⑴ 水含氟量高怎么办有什么办法解决
目前国内常用的外除氟的方法主要有:
化学法
吸附法
⑵ 高氟地下水成因分析研究现状
氟在自然界的分布很广,也极不均匀,呈一定的分带特性,影响氟迁移富集的因素有很多,总的来说有气象水文、地形地貌、地层岩性、地下水流场(源汇)、水文地质条件以及人类活动等因素。地层岩性是氟的物质来源,地形地貌、水文地质条件控制了氟迁移的趋势,人类活动也影响着氟的富集。高氟地下水的成因类型大致有三种:溶滤型、碱化型、热水型。国内学者针对高氟地下水的成因开展了一系列的工作,并取得了一些认识。
陈国阶等(1988)将高氟地下水的成因分为三种成因类型:①干燥气候型,蒸发作用强使地下水中的氟浓缩富集,形成高氟地下水;②地质背景型,包括高氟的地层或矿床,有利于氟向地下水中汇集的地质构造和水文地质条件;③综合成因型,指在气候、地形地貌、地层岩性、水化学类型等多种因素综合作用下形成高氟地下水。任荣等(1991)在研究了河北平原浅层高氟地下水之后,认为在沉积环境直接制约着地下水中的氟含量,湖积相氟含量大于冲积相,在古气候中,间冰期对应的氟含量高于冰期;同时地下水资源量的消耗使黏性土释水,其中的氟离子被释放出来,从而造成地下水氟富集,另外还与海进、火山喷发、黄泛因素有关。蔡垳(1999)指出,地质环境和氟物质来源是形成高氟地下水的前提,各种水文地球化学过程影响着氟离子在地下水中的富集。苏英等(2004)通过对咸阳城区高氟地下水水化学资料分析,认为研究区高氟地下水的形成受多种因素控制,其中隐伏断裂是该区高氟地下水呈带状分布的决定因素,深层高氟热水通过断裂与中、浅层地下水混合,形成该区高氟地下水。
高氟地下水是在一定的气候条件(半干旱)、包气带土体(富含氟化物)、地球化学环境(碱性)、地下水过量开采及独特的水文地质条件下综合作用形成的,另外地表水可以通过污染土壤进而影响地下水中氟的含量。邵琳琳等(2006)通过研究奎屯河流域包气带土和潜水中氟的关系,认为该地区的氟源主要为湖积-冲积物,该区温差大、蒸发作用强烈导致氟富集,此外农业灌溉也导致氟在土壤表层富集。郎文捷等(2007)认为土体中含氟矿物较多、孔隙地下水径流不畅是导致鄂北岗地地下水氟含量超标的主要原因。
不同的水化学条件也影响高氟地下水的形成。丁丹等(2009)认为,在淮北平原高氟地下水主要分布在HCO3-Na型水地区,同时地下水循环交替程度影响F-的分布。陈履安(2001)将贵州高氟地下水的成因分为两种类型,碳酸盐岩区和硅质陆源碎屑岩区,碳酸盐岩中的高氟地下水具有高Ca2+、高
曾溅辉等(1997)将影响非饱和带土体-浅层地下水之间氟迁移和富集的因素概括为两个方面:非饱和带岩土体的供氟能力以及浅层地下水体保存氟的能力。岩土体的矿物组成、颗粒大小影响岩土体的供氟能力,浅层地下水的水化学特征决定了其赋存氟的能力。并认为黏性土是很强的氟源,并且土体的化学成分影响着土体向水体中的供氟能力。
对于深浅层高氟地下水的形成机制和控制因素,任弘福等(1996)认为,华北平原地区浅层地下水中的氟源主要为吸附性氟,在地形、水动力条件、气候等多种要素的综合作用下形成的。深层高氟地下水则是在地下水径流缓慢的条件下,本地F-积累与外界氟补给共同作用的结果。
⑶ 污水处理站进口氟化物低,出口高是怎么回事
污水处理指为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求,并对其进行专净化的过程。属
按污水来源分类,污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等,而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物,包括:①漂浮和悬浮的大小固体颗粒;②胶状和凝胶状扩散物;③纯溶液。
按水污的质性来分,水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有:⑴未经处理而排放的工业废水;⑵未经处理而排放的生活污水;⑶大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水;⑷堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾;⑸水土流失;⑹矿山污水。
⑷ 污水中F离子浓度高,如何处理
最简单的方法就是加石灰,沉淀法去除,但是要考虑生成的氟化钙废渣要不要求处理,不处理的话会二次污染。
⑸ 废水氟化物超标有哪几方面原因
有可能是当地水质本身就属于高氟水
还有可能是在生产过程中添加的化学物质包含氟
在一种可能是化验员操作失误,呵呵
⑹ 水含氟量高怎么办
解决办法: 通过硅酸盐矿物的物化性能,经特殊加工制成降氟改水滤料,制作成除氟器,可直接安装在高氟区域的居民家中的水龙头上,可有效降低水中的含氟量。
饮用水含氟量大于百万分之一时,牙齿珐琅质会遭到破坏,光泽消失、出现灰或黄色斑点,即釉齿或斑牙症;达到百万分之八时,就会使骨骼和肾脏蒙受损害。达到百万分之十时,会造成骨畸形,同时伴有神经症状,这就是残废性氟骨症。多吃新鲜蔬菜和水果等富含维生素C的食物,可以阻遏氟中毒的发生和发展。
虽然缺氟使牙病及其他病患者增多,但氟过量所引起的病症也不容忽视。
氟中毒是一种严重危害人类健康的慢性地方病。其特点是在高氟地区的环境中,人或动物长期摄入过量的氟化物,蓄积体内而发病,是以牙齿和骨骼损害为主并波及到心血管及神经系统的全身性疾病。儿童氟中毒主要表现为氟斑牙;成人主要表现为氟骨症。
氟斑牙(又称斑釉齿、火山病)是氟中毒表现最明显的病症。长期居住在高氟地区的儿童,一般均出现不同程度的氟斑牙。由于氟过多使牙齿钙化酶的活性降低而导致牙齿的正常钙化无法进行,色素在牙釉质表面上沉着,形成氟斑牙。
氟斑牙在外国称作“火山病”。因为20世纪初发现火山附近的居民患此牙病较多,随即以当地火山命名,如日本称“闷苏火山病”、美国称“得克萨斯牙”、北美称“达而斯病”。
氟骨症是氟中毒的又一严重损害,病程可长达数十年,重者造成残疾,甚至由于慢性衰竭或严重合并症而导致死亡。发病初期患者自觉全身无力、头昏头痛、腹胀肠鸣、食欲不振,腹泻或便秘。有的患者还有皮肤瘙痒、性欲减退。不久骨骼出现变形,劳动能力下降。发展到后期,大关节出现屈曲、僵硬、疼痛加重。肌肉挛缩或萎缩,患者不能直立或下蹲,躯体呈腰弯驼背畸形。由于颈部屈曲僵直而不能抬头,终日蜷坐床上,生活不能自理,完全丧失了劳动能力而成为残疾。此外,摄入过量的氟还可破坏体内钙和磷的正常代谢,继而导致骨质疏松,常易发生骨折。
在上述氟中毒疾病中,约有10%的患者神经系统受到损害,临床表现因受累部位和程度不同而异。如有的患者类似颈椎病或脊柱肿瘤,由于脊髓受压而出现四肢麻木、双下肢无力、压迫性截瘫、大小便失禁等。个别病例还可出现抽搐与惊厥;部分病例可能发生甲状腺肿大,甚至出现心肝功能受到损害,临床检验指标异常。
过多的氟进入人体内后与羟基磷灰石晶体紧密结合,沉积后不易游离;骨生长最活跃的部位最容易沉积。过量的氟与钙结合沉积于骨组织,促进溶骨和骨的吸收作用,使骨表面粗糙,骨质改变,密度增大或疏松,骨骼变形,形成残废性氟骨症,可完全失去劳动力,严重的甚致死亡。
氟过多对神经系统、消化系统、泌尿系统、内分泌和免疫功能等都会产生一系列不良影响。如可出现神经根支配部位感觉异常,运动障碍;四肢麻木无力或肌张力增强,反射亢进;肾或尿路结石,尿酶升高,尿蛋白;胃;肠和肝功能紊乱、腹胀、腹痛等。
⑺ 水中含氟量高是怎么回事
斑釉牙被称为黄斑牙或氟斑牙。它和常见的“四环素”牙一样,会使牙变色和产生釉质缺损。斑釉牙的发生具有地区性特点,与食用水中含氟量过高有密切关系,是慢性氟中毒的表现之一。过量的氟使牙釉质发育不良,呈褐色改变。
氟是牙齿内重要的微量元素,在骨和牙齿中氮化物的含量较高,人体所需氟元素主要来自饮水和含氟食物。关于饮水的含氟量有个标准,一升饮水中含氟量为1毫克,我们称之为lppm,这个标准以O.7~1ppm为宜,过高则会引起氟中毒,过低则容易患龋齿。牙齿在发育过程中饮用了含氟量过高的水,产生釉质发育障碍,牙面呈粉笔样白色斑块或黄褐色、暗棕色斑块,严重者有釉质缺损,称之为“斑釉牙”。
“斑釉牙”有地区性,我国山东、东北、贵州、西安等某些地方及江西省萍乡地区为流行区。一个人在7岁以前长期生活在流行区易思“斑釉牙”。即使以后移居非流行区,新萌出的恒牙亦会受累。
“斑釉牙”的美容治疗一般要待孩子长大到青年时代,生长发育已基本稳定后再进行处理为好。
斑釉牙被称为黄斑牙或氟斑牙。斑釉牙的发生具有地区性特点,与食用水中含氟量过高有密切关系,是慢性氟中毒的表现之一。过量的氟使牙釉质发育不良,呈褐色改变。
乳牙斑釉症较少发生,因为胎盘能阻止大量的氟进入胎儿血液。另外母乳中氟含量比较恒定。斑釉症好发于恒牙,长期生活在高氟地区的人,容易患斑釉症,若1-6岁的儿童,一直食用经过处理的水,则不易患上斑釉症。若无处理高氟水的措施,有条件者,最好在6岁以前离开高氟地区,6岁后即便再回到高氟地区生活,就不会发生斑釉牙。
斑釉牙一般无特殊处理办法,对于着色较涂的斑釉而影响美观时,可每天用4%盐酸反复涂擦牙面着色处1-2次,每次约10分钟左右。使表层色素脱色,再用75%氟化纳甘油涂擦,以促进釉质钙化,其它方法还有冠套修复,树脂类光敏材料牙面覆盖或贴牙面修复,近来有报导应用氟斑擦剂也有一定效果。
⑻ 区域高氟的原因
1.气候
氟在天然水中的富集与气候条件密切相关,以往的研究表明,在干旱半干旱地区由于蒸发浓缩作用强烈,往往造成天然水中的氟含量升高。降水、蒸发及其平衡状况是水量大小和季节变化的决定因素,而水量的大小和运移方向对于氟的运动方向和特征又有明显影响。
研究区地处中纬度北温带,受蒙古高压、太平洋副热带高压交替控制,属温带大陆型季风气候。四季分明,夏秋多雨,春冬干燥。据区内气象站21年观测资料记载,平均气温14.4℃,平均相对湿度71.7%,平均绝对湿度14.4mbar。多年平均降水量为686.3mm,一年内最大降水量1175.3mm,最小降水量325.3mm,月平均最大降水量为204mm,月平均最小降水量为7.4mm,一年之中的降水量多集中在七、八、九三个月,占全年总降水量的70%以上。全年平均蒸发量为1904.8mm,一年内最大蒸发量为2752.3mm,最小蒸发量为1474.2mm,月平均最大蒸发量为343.2mm,月平均最小蒸发量为8.4mm,一年之中二月和次年一月为最小,仅占全年蒸发量的10%左右。
由以上资料可以看出,研究区降水在一年之中分布不均匀,相对比较集中。在雨季,大气降水通过包气带入渗补给地下水时,形成具有一定矿化度和化学成分及氟浓度的溶液,进入含水层。在这个过程中通过入渗水对包气带中的可溶性含氟矿物进行淋洗,基本是一个脱氟过程,表现为包气带中的氟向地下水中转移和富集。在旱季,蒸发作用强烈,靠近地表的支持毛细水不断转换为气态,浅层地下水不断通过毛细作用进行补充使蒸发作用得以继续。随地下水埋深的减小,这个过程的强度增大,氟化物的累积量也增大;反之则减小。在这个过程中产生的聚盐效果使氟也滞留在浅层水中。
总的来说,本区的蒸发和降水量之比(即蒸降比)基本大于2,降水的淋洗过程和地下水的蒸发强度不对应,大陆盐化效应明显,因此在本区有倾向于氟聚集的趋势,这是本区成为高氟区的重要原因。
2.地质背景
据河南省地矿局1985年的调查,在河南省广泛分布的岩浆岩的氟含量与岩石类型有关,基性岩与超基性岩含量较低,酸性岩和碱性岩含量明显增高,如碱性岩的平均含量为1957mg/kg,侵入岩的含量一般要高于同类型喷出岩。分布在豫北、豫西以及豫南山区的变质岩,如云母片岩、角闪片岩、云母片麻岩、角闪片麻岩中的氟含量在800~1600mg/kg之间。分布在三门峡—鲁山—确山以北和淅川地区的沉积岩中,泥岩、页岩的氟含量较高,平均氟含量达800mg/kg以上。
一般认为,基岩山区对地下水的贡献主要表现为在表生带各种物理化学及生物化学因素影响下,通过溶解作用和水合作用使氟从各类基岩含氟矿物中释放出来,由各种地表水体和补给区进入地下水体。值得注意的是,有人对风化花岗岩的总氟含量与可溶性氟含量进行比对,结果表明风化花岗岩中氟的溶出率为0.24~0.52,而微风化花岗岩浸泡液氟溶出率仅为0.03左右。由此可见,岩石中大部分氟很难直接进入地下水中,而以往将岩石当作氟源认为氟是从基岩中不断脱出的表述不太准确。准确的表述是,地下水中的氟来源于岩石的风化产物。
通过风化、水流搬运和沉积等物理作用,基岩风化成土壤的过程中不同发育阶段的产物形成含有含氟矿物的第四系松散堆积物和砂砾石、砂、亚砂土及黏土等。在各种作用下基岩中进入水体的一些氟以吸附态和分散态氟的形式富集于颗粒较细的土壤中,并在其中重新分配。
取自周口地区的粉细砂、亚砂土和亚黏土的9个样品物相分析没有发现氟矿物,而蒙脱石、绿泥石、伊利石、高岭石等对游离态氟有吸附能力的黏土矿物含量之和为54%~68%,其余为与氟没有亲和力的石英、长石、方解石、白云石等矿物。黏土类物质有很强的吸附能力,在水盐交换过程中扮演的是氟离子“转运站”的角色。在一定的化学条件下,它可以将原先吸附的氟释放到地下水中,在另外一些水化学条件下,则可吸纳水中某种离子形态的氟,使之暂时聚集在土体内。在这个过程中不断调整,越到下游,水盐交换越频繁,这种调节过程越多。本研究区是平原区,有大量的黏土物质,而且厚度不薄,黏土的比表面积大,吸附性强。越到下游水流越滞缓,水-岩作用比较充分。
因此含氟的山区基岩从宏观上提供了地下水氟的物质来源,而第四纪松散堆积物则作为一个调节器控制着地下水氟的富集和分配,对地下水氟构成更直接和更重要的影响。
3.地形地貌
研究区虽然属于平原地区,但却不是一马平川,微地形高低起伏变化明显,存在次一级的凹陷和洼地。研究区位于黄泛平原,从全省范围来看,属于区域的势汇,地下水氟含量普遍高。然而在盆地或平原内部的不同地貌单元中,高氟地下水的空间分布也存在差异,高氟地下水多分布在山前洪积扇的扇前洼地、扇间洼地、河谷的低阶地、河谷洼地等地势较低处。
也就是说,不同层级的地形条件对研究区高氟分布的影响不同。宏观、区域的地形地貌可以决定研究区氟分布的总体格局,而次一级或者更次一级的地形地貌又影响氟更细致的分布,这种不同级别的地形地貌嵌套,会造成氟在研究区水平区域的分带性以及垂向分异的特点,造成了高氟地下水分布的斑块状和插花状现象。
我们将从区域和局域两个尺度上分析地形地貌对高氟地下水分布的影响。
(1)从区域的地形地貌来看,研究区属于黄河冲洪积平原,研究区的西部为山区。区域的地形地貌控制了区域的地下水流动系统,西部山区属于补给区,而整个研究大部分处于汇区(排泄区)。
1)从整个河南省来看,研究区位于河南省东部,属于黄河洪泛平原区,地势平缓,向东南缓倾斜,坡度约0.125‰~0.2‰。而研究区西部,主要为山区地貌,地形起伏大,坡度较陡。区域地形地貌如图6-6所示。
图6-6 河南省区域地形地貌
(据蒋辉,2008)
从整个河南省来看,西部山区为研究区的补给区,该地区地层岩性主要为砂砾层,颗粒较粗,透水性能好,水化学类型简单,地下水埋藏较深,受蒸发作用的影响小,地下水中的氟离子容易迁移到别处,很少出现高氟现象;而豫东平原由于地势较低,属于整个河南省的地下水排泄区,另外受黄河以及其他河流的冲洪积影响,地层岩性较细,其透水能力差,地下水埋深较浅,受蒸发作用影响,地下水中的氟迁移聚集在浅表,其他地区的氟也不断向该处运移,因此该地区氟的背景值较高。
2)从整个研究区来看,研究区西部接近西部山区,其特征和区域的补给区类似,该地区地下水矿化度较低,地下水中的氟含量也偏低;而研究区东部同时为区域和局域的排泄区,地下水经过长距离运移,沿途不断接受周围环境中氟离子的补给,到达排泄区时在强烈的蒸发作用下,浓缩富集,形成高氟地下水,有利于氟的积累,因此该地区多出现高氟地下水。再加之研究区地下水的流向为由西北向东南,因此,研究区的东南部为地下水的汇区,地下水位埋藏浅。从深层、浅层高氟分布图中,我们可以印证,以开封—鄢陵一线为界,西北部多为低氟区,东南部则主要为高氟区。
(2)局域地形地貌对氟离子迁移富集的影响。在宏观大尺度的分析下,我们可以得到高氟地下水在区域上的分布规律,然而我们从高氟地下水分布图中可以发现在区域的高氟区并不是全部的高氟,还有低氟区的存在,同样在低氟区内也有斑块状的高氟区,高氟区的分布呈现岛状、斑状、插花状。因此应该从中观层次,即局域的地形地貌进行分析。
豫东平原区看似一马平川,却由于黄河历史上的多次泛滥改道,造成了在平原内部出现多种微地貌,如长条状岗地、河道沙滩地、洼地等,使豫东平原呈现岗地、洼地相间分布的地貌特征。局域的地形地貌高低起伏,决定了浅表范围内的地下水流场。豫东平原地区斑块状高氟地下水往往集中在低洼地形。这是由于地势低洼处多是地表水以及地下水的汇聚区,氟离子也随之迁移聚集,该处地下水中的氟离子浓度因此升高;同时,洼地处地下水位埋深较浅,地下水的排泄主要通过蒸发作用,在旱季蒸发作用强烈时,盐分(氟离子)随水分运移到地表附近,并聚集,当有降水时,盐分(氟离子)又返回到该处的地下水中,从而使地下水中的氟离子浓度增加;另外,洼地处的岩性、水力条件等为氟离子的聚集提供了有利条件。
4.水动力条件
氟和其他常量组分一样,迁移富集过程必然以地下水作为主要载体和介质,地下水的流动是其主要的迁移方式,在此动力学过程中发生一系列的物理化学作用来完成氟的迁移富集。
从全省的角度来看,研究区东部属于黄河洪泛平原区,地形平坦,属于地下水流动系统区域的汇。而在研究区的西部,即郑州—平顶山一线以西,为山区地貌,主要由中山、低山和丘陵组成,海拔大部分为500~1500m,具有地势高、起伏大、坡度陡、水流切割剧烈等特点,属于区域的源。研究区,地势向东南缓倾斜,全区海拔较低,地面坡度一般为1/5000~1/8000。距离区域地下水的补给区有一定距离,靠近区域的汇。既不是源的特点,又不是真正汇的特点,处于中间状态。在某些微地形影响下,局部的源和汇均出现,地下水的流动比较复杂。
如果地下水水平径流条件较好,有利于氟的迁移扩散,水氟含量较低;如果水平径流滞缓,则为氟的富集提供了有利条件。研究区内的条形岗地,包括尉氏县西部岗地以及召陵岗地带,由于地形起伏大,地下水径流条件好,不利于氟的富集,故形成矿化度低的淡水;而东部广阔的黄河冲积平原,地形平缓,地下水径流缓慢,尤其是岗间的带状洼地、槽形洼地、碟形洼地等微地形、地貌,地下水流动滞缓,又属于地下水的排泄汇聚点,故易形成高氟地下水。
浅层地下水径流受地形、补给来源和含水层岩性控制,研究区西部岗地(主要分布在中牟县黄店和尉氏县大桥以西)地形起伏较大,水力坡度也较大,自西向东、东北、东南呈放射状缓慢向下游流动,水力坡度1/200~1/1000,地下水的径流相对较强,有利于氟的迁移。其他冲积平原地形平坦,地下水水力坡度上游为1/2000、下游为1/4000~1/6000,顺地面坡降由西北向东南流动,地下水的流动相当滞缓,容易造成氟的富集。
在平原区内,受微地貌和古地形的影响,往往形成局部的高氟和低氟地下水区。例如,在黄泛平原区,古河道分布较广,径流条件较好,形成局部的高渗透性透镜体,氟在地下水中的含量就比较低。而在径流条件差的闭塞低洼区,经过长期的水-岩作用,矿化度较高,促使氟向该处集中。
另外,中深层、浅层地下水之间没有绝对的隔水层,它们之间有水力联系,存在天窗,中深层、浅层之间有补排关系,区域上有地下水增压区和减压区的分布。从前面分析的结果可以得知,区域的地形地貌控制了研究区地下水流动系统,我们可以大致分辨出研究的补给区、径流区以及排泄区,在水文地质资料不全的情况下,还可以判断出区域地下水的大致流向,在周口地区,地下水是自西北流向东南。
将研究区浅层地下水、中深层地下水等水位线图叠加后,圈出了中深层地下水位高于浅层地下水位的地区以及浅层水位高于中深层地下水位的地区,如图6-7所示。
在研究区东北部通许—尉氏县一带以及太康县西部和西北部,中深层地下水位要高于浅层水水位。这时,中深层地下水可以通过断裂或含水层、弱隔水层,补给浅层地下水,与浅层地下水进行混合。我们从中深层高氟地下水分布图中可以看出,在通许—尉氏一带和太康县一带,中深层地下水主要为低氟、中氟地下水,而这两个地区的浅层水也主要为中、低氟地下水。这是因为在通许县附近发育许多大小不一的断裂,较大的断裂有姚家-朱仙镇断裂和朱仙镇-庄头断裂,在太康县附近也发育断裂,其中规模较大的断裂是鄢陵-太康大断裂,这些断裂切穿了含水层和隔水层,连通了浅层水和中深层水。具有一定压力水头的中深层水通过这些断裂上升补给浅层水,与浅层水进行混合,将浅层水进行了稀释,使浅层水中氟的浓度变小。
图6-7 区域浅层、中深层水位叠加图
在研究区的其他地区浅层水位高于中深层水位,浅层水可以通过断裂或弱透水层等,下渗补给中深层地下水,由于高氟主要是在浅表环境中的作用下形成的,研究区浅表环境中的氟含量较高,浅层地下水中的氟可以通过一些导水通道进入中深层地下水中,可能造成中深层地下水的高氟含量。
⑼ 局部地段高氟的成因
在研究区内发现,虽然区域上氟的分布服从分带性的规律,但是在局部地段的特殊地区并不完全服从此规律,在河间洼地、背河洼地及河间平地等地势平缓低洼处,出现高氟区域呈岛状、斑块状、插花状分布。
由于历史上黄河具有游荡性的特点,多次泛滥改道,在研究区大型扇状平原中形成了许多小型微地貌,如故河道沙滩地、长条状岗地、洼地、掩埋型洼地等,使平原呈现岗、凹地形相间分布,大平小不平的地貌特征。这些微地貌内的局部流动系统,控制着地下水的径流。
周口地区斑块状的高氟地下水往往集中在低洼的地形。这是由于洼地地势低,多是地下水的排泄区,当地下水向低洼地区流动时,氟离子也随着迁移聚集,从而使低洼地区地下水的氟离子浓度升高;同时,低洼地通常也是地表水的汇区,地表径流将盐分从周边地势较高处携带到此聚集;另外,洼地水位埋深相对较浅,蒸发成为地下水的主要排泄去路,在地下水蒸发作用强烈的情况下,盐分随水分运移到地表附近,并聚集下来,当有降水时,盐分又返回到该处的地下水中,从而使氟离子浓度增加。低洼地区蒸发、降水条件下水盐运移模式如图6-14所示。
图6-14 地形低洼处潜水与包气带水盐运移模式示意图
根据地形地貌和水动力条件,结合研究区地貌分区图和氟含量分布图,我们选取了范庄—孙堤、逍遥镇—常岭岗、栗园—岗庄、只乐乡—赵岗四个剖面作为研究对象,来研究局部流动系统对氟分布的控制作用。剖面如图6-15~图6-18所示。
1.范庄—孙堤剖面
该剖面显示为洼地(图6-15),位于西华县西南方,走向东北,西起范庄,东至孙堤,长14.6km,穿过了沙河和颍河。其中,范庄处高程50.5m,孙堤处高程51.3m,地形最低点位于西夏亭镇,高程49.7m。剖面中部地下水埋深1~2m,两端埋深2~4m。
图6-15 范庄—孙堤地下水流动系统剖面图
从潜水面的形态可以看出,在西夏亭镇附近出现了水丘,这是因为剖面中部(西夏亭附近)属于河流泛流沉积相,沉积物颗粒较细,多为黏性土,渗透能力差。地表在接受大气降水后,由于入渗能力较差,入渗水不能很快下渗,形成一定的水面壅高,也可以说,该地区的岩土持水能力较强,致使该处地下水位较高。而该点的两侧属于河流冲积相,沉积物颗粒较粗,入渗能力好,地下水径流条件好,在接受地表大气降水补给后,入渗水可以很快下渗流走。因此,在此处地下水位出现了水丘。
从浅层地下水高氟分布图来看,在范庄、沙河以及颍河、孙堤一带,地下水中氟含量最低,主要为小于0.5mg/L,越靠近地形最低点,地下水中氟含量越高,最高可达1.5~2mg/L,在西夏亭处所取水样编号363,氟浓度为1.56mg/L。
氟在剖面呈现的这种分带性是因为,在靠近河流的地方,沉积物颗粒较粗,地下水径流强烈,地下水中的氟很容易被带走,再加之有地表水的入渗(沙河、颍河)补给,不断降低地下水中的氟浓度,同时,该处地下水埋藏相对较深,潜水的蒸发作用相对较弱,种种因素都不利于氟的富集。而在西夏亭易出现高氟地下水的原因有两个:①该处地下水位浅,只有1~2m,潜水的蒸发作用强烈,地下水通过毛细作用上升到地表蒸发,而盐分保留下来,使氟不断在地表聚集;②由于该处沉积物颗粒较细,地表入渗水中携带的氟很难入渗到地下水中或者排泄掉,同时黏性土可以吸附入渗水中的氟,使氟不断在浅表聚集,在降水条件下氟随水分入渗到地下水中,使地下水中的氟离子浓度增加。
2.逍遥镇—常岭岗剖面
该剖面显示为洼地(图6-16),剖面两段高程分别是西华县南仓村53.8m,扶沟县尧岗53.2m,刘庄为地形最低点,高程50.5m,最低点与最高点高程差3.3m,潜水位约为50m,潜水埋深最大4m,最小1.6m。在逍遥镇富集,地下水埋藏较深,潜水的蒸发作用较小,同时又有颍河下渗水的补给,该处地下水氟浓度较低,主要在0.5~1mg/L范围内,不会出现高氟地下水;而在刘庄富集,地下水埋深只有1m左右,从局部流动系统来看,该点处属于地下水局部的汇区,在接受大气降水补给时,潜水以及包气带中的重力水都向该点处汇聚,这些水在长距离径流过程中不断携带周围环境中的盐分。另外,潜水容易通过毛细作用蒸发,盐分则在地表不断累积,同时蒸发也使地下水中的氟浓度增加。
图6-16 逍遥镇—常岭岗地下水流动系统剖面图
我们在野外所取水样的分析结果也证实了剖面上的分带现象,其中,逍遥镇附近水样编号354,氟离子含量0.64mg/L;艾岗乡附近水样编号358,氟离子含量1.12mg/L;侯桥村附近水样编号367,氟离子含量0.8mg/L。
3.栗园—岗庄剖面
该剖面位于白潭镇附近(图6-17),呈东西走向,西起鄢陵栗园,东至扶沟岗庄,共长24.8km,切过了贾鲁河。最大高程点为栗园,为62m,最小高程点为陈岗,高程约58m,最高与最低点高差达4m。栗园一带地下水位埋深约4m,而李岗一带只有0.8m。正因为有较大的高差,所以控制了地下水不断向洼地汇聚,同时也将岩土中的氟带到了低洼处,加之李岗附近地下水埋深浅,蒸发作用强烈,氟容易富集在地表以及包气带。潜水也因为蒸发浓缩,氟的浓度变大。在前三所楼附近所取的水样,编号399,氟的含量高达2.16mg/L,而在栗园附近取的水样,氟含量只有0.68mg/L。
图6-17 栗园—岗庄地下水流动系统剖面图
在贾鲁河附近,由于河水中氟含量较低,河水不断渗漏补给地下水,使该河附近的地下水往往都是低氟地下水。岗庄附近由于地势也偏低,地下水埋藏较浅,氟含量在1~1.5mg/L之间。
4.只乐—赵岗剖面
该剖面位于只乐以东(图6-18),呈东西走向,西起鄢陵只乐,东至扶沟赵岗,剖面长16.8km。地形最高点位于只乐附近,高程约55.05m,东部赵岗高程为53m,该洼地最低点位于后寨与东许店之间,高程约52.2m。只乐处地下水埋深较大,有4m左右,该点处所取水样编号486,氟含量为0.38mg/L;洼地中心埋深2.5m,所取水样编号411,氟含量为1.16mg/L。
因此,除上述四个剖面外,在扶沟县东部和南部,开封县仇楼镇西部以及鄢陵县西北部等地也有洼地分布。例如,在两冢坡、扶里庄、路寺台、土河套等地,地形低洼,汇水条件较好,水位埋藏浅,在这些地方都有高氟地下水分布。另外,在贾鲁河两侧有低洼地或背河洼地分布,这些地方往往就是氟富集地带,地下水中氟含量很高。
由以上分析可以看出,由于局部流动系统的影响,在坡度较大的地方,地下水的径流相对较强,有利于氟的迁移;地势低洼处一般是局部流动系统的汇区,相对比较封闭,地下水的流动相当滞缓,容易造成氟的富集,表现出来的高氟地下水分区不是大区域连成片,而是插花状分布。
图6-18 只乐—赵岗地下水流动系统剖面图
⑽ 高氟地下水分布规律及成因
(1)氟的循环。氟的迁移是以地质大循环方式进行的,内动力地质作用是决定岩层氟含量和多次分配的主要原动力,外动力地质作用是地球表生环境中氟的迁移和不均匀分布的主要原因。
(2)地球表生环境中氟的运动有从陆地向海洋的宏观趋势,其间存在以水为纽带的各种小循环,各小循环中存在微观尺度的水-岩-土-气之间的相互联系和耦合关系,促使氟在水中的迁移与地下水由源到汇的运动具有一致性,地下水流动系统的多层级性和相互嵌套特点,决定了浅层地下水和深层地下水氟分布的不同特征。
(3)区域地下水流动系统控制高氟地下水分布的宏观格局。地下水氟含量由山区向平原按地形势降低方向,宏观分布依次为低氟地下水、中氟地下水、高氟地下水;温县—内黄西的高氟地下水分布带,位于太行山—山前流动系统与黄河冲积扇流动系统的交接部位,由氟在流动系统的汇区富集形成;以郑州、原阳为顶点的黄河冲积扇流动系统,形成了以中牟为顶点的高氟地下水扇形分布区;盆地的中央部位易形成高氟地下水。
(4)不同级别流动系统对氟分布的影响。局域的地形地貌反映了在小尺度空间范围内地形的起伏变化情况,它控制了浅表小范围内的地下水流场,导致了高氟地下水分布的不均匀性,出现插花状、斑块状分布;不同级别流动系统的嵌套,造成氟在垂向上的分异,在垂向上出现浅层高氟、深层低氟,浅层低氟、深层高氟等不同的组合方式。
(5)地下水化学特征的影响。高氟地下水的形成和它的水化学微环境密切相关,地下水水化学组分的差异,会影响氟在地下水中的存在形态,从而影响地下水中氟离子的浓度。