山東省淄博市周村北部高氟區(qū)現(xiàn)狀及高氟地下水的成因淺析

【摘 要】周村北部地勢(shì)平坦，地下水運(yùn)移遲緩，氟離子含量較高，生活用水氟含量多大于1mg/L，局部地段地下水中氟含量高達(dá)3mg/L。高氟地下水在平面分布上具有點(diǎn)狀和片狀分布特點(diǎn)。垂向上具有愈往深處氟含量愈高的特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】高氟地下水；地氟病；成因；周村北部

周村區(qū)位于淄博市西部，東臨張店、西靠章丘，南接淄川，北面與桓臺(tái)和鄒平接壤。區(qū)內(nèi)發(fā)育中生代白堊系及新生代第四系地層。由于高氟水地區(qū)居民長期飲用高氟水，普遍患有氟斑牙、氟骨病等地氟病，患者牙齒先出現(xiàn)黃斑，后畸形或腿彎背駝，嚴(yán)重危害了當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康。為此探討區(qū)內(nèi)高氟水特征，除氟改水，治理“氟害”，勢(shì)在必行。

１．高氟區(qū)現(xiàn)狀

1.1高氟區(qū)地下水環(huán)境特征

1.1.1高氟區(qū)分布范圍

根椐國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006），地下水中氟含量＞1mg/L的地下水即為高氟地下水。由巖石、土壤、地下水等自然因素使其氟含量超過國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的地域即為高氟區(qū)。

周村北部沈家莊、南閻、石門、十里鋪、大姜、鄧家莊、豐樂、固玄店及南營一帶F-離子含量較高，面積約65km2，地下水氟含量一般在2mg/L左右，其中鄧家莊、豐樂村、固玄店一帶F-離子含量最高，其值為2.5～3mg/l，區(qū)內(nèi)受氟害程度較重，有5000余人患有氟斑牙病和氟骨病。該區(qū)土壤中F-含量亦較高，多在450～700mg/kg。

1.1.2地下水氟含量分區(qū)及特征

區(qū)內(nèi)分布含氟較高的第四系松散沉積物。鉆孔資料顯示，第四系松散沉積物的厚度55～118m。地下水主要賦存于第四系松散沉積物中，主要為潛水。地下水類型為HCO3·Cl-Ca·Mg型、SO4-Ca·Mg或SO4·Cl-Ca·Mg型，礦化度600～2000mg/L，全硬度400～1300mg/L。將全區(qū)劃分為氟含量＜1mg/L區(qū)、1～2mg/L區(qū)和＞2mg/L區(qū)共3個(gè)大區(qū)。氟含量＜1mg/L區(qū)：氟平均含量0.87mg/L，分布于沈家莊、仇家莊和西鎢頭一帶。1～2mg/L區(qū)：氟平均含量1.91mg/L，分布于大姜村、固玄店和仇家套一帶，面積16km2。＞2mg/L區(qū)：氟平均含量2.79mg/L，最高含量3mg/L，主要分布于鄧家莊和豐樂村一帶，面積9km2。

1.2 地方性氟中毒現(xiàn)狀

地方性氟中毒是由于居民長期從生活環(huán)境中攝入過量的氟而引起的一種慢性全身性地球化學(xué)性疾病，俗稱“大黃牙”、“干溝牙”、“糠骨病”、“黑骨病”等 [1]。周村區(qū)北部地區(qū)都有不同程度的發(fā)病。病情較輕的病人，表現(xiàn)為牙齒變黃、發(fā)黑、脫鈣變脆等，重病人表現(xiàn)為全身關(guān)節(jié)疼痛、強(qiáng)直變形，甚至導(dǎo)致癱瘓，喪失勞動(dòng)能力。據(jù)周村區(qū)地方病辦公室2005年統(tǒng)計(jì)資料，因飲用地下高氟水，全區(qū)有輕病區(qū)村30個(gè)，中病區(qū)村20個(gè)，重病區(qū)村15個(gè)，涉及病區(qū)人5000余人。氟斑牙人數(shù)3000余人，氟骨病2000余人。

2.高氟地下水水文地球化學(xué)特征

氟元素是人類生命過程中所必須的微量元素。適量的氟可以提高牙齒的搞酸能力，抑制細(xì)菌分解醣所需要的酶，增強(qiáng)牙齒釉質(zhì)的烴基磷灰石保護(hù)層，提高牙齒的硬度等。但氟含量過高或偏低，則會(huì)影響人體健康，引發(fā)氟斑牙、氟骨病等“地氟病”[2]。

2.1平面上分布特點(diǎn)

地下水中氟離子含量極不均一，變化在0.5～3.0mg/L間。高氟地下水多呈點(diǎn)狀或片狀分布。大姜、豐樂一帶最高，向西逐漸降低。

2.2垂向上分布特點(diǎn)

在垂向上，地下水氟含量有向深處逐漸增高的趨勢(shì)。由于愈向深處，地下水交替循環(huán)速度愈緩，加之地下水中鈉離子含量逐漸增大，有利于氟離子富集。

2.3水文地球化學(xué)特征

2.3.1地下水運(yùn)動(dòng)條件

該區(qū)地下水徑流緩慢，以垂直運(yùn)動(dòng)為主。地下水在運(yùn)動(dòng)過程中溶解土壤中的氟離子，有利于在該區(qū)富集。

2.3.2水文地球化學(xué)特征

氟賦存于土壤中，隨溶濾和水解作用而轉(zhuǎn)化到地下水中，在隨水遷移的過程中，當(dāng)?shù)叵滤畨A化程度增強(qiáng)時(shí)便發(fā)生富集[3]。

從該區(qū)地下水水化學(xué)資料統(tǒng)計(jì)分析，氟與地下水中的主要離子成分、總堿度等有著不同程度的相關(guān)性。

（1）氟離子與鈉、鈣離子交替的關(guān)系。

從氟離子含量（F+）與Na+的含量及F+與Ca+的含量相關(guān)散點(diǎn)圖上可以看出，F(xiàn)+含量與Na+ 及Ca+的含量間的關(guān)系雖不呈明顯的線性關(guān)系，但亦存在著一定的規(guī)律：即當(dāng)Na+ 增加或Ca+減少時(shí)，地下水中F+含量明顯增加；說明地下水中陰離子由同鈣的伴存轉(zhuǎn)變?yōu)橥c的伴存，是形成有利于地下水中氟富集的水化學(xué)環(huán)境。而鈣的減少和鈉的增加，與地下水中鈉對(duì)鈣的交替（置換）有關(guān)。也就是說，地下水中氟的富集與鈉、鈣的交替有關(guān)。

（2）氟與總堿度及總硬度間的關(guān)系。

氟與總堿度及總硬度的相關(guān)性不是太明顯，只表明其大概趨勢(shì)，氟與總堿度大致呈正相關(guān)，而與總硬度關(guān)系不明顯。

3.高氟地下水的形成及治理措施

3.1高氟地下水的形成

氟在水中的富集需要3個(gè)必要條件：第一有供氟源或者促使氟遷移進(jìn)入地下水；第二有使氟穩(wěn)定的水文地理化學(xué)環(huán)境；第三有使氟賦存和富集的地理環(huán)境或水文地質(zhì)條件[4]。

土壤中含有較高的氟，經(jīng)過溶濾、水解作用使氟析出轉(zhuǎn)化到液態(tài)地下水中富集，并隨地下水徑流遷移，在地形平緩，地下水徑流緩慢、徑流不暢區(qū)，地下水則形成相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，形成滯水，地下水含氟量聚集增高。

地下水中的SO42-、HCO3-對(duì)氟的遷移起著十分重要的作用，SO42-、HCO3-越多，越有利于氟的遷移。Na+、Ca+與F+可形成穩(wěn)定的化合物，故對(duì)氟的穩(wěn)定性起控制作用[5]。

3.2高氟地下水的治理措施

（1）水質(zhì)凈化處理。

豐樂村施工一眼水井作為村中飲用水源，但水質(zhì)較差。村中上了一臺(tái)水質(zhì)凈化處理設(shè)備，水經(jīng)處理后作為村中飲用水源。對(duì)該村的水源水和凈化后的水進(jìn)行了取樣化驗(yàn)，其結(jié)果見水源水中礦化度、F-超出國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，全硬度接近國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，NO3-、Na+含量較高，但水源水經(jīng)凈化處理后水中各項(xiàng)均降低，特別是F-、SO42-、Na+降幅最大，成為低礦化(下轉(zhuǎn)第346頁）(上接第330頁）度、低鈉水。

該水質(zhì)凈化處理設(shè)備價(jià)格3萬元左右，加上廠房，總投資5萬元左右。處理1m3水用電不足2度，加上從水源井中取水，每處理1m3水費(fèi)用不足1.5元。在水源條件和其它條件較差的地區(qū)采用水質(zhì)凈化降氟改水是行之有效辦法。

（2）區(qū)外引水。

周村區(qū)現(xiàn)已建成“引萌濟(jì)周”、“引黃濟(jì)周”兩大工程。萌山水庫水及黃河水經(jīng)適當(dāng)處理后可作為高氟區(qū)的飲用水源。由于區(qū)內(nèi)地下水資源不足，亦可從區(qū)外水質(zhì)較好的水源地直接引用作為飲用水源。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］張新平.山東省高密市高氟區(qū)現(xiàn)狀及高氟地下水形成機(jī)制探討[J].山東國土資源，2007，23（10）：23-25.

［２］馮超臣.魯西南平原高氟地下水水文地球化學(xué)特征[J].山東國土資源，2005，21（5）：39-42.

［３］戎秋濤，翁煥新.環(huán)境地球化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1989，251-254.

［４］李彩霞.山東省高密地區(qū)高氟地下水的成因淺析[J].山東國土資源，2007，23（8）：8-11.

［５］魯孟勝，吳恩江，李明建.魯西南淺層高氟地下水成因的水文地球化學(xué)研究[J].煤田地質(zhì)與勘探，2001，29（5）：39-41.