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运城盆地高氟地下水的分布及成因分析

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２００６年４月地下水ＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＡｐｒ．．２００６Ｖ０１．２８ＮＯ．２第２８卷第２期运城盆地高氟地下水的分布及成因分析卢莉莉（山西省运城市水文水资源勘测分局，山西运城０４４０００）［摘要］本文通过对运城盆地高氟地下水的分布规律履成因探讨，确认高氟是受在本区半干旱的气候条件、富含氟化物的包气带土体、碱性的地球化学环境及独特的水文地质构造综合作用下形成的，并详细地揭示了区内高氟地下水的形成机理。［关键词］运城盆地；高氟地下水．；分布规律；形成机理［中圉分类号］Ｐ６４１．１２［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００４－－１１８４（２００６）０２－－００３７－－０１运城盆地位于山西省的南部，三面环山，西傍黄河。行政区包括盐湖区、闻喜、夏县、临猗、永济五县（市）以及万荣、绛县的部分地区。该盆地水文地质条件复杂，水化学特征异常。近年来，通过水质分析，发现该区地下水含氟量严重超标，面积达数千平方公里。地下水作为人畜用水的主要水源，含氟量高低直接影响到人们的正常生活。本文就盆地地下水中氟的分布规律及成因作肤浅的探讨。氟是自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关的微量化学元素。在高氟地区，人体长期摄人过多的氟会引起钙磷的代谢紊乱，过量的氟与血钙形成氟化钙，淤积于骨骼组织中，引起腰椎僵直，关节畸型和形成斑釉齿等。饮水是氟的主要来源（占６５％），饮水中氟含量的高低和氟病的发病率有直接的关系。１运城盆地地下水中氟的分布１．１１）浅层地下水和中深层地下水中含氟量普遍超标区面积都很大。浅层地下水中含氟量普遍比中深层地下水中含氟量高，且分布面积大。２）浅层地下水和中深层地下水含氟量超标区均成片出现，而且展布方向随地下水流向具明显分带性。即南北盆地边缘地带含量较小，盆地中心低洼处含量较高。２氟的地球化学特性氟属卤族元素，在自然界中以Ｆ一的形式存在，氟与一价碱金属形成易溶的氟盐（氟钠盐ＮａＦ、氟钾盐ＫＦ），与碱土金属形成难溶的氟石（氟镁石ＭｇＦ趴萤石ＣａＦ：），与稀土元素形成许多氟化物［钇萤石（Ｃａ、Ｙ）Ｆ：、铈萤石（Ｃａ、Ｃｅ）Ｆ：等］。由于氟和ＯＨ一的离子半径相近，所以，在岩浆岩及热液矿物中形成含氟铝硅酸盐矿物。氟的电负性高达３．９５，居所有元素的首位，也就是说，氟的化学活性最大，这种特性使氟易形成络合物。许多络合物是稳定的不为水解，电离也很弱，它们在表生带中迁移。３运城盆地高氟地下水成因分析３．１浅层地下水中氟的分布这里的浅层地下水是指埋深小于６０ｍ的潜水和微承压水。在涑水盆地的浅层水中，氟的富积面极广，广泛分布在涑水盆地的浅层水中。其中超标面积达３１５５．３ｋｍ２，占整个盆地浅层水的７６．６０，４。划分标准：含氟量＞４ｍｇ／１为氟骨症区；含氟量１．０－＇－４．０ｍｇ／ｌ为氟斑牙区；含氟量０．５～１．０ｍｇ／１为适宜区；含氟量（０．５ｍｇ／１为缺氟区。１．２气候因素气候是控制和影响本区地下水中氟富集最根本的外在因素，在不同的气候条件下，原生矿物的分解速度、元素的生物地球化学循环强度和元素迁移的速度都具有明显的差异。尤其是在本地区潜水动态类型为人渗一蒸发型，降水和蒸发强度与地下水埋深，左右着该地区中盐分（包括氟盐在内）的垂向运动。在蒸发作用下，水中的盐分向地表运动，并在土壤剖面上发生沉淀，据氟化物的溶解度，先后有吸附性氟化物ＣａＦ。ＳｒＦ。ＭｇＦ。等沉淀物。氟盐的累积量随地下水的埋深而减小，（下转第８３页）中深层地下水中的氟含量在盆地中深层地下水中，氟仍然是全区性富集，超标面积２７５７．８ｋｉｎ２，占深层水面积的５６．４％。其中嵋阳、临晋、七级、青渠屯一带含量最高达４～１１．２ｍｇ／ｌ，面积２３７．７ｋｍ２，最大值超标１０倍之多。１．３地下水含氟量及分布特征［收稿日期］２００６一０２一０１［作者简介］卢莉莉（１９７７一），女，山西运城人，助理工程师，主要从事地下水动态监测工作。３７万方数据　
第２８卷第２期地下水２００６年４月四是协调财政、农、林、水及金融部门加大支持力度，筹集资金、支援开发。５）加强对项目的资金管理。市项目领导小组要求各项目承担单位对工程项目资金设立专门账户，专款专用，专人管理。６）搞好农民的技术培训。一是市、县（区）专家委员会成员经常深入基层，开展多种形式的技术咨询、技术服务等活动，落实各项技术措施，推广新的科技成果和高效栽培模式；二是与项目技术依托单位及山东农业大学、北京林业大学、山东省农科院、中国林科院等大专院校科研单位，将各种新技术成果编制成明白纸，及时印发给农民。通过采取上述措施，较好地提高了农民的科学文化素质，为全面完成项目的研究、（上接第３７页）开发与示范以及今后的永续利用可持续发展创造了有利条件。３问题和建议经过沙区广大干部群众科技人员的积极努力，全市沙化综合治理取得了显著的成效．但在治理过程中，也还存在着一些问题，其主要表现：一是注重了硬件基础设施建设，试验研究环节较为薄弱；二是池区开发建设时间较短，治理效果还未充分显现；三是示范区开发治理标准有待于进一步提高，区域化、规模化、特色化的沙产业有待于进一步发展；四是要加大工作力度，进一步完善研究成果，并在同类地区继续搞好示范推广，以获得更大的经济、社会、生态效益。有关资料表明，地下水多年取水量超过可开采量时，由于地下水水位持续下降，继续抽水时，扩大了固相与液相的比例而使该系统中的相互作用效应加强。其结果会导致地下水矿化度与某些组分含量的增加。近十年来，美国某些地区由于地下水超采，矿化度由０．２５９／１增高到１．５９／１，氟的含量也有明显的增高。据２００３年《山西省地下水资源量调查评价》成果，运城盆地现状开采量为４３９１６万ｍ３／ａ，可开采量为２７８１３万ｍ３／ａ，其利用率为１５７．９％，已处于严重超采状态。由此ｍｍ，蒸发强度的增强而增强，在水蒸发过程中，水中的盐分发生浓缩。大气降水时，雨水通过包气带土体人渗补给地下水，在溶解、溶滤、水解、水化、扩散、离子吸附交替作用下，将蒸发时沉淀在土中含氟盐分连同粘土质吸附的盐分淋溶迁移水中，并将土中本身存在的含盐晶粒和分散体所带氟盐溶解带入水中，从而使地下水中加大了氟化物的含量，在人渗一淋溶一强烈蒸发浓缩反复作用下，形成了本地区高氟水体。在运城盆地中，多年平均降雨量为５００～５２５区浅水中氟超标的重要因素。该区承压水即中深层水的动态类型多为径流一开采动态类型，受气候因素影响较小，其补给源为潜水越流及峨嵋台地、中条山侧向径流补给。所以溶解一淋滤蒸发量在２０００ｍｍ以上，如此半干旱的气候是形成该可见，过量开采地下水也是引起区内氟含量较高的因素之一。３．４水文地质条件运城盆地的水文地质条件较为复杂，浅层水由周围向盆地中心汇集，径流条件一般是山前比盆地好，上游比下游好，中条山前水力坡度为６～１２‰，峨嵋台地为７‰，平原仅为３９０左右。在峨嵋台地及中条山前地区，由于地下水的径流条件好，水交替能力强，所以地下水中含氟量一般都较低。平原区由于地下水径流不畅，水的交替性差，有利于氟水在局部洼地浓缩，该区中独特的闭流型水文地质条件是形成区内地下水中含氟量明显分带的最重要因素。４结论（１）运城盆地浅、中、深层水含氟量大面积超标。（２）在半干旱的气候条件下，入渗ｋ淋溶ｋ强烈的一蒸发作用对其影响不大，从而形成了本区中，中深层地下水氟含量较浅层水低的状况。３．２土体地球化学特性３．２．１包气带土体化学特性包气带土体中氟化物的富集、碱性的地球化学环境，是形成本区高氟水的又一重要因素，这种情况在前文提及的５个氟高度超标的小区最为明显，在这５个小区中，包气带岩性均为粘土，亚粘土，且多为碱性盐渍化地段。３．２．２含氟矿物质的迁移在运城盆地中分布有各类云母片岩、角闪岩、硅质岩地层，在物理、化学风化的作用下，形成的碎片及次生矿物在水力、风力的搬运下，不断地向沉降地带堆积，形成了巨厚的新生代沉积物，从而也增高了地下水的含氟量。３．３地下水过量开采蒸发浓缩、富含氟化物的包气带土体、碱性的地球化学环境、地下水的过量开采，以及独特的水文地质条件是运城盆地高氟地下水的成因。（３）盆地中氟病区的广泛分布是由饮用高氟地下水所致，在弄清氟分布及成因的基础上，各级有关部门应及时提出改水方案，预防氟病的发生。８３万方数据　
运城盆地高氟地下水的分布及成因分析作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：卢莉莉山西省运城市水文水资源勘测分局,山西,运城,044000地下水GROUNDWATER2006,28(25次

1.吴泊人.王璐璐.赵卫东.王志平安徽省淮北平原浅层地下高氟水分布规律及源分析[期刊论文]-合肥工业大学学报（自然科学版）2010(122.朱其顺.许光泉中国地下水氟污染的现状及研究进展[期刊论文]-环境科学与管理2009(13.王小松.丁爱中.张丹.陈海英.程莉蓉.李德胜.周继华.王建武太原盆地浅层地下水中富集元素空间变异特点[期刊论文]-北京师范大学学报（自然科学版）2010(14.黄昕霞.董少刚.唐仲华.侯香梦运城盆地地下水数值模拟与预测[期刊论文]-资源环境与工程2007(45.李海霞.罗汉金.赤井纯治.金井章雄.寺崎紘一.横井英纪.吉村尚久内蒙古苏尼特地下水氟污染形成机理研究[期刊论文]-水文地质工程地质2008(6

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