物染黑;湖泊干涸，化为乌有;地下水变得比海水咸。在这种情况下，雨水通常被视为唯一没有受到上游尾矿或厕所影响的水资源。
雨水收集经常被宣传为受污染地下水的可行替代方案。这也是世界各国适应气候变化的重要手段。开云体育体育赛事即使在半干旱地区，如果雨水被收集和充分利用，也能在一年中为家庭提供足够的饮用水。小型雨水收集系统也可以成为冲突地区和难民营弱势人群的重要水源。
然而，对于饮用来说，解决方案的好坏取决于水的质量。尽管人们认为雨水是纯净的，但在大气、收集过程和储存过程中，雨水受到污染的风险是巨大的。
收集的雨水最常见的污染类型是微生物。当暴风雨把灰尘和碎片冲进雨水池时，细菌很容易繁殖。然而，这种类型的污染通常很容易解决，使用简单、低成本的消毒方法，如漂白剂。
尽管人们认为雨水是纯净的，但在大气、收集过程和储存过程中，雨水受到污染的风险是巨大的。
更令人担忧的是存在不易通过家庭或使用点处理机制去除的污染物，特别是在收集雨水最为关键的偏远或资源匮乏地区。这些污染物包括化学污染物，如砷、铅和其他微量金属。
为了调查这些风险，我的同事和我，在一个Ecología和普韦布洛·安迪诺斯中心(CEPA),Comité Académico Técnico环境问题(CATAPA)和门诺特中央委员会决定在玻利维亚安第斯山脉的一个偏远矿区测试雨水收集系统收集的水的质量。在22个月的时间里，跨越了两个潮湿的季节，我们测试了18个之前安装的水箱中的一系列化学和微生物污染物。
在玻利维亚高原安装雨水收集池。图片:Maggie Mulhern
由于安第斯山脉一年中大部分时间都处于极冷的环境温度，我们发现微生物污染不太重要。与附近未受保护的水井和河流相比，化学水的质量也有了巨大改善。
然而，我们发现了一些令人惊讶的事情。砷。在整个研究过程中，每个水箱中的砷浓度始终高于世界卫生组织规定的饮用水上限10亿分之一(ppb)。所有水槽的平均砷浓度为20 ppb, 96%的测量结果显示出一定程度的砷可检测。发现的最高浓度为50 ppb，是健康限值的5倍。
尽管我们无法确定环境中砷的更广泛来源——无论是自然产生的，还是由于该地区的重度采矿活动而调动起来的——但通过后续测试，我们确定砷的主要来源是被冲进雨水池的屋顶灰尘。只需24小时，将四分之一茶匙的灰尘与去离子水混合，就能将溶解的砷含量提高到健康目标以上。然而，对屋顶和排水沟材料进行的测试没有发现砷渗入水中。
玻利维亚高原的雨水收集池。图片:Riley Mulhern
研究结果发表在本月的杂志上全环境科学对许多人认为收集雨水是一种完全安全的替代方案的假设产生了影响。应谨慎评估雨水可能受到污染的所有可能方式，特别是在重工业领域，如采矿、采石、冶炼、制砖等。这些活动可能会导致富砷粉尘释放到环境中，最终沉淀在收集雨水的屋顶上。土壤中自然存在的砷或农药中的砷也可能是某些农业地区的来源。
这些发现强调了在雨水收集场景中将砷作为标准水质监测参数的必要性，这是很少做的事情。野外便携式砷包在国际上广泛使用，应包括在任何雨水收集项目预算中。我们使用ITS Econquick试验和Palintest Arsenator．其他微量金属也可能存在于雨水中。在某些地区，铅、镉、汞、铬和其他物质也可能是一个问题，因为灰尘的成分因地而异，值得进一步研究。
我们的结果还指出了在雨水收集过程中使用适当的第一次冲洗系统的重要性。在暴雨期间，第一冲水系统将第一升水分流到污水池或二级蓄水池，以防止屋顶上的灰尘或其他污染物进入主蓄水池。
富含砷的灰尘会落在收集雨水的屋顶上。土壤和农药中的砷也可能是一些农业地区的来源。
我们发现，尽管我们测试的第一个冲洗系统阻止了一些灰尘进入水箱，但它们不够大，仍然允许足够的灰尘进入，从而显著提高砷的浓度。第一次冲洗系统通常应该足够大，每100平方米的屋顶面积可以捕获大约40升。根据这个经验法则，我们测试的系统大约小了五倍。CEPA和CATAPA目前正在测试较大的首次冲洗系统，以评估其最小化屋顶灰尘对水质影响的能力。
总的来说，最安全的水可能仍然来自云层，在进行这项研究的玻利维亚地区确实如此。相比之下，附近地下水和地表水的平均砷浓度比雨水中的砷含量高一个数量级。
我们应该努力让所有人的饮用水在任何时候都是安全的。
但长期的问题不应该简单地说，“相对于其他水，哪种水最安全?”相反，我们应该努力在任何时候为所有人提供安全的饮用水。瞄准天空。
