陕西省大荔县高氟地下水的形成条件分析

第３７卷第３期朱桦等：陕西省大荔县高氟地下水的形成条件分析６７３
图１大荔县水文地质剖面图
Ｆｉｇ．１ＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｆｉｌｅｏｆＤａｌｉＣｏｕｎｔｙ
图２大荔县地下水水循环示意图
Ｆ螗．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｍａｐｓｈｏｗｉｎｇｃｙｄｉｌｌｇｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎＤａｌｉＣｏｕｎｔｙ
ｍｇ／Ｌ以上：洛河以南地下水中氟含量相对较低，基本低于１．０ｍ∥Ｌ，靠近渭河地下水氟含量满足生活饮用水水质标准（ＧＢ５７４９—２００６）（图３）。

病区承压水中氟含量一般在１．１—１．３ｍｇ／Ｌ，因此，本文中提到高氟地下水指的是潜水部分。

４高氟潜水的形成条件分析
高氟潜水形成条件受地层因素、气候条件、地貌、水文地质及水化学环境等条件的影响．地层为地下水中氟提供物质来源。

气候、地貌、水文地质条件共同作用．最终使得氟在地下水中富集，形成高氟水。

４．１地层
高氟水形成的首要条件是具有供氟能力的氟源——地壳富氟的岩石、沉积物和土壤。

大荔县地处关中盆地东端．北依北山．北部有黄土深厚的铁镰塬．为地下水中的氟提供了丰富的物源。

据资料显示．北山出露有大量的古生界碎屑岩。

岩性主要为灰岩、泥灰岩、石英砂岩、泥页岩等。

其中泥灰岩、页岩、泥岩含氟量较高。

灰岩及砂岩次之【１ｌ。

泥灰岩全氟含量为５４０ｍｇ／ｋｇ，水溶氟为７．５ｍｇ／ｋｇ，泥岩全氟量为６００～７００ｍｇ／ｋｇ。

水溶氟为６．２—１２．５ｍｇ／ｋｇ；黄土中氟含量也比较高．黄土中含有云母、角闪石、电气石和大量的粘土物质．氟含量在１７９—４９０ｍｇ／ｋｇ，水溶性氟高达４．９－３４．０ｍｇ／ｋｇ。

在水合作用和溶滤作用下．岩石中的氟和黄土中的氟向水中迁移．导致潜水中氟含量增高。

４．２气象
大荔县区内属暖温带半湿润、半干旱季风气候，
６７４中国地质２０１０焦
图３大荔县潜水中氟离子等值线图
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多年平均气温１４．４０Ｃ．１月平均气温一１．４０Ｃ。

极端低温－１６．２０Ｃ。

７月平均气温２７．３℃，极端高温４２．８℃；多年平均降水量５１４１ＴＵＴＩ．且多分布在７、８、９这３个月：多年平均蒸发度为１２５０１ＴＬｒｎ。

由于蒸发量远大于降雨量，蒸发作用强烈，有利于盐分累积田。

４．３地貌对地下水中氟的影响
地貌是氟富集的重要条件。

大荔县地势南低北高，高差１４２ｍ。

县内北部有黄土台塬，往南渭河依次发育四级阶地．阶地内部地势平坦．二级阶地中东部有安仁一朝邑构造洼地。

随着地貌部位的不同．地势起伏不同．地下水中氟含量也有差异。

通过对代表这些地貌单元的井水所进行的检测分析．洛河北部从黄土塬区到二级阶地．地下水中的氟含量逐渐增加。

二级阶地潜水的氟含量达到最高（图４）。

４．４水文地质条件
地下水的交替循环速度控制着氟的迁移聚积．而含水层的岩性、结构、透水性、地下水埋深等因素又控制着地下水循环交替强度。

在渭河二级、三级阶地地带，含水层结构复杂。

岩土颗粒细，透水性差，加之地势平坦。

水力坡度小。

地下水埋深浅。

地下水径流不畅．洼地地区甚至出露成为地表水．地下水垂向蒸发作用强烈．这些因素都为氟的浓缩富集提供了条件。

大荔县高氟地下水按其成因主要分为以下２类（图５）：
（１）溶滤富集型：主要在北部黄土塬区和渭河四级阶地和羌白镇一带．由于地下水的溶滤作用，含水层中的氟大量进入到地下水中．并在地下水径流滞缓区富集而形成高氟地下水。

（２）蒸发浓缩型：分布在渭河二、三级阶地的朝邑、安仁、户家乡、许庄和步昌乡一带。

在地下水浅埋区。

地下水排泄以蒸发为主．水分蒸发而盐分滞留在地下水中使得氟离子浓缩富集在含水介质及包气带中，形成高氟地下水。

４．５水化学特征
通过对大荔县地下水化学资料分析．大荔县高
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●■｝一
北
黄土
地点高明镇两宜镇南贝村龙门沙底霸＿二村官池镇
图４大荔县地貌与水氟的关系分析示意图
Ｆｉｇ．４ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄⅥ傲ｒｆｌｕｏｒｉｄｅｉｎＤａｌｉ
Ｃｏｕｎｔｙ
图５大荔县高氟地下水成因类型图
Ｆｉｇ．５Ｇｅｎｅｔｉｃｔｙｐｅｓｏｆｈｉｌ；１１一ｆｌｕｏｒｉｎｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ
氟地下水（潜水）ｐＨ值为７．５＂８．４，呈弱碱性，水化学类型主要以ＨＣＯ；－Ｎａ＋和Ｈｃｏ；·ＣＩ一一Ｎａ＋为主．非高氟水区的水化学类型主要为重碳酸钙镁型水．根据有关研究资料也表明。

碱性重碳酸钠型水是中国北方地区有利于氟富集的水化学类型嗍。

５高氟地下水成因分析
北部黄土塬区是地下水补给区．其土壤中氟含量较高。

大气降雨与地下水溶滤作用使土壤中氟进
入潜水中，在水动力作用下，沿水流方向迁移。

到渭
陕西省大荔县高氟地下水的形成条件分析
作者：朱桦， 杨炳超， 赵阿宁， 柯海玲， 乔冈， ZHU Hua， YANG Bing-chao， ZHAO A-ning ， KE Hai-ling， QIAO Gang
作者单位：西安地质矿产研究所,陕西,西安,710054
刊名：
中国地质
英文刊名：GEOLOGY IN CHINA
年，卷(期)：2010，37(3)
被引用次数：0次
1.刘东生黄土与环境 1985
2.李昌静氟在地下水中富集条件的分析 1985
3.苏英咸阳市区高氟地下水的分布及水化学特征 1995(增刊)
4.黄春雷.丛源.陈岳龙晋南临汾-运城盆地土壤氟含量及其影响因素 2007
5.武汉地质学院地球化学教研室地球化学 1979
6.林炳营环境地学基础 1985
7.何世春我国一些天然水中的氟 1987(3)
1.期刊论文韩洪伟.吴国学.王永祥.吕志刚高氟地下水在内蒙古赤峰地区的分布与形成初探-世界地质
2004,23(4)
为探明内蒙古赤峰地区高氟地下水的分布情况及形成机理,寻找生产、生活急需的低氟地下水,根据多年赤峰地区的水文钻探及水文地质普查资料,运用部分物探、水文钻探、水文地质普查、水化学及水质检测方法,初步探明赤峰地区高氟地下水主要分布在西拉沐沦河中、下游的北部,乌尔;吉沐沦河的东部及老哈河两岸等区域,从水文地质方面基本阐明本地区高氟地下水形成的地貌条件、地层条件、气候条件、水化学特征及地下水中氟的来源,并查明该地区高氟地下水一般存在于潜水的上部,地下水中含氟量由上往下逐渐降低,深部含水层的地下水可供开采.
2.学位论文刘瑞平氟在地下水中迁移转化模拟与人体健康效应——以关中盆地大荔地区为例2009
大荔县位于关中盆地东部，洛河以北地下水氟含量普遍很高，最高达11.8mg/L，远远超过国家(0.5～1mg/L)与WHO(0.5～1.5 mg/L)所规定适宜人体健康饮用水标准上限。

氟斑牙患者约27.66万人，氟骨症患者约2.04万人，占1980年该区总人口的57％。

因此，本选题研究大荔地区地下水氟的成因及与人体健康具有重要意义。

通过野外实地调研，对329个水样和35个不同层位土样测试，利用水文地球化学的方法研究了大荔高氟地下水的时空分布特征，高氟的影响因素，氟源沿水文地球化学分带中的演化规律。

结合地方病资料，分析地下水氟及地方病关系，得出地下水氟与人体健康的关系。

取得的主要认识：
1、通过氟含量分析得出：空间上，氟含量大于4.0mg几的潜水主要分布在渭河冲积平原区东部低洼地带，其次为黄土台塬。

时间上，1984年与2007年氟含量分布情况显示，地下水中氟含量以2mg/L，为界，分布范围较一致，局部有所变化。

2、对影响研究区高氟地下水的因素分析，水化学作用、溶滤作用和蒸发作用是主要影响因素。

3、利用Netpath XL软件摸拟了氟源的水文地球化学分带规律，洛河以北，地下水中氟的主要来源于萤石和角闪石的溶解，洛河以南，地下水中氟的主要来源于萤石、黑云母、角闪石、氟磷灰石；洛河以北含氟矿物的溶解交换量远远大于洛河以南的交换量，导致洛河以北地下水中氟含量远大于洛河以南。

4、地下水氟含量与地氟病呈正相关关系。

3.期刊论文卢莉莉运城盆地高氟地下水的分布及成因分析-地下水2006,28(2)
本文通过对运城盆地高氟地下水的分布规律及成因探讨,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.
4.会议论文丁来兴.罗晓慧江西省高氟地下水分布与贫困山区饮水型地氟病区改水2005
江西省高氟地下水多分布于赣南、赣西、赣西北、赣东北和赣中丘陵山区的变质岩、花岗岩分布区和断裂构造带附近.地氟病以饮水型地氟病为主,全省有59个县(区)226个乡镇602657人饮用高氟地下水.饮水型地氟病的根本防治方法是改饮符合饮用水标准的地下水或地表水.应本着因地制宜的原则和当地的水文地质条件及其相关因素进行改水工作.我站在32个饮水型地氟病区找到了符合饮用水标准的地下水,改水工程竣工后产生了良好的社会效益.饮水型地氟病区改水的防病效果评估结果显示,饮用水中氟含量均值由改水前的4.67mg/l下降为0.30mg/l,8～15岁学生氟斑牙患病率由防治前的
40.32％下降为26.76％,改水效果显著.
5.期刊论文陆斌法.杜文堂.杨会双.李曦滨.张敬凯.LU Bin-fa.DU Wen-tang.YANG Hui-shuang.LI Xi-bin.ZHANG
Jing-kai隆尧县高氟地下水的分布特征与利用-河北工程大学学报（自然科学版）2008,25(3)
依据大量地下水化学分析资料,揭示了高氟地下水的分布规律和水化学特性,并从气候、地貌、地层岩性和水文地球化学环境等方面分析了高氟地下水的形成机理.认为高含氟地层的存在是形成高氟水的基础,地貌、气候和水文地球化学条件是三个重要的控制因素,并建立了地下水中氟含量与相应深度地层氟盐含量的关系式,用于指导低氟地下水的寻找与开发.
6.学位论文徐冬生淮北平原钙质结核土与高氟水的形成关系研究2010
淮北平原是我国钙质结核土的主要分布区，同时也是我国地氟病的主要发病区，
在界首—利辛—固镇—线以北地区由于区域高氟水分布而引发地带性氟病和龋齿亟
待解决，成为该地区主要的环境问题。

本文在参阅大量文献和前人的研究结果的基础
核形成的4个条件，钙质结核形成的过程、分布区域和分布规律；在前人对淮北平原
高氟水研究的基础上，总结了高氟地下水的成因、分布区域和分布规律；通过对氟离
子与地下水中其他离子之间的相关性分析，探讨了在钙质结核形成后对地下水中氟离
子浓度影响的作用机理，得出二者在形成过程中的作用关系；最后在总结了前人降低
地下水中氟含量的方法，在综合考虑处理地区的化学、地质和经济条件基础上，对治
理该地区因高氟地下水而形成的地氟病提出了自己的建议。

关键词：钙质结核土 高氟水 相关关系 淮北平原
7.期刊论文王德耀陕西秦岭以北地区高氟地下水的成因与防治研究-陕西师范大学学报(自然科学版)2004,32(3) 根据陕西秦岭以北地区高氟地下水分布状况,分析了该地区高氟地下水的分布规律.结果表明,高氟地下水的形成原因主要是受地层岩土、地貌、气候、水文地球化学和地质构造等条件的制约.提出了防氟改水措施是以在陕北打窖、关中打井为主,其次伴以理化除氟等方法.
8.期刊论文柴茂忻府区高氟地下水分布及成因分析-山西水利2007,23(1)
通过对忻府区部分地下水氟超标现象的探究,认为氟异常情况是在干旱半干旱地区的气候、富含氟化物的包气带土壤、独特水文地质等综合条件下形成的.
9.期刊论文曹小虎.CAO Xiao-hu浅谈运城盆地高氟地下水的分布及成因-水资源保护2005,21(6)
通过对运城盆地高氟地下水分布规律及成因探讨,确认高氟是由半干旱的气候条件、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确定,并详细地揭示了区内高氟地下水的形成机理.
10.学位论文曹雪琴汕头市环境地球化学及地氟病研究2009
汕头市既是粤东地区工业发达、商贸活跃、城市化程度高的人口密集区，也是重要的
农作物种植区和水产品养殖区。

随着工业化、城市化的快速发展，其土壤污染的生态环境
效应明显，且均已对农产品质量安全、人体健康构成威胁。

因此，开展其农业地质与生态
环境调查工作，全面查明土壤环境质量现状具有重要而现实的意义。

学术界公认地，地方
病与地质环境密切相关，因此对某些地球化学异常或特殊生态环境地区进行局部生态地球
化学评价，是此次农业地质与生态地球化学调查的主要任务之一。

因而对某些地球化学异
常或特殊生态环境区域进行局部调查研究，更是显示了其紧迫性和必要性。

环境地球化学是地质背景条件的重要构成，岩—土—水—元素地球化学作为地质背景
研究的重要内容，不仅使两者越来越紧密联系，也是地球环境系统论的最好证明。

本文讨
论了汕头市的土壤元素背景值、元素富集特征以及氟元素的区域分布。

以此区域地球化学
特征作为基础，着重研究地处该市内的上坑村作为典型地氟病区，有着哪些高氟的地质背
景，并进一步探究该病区氟的来源、赋存及迁移状况。

氟(Fluoride，F)是人体必需的微量元素之一，适量的氟对维持人的机体健康有益，
过高或过低则会导致异常或疾病，尤其是过高摄入氟会引起中毒。

长期地饮用氟离子浓度
过高的水将会导致氟斑牙、氟骨病及一些其他的疾病，甚至有诱发肿瘤的可能，这些都严
重威胁人类健康。

特定人群长期过量地摄入氟，便会形成地方性氟中毒的情况，由此导致
的危害人群身体健康的地域性地球化学疾病，又简称为“地氟病”。

上坑村向来是汕头市潮
阳区的地氟病重病区。

本次研究将以汕头市农业地质环境作为大背景，以上坑地氟病区作
为重点研究区。

通过调查，从农业地质与生态地球化学的角度，全面查明氟元素在病区不
同介质环境中的分布与分配情况，初步分析该地区农业土壤氟含量状况。

并结合已有的资
料，研究水、食品、土壤、岩石中氟元素的分布、赋存状态和迁移规律，了解其生态效应
和相互间的关联影响，对引发该区地氟病的原因进行分析论证，为制定预防和治疗疾病措
施提供依据。

具体思路是开展野外调查和采集各种样品，采用科学先进的实验方法进行全面测试分
析，同时收集区域地质环境、农业背景、地球化学等资料，结合已有的调查分析成果进行
系统整理研究。

调查得出上坑村地氟病区的氟元素在岩石、土壤、水体(地表水及地下水)、
植物农副产品中的含量，分析其状态、分布特征、影响因素、关联要素等。

并与不同深度
的介质(岩石、土壤、地表地下水)作纵向比较，与不同区域背景(汕头市、广东省、全
国)作横向比较。

而后应用环境地球化学、环境地质学和地方病学的基本理论，借助数据
统计分析SPSS软件和地理信息系统MapGIS软件，研究氟元素及化合物等在土壤、水中
以及食物中的含量、分布、存在形态和迁移富集等。

通过对岩石和土壤中氟的研究可知，高氟的地球化学环境(地质背景)是引发地氟病
发病的环境因素。

岩石中的氟元素，一方面通过以下途径：岩石中的氟→浅层岩石的成土
风化作用→深层土壤→表层土壤，即岩石的风化成土作用迁移转化至地表，另一方面经地
下水(特别是热、温地下水)长期浸泡岩石、土壤并通过断裂构造、岩石中裂隙随地下水
的迁移、径流而从地下深处迁移至浅层地下水或地表水与土壤中。

说明上坑地氟病区花岗
岩类岩石及其风化土是影响该区土壤氟含量的主要物源体。

通过对水中氟的调查表明，氟主要在地下水中出现含量异常，病区饮用水中氟的含量
显著偏高且超标数倍，长期饮用高氟地下水是引发上坑地氟病的主要原因。

虽然有关部门
已对上坑村实施改水降氟，此后地氟病已基本得到控制和缓解。

但高氟地下水、高氟温泉
水仍会以其他途径影响到人居生活，并通过食物链和食取摄入作用于人体，引发地氟病。

通过对部分农产品中氟的分析得出，稻米氟含量相对较高，尤其是温泉水出露点附近
的稻米，氟含量明显高出其他食物样；而病区的蔬菜、茶叶、甘茨中氟的含量与非病区相
比没有显著性差异。

作为当地居民主要的食物之一，长期食用高氟含量的水稻必然会造成
氟化物在人体内的大量积聚，对人体健康造成危害。

因此，高氟地球化学环境(地质背景)是引发地氟病发病的根本原因；长期饮用高氟
地下水是引发上坑地氟病的主要原因；长期食用高氟稻米是引发上坑地氟病的原因之一。

地氟病作为慢性蓄积性中毒，最根本的预防控制措施就是阻断人体长期通过高氟介质摄入
过量的氟，因此应在温泉水出露带附近挖排水沟降低地下水水位，以减小高氟泉水对浅层
地下水的补给，并切实做好改水降氟工作，把居民饮用水的含氟量控制在安全范围以内。

另外，病区的一些不科学的生产、生活方式也可能是致病原因，如使用高氟水浇灌农作物，
长期食用含氟量高的食物或农副产品。

关键词：地球化学；地氟病；汕头市；上坑村。

本文链接：/Periodical_zgdizhi201003020.aspx
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