孟州市和溫縣地下水高氟區(qū)分布特征

孟州市和溫縣地下水高氟區(qū)分布特征

氟是人體所必需的元素。當含有0.4.0.7mg氟化物時，可預(yù)防牙齒疾病。然而，長期服用超過1.0mgl的高氟水會引起氟化物和氟化物牙齒的疾病。孟、溫兩市(縣)廣大農(nóng)村主要以淺層地下水為飲用水源,而地下水氟化物濃度為1.04～2.89mg/L,超過地下水Ⅲ級標準(≤1.0mg/L)。研究地區(qū)氟病患病率較高,其中輕病區(qū)溫縣有51個自然村,孟州市22個自然村;中、重病區(qū)溫縣有12個自然村。受影響面積達486km2,人口達8.69萬人。因此,解決當?shù)鼐用竦娘嬎踩珕栴}是當務(wù)之急。本文闡述了該地區(qū)地下水高氟區(qū)的分布和成因,以期為本地區(qū)改水降氟工作的決策及開采優(yōu)質(zhì)合格水源提供依據(jù)。1地下水級和斷裂基于該地區(qū)廣大農(nóng)村將地下水作為飲用水水源,故本文的“高氟地下水”系指氟含量超過地下水Ⅲ級標準(≤1.0mg/L),并在空間上可以聯(lián)接成片的區(qū)域地下水。據(jù)2000～2002年對孟、溫兩市(縣)81口監(jiān)測井的水質(zhì)監(jiān)測,孟州市較差及極差的監(jiān)測點數(shù)占79.3%,而溫縣達100%。1.1孟州市和高氟區(qū)本文以0.5mg/L為界劃分出低氟區(qū)(<0.5mg/L)、正常區(qū)(0.5～1.0mg/L)和高氟區(qū)(>1.0mg/L)。兩縣(市)地下水高氟區(qū)主要分布在孟州市的東部,即蟒改河和新老蟒河流域;溫縣幾乎全境超標,尤以榮澇河流域污染較重,部分點氟化物的含量>2.0mg/L。具體分布見圖1。1.2納污河流水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果為了了解兩縣市地下水的水質(zhì)狀況,共采用2000～2002年81個監(jiān)測點的水質(zhì)監(jiān)測資料,從整體上來看,優(yōu)良+良好+較好的監(jiān)測點數(shù)只占全部監(jiān)測點數(shù)的7.4%,而較差+極差的監(jiān)測點數(shù)卻占到92.6%。另外,對流過本境的納污河流進行了水質(zhì)監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果見表1。可見兩縣市地下水污染嚴重,水質(zhì)狀況較差。2氟區(qū)的形成分析本地區(qū)高氟水的形成除受土壤、地表水、地形地貌3個因素的影響外,還受巖石、氣候、水文地球化學環(huán)境及人類活動等因素的影響。2.1土壤氟含量與地下水含氟量的關(guān)系當人們不合理地施用農(nóng)藥及采用污水灌溉時,可使各類污染物質(zhì)通過多種渠道進入土壤。當污染物數(shù)量超過土壤的自凈能力時,將導致土壤質(zhì)量下降,影響土壤的生產(chǎn)能力。污染物通過地下滲漏、地表徑流還將污染地下水和地表水。據(jù)謝正苗研究表明,土壤中氟的形態(tài)一般可分為水溶態(tài)、可交換態(tài)、鐵錳氧化物態(tài)、有機束縛態(tài)和殘余固定態(tài)等。通過樣品采集及實驗分析,結(jié)果見表2。土壤中總氟、水溶性氟及土壤可給態(tài)輸出能力與地下水含氟量的關(guān)系見圖2,圖3,圖4。由圖2可見,高氟區(qū)土壤總氟含量與地下水含氟量之間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。水溶性氟最容易被植物吸收和向地下水遷移,土壤水溶性氟的含量越高,地下水中的含氟量也越高,本地區(qū)地下水高氟區(qū)土壤的監(jiān)測結(jié)果也反映了這種規(guī)律(見圖3)。土壤易溶性氟包括水溶性氟和可交換態(tài)氟(吸附態(tài)氟),土壤的可給態(tài)輸出能力是指易溶性氟與土壤總氟的比值,不僅表示植物吸取氟的難易,也用來衡量土壤供氟能力的大小,從圖4可以看出,兩者總體上為正相關(guān)關(guān)系,圖形的最后一段明顯出現(xiàn)反常,這是因為土壤易溶性氟中呈吸附態(tài)的氟占相當比重的緣故。在一定的條件下,土壤吸附態(tài)氟會向地下水中轉(zhuǎn)移。2.2丘陵地與地下水高氟區(qū)地下水中的氟含量受地理地貌條件的影響,徑流條件差的封閉、半封閉的地理地貌條件有利于氟的富集。孟州市系太行山前丘陵向黃河沖積平原過渡地區(qū),地勢西北高,東南低。境內(nèi)西部丘陵,東部平原,南部灘區(qū),備區(qū)面積基本相等。溫縣地處黃河下游,屬黃、沁河沖積平原。由于黃、沁河歷史上多次泛濫、改道,使全縣形成南灘北洼中間崗的地貌特征。該地區(qū)的地貌特征構(gòu)成一個徑流條件差的半封閉地貌單元,這種中、小地貌及地形條件,不僅可以影響到母質(zhì)類型和地表徑流,還可以影響到地下水文條件。丘陵地區(qū)地勢高,含氟礦物的分解物質(zhì)向地勢低緩的地區(qū)搬運、聚積,有利于含氟水的排泄;同時,在地形低平洼地,容易形成堿性環(huán)境,區(qū)內(nèi)的土壤易于鹽漬化,進而使土壤溶液中的OH-易于和被土壤顆粒吸附的F-發(fā)生離子交換,F-進入土壤溶液,在天然降水、地表徑流以及灌溉用水的作用下,F-會向地下水中轉(zhuǎn)移,使地下水中的含氟量升高。由圖1,孟州市西部丘陵地帶水質(zhì)良好,往東水質(zhì)逐漸變差的事實與這一認識相符。所以,獨特的地形、地貌為本地區(qū)地下水高氟區(qū)的形成提供了條件。2.3地表水因素在流經(jīng)高氟區(qū)范圍內(nèi)的河流中,蚰蜒河、新漭河中的氟化物含量超過了飲用水質(zhì)量標準。如果地下水高氟區(qū)的形成是由被污染地表水引起的,那么地下水氟化物超標最嚴重的區(qū)域應(yīng)該處于氟化物含量最高的河流附近,但實際上并非如此。從表3可以看出,地下水中氟化物濃度較高的區(qū)域位于榮澇河附近,而榮澇河河水的氟化物含量(0.86mg/L)并不超標;蚰蜒河中氟化物含量(3.6mg/L)在幾條河流中最高,但該河流附近區(qū)域地下水中的氟化物濃度并非很高。由此可以看出,地表水和地下水之間的水力聯(lián)系不是形成該地區(qū)地下水高氟區(qū)的直接原因,但從土壤因素的分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn):離污染河道越近,土壤中的總氟含量也偏高。這主要是因為附近居民引污染河流中的水進行灌溉,污水中的氟化物進入土壤溶液或被土壤顆粒吸附,進入土壤溶液中的水溶性氟在淋溶的作用下很容易向地下水遷移,而吸附態(tài)的氟在適宜的條件下也會向地下水中遷移。雖然地表水不是引起地下水高氟的直接原因,但它確實可以通過污染土壤而對本區(qū)域內(nèi)的地下水產(chǎn)生間接的影響。3地下水高氟區(qū)形成的外因土壤因素是該