贛州興國盆地淺層地下水中氟的分布特征研究

李林波 易紹林 黃國芳

(云南省水利水電工程有限公司，云南 昆明 650000)

我國《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)中氟化物標準以1.00mg/L為限值。一般認為，氟對人體健康具有雙側閾濃度的性質，長期飲用氟濃度低于0.50mg/L的水易造成身體缺氟，形成齲齒；長期飲用高于1.00mg/L的水易使體內氟含量超標，產生氟斑牙或氟骨癥等病變[1-2]。

興國縣地貌以低山、丘陵為主，研究地下水中的氟含量對贛南扶貧找水、促進當地水環境保護與經濟建設具有重要意義，可為飲用水安全開發利用提供依據。

1 水文地質概況

1.1 地理位置

興國盆地地處江西省贛州市興國縣北部，總面積約200km2。盆地東緣為石村—王竹坑斷裂(F19)，其長度約為22km，寬度一般在30～50m之間，最寬達到200m，分布在王竹坑地區。盆地西緣為竹高山—金坑子斷裂(F18)，區內延長為13km，寬3～6m，最寬約15m。其南部跨入興國縣，北部邊界跨入崇賢鄉。行政區域主要涉及高興鎮和長岡鄉。

1.2 地質特征

興國盆地主要發育白堊系礫巖、粉砂巖，主要出露宏岡組、云樓組、小山下組及周田組。宏岡組分布于盆地東北部，出露面積71.7km2，巖層主要為暗紅色塊狀含(漂礫)卵礫粗礫巖、中細礫巖，頂部由中—厚層狀細粒巖屑砂巖組成；云樓組分布于河江壩、仙湖等地，出露面積43.5km2，巖層主要由磚紅色中厚—塊狀細粒長石巖屑雜砂巖與含鈣粉砂巖或鈣質含砂泥巖組成；小山下組分布于北部小山下附近，出露面積9.4km2；周田組分布于石溪—銅鑼窩一帶，呈南北向展布，出露面積33.4km2。第四系不發育，出露面積約43.0km2，其成因類型多為河流沖積相，主要分布于盆地中部高多—高興—蒙山—長岡一帶，呈狹長條帶狀或枝杈狀遍布于歲水河沿岸，構成河谷Ⅰ～Ⅱ級階地。

1.3 水動力特征

從地下水動力條件來看，興國盆地西部地下水流向總體為自西向東，西部山區地下水接受大氣降水補給，部分排泄于山間溪流或以井、泉形式排泄于地表，進入盆地后最終排入歲水河；東部的獅子巖以北地區地下水接受大氣降水補給后，由東南至西北方向流經震旦系變質巖區，進入白堊系后，在長連洞流向轉為由東北向西南方向流動，最后流入歲水河中；獅子巖以南地區地下水流向大致為東北至西南方向，補給區為該系統東部丘陵區，地下水流經盆地后在蒙山、長岡一帶排入歲水河。

2 水樣采集與測試

2.1 水樣采集

興國盆地地下水露頭條件有限，天然露頭主要為泉，人工露頭主要為民井，區內居民的日常生活飲用水大多來自淺層地下水。

2017年6月23日至8月23日，高興幅、均村幅1∶50000水文地質調查項目組赴江西興國北部地區，開展了全面的水文地質、環境水文地質調查工作。取樣點布置綜合考慮區內地下水露頭條件、地質及水文地質條件、居民集中飲用水源點分布情況、交通便利情況，并結合均勻分布原則，力求使所取樣品具有代表性，能準確地反映區內地下水的水文地球化學特征。在區內選取了303個取樣點，分別采集300mL水樣并裝瓶封存，其中井水261組，泉水42組。取樣點位置見圖1。

2.2 水樣測試

氟濃度測試在室內進行，測試儀器為便攜式可見光譜分光光度計，波長范圍為340～900nm，帶寬為5nm，氟濃度測試精度為0.01mg/L，測試下限為0.02mg/L，以直接濃度單位提供數字式讀數。

采集的303個水樣中，有114個位于興國盆地，通過對該114個水樣測試結果進行分析后得知：興國盆地地下水中氟濃度平均為0.14mg/L，其中112個水樣氟濃度介于0～0.42mg/L，為低氟水，占樣品總數的98.2%；其余2個樣品氟濃度大于1.00mg/L，為高氟水，占樣品總數的1.8%。表明該地區以低氟地下水為主，局部出現氟含量超標情況。

圖1 取樣點位置

3 氟分布特征及成因分析

相關研究表明，南方地區氣候濕潤，降水充足，且地形起伏較大，地下水動力條件較好，因此水中氟含量普遍較低[3-4]。如環鄱陽湖地區地下水中氟濃度變化范圍為0.001～0.418mg/L，平均值為0.089mg/L[5]；徐州豐、沛、銅地區地下水中氟濃度一般介于0.200～0.600mg/L之間[6]。

3.1 氟分布特征

根據野外調查數據和氟濃度測試結果，利用origin軟件繪制得到興國盆地地下水氟濃度等值線圖，見圖2。

圖2 興國盆地地下水氟濃度等值線圖

從圖2可以看出，該區地下水中氟含量主要在0.02～0.30mg/L之間，為低氟水。這是因為興國盆地屬亞熱帶季風濕潤氣候，雨量充沛，多年平均降雨量為1560mm，水系發育，河網密布。雖然研究區發育一定量的含氟礦物巖石，但濕潤的氣候背景及以低山丘陵為主的地形條件，導致地下水動力條件活躍，水交替強烈，不利于氟在地下水中富集。這與陳格君等[5]、范少強等[6]的研究結論相一致。

氟濃度從歲水流域上游至下游呈逐漸升高趨勢，且從盆地邊緣到盆地中心呈逐漸升高趨勢。表明氟含量增高方向與地下水徑流方向大致相同[7]，地下水在流動過程中攜帶的氟同樣隨著地下水徑流發生遷移富集。興國盆地西南部的隆坪、南部的瀲江、東部的楊村地區氟含量相對較高，局部地區氟含量超過1.00mg/L，分布面積分別在0.08km2、0.32km2左右，影響范圍較小，氟含量高的異常點與當地螢石礦開發及深部高氟水有關[8]。

3.2 氟成因分析

為深入研究水動力因素對地下水中氟富集的影響情況，從303個水樣中選取78個水樣，按地面高程、地形等條件將其分為3組：?海拔低于250m的為地形平緩區，多位于興國盆地及山間谷地；?海拔介于250～400m的為地形較陡區，屬丘陵地貌；?海拔高于400m的為地形陡峭區，主要位于西部中低山區。

從圖3可以看出:松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水主要分布在地形平緩區；花崗巖類裂隙水和變質巖類裂隙水則在3類地形區均有分布。其中地形平緩區水中氟含量為0.19～0.51mg/L；地形較陡區水中氟含量普遍低于平緩區，為0.05～0.29mg/L；地形陡峭區則更低，為0.01～0.15mg/L。可見，地形在由平緩過渡到陡峭的過程中，地下水動力條件變好，水巖相互作用時間變短，溶解到水中的氟也逐漸變少。因此，水動力條件越好，地下水中的氟含量越低。

圖3 氟含量與地面海拔關系

綜合興國盆地地形地貌、地質及水文地質特征和氟濃度的分布特征，得到該地區隆坪—楊村一帶地下水中氟富集模式，見圖4。

圖4 隆坪—楊村一帶地下水中氟富集模式

從圖4可以看出：永豐巖體位于興國盆地西南部隆坪地區，其地形地貌為低山，其地下水中的氟主要來源于花崗巖中氟礦物溶解，大氣降水在入滲過程中將氟帶入地下水。隆坪螢石礦豐富的氟源是氟富集的優勢條件，其地下水中氟含量較高，平均為0.26mg/L。地下水在重力作用下向東流入興國盆地，少量氟在盆緣地區和泉水一起排泄到地表水中，一部分隨地下水繼續流入盆地。

楊村巖體位于興國盆地東北部楊村地區，其地形地貌以丘陵為主，花崗巖中氟礦物，如黑云母、磷灰石等是其主要氟源，水中氟含量平均為0.17mg/L。巖石中氟通過溶濾作用進入地下水，部分在山前以泉的形式排出，少量流入興國盆地。

興國盆地表層土壤巖性顆粒較細，多為亞黏土、亞砂土，易吸附氟離子，其地下水中的氟除氟礦物溶解外，部分來源于側向徑流輸送，水中氟含量平均為0.19mg/L。下部白堊系含水層中的氟源自礦物溶解及徑流的補給，但總體較低，平均為0.16mg/L。

綜上所述，該地區地下水中的氟主要來源于含氟礦物的溶解，受地層巖性、地形、水動力條件等因素影響，不同地貌區地下水中氟含量有所差異[9]。

4 結 語

興國盆地地下水中的氟主要來源于巖石中含氟礦物的溶解，盆地東北部及西南部發育的花崗巖體是其富集的優勢條件，但較好的水動力條件使氟在地下水中的含量依然很低，地下水中的氟濃度受水動力條件影響較大，局部氟濃度異常與當地螢石礦開發及深部高氟水有關。該研究確定了興國盆地淺層地下水中氟的分布特征及成因，為當地制定安全合理的地下水開發措施提供了借鑒，對飲水安全及水環境保護具有重要意義。