湖南省淺層地下水原生劣質水分布特征研究

摘"要：本文在收集4000余份湖南省淺層地下水（水位埋深＜50m）樣品測試數據基礎上，選取氟化物、碘化物、砷、鐵、錳5種典型水質指標，分類總結了湖南省5種原生劣質水分布特征，并從水文地質學角度分析其成因。結果表明，高氟、低碘、高砷、高鐵、高錳淺層劣質地下水在湖南省均有一定范圍分布。其中，高鐵水、高錳水集中分布在洞庭湖中心平原區沖湖積層中，主要為第四系湖沼相沉積的砂礫石層；高砷水主要分布在洞庭湖沖湖積平原區以及冷水江礦區；高氟水主要分布在螢石礦床、伴生氟礦化的多金屬礦床和含氟巖石區域；低碘水主要分布在湘中、湘南及湘西北巖溶水片區。

關鍵詞：淺層地下水；劣質水；分布特征

湖南省水資源較為豐富，但自20世紀70年代以來，隨著經濟社會的發展對淺層地下水的利用規模不斷擴大，地下水在湖南省經濟社會發展中也起著越來越重要的作用。據湖南省農村千噸萬人飲用水水源地水質監測結果表明，地下水安全問題較為突出［1］，而原生劣質水一直是國內外重點關注的民生問題，但湖南省目前對于淺層原生劣質水分布特征的研究較為薄弱，因此本文在前人工作基礎上，通過收集資料初步探究湖南省淺層地下水中氟化物、碘化物、砷、鐵、錳5種典型水質指標分布特征，分析其成因，對湖南省居民飲水安全和地下水資源合理開發利用具有重要的指導意義。

1"數據來源

數據主要來源于收集，參考報告主要有《洞庭湖多目標生態地球化學調查》《湖南省地下水資源評價》《湖南省地下水污染調查》《湖南省西南巖溶水調查》［28］、湖南省地下水常規監測項目、長株潭、岳陽、常德、益陽、沅江等城市地質調查項目，共收集統計水質報告4326份、4164組地下水樣數據，各水質分析報告及測試數據真實可靠。

2"原生劣質水分布特征及成因

在不受人類活動影響的情況下，地下水中氟化物、碘化物、砷、鐵、錳等組分及含鹽量、硬度含量不能滿足生活飲用水水質標準要求，稱之為原生劣質水。根據調查分析，湖南省原生劣質地下水主要有高氟水（氟化物＞1.0mg/L）、低碘水（碘化物＜0.08mg/L）、高砷水（砷＞0.01mg/L）、高鐵水（鐵＞0.01mg/L）和高錳水（錳＞0.01mg/L）。

氟是人體必需元素，地下水中氟的濃度變化很大，在GB54752008《生活飲用水衛生標準》中規定，氟的允許濃度為1.0mg/L，高于此濃度則可能出現地氟病［9］。統計全省的4108份水質資料分析表明，高氟水比例占2%，所占比例較小，分布較為零星。影響湖南省氟分布的主要因素有螢石礦、多金屬伴生的氟礦化和含氟巖石等。大面積的高氟異常帶均分布在螢石礦周圍。含氟巖石主要是花崗巖，在寒武系黑色炭質板巖中也有較高的異常值。湖南省高氟水主要分布在臨湘市、平江縣、寧鄉市、祁東縣、衡南縣、安仁縣、道縣小范圍分布。

2.2"低碘水

碘是人體必需元素，對于人體的作用相當大，在GB54752008《生活飲用水衛生標準》中規定，碘的允許濃度范圍為0.01～1.0mg/L，低于0.01mg/L為低碘水。統計全省的797份水質資料中無高碘水，低碘水比例占73.65%。湖南省低碘地下水面狀分布較廣，尤其以湘中、湘南及湘西北巖溶水片區為主。在自然界中常見碘化物有溴化銀礦、銅碘銀礦等，碘在水域中廣泛分布，由于其溶解度高，難以聚積，在地表水和地下水中的含量隨著不同的產出而不同。在濕潤氣候區的地下水中，褶皺山區和結晶地塊的巖石中，碘含量普遍低于飲用水標準。湖南省湘中、湘南、湘西北中低山、峽谷地形，含水巖組發育強烈的水交替條件下，易溶的碘元素被地下水徑流而流失，所以形成大面積的低碘區；湘北洞庭湖平原地區，地下水處于弱交替條件，可使地下水中碘離子保持著相對穩定的含量。

2.3"高砷水

GB54752008《生活飲用水衛生標準》將飲用水砷值限定為0.01mg/L［1011］。統計全省的3777份水質資料分析表明，高砷水比例占7.97%。分布于南縣、漢壽、汨羅、君山等洞庭湖區和冷水江等礦區。在自然界中，砷的富集常與多種礦床有關。此外，在頁巖和富鐵的沉積物中含量較高，而在灰巖、砂巖、花崗巖中砷含量一般較低。

2.4"高鐵水

鐵在地殼中屬豐度較高的元素，當鐵濃度大于03mg/L，水體變渾濁，長期飲用高鐵水影響飲食及引起消化系統和骨系統疾病。統計全省的3949個地下水水樣中，鐵檢出超標率為12.61%。鐵在松散巖類孔隙水中背景值最高，碳酸鹽巖類巖溶裂隙水的背景值最低。高鐵水區主要分布在洞庭湖中心平原區沖湖積層中。含水層類型主要為第四系湖沼相沉積的砂礫石層，鐵在地下水中以亞鐵離子為主，其成因主要由于含鐵的地質背景，在含有機質的還原環境中，地下水交替遲緩等綜合作用的結果，高鐵地下水的分布具有明顯的水平和垂直分帶性，水平方向上基本是湖區四周含量低，向湖區中間增高，含水層厚度大地區高等特點，在垂直方向上基本上是由上而下呈增高的趨勢，多層疊置含水層系統時，一般是中更新統地層地下水含量最高，其次為全新統、下更新統和上更新統［1213］。

2.5"高錳水

錳在地殼中屬豐度較高的元素，在地下水中屬中量元素。當錳鐵濃度大于0.1mg/L，水體變渾濁，長期飲用高錳鐵水影響飲食及引起消化系統和骨系統疾病。錳在自然界中的性狀受EhpH控制，在酸性水中含量較高。在統計全省的3829個樣品中，錳含量超標率為30.66%。地下水類型為第四系湖沼相沉積的砂礫石層水中錳的含量最高，碳酸鹽巖類巖溶裂隙水背景值最低。其分布規律也與鐵類似，高于0.1mg/L含量的多分布于洞庭湖區；湘江、資江、沅江、澧水、新墻河、汨羅江中下游及沅江—漉湖—君山等地，崗地、山區錳含量相對較低。

結語

湖南省不同程度分布高氟水、低碘水、高砷水、高鐵水、高錳水，其中高鐵水、高錳水主要分布在洞庭湖中心平原區沖湖積層中，含水層類型主要為第四系湖沼相沉積的砂礫石層；高砷水主要分布在洞庭湖沖湖積平原區以及冷水江礦區，高氟水主要分布在螢石礦、多金屬伴生的氟礦化和含氟巖石中，低碘水主要分布在湘中湘南及湘西北巖溶水片區。本文通過統計湖南省原生淺層劣質水的水質指標信息，總結劣質水區域分布和賦存層位特征，綜合分析其成因，總結規律，有利于在未來湖南省淺層地下水的開發利用中，規避、減少劣質地下水的直接使用，重視水源優選和水質優化工程，在保障居民飲水安全，降低地方病發病率，合理開發地下水資源促進社會經濟發展等方面，具有重要意義。

參考文獻：

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［13］袁瑞強，章良玉，龍西亭.洞庭湖上游平原淺層地下水的鐵錳污染［J］.水文，2021，41（05）：97102.

基金資助：湖南省自然科學基金（2023JJ60189）；湖南省教育廳科學研究項目（22B0963）

作者簡介：王丹（1986—"），女，漢族，湖南岳陽人，碩士研究生，地質高級工程師，主要從事水工環地質的教科研工作。

*通訊作者：楊柳（1982—"），女，漢族，寧夏石嘴山人，工學博士，副教授，主要從事固體礦產勘查、水工環地質的教科研工作。