鲁西南地区高氟水分布规律与成因分析

地方性氟中毒是我国北方地区最为典型的地方病之一,查明高氟地下水的空间分布及其成因是除氟改水、防治氟害的前提。通过对鲁西南地区不同层位地下水水质分析结果及水文地质、地质条件等多个环境影响因素的综合分析,查明了鲁西南地区高氟水的空间分布规律,并分析了影响浅层和深层高氟水形成的环境因素。浅层高氟水呈片状分布于洼地、缓平坡地等地势较低的区域,占鲁西南地区总面积的47%,大部分地区高氟水氟离子含量为1.2～2.0 mg/L,局部大于4.0 mg/L,其形成受气候、地质环境、地形地貌特征及水化学环境等多个因素的影响,成因类型为溶滤-蒸发浓缩型。深层高氟水具有水平分带性,占鲁西南地区总面积的65%,大部分高氟水氟离子含量为2.0～4.0 mg/L,氟离子含量分布与晚更新世沉积相带呈现很好的相似性,推测其为地质历史时期形成的古地下水。     

山东省地下水氟富集规律及其驱动机制

本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西南平原地区地势低洼地带,地下水氟含量超过1 mg/L的分布面积13227 km2,最大值22 mg/L;深层承压孔隙水高氟区集中分布于平原盆地中心的德州、滨州、菏泽等地深层承压孔隙水水位降落漏斗区,氟含量超过2 mg/L的分布面积15086 km2,最大值7.5 mg/L,地下水开采是驱动深层承压孔隙水氟富集的主要因素;不同类型地下水氟平均含量从大到小依次是深层承压孔隙水、浅层松散岩类孔隙水、侵入岩变质岩基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水;深层承压孔隙水F-含量与Ca2+含量呈明显的负相关,其他类型地下水F-含量与Ca2+含量相关关系不明显.综合得出:山东省高氟地下水形成受地貌与地质构造部位、含水介质地球化学特性、人类地下水开采等三方面因素共同驱动,含氟矿物的溶解是地下水中氟的物质来源,淋滤、蒸发浓缩、水岩相互作用使得地下水氟含量进一步升高,氟-钙拮抗作用机制最终决定地下水中氟含量.此研究揭示了控制不同类型地下水氟富集的关键因素,深化了氟在地下水中化学行为的认识.     

皖北典型区高氟深层地下水的分布及影响因素

选取皖北典型区深层地下水的氟作为研究对象,在资料收集、水文地质调查、采样测试的基础上,获取了81个深层地下水及71个浅层地下水样品的测试数据。综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper图示法,分析深层水氟的分布特征、来源及形成影响因素,结果表明:皖北典型区的深层地下水氟含量具有四周低、中部高的特点;高氟水多呈弱碱性,依据水化学类型特征可将该研究区划分为三个系统:亳州系统、阜阳系统和蒙城系统。亳州系统多为Cl—Na型水,阜阳系统多为HCO3—Na型水,蒙城系统较复杂,包括Cl—Na型、HCO3·SO4·Cl—Na型、HCO3—Ca·Mg型及HCO3—Na·Mg·Ca型水;深层地下水中氟的主要来源是含氟矿物的溶解;弱碱性水、溶解/沉淀作用和阳离子交替吸附作用是影响皖北典型区深层地下水氟形成的主要影响因素。     

运城盆地地下水同位素年龄特征及其演化过程和可持续利用

通过分析运城盆地地下水的碳同位素组成,结合水化学特征,揭示了盆地深层承压地下水的补给期为22～3 ka BP （现代碳百分比(a¹⁴C) 6~38 pmC）。浅层地下水（71~89 pmC）由现代水或现代水和老水混合组成。深层地下水氢氧同位素组成特征（δ¹⁸O~-10‰; δ²H~-70‰）表明地下老水在气候较冷的环境下受到补给,而浅层地下水的氢氧同位素组成（δ¹⁸O~-8‰; δ²H～-51‰）特征与现代西安降水组成相似。浅层地下水NO^-₃平均含量（31mg/L）比深层地下水（1.8 mg/L）高,硝酸盐的δ¹⁵N－δ¹⁸O_NO3 组成 (0‰～5‰）揭示了硝酸盐的主要来源为综合肥料。此外,浅层地下水的TDS由于蒸散发、矿物溶解,可达8.5 g/L（平均2.0 g/L）,深层地下老水TDS可达1.8 g/L（平均1.1g/L）水质相对较好。研究区目前主要开采深层地下水,受断裂带影响,浅层地下水已经侵入中深层地下水并与之发生混合,严重影响了中深层地下水的水质。如果发生大规模的浅层地下水与中深层地下水混合,会造成中深层地下老水的NO^-₃、TDS等含量越来越高。     

河南省兰考县中深层地下水分层质量评价

兰考县位于河南省东部,地处黄淮平原腹地,为典型的水质型缺水地区,区内广泛分布有咸水、微咸水、高硬度水、高氟水以及高铁高锰水等劣质地下水。对兰考县中深层地下水分层进行采样分析,基本查明了兰考县中深层地下水化学组分分布情况及质量状况,结果显示:兰考县中深层地下水质量总体较差,且具有明显的垂向分层性,不同深度的地下水质量不同,一般上部水质差,下部水质较好,随着深度的增加,水质有逐渐变好的趋势。500～600 m层段的地下水质量好,可作为兰考县中深层地下水的主要取水层段。评价结果为当地寻找安全的饮用地下水水源提供了基础依据。     

地下水氟离子分布规律与超标成因浅析——以北京南郊第四系地下水为例

饮用水中氟浓度超标,是导致地方性氟中毒疾病的主要因素。通过水质资料综合分析,结合农村安全饮水工程的施工及水质专项调查,开展了地下水中氟分布规律的研究,掌握了氟在地下水空间的分布规律。浅层地下水中氟离子浓度超标范围主要集中在东南部及南部地区,氟离子浓度与含水层深度呈反相关系,随时间变化幅度较大。深层地下水中氟离子浓度超标区主要集中在中部,当含水层埋深在300m以内时,氟离子浓度与含水层深度呈正相关系,随时间变化幅度较小。浅层地下水中氟的富集与气候条件、含水层岩性、地下水径流速度密切相关,深层地下水氟超标是由地质原因造成的。研究成果为水井施工设计提供了技术支持,为研究治理地下水中氟浓度超标的措施提供依据。     

黔中岩溶地区岩土水系统中氟的环境地球化学研究

通过对研究区碳酸盐岩— 土— 水系统中氟的系统测定和吸附实验,结合矿物表面化学和土壤化学研究,揭示了岩溶地区岩— 土— 水系统中氟的地球化学特征和迁移富集机理。黔中岩溶地区深层地下水( 100m 以下)和土层具有高氟异常特征,而浅层地下水和地表水含氟较低(大多在0. 5mg /l以下)。以含石膏碳酸盐岩为主的三叠纪海相地层是该区土水中氟的主要来源。土层中针铁矿表面对氟的专性吸附及其解吸作用是岩溶地区土水系统中氟迁移和富集的重要机理。      

微山湖流域高氟地下水的成因分析

依据2006—2016年间采集的区内475件地下水无机分析数据以及钻探岩心易溶盐测试数据,详细研究了微山湖流域高氟地下水的分布特征和富集机制。结果表明:微山湖流域高氟地下水的分布有明显的东西分区特征,湖西冲积、湖积平原区有大范围的高氟地下水,在深度0—40 m的浅层孔隙地下水中,氟含量以1~2 mg/L为主,仅现代黄河影响带地下水氟含量小于1 mg/L,金乡、单县、嘉祥局部超过3 mg/L,最大值9.5 mg/L;在深度150—400 m的深层孔隙地下水中,氟含量以1~1.5 mg/L为主,菏泽—单县条带氟含量超过2 mg/L,最大值3.5 mg/L。微山湖东冲积、洪积平原浅层孔隙地下水、深层岩溶地下水氟含量均小于1 mg/L。湖西冲积、湖积平原沉积物中可溶性氟含量随深度增加而降低。微山湖流域湖西高氟地下水形成受物质来源、淋滤和蒸发浓缩等三方面因素共同控制,CaF_2的溶解平衡是控制地下水F–含量的重要因素。     

内蒙古苏尼特地下水氟污染形成机理研究

为了研究内蒙古苏尼特地区地下水氟污染机理,本文运用水文地球化学分类方法,从水文地质、水化学特征两方面研究其地下水的水质特征、氟的起源、分布规律及污染形成机理。研究结果发现:高氟地下水的主要水质类型为HCO3—Na型,pH值在7.08～9.38之间,氟浓度与井深有关,即井越浅,氟浓度越高;地下水中氟浓度最高达14.78mg/L,5～9月地下水氟浓度相对增长率在7.8～23.1之间;F-浓度与Li+、Br-相关系数达0.89和0.82,受断层影响的深层地下水中F-浓度几乎与Li+、Br-没有相关关系,这暗示着氟来源于浅部,并受到强烈的蒸发作用影响而使水中的氟浓缩;地质调查发现该地区还有数个萤石矿存在,显微镜分析结果证实表层土壤中普遍存在CaF2,地下水中的氟来自CaF2。高氟地下水存在于潜水层,深部含水层的地下水可供开采。从断层带涌出的水对潜水层有稀释作用。     

大同盆地高氟地下水水化学特征及其成因

为查明控制大同盆地高氟地下水形成的主要地球化学过程,对大同盆地地下水高氟区31个水样进行了水化学特征及因子分析研究.结果表明,研究区浅层和深层地下水中均检测出氟,且氟含量高,最大ρ(F)达10.37 mg/L.该区高氟地下水以Na-HCO3型水为主,具有典型的富Na特征.PHREEQC饱和指数计算结果表明,地下水中萤石为不饱和状态,地下水中ρ(F)主要受到萤石溶解影响.因子分析研究表明,水一岩相互作用、碳酸盐矿物溶解沉淀及Na- Ca离子交换作用是控制大同盆地地下水氟富集的主要水化学过程.     

河套平原浅层地下水水化学成分及其相关性分析

本文通过实地调查,按照一定的间距在内蒙古河套平原西部采集和分析了400组地下水水质样品,通过分析研究这些水质测试数据,初步掌握了地下水的水化学特征和其主要元素及离子的分布规律。水化学分析结果表明:研究区的地下水水质总体较差,砷、氯化物、硫酸盐、溶解性总固体、总硬度、氟化物和铁等多项指标超标;区内地下水化学类型以Cl·HCO3-Na、Cl-Na、HCO3·Cl-Na型为主;主要组分分布图表明,砷、磷、铁、氯化物、氟化物、硫酸盐等含量较高的点主要分布在研究区西北部地势较低的山前冲、洪积扇扇裙前缘和地势相对低洼的冲积平原以及临河区北部的狼山镇一带。通过对14种水质测试指标值进行多元线性回归分析结果表明,研究区地下水中砷与磷、铁含量具有密切的相关关系。     

宿州市城区地下水化学特征及成因机制研究

为深入研究宿州市城区地下水化学特征及其控制因素,在调查采样的基础上,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法对水样测试结果进行分析研究。结果表明：① 浅层地下水优势阳离子为Ca2+,中深层地下水中Na+为优势阳离子,二者优势阴离子均为HCO3-。浅层地下水溶解性固体总量的质量浓度（TDS）均值为790. 65 mg/L,有3组为微咸水,其余均为淡水;中深层地下水TDS均值为585. 67 mg/L,均为淡水。② 浅层地下水化学类型复杂,以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主,其次为HCO3-—Na+·Mg2+型;中深层地下水化学类型相对简单,以HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主。③地下水水化学特征受岩石溶滤作用、阳离子交替吸附作用和人类活动的共同影响,水化学成分多数来自于硅酸盐岩和碳酸盐岩矿物的溶解。浅层地下水受人类活动影响较大,而中深层地下水受其影响不明显。     

江汉平原地下水化学特征及水流系统分析

江汉平原水质性缺水问题日益突出,识别江汉平原地下水流系统分布模式,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义。选取江汉平原典型区域,综合水文地质条件、水动力场及水化学同位素指标深入分析地下水补给过程、水岩作用及滞留时间。得出由于碳酸盐岩的溶解,研究区的地下水化学类型属于HCO_3-Ca·(Mg)型。地下水中典型离子随深度增加逐渐降低,同位素随深度增加逐渐偏负,表现出地下水流系统呈局部与区域水流系统的特点,系统深度界限在10～20 m。独立而复杂的局部水流系统在平枯水期地下水向河渠地表水排泄。根据~3H的含量,局部水流为现代水,水循环交替迅速。受地形控制,中深层地下水总体由西和西北向东和东南径流,汇入汉江和长江,为区域水流系统。由于补给源的高程效应,区域水流的~(18)O值存在明显分区,指示不同的补给来源与水流路径。山前丘陵区基本为现代水,向平原腹地纵深至汉江和长江排泄区,地下水年龄在几百年至6 000 a不等,水循环交替缓慢。研究发现江汉平原低洼排泄区存在区域水流的顶托补给,可为原生劣质水的分布与聚集研究提供依据。     

宿州市城区地下水化学特征及成因机制研究

为深入研究宿州市城区地下水化学特征及其控制因素,在调查采样的基础上,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法对水样测试结果进行分析研究。结果表明：① 浅层地下水优势阳离子为Ca2+,中深层地下水中Na+为优势阳离子,二者优势阴离子均为HCO3-。浅层地下水溶解性固体总量的质量浓度（TDS）均值为790. 65 mg/L,有3组为微咸水,其余均为淡水;中深层地下水TDS均值为585. 67 mg/L,均为淡水。② 浅层地下水化学类型复杂,以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主,其次为HCO3-—Na+·Mg2+型;中深层地下水化学类型相对简单,以HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主。③地下水水化学特征受岩石溶滤作用、阳离子交替吸附作用和人类活动的共同影响,水化学成分多数来自于硅酸盐岩和碳酸盐岩矿物的溶解。浅层地下水受人类活动影响较大,而中深层地下水受其影响不明显。     

聊城市东阿岩溶水系统水化学特征研究

针对地下水水化学环境恶化的现象,分析研究东阿岩溶水系统典型监测点多年水质动态变化资料,并对系统内2015年枯水期、丰水期主要水化学指标的分布、变化规律进行了分析对比,结果表明:多年来TDS位于400~700 mg/L之间,总硬度变化不显著,降雨补给是导致离子含量变化的重要因素;2015年东阿岩溶水系统内水质类型以HCO_3-Ca型为主,枯丰水期离子运移规律大致相同,部分监测点存在污染问题,离子含量因污染现象发生明显改变;丰水期TDS含量高于枯水期TDS含量,排泄区TDS浓度偏高,对居民饮水安全造成一定影响。     

松嫩平原氟中毒区地下水氟分布规律和成因研究

自中新生代以来,在松嫩平原巨大的断陷盆地内沉积了巨厚的古近-新近系和第四系沉积物,形成了由潜水和承压水组成的大型蓄水构造。该区潜水和第四系承压水氟含量较高,在194个样品中,氟的均值为3.45mg/L,范围值为0.25～14mg/L。饮用高氟地下水导致氟中毒大规范流行。研究表明高氟地下水主要分布在山前补给区-蒸发排泄区的过渡带和盆地中部地下水强烈蒸发带,地下水化学类型为HCO3-Na·Mg和HCO3-Cl·Na型,总溶解性固体含量为689.84～2005.6mg/L。高氟水的形成与气候、水文、地质构造、岩石与土壤、水文地质和水化学条件等自然因素有关,同时受不合理开采地下水等人为因素的影响。开展氟病区地下水环境特征和高氟水成因研究对于有效实施安全供水有重要意义。     

江苏丰沛地区浅层地下水氟含量的空间变异与分布特征

在实地调查和采样分析的基础上,运用地质统计学方法,研究了丰沛地区浅层地下水氟含量的空间变异和分布特征。结果表明:丰沛地区62.75%的水样氟含量超过了国家饮用水标准,最大7.11mg/L,平均含量为1.51mg/L。其中39.22%的水样氟含量在1～2mg/L,3.92%的水样氟含量超过4mg/L。丰沛地区浅层地下水氟含量在一定范围内存在空间自相关性,具有明显的各向异性特征。在空间分布上,氟含量总体呈现西北、东南高和东北低的特征,氟含量大于1.00mg/L的面积约占整个研究区域的87.21%,大于2.20mg/L的面积约占12.12%。丰沛地区浅层地下水氟含量超过1.00mg/L的最大概率0.953,其中概率达到0.85以上的为高风险区域,面积297.18km2,占整个研究区的10.81%,主要分布在丰沛地区的西北部和东南部。     

吐鲁番市大草湖矿泉水锶富集的水文地球化学特征及成因研究

在掌握大草湖泉水形成的水文地质条件的基础上,采集该区域泉水、井水进行水质检测,对地下水化学类型、矿化度和pH值与锶含量的变化规律进行研究,并结合地下水的补给、径流、排泄过程中锶含量的浓度水平变化以及放射性同位素14C测年结果,明确了大草湖饮用矿泉水中锶富集的形成原因。结果可知:研究区内的北部补给区泉水中的锶含量变化较大,向中部及南部经过充分混合,至大草湖一带锶的含量相对趋于稳定;研究区内的地下水化学类型以HCO3SO4-CaNa型水为主,北部补给区地下水化学类型以以SO4Cl-NaCa型水为主,所对应的锶含量在0. 3～0. 69 mg/L,平均为0. 51 mg/L,地下水矿化度在171. 3～948. 4 mg/L,平均为336. 5 mg/L,总体来说,矿化度较低;地下水中锶的来源主要不是受溶滤作用形成的; pH值在7. 69～8. 22,随着地下水中pH值继续增大,水中锶含量可能会呈现减少趋势。该泉水具有现代水和古代水的混合特征,锶元素主要不受溶滤作用影响,在未进入研究区时已经富集。     

大同盆地地下水高砷、氟、碘分布规律与成因分析及质量区划

为了对大同盆地地下水中砷、氟、碘等的分布和成因进行分析,开展地下水质量区划,依据地下水污染调查取得的最新系列测试数据,结合以往水文地质和水文地球化学研究成果,编制大同盆地浅层和中深层地下水砷含量、氟含量、碘含量等水化学特征分布图,以直观反映大同盆地地下水高砷、高氟、高碘区的空间分布规律; 通过分析pH值、硫酸根含量、硝酸根含量、铁含量、锰含量与砷的关系,探讨高砷水的形成原因; 根据pH值、钙离子、重碳酸氢根离子与氟的关系,分析氟超标原因; 指出高碘区与高氟区分布的相似性和成因的相似性。研究结果表明,盆地周边高砷、高氟岩层是地下水砷、氟的原生来源,特定的河湖相沉积环境则为砷、碘的富集提供了原生地质条件; 北部地区氟增高与地下水位下降致使黏性土中的氟离子进入含水层有关,中部地区高氟与土壤盐渍化有关; 中部富含淤泥质黏土的湖相地层是碘富集的原生地质因素,冲积洼地地下水径流条件滞缓是碘富集的水动力因素; 干旱气候条件下强烈的蒸发浓缩作用亦是高氟、高碘地下水形成的重要因素。依据砷、氟、碘、硝酸盐、亚硝酸盐、总含盐量(total dissolved salt,TDS)、总硬度、氨氮等单组分含量分布,利用GIS空间分析功能,进行了大同盆地浅层和中深层地下水质量区划,可为当地地下水开发利用提供地学依据。     

陕西省大荔县地下水中氟的含量特征及其影响因素分析

大荔县为地方性氟中毒病高发区,主要因长期饮用氟含量高的地下水所致。通过分析大荔县269件地下水样品中氟含量,查明地下水氟含量为0．01～11．8mg／L,均值为1．91mg／L,氟含量高于1．0mg／L的水样样本达70．6％。调查分析发现,大荔县地下水氟含量在空间分布上具有北高南低的特征,富集最严重的区域出现在渭河二、三级阶地的东端,高氟地下水区域占到全区总面积的63％。大荔县丰富的氟源、特定的地形地貌、干燥的气候环境以及缓慢的地下水力更替过程是造成地下水中氟富集的主要因素。