陕西澄城县高氟地下水分布特征及成因分析

陕西澄城县高氟地下水分布特征及成因分析
大量研究表明,在天然的水域中氟化物可能起于萤石或磷灰石的溶解,或从含有氟化物云母和角闪石中溶解,最终被释放到土壤和地下水中。

通过饮水摄氟
是地方性氟病最主要的致病途径,关中盆地是典型的饮水型氟病区。

因此,本文提出“陕西澄城县高氟地下水分布特征及成因分析”研究,通过查清高氟水的分布范围,分析高氟水的成因,对改善当地群众的饮水条件,提高卫生健康水平具有重要的意义和作用。

本文通过开展1:5万水文地质调查,查清了澄城县水文地质条件,利用238组水质全分析、41组氢氧稳定同位素、19组年龄同位素、35组土壤易溶盐资料对澄城县的地下水化学特征、形成与演化进行了分
析,圈定出高氟水的分布范围;利用饱和指数、数理统计等技术方法分析了高氟水
成因;分别选取石炭-三叠系含水岩组中D20-F13-H13-J12路径、第四系含水岩组中T28-T18、T18-T9路径进行反向地球化学模拟。

得出主要结论如下:1.第四系松散层孔隙裂隙地下水在韦庄镇一带,地下水
类型为HCO3-SO4类水,TDS>1g/L,其余地区均为HCO3类水,TDS一般<1g/L;石炭-三叠系碎屑岩裂隙地下水在澄城县以北地区以HCO3类水为主,县城以南地区为HCO3·SO4型水,阳离子从北向南,沿地下水流向,变化类型为Ca·Mg→Na·Ca →Mg·Ca·Na→Na·Mg→Na·Ca·Mg型水,TDS一般<1g/L;寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶水以HCO3·SO4·Cl型为主,且呈片状大面积分布,以阳离子划分地下水类型,区内主要为Ca·Na·Mg型水,TDS一般<1g/L。

2.澄城县地下水中氟含
量大多数超过1.0mg/L,平均值为1.15mg/L,最大值为4.78mg/L,超标率约为52%。

除北部的低中山以及山前洪积裙地区氟化物不超标外,其余地区地下水中氟化物均为超标区域,并且沿着地下水流方向,浓度由北向南递增,特别是东南部地
区醍醐乡~寺前镇一带,氟超标地区面积较大,浓度为饮水安全上限的2~5倍。

石炭-三叠系碎屑岩地下水氟超标区域主要分布在二级黄土塬地区,即北至西社乡~王庄镇~罗家洼镇一线,南至城关镇一带,最高值为2.69 mg/L。

寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶水氟含量相对较低,一般1~1.2mg/L。

3.地下水中F-与K+、Na+、HCO3-、NO3-、TDS、COD、As呈正相关,与Ca2+、Mg2+、SiO2负相关。

其中F-与Na+、HCO3-、Ca2+显著相关(r=0.681、0.642、-0.659,显著水平为0.05);大多数地下水(超过78%的样本)中HCO3-/Ca2+、Na+/Ca2+比值大于1,说明在干旱和半干旱地区,蒸发浓缩作用强烈,方解石在碱性环境下的沉淀,造成Ca2+含量较低;方解石和白云石在地下水中为过饱和状态,萤石、石膏、岩盐以及CO2为溶解状态;方解石和萤石趋近于饱和状态,与地下水达到相对比较平衡的
状态。

这些特征均说明萤石的溶解是主要氟源。

4.F-与As显著相关(r=0.473,显著性水平为0.05),表明它们有共同来源。

然而,由于砷的含量(平均3μg/L)的浓度远低于世界卫生组织饮用水质量标准
0.01mg/L(2011),因此氟来源于火山岩中的比例较低。

5.F-与NO3具有明显的相关性,表明农业肥料的使用也是氟化物的一个来源。

通常,磷肥主要由氟磷灰石(Ca5F(PO4)3)或羟磷灰石(Ca5(PO4)3OH)等矿物质肥料提供磷酸的组成部分。

磷酸盐岩石含有约4%氟,且处理后的肥料仍含大多数的氟。

6.通过对两个含水岩组中的典型路径水文地球化学特征的研究发现,两个含水岩组的水化学场都受到了地质、水文地质条件的影响,从北向南发生明显的矿物溶解且程度增高的
状况,并且两个含水层之间混合作用较为明显,水岩相互作用一致。

由此可以推断在径流的过程中,水岩作用导致的矿物溶解是促进地下水中F-浓度增高的主要因素。