安徽省飲用水高氟水問題及控制對策

張瀏 馮景偉

摘要

針對安徽省飲用水高氟水問題現狀，分析了安徽省飲用水水源含氟量高的主要原因，如含氟化工廢水排放、含氟礦物埋藏豐富；從改水降氟、飲水除氟、廢水控氟、政策限氟幾個方面提出了相應的控制對策。

關鍵詞 飲用水；高氟水；控制對策；安徽省

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）26-09114-02

Problems and Control Countermeasures on High-fluoride Drinking Water in Anhui Province

ZHANG Liu， FENG Jing-wei

（Anhui Institute of Environment Science， Hefei， Anhui 230001； Key Laboratory of Yangtze Aquatic Environment of Ministry of Education， College of Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092； School of Civil Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009）

Abstract According to the current situation of high-fluoride drinking water in Anhui Province， the main reasons of this phenomenon， such as discharge of industry wastewater containing high concentration of fluoride， buried rich in fluoride mineral， were proposed. The corresponding control countermeasures were put forward from the following aspects： changing water resource for decreasing the fluoride， removal of fluoride in drinking water， removal of fluoride in wastewater and limit of fluoride relying on the policy.

Key words Drinking water； High-fluoride water； Control countermeasures； Anhui Province

氟是人體必需的微量元素，人體所需的氟主要來自飲用水。對氟的攝入量與人的健康息息相關，當人體氟含量較低時，容易患齲齒；氟含量較多時又會導致氟中毒，臨床上常見氟斑牙和氟骨癥^[1]。世界各國對飲用水中氟化物含量的限值各不相同，其中，美國規定氟在飲水中的限值為4.0 mg/L，歐盟規定氟在飲用水中的限值為0.7～1.5 mg/L，我國規定氟在飲用水中的限值為1.0 mg/L^[2-4]。

1 安徽省飲用水高氟水問題

安徽是我國地方性氟中毒發病率較高的省份，其中，亳州、阜陽、宿州、淮南、淮北等地區發病率較高^[5]。地方性氟中毒在我國主要有3種類型：飲水型、燃煤污染型、飲茶型。飲水型地方性氟中毒主要是由于以高氟地下水為飲用水水源。燃煤污染型地方性氟中毒主要是源于使用含氟量較高的燃煤取暖、做飯或烘烤糧食、蔬菜等，導致室內空氣中氟污染嚴重且長期接觸室內的糧食、蔬菜、飲用水等主要食物，最終通過飲食導致人體慢性氟中毒^[6]。飲茶型地方性氟中毒主要是長期飲用磚茶或用磚茶泡成的奶茶或酥油茶，導致人體內氟大量蓄積，引起慢性氟中毒。

人體攝取氟的來源主要有3個：飲水、食品、空氣，高氟暴露區（水含氟量約4.0 mg/L）的人群，水的攝氟量占總攝氟量的85.6%^[7]。安徽省是飲水型地方性氟中毒的高發區，而淺層地下水氟化物含量高是安徽省氟中毒高發的主因，因此，控制地方性氟中毒需要重點控制水源。為了控制地方性氟中毒，安徽省相關部門采取了一些降氟改水措施，然而根據唐慧文2010年對亳州市市轄3個縣（區）譙城區、渦陽縣、蒙城縣的地方性氟中毒調查結果，亳州市地方性氟中毒病情尚未完全控制，防控形勢仍很嚴峻^[8]。周曉鐵2010年的研究發現，在安徽省飲用水水源地中，地下水水源的水質達標率為93.1%，水質不達標的地下水水源地主要污染物為氟化物，安徽省有6個地下水水源地氟化物超標，占地下水水源地總數的24%^[9]。根據安徽省城市集中飲用水水源地水質月報（2013年10月），亳州市和界首市地下水源地氟化物最高超標0.80倍。

安徽省地下水飲用水水源中氟含量較高，一方面由于含氟化工廢水排放對地下水的污染，另一方面，由于含氟礦物埋藏豐富，導致部分地區地下水中氟離子濃度較高。氟化工已成為我國化工產業發展最為迅速、最具技術前景與發展優勢的行業之一，在國外更是被譽為“黃金產業”。氟是重要的化工原料，氟及氟化物幾乎成了各行各業生產添加劑、制冷劑的重要物質，用途廣泛。然而，氟化工產生的大量含氟廢氣、廢水與廢渣對環境造成了嚴重的污染。含氟廢氣通過降水進入土壤并下滲污染地下水；含氟廢水下滲會直接污染地下水；含氟廢渣經淋溶下滲后也會污染地下水^[10]。值得注意的是，即使工業企業排放的含氟廢水達到《污水綜合排放標準》（GB8979-1996）中的最嚴格要求10 mg/L，該部分廢水的排放仍然將對地表水和地下水產生較大影響。 地下水中氟離子含量也與地質和水文地質條件有關，主要受控于含水層中含氟礦物的含量及地下水徑流條件。安徽省地下水氟含量較高地區主要分布在淮北平原以及淮河以南六安市、安慶市、黃山市、宣州市的少部分地區，其中阜陽市、亳州市、宿州市、淮北市、蚌埠市、淮南市的部分地區地下水中氟含量較高，地方性氟中毒較為嚴重^[5]。安徽省淮北平原地區地下水埋藏淺，徑流緩慢，蒸發量大，地下水氟含量較高，地帶性氟病較為普遍；淮北平原淺層高氟水主要分布于北部黃泛平原和南部渦河、穎河等河流的河間地區^[11]。

郜紅建等分析了安徽省不同地區飲用水中氟化物含量，發現安徽省13.26%的飲用水中氟化物含量超過我國《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中要求的限值，超標主要集中在淮北平原的亳州、阜陽和宿州，超標率為34.35%^[12]；該數據表明，安徽省部分地區的自來水廠除氟技術還有待提高。

2 安徽省飲用水高氟水問題控制對策

2.1 改水降氟

安徽省高氟水大部分是淺層地下水，高氟深層地下水的分布范圍較小，可以通過改淺層地下水為深層地下水解決高氟水問題，但是在深層地下水水源開發過程中需采取“先探后采”的措施，先探明深層地下水的蓄存方式和水力聯系，防止開發過程中污染水源。同時，深層地下水水井成井過程中應采取先進有效的成井工藝，防止不同水層間地下水交叉污染，取水管宜采用不易產生二次污染的PPR管材。此外，對于某些淺層地下水和深層地下水含氟均較高的地區，可以采用管道或者溝渠引江、河、湖泊等含氟量較低的地面水作為飲用水水源；某些地下水和地表水資源匱乏的地區可以將雨水和雪水收集處理后作為飲用水水源。

2.2 飲水除氟

對于無改水降氟條件的地區，飲用水水源中氟含量較高時，應根據水源水質特征選擇合適的飲用水除氟技術，以降低所供飲用水中的氟含量。

2.2.1

化學沉淀除氟法。常用氧化鈣或者氯化鈣作為除氟沉淀劑，水中的F-與沉淀劑中的Ca²⁺在水中生成CaF₂沉淀，但是在實際操作過程中需要控制氧化鈣和氯化鈣投加量，防止引入過量Ca²⁺，造成飲用水硬度增大。

2.2.2

混凝沉淀除氟法。常用氯化鋁或者硫酸鋁為除氟混凝劑，這些混凝劑在水中可生成Al（OH）₃絮狀體，與水中F-產生共沉淀，F-還可與Al³⁺發生配位反應，也可降低水中氟含量^[13]。為了降低投加的混凝劑中Al³⁺對人體健康的影響，常常在混凝沉淀工藝后再進行過濾，去除未沉淀的細小Al（OH）₃絮狀體。

2.2.3

吸附除氟法。常用的除氟吸附劑有沸石、活性氧化鋁、活性氧化鎂、骨炭、竹炭、活性炭等。吸附劑的粒徑對單位體積吸附劑的氟吸附量有較大影響，吸附劑顆粒越小，單位體積的比表面積越大，對水中氟的吸附去除效果越明顯。然而，實際工程應用中多采用動態吸附裝置移動床，吸附劑粒徑較小會增大吸附劑床層的水頭損失，同時也易堵塞吸附劑床層，因此，采用吸附方法去除水中氟需嚴格控制吸附劑的粒徑。也有學者通過對吸附劑的改性和活化，提高吸附劑對氟的去除效率^[14-15]。

2.2.4

電絮凝除氟法。電絮凝除氟常用鋁電極作為犧牲陽極，鋁電極在電流作用下溶解生成Al³⁺，Al³⁺水解生成Al（OH）₃絮狀體，水中的F-與生成的Al（OH）₃絮狀體產生共沉淀，與Al³⁺發生配位反應，同時，電絮凝過程中產生的微小氣泡還起到氣浮的作用，在這幾種作用的協同下將水中氟去除^[16]。為了防止水中過量的Al³⁺對人體健康的影響，常在電絮凝工藝后增加過濾工藝，以去除細小的Al（OH）₃絮狀體。

2.2.5

膜技術除氟法。采用超濾膜或者反滲透膜過濾去除水中的氟，膜分離技術使飲用水處理效率得到極大提高，但是膜技術應用過程中帶來了新的問題——膜污染。采用膜技術除氟過程中，水中存在的天然有機物、懸浮物和無機離子等將對膜產生影響造成膜污染，嚴重影響產水的水量和水質。為了減緩膜污染，常采用膜技術與其他技術組合除氟，如吸附-膜技術、混凝沉淀-膜技術、高級氧化-膜技術、電絮凝-膜技術等工藝。

2.3 廢水控氟

安徽省氟化工企業產生的高濃度含氟廢水，尤其是含無機氟廢水，對當地的飲用水環境產生較大影響。氟化工企業應根據自身特點，開展清潔生產，避免使用或者采用無氟替代原料，采用污染物產生量少或者無污染產生的生產工藝，降低廢水中氟濃度，從源頭控制含氟廢水的產生量和廢水中氟的濃度。同時，對于氟化工企業排放的含氟污水應嚴格按照國家的相應規范、標準進行治理，有條件的地區需進行含氟廢水的深度處理，在含氟廢水排入環境水體前進行氟的有效控制。

2.4 政策限氟

針對安徽省部分地區地下水中氟含量較高的現狀，政府相應職能部門應嚴格氟化工行業準入條件，尤其是環境保護方面要做出嚴格的準入要求，取締不符合國家產業政策以及污染嚴重的小企業，加快對現有工業污染源治理工作。

3 結語

隨著國家對飲用水水質要求的不斷提高，安徽省針對地下水高氟水地區的飲用水氟超標問題開展了大量的防控工作，并取得了初步成效。通過改水降氟、飲水除氟、廢水控氟、政策限氟措施，同時研發經濟、高效的飲用水除氟技術，安徽省地下水高氟水問題將得到有效控制，居民飲用水質量也將進一步提高。

參考文獻

[1]

徐映紅，黎昌健，韋日平，等.安徽省地氟病現狀[J].口腔護理用品工業，2012（10）：39-41.

[2] EU's drinking water standards[S].

[3] US EPA.Drinking water standards and health advisories[S].

[4] 金銀龍，陳昌杰，陳西平，等.GB 5749-2006 生活飲用水衛生標準[S].北京：中國標準出版社，2007.

[5] 鄧英春.安徽省高含氟地下水成因及其分布特征[J].江準水利科技，2006（2）：22-24.

[6] 徐明鉆，許永勝.地方性氟中毒研究——以貴州省為例[J].安徽農業科學，2008，36（11）：4660-4661，4665.

[7] 韓永成，劉原，楊世明，等.兒童總攝氟量與氟牙癥關系的研究[J].北京口腔醫學，1998，6（2）：55-58.

[8] 唐慧文.2010年安徽亳州市飲水型地方性氟中毒監測分析[J].熱帶病與寄生蟲學，2013，11（1）：19-21.

[9] 周曉鐵，何祥亮，王曉輝，等.安徽省城鎮飲用水水源水質調查與分析[J].安徽農業科學，2010，38（1）：309-310，362.

[10] 蔣克彬，彭松.含無機氟廢水及其治理措施綜述[J].科技情報開發與經濟，2008，18（5）：133-134.

[11] 王國強，李瑛霞，吳道祥，等.安徽省地下水水資源特征與水環境問題[J].自然資源學報，2002，17（2）：234-239.

[12] 郜紅建，張顯晨，張正竹，等.安徽省飲用水中氟化物含量及健康風險分析[J].中國環境科學，2010，30（4）：464-467.

[13] 程銀芳.混凝沉淀法深度處理含氟廢水[J].精細石油化工進展，2011，11（9）：37-41.

[14] 王國貞，李倩，朱慧.改性活性炭去除飲用水中氟離子的研究[J].安徽農業科學， 2010，38（29）：16379-16380.

[15] 周紅星，趙金秀，李軍.農村高氟水處理研究[J].安徽農業科學，2009，37（23）：11110-11111，11141.

[16] 李向東，馮啟言，趙璇，等.電絮凝法去除飲用水中氟的研究[J].安全與環境學報，2006，6（2）：33-35.