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污水氟離子高是什麼原因

發布時間:2022-06-29 07:52:02

⑴ 水含氟量高怎麼辦有什麼辦法解決

目前國內常用的外除氟的方法主要有:

  1. 化學法

  2. 吸附法

⑵ 高氟地下水成因分析研究現狀

氟在自然界的分布很廣,也極不均勻,呈一定的分帶特性,影響氟遷移富集的因素有很多,總的來說有氣象水文、地形地貌、地層岩性、地下水流場(源匯)、水文地質條件以及人類活動等因素。地層岩性是氟的物質來源,地形地貌、水文地質條件控制了氟遷移的趨勢,人類活動也影響著氟的富集。高氟地下水的成因類型大致有三種:溶濾型、鹼化型、熱水型。國內學者針對高氟地下水的成因開展了一系列的工作,並取得了一些認識。

陳國階等(1988)將高氟地下水的成因分為三種成因類型:①乾燥氣候型,蒸發作用強使地下水中的氟濃縮富集,形成高氟地下水;②地質背景型,包括高氟的地層或礦床,有利於氟向地下水中匯集的地質構造和水文地質條件;③綜合成因型,指在氣候、地形地貌、地層岩性、水化學類型等多種因素綜合作用下形成高氟地下水。任榮等(1991)在研究了河北平原淺層高氟地下水之後,認為在沉積環境直接制約著地下水中的氟含量,湖積相氟含量大於沖積相,在古氣候中,間冰期對應的氟含量高於冰期;同時地下水資源量的消耗使黏性土釋水,其中的氟離子被釋放出來,從而造成地下水氟富集,另外還與海進、火山噴發、黃泛因素有關。蔡垳(1999)指出,地質環境和氟物質來源是形成高氟地下水的前提,各種水文地球化學過程影響著氟離子在地下水中的富集。蘇英等(2004)通過對咸陽城區高氟地下水水化學資料分析,認為研究區高氟地下水的形成受多種因素控制,其中隱伏斷裂是該區高氟地下水呈帶狀分布的決定因素,深層高氟熱水通過斷裂與中、淺層地下水混合,形成該區高氟地下水。

高氟地下水是在一定的氣候條件(半乾旱)、包氣帶土體(富含氟化物)、地球化學環境(鹼性)、地下水過量開采及獨特的水文地質條件下綜合作用形成的,另外地表水可以通過污染土壤進而影響地下水中氟的含量。邵琳琳等(2006)通過研究奎屯河流域包氣帶土和潛水中氟的關系,認為該地區的氟源主要為湖積-沖積物,該區溫差大、蒸發作用強烈導致氟富集,此外農業灌溉也導致氟在土壤表層富集。郎文捷等(2007)認為土體中含氟礦物較多、孔隙地下水徑流不暢是導致鄂北崗地地下水氟含量超標的主要原因。

不同的水化學條件也影響高氟地下水的形成。丁丹等(2009)認為,在淮北平原高氟地下水主要分布在HCO3-Na型水地區,同時地下水循環交替程度影響F-的分布。陳履安(2001)將貴州高氟地下水的成因分為兩種類型,碳酸鹽岩區和硅質陸源碎屑岩區,碳酸鹽岩中的高氟地下水具有高Ca2+、高

的特點,非碳酸鹽岩區的高氟地下水具有高Na+、高pH值的特點。

曾濺輝等(1997)將影響非飽和帶土體-淺層地下水之間氟遷移和富集的因素概括為兩個方面:非飽和帶岩土體的供氟能力以及淺層地下水體保存氟的能力。岩土體的礦物組成、顆粒大小影響岩土體的供氟能力,淺層地下水的水化學特徵決定了其賦存氟的能力。並認為黏性土是很強的氟源,並且土體的化學成分影響著土體向水體中的供氟能力。

對於深淺層高氟地下水的形成機制和控制因素,任弘福等(1996)認為,華北平原地區淺層地下水中的氟源主要為吸附性氟,在地形、水動力條件、氣候等多種要素的綜合作用下形成的。深層高氟地下水則是在地下水徑流緩慢的條件下,本地F-積累與外界氟補給共同作用的結果。

污水處理站進口氟化物低,出口高是怎麼回事

水處理指為使污水達到排水某一水體或再次使用的水質要求,並對其進行專凈化的過程。屬
按污水來源分類,污水處理一般分為生產污水處理和生活污水處理。生產污水包括工業污水、農業污水以及醫療污水等,而生活污水就是日常生活產生的污水,是指各種形式的無機物和有機物的復雜混合物,包括:①漂浮和懸浮的大小固體顆粒;②膠狀和凝膠狀擴散物;③純溶液。
按水污的質性來分,水的污染有兩類:一類是自然污染;另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。污染物主要有:⑴未經處理而排放的工業廢水;⑵未經處理而排放的生活污水;⑶大量使用化肥、農葯、除草劑的農田污水;⑷堆放在河邊的工業廢棄物和生活垃圾;⑸水土流失;⑹礦山污水。

⑷ 污水中F離子濃度高,如何處理

最簡單的方法就是加石灰,沉澱法去除,但是要考慮生成的氟化鈣廢渣要不要求處理,不處理的話會二次污染。

⑸ 廢水氟化物超標有哪幾方面原因

有可能是當地水質本身就屬於高氟水
還有可能是在生產過程中添加的化學物質包含氟
在一種可能是化驗員操作失誤,呵呵

⑹ 水含氟量高怎麼辦

解決辦法: 通過硅酸鹽礦物的物化性能,經特殊加工製成降氟改水濾料,製作成除氟器,可直接安裝在高氟區域的居民家中的水龍頭上,可有效降低水中的含氟量。

飲用水含氟量大於百萬分之一時,牙齒琺琅質會遭到破壞,光澤消失、出現灰或黃色斑點,即釉齒或斑牙症;達到百萬分之八時,就會使骨骼和腎臟蒙受損害。達到百萬分之十時,會造成骨畸形,同時伴有神經症狀,這就是殘廢性氟骨症。多吃新鮮蔬菜和水果等富含維生素C的食物,可以阻遏氟中毒的發生和發展。

雖然缺氟使牙病及其他病患者增多,但氟過量所引起的病症也不容忽視。
氟中毒是一種嚴重危害人類健康的慢性地方病。其特點是在高氟地區的環境中,人或動物長期攝入過量的氟化物,蓄積體內而發病,是以牙齒和骨骼損害為主並波及到心血管及神經系統的全身性疾病。兒童氟中毒主要表現為氟斑牙;成人主要表現為氟骨症。
氟斑牙(又稱斑釉齒、火山病)是氟中毒表現最明顯的病症。長期居住在高氟地區的兒童,一般均出現不同程度的氟斑牙。由於氟過多使牙齒鈣化酶的活性降低而導致牙齒的正常鈣化無法進行,色素在牙釉質表面上沉著,形成氟斑牙。
氟斑牙在外國稱作「火山病」。因為20世紀初發現火山附近的居民患此牙病較多,隨即以當地火山命名,如日本稱「悶蘇火山病」、美國稱「得克薩斯牙」、北美稱「達而斯病」。
氟骨症是氟中毒的又一嚴重損害,病程可長達數十年,重者造成殘疾,甚至由於慢性衰竭或嚴重合並症而導致死亡。發病初期患者自覺全身無力、頭昏頭痛、腹脹腸鳴、食慾不振,腹瀉或便秘。有的患者還有皮膚瘙癢、性慾減退。不久骨骼出現變形,勞動能力下降。發展到後期,大關節出現屈曲、僵硬、疼痛加重。肌肉攣縮或萎縮,患者不能直立或下蹲,軀體呈腰彎駝背畸形。由於頸部屈曲僵直而不能抬頭,終日蜷坐床上,生活不能自理,完全喪失了勞動能力而成為殘疾。此外,攝入過量的氟還可破壞體內鈣和磷的正常代謝,繼而導致骨質疏鬆,常易發生骨折。
在上述氟中毒疾病中,約有10%的患者神經系統受到損害,臨床表現因受累部位和程度不同而異。如有的患者類似頸椎病或脊柱腫瘤,由於脊髓受壓而出現四肢麻木、雙下肢無力、壓迫性截癱、大小便失禁等。個別病例還可出現抽搐與驚厥;部分病例可能發生甲狀腺腫大,甚至出現心肝功能受到損害,臨床檢驗指標異常。
過多的氟進入人體內後與羥基磷灰石晶體緊密結合,沉積後不易游離;骨生長最活躍的部位最容易沉積。過量的氟與鈣結合沉積於骨組織,促進溶骨和骨的吸收作用,使骨表面粗糙,骨質改變,密度增大或疏鬆,骨骼變形,形成殘廢性氟骨症,可完全失去勞動力,嚴重的甚致死亡。
氟過多對神經系統、消化系統、泌尿系統、內分泌和免疫功能等都會產生一系列不良影響。如可出現神經根支配部位感覺異常,運動障礙;四肢麻木無力或肌張力增強,反射亢進;腎或尿路結石,尿酶升高,尿蛋白;胃;腸和肝功能紊亂、腹脹、腹痛等。

⑺ 水中含氟量高是怎麼回事

斑釉牙被稱為黃斑牙或氟斑牙。它和常見的「四環素」牙一樣,會使牙變色和產生釉質缺損。斑釉牙的發生具有地區性特點,與食用水中含氟量過高有密切關系,是慢性氟中毒的表現之一。過量的氟使牙釉質發育不良,呈褐色改變。

氟是牙齒內重要的微量元素,在骨和牙齒中氮化物的含量較高,人體所需氟元素主要來自飲水和含氟食物。關於飲水的含氟量有個標准,一升飲水中含氟量為1毫克,我們稱之為lppm,這個標准以O.7~1ppm為宜,過高則會引起氟中毒,過低則容易患齲齒。牙齒在發育過程中飲用了含氟量過高的水,產生釉質發育障礙,牙面呈粉筆樣白色斑塊或黃褐色、暗棕色斑塊,嚴重者有釉質缺損,稱之為「斑釉牙」。

「斑釉牙」有地區性,我國山東、東北、貴州、西安等某些地方及江西省萍鄉地區為流行區。一個人在7歲以前長期生活在流行區易思「斑釉牙」。即使以後移居非流行區,新萌出的恆牙亦會受累。

「斑釉牙」的美容治療一般要待孩子長大到青年時代,生長發育已基本穩定後再進行處理為好。

斑釉牙被稱為黃斑牙或氟斑牙。斑釉牙的發生具有地區性特點,與食用水中含氟量過高有密切關系,是慢性氟中毒的表現之一。過量的氟使牙釉質發育不良,呈褐色改變。

乳牙斑釉症較少發生,因為胎盤能阻止大量的氟進入胎兒血液。另外母乳中氟含量比較恆定。斑釉症好發於恆牙,長期生活在高氟地區的人,容易患斑釉症,若1-6歲的兒童,一直食用經過處理的水,則不易患上斑釉症。若無處理高氟水的措施,有條件者,最好在6歲以前離開高氟地區,6歲後即便再回到高氟地區生活,就不會發生斑釉牙。

斑釉牙一般無特殊處理辦法,對於著色較塗的斑釉而影響美觀時,可每天用4%鹽酸反復塗擦牙面著色處1-2次,每次約10分鍾左右。使表層色素脫色,再用75%氟化納甘油塗擦,以促進釉質鈣化,其它方法還有冠套修復,樹脂類光敏材料牙面覆蓋或貼牙面修復,近來有報導應用氟斑擦劑也有一定效果。

⑻ 區域高氟的原因

1.氣候

氟在天然水中的富集與氣候條件密切相關,以往的研究表明,在乾旱半乾旱地區由於蒸發濃縮作用強烈,往往造成天然水中的氟含量升高。降水、蒸發及其平衡狀況是水量大小和季節變化的決定因素,而水量的大小和運移方向對於氟的運動方向和特徵又有明顯影響。

研究區地處中緯度北溫帶,受蒙古高壓、太平洋副熱帶高壓交替控制,屬溫帶大陸型季風氣候。四季分明,夏秋多雨,春冬乾燥。據區內氣象站21年觀測資料記載,平均氣溫14.4℃,平均相對濕度71.7%,平均絕對濕度14.4mbar。多年平均降水量為686.3mm,一年內最大降水量1175.3mm,最小降水量325.3mm,月平均最大降水量為204mm,月平均最小降水量為7.4mm,一年之中的降水量多集中在七、八、九三個月,佔全年總降水量的70%以上。全年平均蒸發量為1904.8mm,一年內最大蒸發量為2752.3mm,最小蒸發量為1474.2mm,月平均最大蒸發量為343.2mm,月平均最小蒸發量為8.4mm,一年之中二月和次年一月為最小,僅佔全年蒸發量的10%左右。

由以上資料可以看出,研究區降水在一年之中分布不均勻,相對比較集中。在雨季,大氣降水通過包氣帶入滲補給地下水時,形成具有一定礦化度和化學成分及氟濃度的溶液,進入含水層。在這個過程中通過入滲水對包氣帶中的可溶性含氟礦物進行淋洗,基本是一個脫氟過程,表現為包氣帶中的氟向地下水中轉移和富集。在旱季,蒸發作用強烈,靠近地表的支持毛細水不斷轉換為氣態,淺層地下水不斷通過毛細作用進行補充使蒸發作用得以繼續。隨地下水埋深的減小,這個過程的強度增大,氟化物的累積量也增大;反之則減小。在這個過程中產生的聚鹽效果使氟也滯留在淺層水中。

總的來說,本區的蒸發和降水量之比(即蒸降比)基本大於2,降水的淋洗過程和地下水的蒸發強度不對應,大陸鹽化效應明顯,因此在本區有傾向於氟聚集的趨勢,這是本區成為高氟區的重要原因。

2.地質背景

據河南省地礦局1985年的調查,在河南省廣泛分布的岩漿岩的氟含量與岩石類型有關,基性岩與超基性岩含量較低,酸性岩和鹼性岩含量明顯增高,如鹼性岩的平均含量為1957mg/kg,侵入岩的含量一般要高於同類型噴出岩。分布在豫北、豫西以及豫南山區的變質岩,如雲母片岩、角閃片岩、雲母片麻岩、角閃片麻岩中的氟含量在800~1600mg/kg之間。分布在三門峽—魯山—確山以北和淅川地區的沉積岩中,泥岩、頁岩的氟含量較高,平均氟含量達800mg/kg以上。

一般認為,基岩山區對地下水的貢獻主要表現為在表生帶各種物理化學及生物化學因素影響下,通過溶解作用和水合作用使氟從各類基岩含氟礦物中釋放出來,由各種地表水體和補給區進入地下水體。值得注意的是,有人對風化花崗岩的總氟含量與可溶性氟含量進行比對,結果表明風化花崗岩中氟的溶出率為0.24~0.52,而微風化花崗岩浸泡液氟溶出率僅為0.03左右。由此可見,岩石中大部分氟很難直接進入地下水中,而以往將岩石當作氟源認為氟是從基岩中不斷脫出的表述不太准確。准確的表述是,地下水中的氟來源於岩石的風化產物。

通過風化、水流搬運和沉積等物理作用,基岩風化成土壤的過程中不同發育階段的產物形成含有含氟礦物的第四系鬆散堆積物和砂礫石、砂、亞砂土及黏土等。在各種作用下基岩中進入水體的一些氟以吸附態和分散態氟的形式富集於顆粒較細的土壤中,並在其中重新分配。

取自周口地區的粉細砂、亞砂土和亞黏土的9個樣品物相分析沒有發現氟礦物,而蒙脫石、綠泥石、伊利石、高嶺石等對游離態氟有吸附能力的黏土礦物含量之和為54%~68%,其餘為與氟沒有親和力的石英、長石、方解石、白雲石等礦物。黏土類物質有很強的吸附能力,在水鹽交換過程中扮演的是氟離子「轉運站」的角色。在一定的化學條件下,它可以將原先吸附的氟釋放到地下水中,在另外一些水化學條件下,則可吸納水中某種離子形態的氟,使之暫時聚集在土體內。在這個過程中不斷調整,越到下游,水鹽交換越頻繁,這種調節過程越多。本研究區是平原區,有大量的黏土物質,而且厚度不薄,黏土的比表面積大,吸附性強。越到下游水流越滯緩,水-岩作用比較充分。

因此含氟的山區基岩從宏觀上提供了地下水氟的物質來源,而第四紀鬆散堆積物則作為一個調節器控制著地下水氟的富集和分配,對地下水氟構成更直接和更重要的影響。

3.地形地貌

研究區雖然屬於平原地區,但卻不是一馬平川,微地形高低起伏變化明顯,存在次一級的凹陷和窪地。研究區位於黃泛平原,從全省范圍來看,屬於區域的勢匯,地下水氟含量普遍高。然而在盆地或平原內部的不同地貌單元中,高氟地下水的空間分布也存在差異,高氟地下水多分布在山前洪積扇的扇前窪地、扇間窪地、河谷的低階地、河谷窪地等地勢較低處。

也就是說,不同層級的地形條件對研究區高氟分布的影響不同。宏觀、區域的地形地貌可以決定研究區氟分布的總體格局,而次一級或者更次一級的地形地貌又影響氟更細致的分布,這種不同級別的地形地貌嵌套,會造成氟在研究區水平區域的分帶性以及垂向分異的特點,造成了高氟地下水分布的斑塊狀和插花狀現象。

我們將從區域和局域兩個尺度上分析地形地貌對高氟地下水分布的影響。

(1)從區域的地形地貌來看,研究區屬於黃河沖洪積平原,研究區的西部為山區。區域的地形地貌控制了區域的地下水流動系統,西部山區屬於補給區,而整個研究大部分處於匯區(排泄區)。

1)從整個河南省來看,研究區位於河南省東部,屬於黃河洪泛平原區,地勢平緩,向東南緩傾斜,坡度約0.125‰~0.2‰。而研究區西部,主要為山區地貌,地形起伏大,坡度較陡。區域地形地貌如圖6-6所示。

圖6-6 河南省區域地形地貌

(據蔣輝,2008)

從整個河南省來看,西部山區為研究區的補給區,該地區地層岩性主要為砂礫層,顆粒較粗,透水性能好,水化學類型簡單,地下水埋藏較深,受蒸發作用的影響小,地下水中的氟離子容易遷移到別處,很少出現高氟現象;而豫東平原由於地勢較低,屬於整個河南省的地下水排泄區,另外受黃河以及其他河流的沖洪積影響,地層岩性較細,其透水能力差,地下水埋深較淺,受蒸發作用影響,地下水中的氟遷移聚集在淺表,其他地區的氟也不斷向該處運移,因此該地區氟的背景值較高。

2)從整個研究區來看,研究區西部接近西部山區,其特徵和區域的補給區類似,該地區地下水礦化度較低,地下水中的氟含量也偏低;而研究區東部同時為區域和局域的排泄區,地下水經過長距離運移,沿途不斷接受周圍環境中氟離子的補給,到達排泄區時在強烈的蒸發作用下,濃縮富集,形成高氟地下水,有利於氟的積累,因此該地區多出現高氟地下水。再加之研究區地下水的流向為由西北向東南,因此,研究區的東南部為地下水的匯區,地下水位埋藏淺。從深層、淺層高氟分布圖中,我們可以印證,以開封—鄢陵一線為界,西北部多為低氟區,東南部則主要為高氟區。

(2)局域地形地貌對氟離子遷移富集的影響。在宏觀大尺度的分析下,我們可以得到高氟地下水在區域上的分布規律,然而我們從高氟地下水分布圖中可以發現在區域的高氟區並不是全部的高氟,還有低氟區的存在,同樣在低氟區內也有斑塊狀的高氟區,高氟區的分布呈現島狀、斑狀、插花狀。因此應該從中觀層次,即局域的地形地貌進行分析。

豫東平原區看似一馬平川,卻由於黃河歷史上的多次泛濫改道,造成了在平原內部出現多種微地貌,如長條狀崗地、河道沙灘地、窪地等,使豫東平原呈現崗地、窪地相間分布的地貌特徵。局域的地形地貌高低起伏,決定了淺表范圍內的地下水流場。豫東平原地區斑塊狀高氟地下水往往集中在低窪地形。這是由於地勢低窪處多是地表水以及地下水的匯聚區,氟離子也隨之遷移聚集,該處地下水中的氟離子濃度因此升高;同時,窪地處地下水位埋深較淺,地下水的排泄主要通過蒸發作用,在旱季蒸發作用強烈時,鹽分(氟離子)隨水分運移到地表附近,並聚集,當有降水時,鹽分(氟離子)又返回到該處的地下水中,從而使地下水中的氟離子濃度增加;另外,窪地處的岩性、水力條件等為氟離子的聚集提供了有利條件。

4.水動力條件

氟和其他常量組分一樣,遷移富集過程必然以地下水作為主要載體和介質,地下水的流動是其主要的遷移方式,在此動力學過程中發生一系列的物理化學作用來完成氟的遷移富集。

從全省的角度來看,研究區東部屬於黃河洪泛平原區,地形平坦,屬於地下水流動系統區域的匯。而在研究區的西部,即鄭州—平頂山一線以西,為山區地貌,主要由中山、低山和丘陵組成,海拔大部分為500~1500m,具有地勢高、起伏大、坡度陡、水流切割劇烈等特點,屬於區域的源。研究區,地勢向東南緩傾斜,全區海拔較低,地面坡度一般為1/5000~1/8000。距離區域地下水的補給區有一定距離,靠近區域的匯。既不是源的特點,又不是真正匯的特點,處於中間狀態。在某些微地形影響下,局部的源和匯均出現,地下水的流動比較復雜。

如果地下水水平徑流條件較好,有利於氟的遷移擴散,水氟含量較低;如果水平徑流滯緩,則為氟的富集提供了有利條件。研究區內的條形崗地,包括尉氏縣西部崗地以及召陵崗地帶,由於地形起伏大,地下水徑流條件好,不利於氟的富集,故形成礦化度低的淡水;而東部廣闊的黃河沖積平原,地形平緩,地下水徑流緩慢,尤其是崗間的帶狀窪地、槽形窪地、碟形窪地等微地形、地貌,地下水流動滯緩,又屬於地下水的排泄匯聚點,故易形成高氟地下水。

淺層地下水徑流受地形、補給來源和含水層岩性控制,研究區西部崗地(主要分布在中牟縣黃店和尉氏縣大橋以西)地形起伏較大,水力坡度也較大,自西向東、東北、東南呈放射狀緩慢向下游流動,水力坡度1/200~1/1000,地下水的徑流相對較強,有利於氟的遷移。其他沖積平原地形平坦,地下水水力坡度上游為1/2000、下游為1/4000~1/6000,順地面坡降由西北向東南流動,地下水的流動相當滯緩,容易造成氟的富集。

在平原區內,受微地貌和古地形的影響,往往形成局部的高氟和低氟地下水區。例如,在黃泛平原區,古河道分布較廣,徑流條件較好,形成局部的高滲透性透鏡體,氟在地下水中的含量就比較低。而在徑流條件差的閉塞低窪區,經過長期的水-岩作用,礦化度較高,促使氟向該處集中。

另外,中深層、淺層地下水之間沒有絕對的隔水層,它們之間有水力聯系,存在天窗,中深層、淺層之間有補排關系,區域上有地下水增壓區和減壓區的分布。從前面分析的結果可以得知,區域的地形地貌控制了研究區地下水流動系統,我們可以大致分辨出研究的補給區、徑流區以及排泄區,在水文地質資料不全的情況下,還可以判斷出區域地下水的大致流向,在周口地區,地下水是自西北流向東南。

將研究區淺層地下水、中深層地下水等水位線圖疊加後,圈出了中深層地下水位高於淺層地下水位的地區以及淺層水位高於中深層地下水位的地區,如圖6-7所示。

在研究區東北部通許—尉氏縣一帶以及太康縣西部和西北部,中深層地下水位要高於淺層水水位。這時,中深層地下水可以通過斷裂或含水層、弱隔水層,補給淺層地下水,與淺層地下水進行混合。我們從中深層高氟地下水分布圖中可以看出,在通許—尉氏一帶和太康縣一帶,中深層地下水主要為低氟、中氟地下水,而這兩個地區的淺層水也主要為中、低氟地下水。這是因為在通許縣附近發育許多大小不一的斷裂,較大的斷裂有姚家-朱仙鎮斷裂和朱仙鎮-庄頭斷裂,在太康縣附近也發育斷裂,其中規模較大的斷裂是鄢陵-太康大斷裂,這些斷裂切穿了含水層和隔水層,連通了淺層水和中深層水。具有一定壓力水頭的中深層水通過這些斷裂上升補給淺層水,與淺層水進行混合,將淺層水進行了稀釋,使淺層水中氟的濃度變小。

圖6-7 區域淺層、中深層水位疊加圖

在研究區的其他地區淺層水位高於中深層水位,淺層水可以通過斷裂或弱透水層等,下滲補給中深層地下水,由於高氟主要是在淺表環境中的作用下形成的,研究區淺表環境中的氟含量較高,淺層地下水中的氟可以通過一些導水通道進入中深層地下水中,可能造成中深層地下水的高氟含量。

⑼ 局部地段高氟的成因

在研究區內發現,雖然區域上氟的分布服從分帶性的規律,但是在局部地段的特殊地區並不完全服從此規律,在河間窪地、背河窪地及河間平地等地勢平緩低窪處,出現高氟區域呈島狀、斑塊狀、插花狀分布。

由於歷史上黃河具有游盪性的特點,多次泛濫改道,在研究區大型扇狀平原中形成了許多小型微地貌,如故河道沙灘地、長條狀崗地、窪地、掩埋型窪地等,使平原呈現崗、凹地形相間分布,大平小不平的地貌特徵。這些微地貌內的局部流動系統,控制著地下水的徑流。

周口地區斑塊狀的高氟地下水往往集中在低窪的地形。這是由於窪地地勢低,多是地下水的排泄區,當地下水向低窪地區流動時,氟離子也隨著遷移聚集,從而使低窪地區地下水的氟離子濃度升高;同時,低窪地通常也是地表水的匯區,地表徑流將鹽分從周邊地勢較高處攜帶到此聚集;另外,窪地水位埋深相對較淺,蒸發成為地下水的主要排泄去路,在地下水蒸發作用強烈的情況下,鹽分隨水分運移到地表附近,並聚集下來,當有降水時,鹽分又返回到該處的地下水中,從而使氟離子濃度增加。低窪地區蒸發、降水條件下水鹽運移模式如圖6-14所示。

圖6-14 地形低窪處潛水與包氣帶水鹽運移模式示意圖

根據地形地貌和水動力條件,結合研究區地貌分區圖和氟含量分布圖,我們選取了范庄—孫堤、逍遙鎮—常嶺崗、栗園—崗庄、只樂鄉—趙崗四個剖面作為研究對象,來研究局部流動系統對氟分布的控製作用。剖面如圖6-15~圖6-18所示。

1.范庄—孫堤剖面

該剖面顯示為窪地(圖6-15),位於西華縣西南方,走向東北,西起范庄,東至孫堤,長14.6km,穿過了沙河和潁河。其中,范庄處高程50.5m,孫堤處高程51.3m,地形最低點位於西夏亭鎮,高程49.7m。剖面中部地下水埋深1~2m,兩端埋深2~4m。

圖6-15 范庄—孫堤地下水流動系統剖面圖

從潛水面的形態可以看出,在西夏亭鎮附近出現了水丘,這是因為剖面中部(西夏亭附近)屬於河流泛流沉積相,沉積物顆粒較細,多為黏性土,滲透能力差。地表在接受大氣降水後,由於入滲能力較差,入滲水不能很快下滲,形成一定的水面壅高,也可以說,該地區的岩土持水能力較強,致使該處地下水位較高。而該點的兩側屬於河流沖積相,沉積物顆粒較粗,入滲能力好,地下水徑流條件好,在接受地表大氣降水補給後,入滲水可以很快下滲流走。因此,在此處地下水位出現了水丘。

從淺層地下水高氟分布圖來看,在范庄、沙河以及潁河、孫堤一帶,地下水中氟含量最低,主要為小於0.5mg/L,越靠近地形最低點,地下水中氟含量越高,最高可達1.5~2mg/L,在西夏亭處所取水樣編號363,氟濃度為1.56mg/L。

氟在剖面呈現的這種分帶性是因為,在靠近河流的地方,沉積物顆粒較粗,地下水徑流強烈,地下水中的氟很容易被帶走,再加之有地表水的入滲(沙河、潁河)補給,不斷降低地下水中的氟濃度,同時,該處地下水埋藏相對較深,潛水的蒸發作用相對較弱,種種因素都不利於氟的富集。而在西夏亭易出現高氟地下水的原因有兩個:①該處地下水位淺,只有1~2m,潛水的蒸發作用強烈,地下水通過毛細作用上升到地表蒸發,而鹽分保留下來,使氟不斷在地表聚集;②由於該處沉積物顆粒較細,地表入滲水中攜帶的氟很難入滲到地下水中或者排泄掉,同時黏性土可以吸附入滲水中的氟,使氟不斷在淺表聚集,在降水條件下氟隨水分入滲到地下水中,使地下水中的氟離子濃度增加。

2.逍遙鎮—常嶺崗剖面

該剖面顯示為窪地(圖6-16),剖面兩段高程分別是西華縣南倉村53.8m,扶溝縣堯崗53.2m,劉庄為地形最低點,高程50.5m,最低點與最高點高程差3.3m,潛水位約為50m,潛水埋深最大4m,最小1.6m。在逍遙鎮富集,地下水埋藏較深,潛水的蒸發作用較小,同時又有潁河下滲水的補給,該處地下水氟濃度較低,主要在0.5~1mg/L范圍內,不會出現高氟地下水;而在劉庄富集,地下水埋深只有1m左右,從局部流動系統來看,該點處屬於地下水局部的匯區,在接受大氣降水補給時,潛水以及包氣帶中的重力水都向該點處匯聚,這些水在長距離徑流過程中不斷攜帶周圍環境中的鹽分。另外,潛水容易通過毛細作用蒸發,鹽分則在地表不斷累積,同時蒸發也使地下水中的氟濃度增加。

圖6-16 逍遙鎮—常嶺崗地下水流動系統剖面圖

我們在野外所取水樣的分析結果也證實了剖面上的分帶現象,其中,逍遙鎮附近水樣編號354,氟離子含量0.64mg/L;艾崗鄉附近水樣編號358,氟離子含量1.12mg/L;侯橋村附近水樣編號367,氟離子含量0.8mg/L。

3.栗園—崗庄剖面

該剖面位於白潭鎮附近(圖6-17),呈東西走向,西起鄢陵栗園,東至扶溝崗庄,共長24.8km,切過了賈魯河。最大高程點為栗園,為62m,最小高程點為陳崗,高程約58m,最高與最低點高差達4m。栗園一帶地下水位埋深約4m,而李崗一帶只有0.8m。正因為有較大的高差,所以控制了地下水不斷向窪地匯聚,同時也將岩土中的氟帶到了低窪處,加之李崗附近地下水埋深淺,蒸發作用強烈,氟容易富集在地表以及包氣帶。潛水也因為蒸發濃縮,氟的濃度變大。在前三所樓附近所取的水樣,編號399,氟的含量高達2.16mg/L,而在栗園附近取的水樣,氟含量只有0.68mg/L。

圖6-17 栗園—崗庄地下水流動系統剖面圖

在賈魯河附近,由於河水中氟含量較低,河水不斷滲漏補給地下水,使該河附近的地下水往往都是低氟地下水。崗庄附近由於地勢也偏低,地下水埋藏較淺,氟含量在1~1.5mg/L之間。

4.只樂—趙崗剖面

該剖面位於只樂以東(圖6-18),呈東西走向,西起鄢陵只樂,東至扶溝趙崗,剖面長16.8km。地形最高點位於只樂附近,高程約55.05m,東部趙崗高程為53m,該窪地最低點位於後寨與東許店之間,高程約52.2m。只樂處地下水埋深較大,有4m左右,該點處所取水樣編號486,氟含量為0.38mg/L;窪地中心埋深2.5m,所取水樣編號411,氟含量為1.16mg/L。

因此,除上述四個剖面外,在扶溝縣東部和南部,開封縣仇樓鎮西部以及鄢陵縣西北部等地也有窪地分布。例如,在兩冢坡、扶里庄、路寺台、土河套等地,地形低窪,匯水條件較好,水位埋藏淺,在這些地方都有高氟地下水分布。另外,在賈魯河兩側有低窪地或背河窪地分布,這些地方往往就是氟富集地帶,地下水中氟含量很高。

由以上分析可以看出,由於局部流動系統的影響,在坡度較大的地方,地下水的徑流相對較強,有利於氟的遷移;地勢低窪處一般是局部流動系統的匯區,相對比較封閉,地下水的流動相當滯緩,容易造成氟的富集,表現出來的高氟地下水分區不是大區域連成片,而是插花狀分布。

圖6-18 只樂—趙崗地下水流動系統剖面圖

⑽ 高氟地下水分布規律及成因

(1)氟的循環。氟的遷移是以地質大循環方式進行的,內動力地質作用是決定岩層氟含量和多次分配的主要原動力,外動力地質作用是地球表生環境中氟的遷移和不均勻分布的主要原因。

(2)地球表生環境中氟的運動有從陸地向海洋的宏觀趨勢,其間存在以水為紐帶的各種小循環,各小循環中存在微觀尺度的水-岩-土-氣之間的相互聯系和耦合關系,促使氟在水中的遷移與地下水由源到匯的運動具有一致性,地下水流動系統的多層級性和相互嵌套特點,決定了淺層地下水和深層地下水氟分布的不同特徵。

(3)區域地下水流動系統控制高氟地下水分布的宏觀格局。地下水氟含量由山區向平原按地形勢降低方向,宏觀分布依次為低氟地下水、中氟地下水、高氟地下水;溫縣—內黃西的高氟地下水分布帶,位於太行山—山前流動系統與黃河沖積扇流動系統的交接部位,由氟在流動系統的匯區富集形成;以鄭州、原陽為頂點的黃河沖積扇流動系統,形成了以中牟為頂點的高氟地下水扇形分布區;盆地的中央部位易形成高氟地下水。

(4)不同級別流動系統對氟分布的影響。局域的地形地貌反映了在小尺度空間范圍內地形的起伏變化情況,它控制了淺表小范圍內的地下水流場,導致了高氟地下水分布的不均勻性,出現插花狀、斑塊狀分布;不同級別流動系統的嵌套,造成氟在垂向上的分異,在垂向上出現淺層高氟、深層低氟,淺層低氟、深層高氟等不同的組合方式。

(5)地下水化學特徵的影響。高氟地下水的形成和它的水化學微環境密切相關,地下水水化學組分的差異,會影響氟在地下水中的存在形態,從而影響地下水中氟離子的濃度。

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