山东高密地区高F区水文地球化学特征.pdf

第 2 7卷第 5 期 2 0 0 8年 5月 地质通报 GEoLoGI CAL BULU TI N o F CH I NA Vo1 2 7 No 5 M a y， 2 0 08 山东高密地区 高F 区水文地球化学特征 李彩霞 ， 于兆安 ， 吴衍 华 LI Ca ix ia ，YU Zh a o-a n， W U Ya n-h u a 山东省第四地质矿产勘查 院 山东 潍坊 2 6 1 0 2 1 0 4 E x p l o r a t i o n I n s t it u t e o fG e o l o g y&Min e r a l R e s o u r ce s ， We i f a n g 2 6 1 0 2 1 ， S h a n d o n g , C h i n a 摘要 ： F 中毒是在特定的地理环境 中发生的一种生物地球化 学性疾病。高密地 区F 中毒是 由饮 用水 引起 的 根据 国家饮 用水的标 准， F I mg L 为高F 地下水。 高密地 区北部六镇地 下水的F 含 量一般 为5 mg L， 极值达到1 8 O 0mg L， 当地居民长期饮 用高F 水 对身心健康造成 了极 大的危 害。高F 地下水的形成受多种因素 的影响和制约 ， 高密地区的地势南高北低 ， 最高海拔9 2 m。 最低海 拔7 5 m。地下水主要 以大气降水为补给源 ， 水位标高 由南向北逐渐降低。通过 对高密市的地理、 地貌 、 岩石 、 水化学类型等特征 的分析 ， 阐明 了高密市高F 地下水的成 因， 并且提 出了合理可行的治理措施 。 关键词 ： F 中毒 ； 高F 地下水 ； 山东高密地 区 中图分类号 ： P 6 4 1 3 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 - 2 5 5 2 ( 2 0 0 8 ) 0 5 - 0 6 8 9 - 1 1 Li C X， Yu Z A，W u Y HHy d r o g e o ch e mica l ch a r a ct e r i s t ics o f h ig h - fl u o r i n e g r o u n d wa t e r i n t h e Ga o mi a I 、 e n S h a n d o n g , C h in a G e o l o g i ca l B u l le t in o fC h in a ， 2 0 0 8 ， 2 7 ( 5 ) ： 6 8 9 - 6 9 9 Ab s t r a ct ： F lu o r o s is is a k in d o f b io g e o ch e mis t r y d is e a s e o ccu r r in g in a p a r t icu la r g e o g r a p h ic e n v ir o n m e n t 、 F lu o r o s is i n t h e Ga o mi are a h a s s o me th i n g t o d o wi d l lo ca l d r i n k i n g wa t e r Acco r d in g t o C h in a S n a t i o n a l s t a n d a r d f o r d r in k i n g wa t e r h J gh flu o r i n e wa t e r i s t h e wa t e r i n whi ch the fl u o r in e co n t e n t e x ce e d s I mg L T h e a v e r a g e flu o r in e co n t e n t i n s ix t o wn s h ip s in the n o r t h e rn p a r t o f the Ga o mi a r e a is g e ne r a lly 5 mg L a nd ma y r e a ch a ma xin -lu n of 1 8 0 0 mg Lan d whe n the local r e s id e nt s d ri nk llig hfluo r ine wa t e r for a lo ng t i me ， g r e a t h a r m wi l l b e d o n e t o the i r p h y s ical a n d me n t a l h e alth T h e f o r ma tio n o f hi gh flu o r i n e g r o u n d wa t e r i s a ff e ct e d and C O I l s t r a in e d b y ma n y f a ct o r s Th e t e r r a in in the Ga o mi are a d o p e s f r o m s o u th t o n o r t h ， th e hi g h e s t e le v a ti o n b e i ng 9 2 m an d the lo we s t 7 5 m a b o v e s e a le v e 1 Th e gro u n d wa t e r is ma in ly r e ch a r g e d b y m e t e o ri c wa t e r an d the wa t e r le v e l d e clin e s fr o m s o u th t o n o r t h g r a d u a lly T h i s p a p e r d e d u ce s the g e n e fis o f hi gh- flu o r in e gro u n d wa t e r b y analy z i n g the geo g r a p hi ca l, g e o mo r p h o l o g i ca l , p e t r o l o g ical and h y d r o ch e mi cal ch a r a ct e r i s t i cs and p u t for war d r a tio n a l and f e as i b l e me as u r e s for co n t r o l l i n g hi gh-fl u o rin e gro und w a t e r i n the G a o mi a r e a Ke y wo r d s ： flu o r o s i s ； hi gh flu o r i n e gro und wa t e r ； G a o mi ar e a ， S h a n d o n g 山东省是全 国饮水型F 中毒的重病 区之一 ， 而 高密地区又是山东省的重灾 区之一。据潍坊市地方 病办公室2 0 0 0 年的统计资料 ，全区轻病区村3 9 9 个 ， 中病区村2 0 1 个 ， 重病区村2 1 6 个。 按照国家生活饮用 水标准( G B 一 5 7 4 9 8 5 ) ， F I mg L 的地下水 即为高F 地下水 。岩石、 土壤 、 地下水等 自然因素使地下水的 F 含量超过国家规定标准的地域即为高F 区。 高密地区地下水F 含量一般在5 mg L 2 极值 达到1 8 O 0 mg L “ 。北部6 镇周戈庄镇 、 大牟家镇 、 康 庄镇 、 仁和镇 、 姜庄镇 、 河崖镇为重灾 区( 表1 和图1 ) 。 1 区域地质特征 1 1 地理 、 地貌 、 气 象特征 高密地区地处山东半岛西部 ， 南高北低 ， 地形总 收稿 日期 ： 2 0 0 7 - 0 2 -1 7 ： 修订 日期 ： 2 0 0 8 - 0 2 0 1 地调项 目： 2 0 0 3 度矿产资源补偿费地质勘查项 目 山东省高密市高氟区地质灾害调查 ( 编号： 鲁 国土资发【 2 o 0 3 】 2 3 9 号) 资助 。 作者简介 ： 李彩霞( 1 9 6 3 一) ， 女 ， 高级工程 师， 从事地质矿产研究工作。E ma i l： l y y l b ws i n a co m 维普资讯 6 9 0 地质 通 报 GEoL OGI C AL BUL L ET I N OF C HI N A 2 0 0 8焦 表1 高密市北 部六镇高F 重灾区水质 简分析结果 、 Ta b le 1 P a r t ia l a n a ly s is o f wa t e r in h ig h - fl u o r in e wo r s t - hi t a r e a s o f s ixt o wn s hi p si n t h en o r t h e r n p a r t o fGa o mi 图1 高密市 高F 地下水的分 布范 围及灾害程度 F ig 1 Dis t r ib u t io n r a n g e a n d d is a s t e r d e g r e e s k e t ch o f h ig h fl u o r in e u n d e r g r o u n d wa t e r in Ga o mi Cit y 维普资讯 第 2 7卷 第 5 期 李彩霞等 ： 山东高密地 区高F 区水 文地球化学特征 6 9 1 表 2高 密市 高F 区 岩 石 含F背景 值 Ta b le 2 F lu o r in e b a ck g r o u n d v a lu e s o f h ig h - fl u o r in e a r e a s in Ga o mi 坡度约为1 6 0 0 。 最高海拔9 2 m。 最低海拔7 5 m。年 平均降水量6 8 9 1 r n l T l， 北部降水偏小 ， 南部偏大 ； 年 平均蒸发量1 2 2 7 6 r n l T l。 是降水量的2 倍 。 1 2岩石特 征 白垩纪莱阳群 、 青山群分布于南部 。 王氏群则零 星可见 。 主要岩石类型为含砾砂岩、 砂岩 、 粉砂岩、 页 岩、 火 山碎 屑岩 、 火山熔岩 ， 岩石中含F 量较高( 表2 ) 。 从表2 中可 以看 出： 由莱 阳群_ + 青 山群_ + 王 氏群 。 F 的平 均含量 逐渐 增高 。 并 且岩 石粒 度 越细 含F 量 越高。 在北部 的高F 区范围内。 地表无基岩 出露 ， 经钻 孔揭露 。 下部为白垩纪王 氏群 。 2 区域地下水特征 2 1 地下水 类 型 松散岩类孔隙潜水 ： 沿胶莱河 、 潍河 、 胶河及其 两侧呈带状分布 。 范围较窄。含水层 由细砂 、 中粗砂 及砂砾石组成。其上多被土黄色粘土夹钙质结核或 粉质粘土覆盖 ， 厚度为5 1 Om， 水位埋深1 2 m。 胶莱河流域 冲积平原孔隙潜水 ：含水层岩性为 中粗砂及卵砾石 ， 厚度3 m左右 ， 埋深 1 O m， 水位埋 深 1 2 m。 碎屑岩类孔隙裂隙水 ：分布于南部地区的层状 岩石 的沉积岩类中。具有面型流动和线 型流动的特 点 。 富水性变化较大。 基岩裂隙水 ： 分布于块状岩石如侵入岩、 潜火山 岩类和喷出岩类中的地下水 ， 范围较小。 2 2 地下 水的 补给 、 径流 及排 泄 地下水的补给、 径流 、 排泄条件受气象、 水文、 地 貌 、 地质构造 、 地层岩性等综合因素的影响， 尤其是地 貌 、 地质构造控制着地下水的运动和方向。 地层岩性 、 水文气象则影响着地下水的赋存状态及动态变化。 本区地下水 主要补给来源为大气降水及南 部 缓丘区的地下水侧 向径流 。径流方 向总的趋势 由 南 向北 ， 排泄方式 以径流为主 ， 其次为农 田灌溉 和 人 工 开 采 。 3 区域水 化学类 型特征 3 1 饮 用水 的水化 学 类型 该区可饮用水 的水化学类 型主要 有HC O 一 Ca 型 、 HC O3 - C a Mg _ fl HC O3 - C a Na 型。分布在峡 山水库东侧 、 夏庄镇、 周戈庄镇一带， 水质较好。C a 2 + 一 般 为5 1 5 6 8 4 3 5 mg L， M 为 3 2 8 3 5 0 7 3 mg L， Na 为5 0 1 1 6 6 0 mg L，总硬度2 8 8 0 4 5 0 3 0 1 mg L， 矿 化 度 O 5 5 9 g L， p H值 7 2 7 7 5 1 ， F 一 含 量O 0 0 1 0 0m g L。 3 2 高F 水的水化学类型 高F 地下 水 的水 化学类 型 比较 复杂 。主要 有 HCO3 CI Na 型 、 HCO3 CI - Na Mg型 、 HCO3 CI Na C a Mg 型 、 C I S O4 - Na 型及CI HCO3 S O广Na 型 水 。 其特征见表3 闭 。 3 3 F 与水 化学 介质 的相 关性 地下水 中的阳离子主要是Na 、 C a 2 、 M ， 占阳 离子总数 的9 8 O 9 。 F e 3 +F e 2 个别报 出者均小 于 O 0 1 g L 。表1 、 表4 、 表5 表明， F 一 与水化学介质有着 一 定的相关性 。尤其与阳离子Ya +C a I p H值的相 关性较明显 ， 而与阴离子的相关性不明显。 ( 1 ) F 一 与Na 的相关性 F 一 与Na 毫摩尔百分 比的关系见图2 。当地下水 中F 一 超过4 5 0 mg L 时 。 Na 毫摩尔百 分 比在4 5 以 上 。 两者正相关关系更明显。 ( 2 ) F 一 与Ca 2 + 的相关性 F 一 与Ca 2 毫 摩尔百分 比具 有负相关 的特征( 图 3 ) 。当地下水中F 一 超过4 5 0 mg L 时， C a 2 + 毫摩尔百分 比则低于2 5 ，而且F 一 含量越高 ， C a 2 毫摩尔百分 比 则 越低 。 ( 3 ) F 一 与M 的相关性 F 一 与M 毫摩尔百分比无相关性 ， M 毫摩尔 维普资讯 地质通报 GE oL o Gl CAL BU L L ET l N OF C HI N A 2 0 0 8矩 图2 F 一 与Na 的相关 图 Fig2 P lo t o fF v s Na N a 槐 百分比在1 5 3 5 之间变化， 见图4 。这表明Me 在 地下水中相对稳定。 ( 4 ) F 一 与总硬度之间的相关性 总硬度一般大于3 5 0 mg L ，最高达1 7 5 6 3 5 mg L， F 一 与总硬度的相关性不明显( 图5 ) 。部分高硬度地 下水可能与工业废水污染有关 。 ( 5 ) F 一 与p H值的相关性 p H值一般为7 2 8 0 与F 一 具有正相关 的特征 ( 图6 ) 。即F 一 在随水迁移的过程 中， 随着碱化程度 的 增强而增高 表明偏碱性 的地下水有利于F 一 的活化 图3 F 一 与C a 的相关图 F ig 3 Plo t o fF 一、 r S Ca 和 析 出。 ( 6 ) F 一 与矿化度的相关性 F 与矿化度之间的相关性不很明显 总的趋势 呈正相关性( 图7 和表4 ) 。高F 区地下水矿化度多为1 3 mg L ， 部分为3 5 mg L 。 4 高F 地下水 的形成 4 1 基岩中F 的转化 不同岩性 、 不同地质时代 ， F 的转化量也有显著 的差异。这种差异用易溶系数来表示 ： 表3高密市高F 水的水化 学类型特征 Ta b l e 3 Ch a r a ct e r is t i cs o f h y d r o ch e mi ca l t y p e s o f h i g h - fl u o r in e wa t e r i n Ga o mi 维普资讯 第 2 7卷 第 5期 李彩霞等 ： 山东高密地区高F 区水文地球化学特征 6 9 3 表4 高密市康 庄镇 、 大牟家镇水质简 分析结果 T a b l e 4 P a r t i a l a n a l y s i s o f wl i t e F i n Ka n g z h u a n g a n d 1 ) a mu j i a t o w n s h il , Ga o mi C it y 秦家村东 小杜家 西沟头 展家村北 和睦屯 张户庄 大迟家 毛李家庄 ( 北 ) 和S 顺屯 大 小牟家北 小迟家 小牟家西 牟 薛家集 北杨家庄 家 马龙屯 李党家 陈皮家 镇 礼让屯 刘家屋子 小辛家 礼 让 屯 东牟家村 西刘家庄 工官庄 大辛家 潘家庄 平均值 5 O 6 8 2 5 2 -4 4 3 6 4 9 9 9 0 3 5 l 1 62 4 3 6 l2 9 _ 3 2 9 o l 1 3 5 2 6 1 5 3 7 2 6 5 6 2 8 6 7 6 2 5 7 2 0 l4 49 2 9 2 4 3 4 l 4 49 4 9 29 3 6 0 4 2 0 3 2 8 4 7 2 3 5 0 9 9 8 72 8 l2 2 6 l 5 99 7 9 l 2 9 l6 45 l6 36 6 5 5 7 7 9 0 5 3 2 6 8 6 6 3 7 9 6 3 O 2 6l 2 7 5 32 9 71 O 5 5l 5 6 8 2 l2 5 84 4 2 9 7 9 7 26 7 8 3 2 97 9 8 l 4l 4 92 7 l4 5l 2 9 _4l 2 2 l5 6 8 2 4 2 49 4 4 00 7 2 54 8 6 69 4 l1 8 1 3 3 0 l2 2 89 5 l 1 28 2l l3 4 79 5 3 44 2 9 4 l7 67 ，4 5 l1 6 2 8 4 74 8 9 O l l 1 5 5 8 2 24 4 5 8 l 7 34 3 224 l1 6 O 6 6 09 2 l4 5 9 3 7 9 9 8 5 7 7 1 5 9 6 7 6 2 l4 8 0 4 7 1 2 8 4 2 4 6 l5 8 5 l 3 6 8 7 6 l2 O6 2 6 9 44 9 9l_ 3 7 3 0 8 8 6 l3 5 2 4 2 9 o 5 6 2 41 2 2 7 6 02 8 l 8 6 4 2 7 6 7 5 9 4 45 9 3 9l- 3 7 2 4 3O 5 4 4 O 4 5 9l -3 7 4 9 34 1 3 4 9 0 7 l6 9 9 7 2 2 1 1 4 3 6 0 0 4 3 5 3 7 7 5 7 l3 3 7 5 4 4 5 8 l 7 5 7 7 3 0 8 5 6 5 9 74 1 3 66 2 2l1 48 4 5 8 6 l 1 9Ol 5 9 5 l l21 4 9 l 7 7 8 2 3 7 3 5 2 l 7 l 2 4 6 59 8 5 8 7 7 4 4 9 8 9 l9 8 7 4 3 31 41 4 9 8 9 27 8 - 3 9 l1 6 2 7 l3 7 3 2 l4 5 5 6 3 8 26 7 2 01 6 0 l9 3 1 3 2 2 2 2 4 2 2 9 9 8 6 2 1 3 9 6 7 1 1 5 8 9 3 - 3 9 2 5 6 5 2 4 5 9 9 6 2 6 5 -3 6 3 6 93 2 6 4 2 6 6 O 3 7 7l2 0 6 5l5 25 48 3 1 8 4l3 5 3 9 2 2 1 4 2 9 5 2 2 4 3 6 7 4 5 2 1 8 8 2 9 5 2 2 7 7 06 6 5 lO 8 3 5 6 9 4 3 3 8 8 0 9 5 9 3 7 5 4 7 99 4 l1 3-3 2 2 7 2 2 6 6 4 l 9 4 3 5 2 95 6 21 5 4 9 5 7 l1 2 O 9 5 3 l5 l2 45 8 l2 8 6 4 lO 3 -3 l2 2 9 6 4l 6 3 7 8 8 O 2 7 2 2 6 7 6 2 3 l3 6 0 9 8 0 -3 2 7 6 2 3 2 7 5 8 5 l6 4 4 6 8 8 7 7 l6 9 2 6 3 9 3 l4 5 4 8 l o o l o o 1 5 O 22 O 3O 0 3O 0 3 6 0 4O 0 4 O 0 4 5 O 4 5 O 5 O 0 5o o 52 2 5 5 O 5 5 O 5 8 O 6 O 0 6 O 0 6 O 0 6 o o 7O 0 94 0 lO 8 O l 1 6O l3 O 0 5 3 9 3 2 0 6 7 4 7 1 1 6 2 5 4 6 5 5 o 3 5 9 8 9 7 0 4 l7 6 7 8 8 2 5 8 4 7 6 9 0 5 2 l5 4 O 5 3 5 6 7 l 2 9 9 1 5 4 0 7 4 4l0 7 9 6 5 6 1 9 3 2 4 2 8 5 7 6 0 7 6 2l 8 5 l6 66 2 3 6 9 9 2 4 9 7 8 6 l6 6 6 2 6 8 1 1 6 37 3 8 7 9 6_3 3 2 2 9 8 6 4 0 8 2l 4 6 5 l6 7 67 5 9 5 O 2 7 3 9l29 6 7 6 8 5l00 9 7 4 6 l 9 1 30 9 7 1 8 2 7 3 4 8l 7 1 8 4 8 8 68 5 7 7 7 7 l5 8 8 7 5 8 2 l2 2 4 5 7 7 6 3 7 4 7 8 3 l3 31 4 9 7 6 9 8 2 5 1 9 7 4 9 l5 4 2 1 7 7 5 l l7 5 2 8 l 8 3 4 2 5 8 4 6l 7 8 l3l1 9 4 7 6 3 2 4 5 7 7 2 7 5 7 3l2 9 2 9 7 7 2 7 1 6 3 l 7 8 l4 3 4 7 4 74 6 l9 7 5 0 9 7 7 2 7l6 - 3 l 7 3 4 2 5 4 04 3 7 7 3 l6 2 1 7 2 8 3 2 l4 7l 3 8 7 8 2 l3 3 2 0 9 79 8 l9 9 4 7 4 76 6 l6 8 3 -3 3 4 7 8 l l 1 7 。 “ ” 维普资讯 地质 通 报 G EO LO GI c AL BUL L ET J N O F C HI NA 2 0 0 8矩 F一 ra g L- 图4 F - 与M 的相关 图 F ig 4 Ho t o fF v s M 图5 F与总硬度 的相关 图 Fi g 5 P lo t o f F -v s t o t a l h a r d n e s s Ca CO3 mg L- 易 溶 系 数 = 芎 享 10 0 易溶系数越高 。说明岩石中F 向水中的转化能 力 越强 。 反之 则 弱 。 通过进行水浸试验 。计算易溶系数结果见表6 。 F 主要来 自岩石 如自垩纪莱 阳群碎屑岩类的F 含量 较高 。 但易溶性差 。 1 1 件岩样均没有检测出F ， 表明莱 g q 6 F - 与p H的相关图 F ig 6 Plot ofF一、 r s pH 图7 F 一 与矿化度 的相关图 Fi g 7 H o t ofF一、 r s t ot a l d is s o lve d s o lid co nt e n t 阳群碎屑岩类中的F 不易向水中转化。 由表2 和表6 可 知 自垩纪青 山群碎屑岩类 、 火山岩类和王氏群沉积 碎屑岩类不仅F 含量高 而且易溶系数较大 ， 是本区 主要 的供F 源。 4 2 第四纪土壤中F 的转化 岩石 是土壤 中F的主要母体 F 是一种溶 解度 大 、 挥发性强的气体元素， 遇到裂隙逸 出形成F 化物 维普资讯 第 2 7 卷 第 5期 李彩霞等 ： 山东高密地 区高F N水文地球化学特征 卜 I n t “ q 0 0 0 0 墨 吾 嚣 毯 景 嚣 一 s ! 答 2 卜 I n I n I n I n 暑 譬 暮 墨 善 墨 甍 一 t “ q t “ q S 罱t“q n 寸 _ 一 n _ _ 卜 暮 簧 皇罢 t “ q t “ q 薰 寸 卜 In 寸 寸 _ n n 寸 In n _ n In 6 9 5 趔糕露 g凶剞 捌 糕 捌窿世 妫 0 n _l 0 _l 0 = 0_l卜 一 0 _l _l 寸 一 n _l _l0 0 一 寸 o ( ) l 0 n 寸 卜 n 0一 寸 0 寸 0 n 卜 一 0 卜 卜 9 I ) 6 n n 寸 导 寸 卜 寸 寸 n n一 寸 一 乙 0 n n 9 9 n 趸) 6 寸 寸 _ln 寸 0 n 荨 n _l n _l_l 0 _1 量 8 8 8 0 6 0_l 0 _l 0 _l_l 8 n 9 c _l 0 n o 6 9 o 6 6 61 导 n 8 8 9 9 n 6 0_l _l _l 8 o 9 6 6一 o 9 r _l 8 8 _l 葛 n _l 0 窭 荨 8 9 0 _ 6 6 _l 一 卜 o cr n 8 8 _l n n 6 6 9 o 6 0 _l =_l 8 0 0 _l 。 6 6 _l 璐 0 0 0 _l n n n 0 _l n _l _l 8 n 6 6 _l 廿 _l 荨 _l _l n 8 荨 0_1 6 6 _l 0 n o c 0 _l n = 0 n 0 0_l 0一 I l o 9 n 0 0 0_l _l 0_l _1 n 荨 荨 n 8 o 6 _l6 6 _l o cr 8 8 g _l _ln g 一 9 9 n _l n 0 0_l 0 6 6 _l 0 n _l n n = o ( ) 1 0 乙 1 n n 0 n n n n _l n n 9 o g 一 0 _1 n _1 卜 0 9 o o 9 一 _l g S 0_1 量 0 n 6 9 乙 乙 一 n 一 导 一 9 o 6 6 61 0 0 0 _l一 n 导 _l0 g n _l _l 0 6 0 I 8 6 6 一 o cr n 荨 _l 一 _l _l 8 n 9 o 6 6 _l 0 n 8 0 n n 0 0 n 0 n _l_l_l _l o 9 n n 0_1 9 6 6l 8 n 0 0 0 n 一 n _l n 一 _l 0 0 0 6 6 _l 蟮 橼 o cr 乙 = n _ln n 乙 l 8 _l 0一 5 6 _l 0 n _l _l0 _l n 0= 导 0一 6 6 | l 0 n 0 0 乙l 葛 g _l n = _l r9 n o 9 导 _l6 6 _l 0 0 0 n _l _l 0 n 6 0 0 6 6_l 捌窿数 捌 糕 吕 I I 、 吕 I I 、 捌 糕 栅窿数 | 吕、 ， I 叫 凄 - d n 0z n 0u I 叶 0 _ 1 u + + u z 吕、 髓 区 酶 州 吕、 髓区酶州 垦鲁 妻 曝 哑孱 茸 昌0 膏 u I 80 暑 0 _【 _ 阜 0 J J _【 II e 0 翟 暑 e 0 翟 矗 艺a s 盎 0 J 0嚣警鼍磊 3譬l 】 膏 I I u 3 矗 譬 d I s 若 9 睬姗 担峰*蛭蔼 仪* _【 卜 ， 卜 廿0 0 0 0 _【 忙龆怄 鬃 维普资讯 6 9 6 地质通报 GE OL OGlC AL B UL L E TlN OF C HlN A 2 0 0 8拄 或直接参加到F 的地表循环 中。 根据钻孔资料。第四系土壤 自上而下分为5 层 。 灰黑色粘土； 土黄色含钙质结核砂质粘土夹有 中细砂或中粗砂； 黄绿色、 灰绿色含钙质结核砂 质粘土； 土黄色含钙质结核砂质粘土夹有中细砂 或 中粗砂 ； 含砾 中粗砂层 ( 底砾层 ) 。由表6 、 7 可 知 。 第四纪土壤中可溶性F 含量 明显高于基岩 。 粘土 高于砂岩 、 砾岩。 含水粘土高于表层干土。 4 3 F 在水 与 土壤之 间 的转化 由图8 和表7 可以看 出。 岩性从上到下由灰黑色 粘 土一 含 钙 质结 核 砂 质 粘 土一 中细 砂 层一 含砾 砂 层 。 其含F 量由高逐渐降低。上部的含钙质结核粘土 层明显高于下部的砂砾石层。 说明土壤 中的含F 量与 土壤 颗粒 大小 密切相 关 。 用采 自大牟家镇黑王家的土样 、水样进行水浸 试验 。 水、 土 比为5 ： 1 。 在常温下搅拌 、 静置浸泡2 4 h 。结 果发现F 在水与土壤间的转化是可逆的( 表8 至表1 0 ) 。 F 易于 由土壤向水中转化。 土壤的颗粒越细。 F 的转化 量 越大 。水 中的F 也能 转化 到 土壤 中去 ， 地下 水 中 的 高F 含量引起土壤中的含F 量增高 。土壤中的高F 含 量引起地下水含F 量的升高。 4 4 高F 地下水的形成 F 在水中的富集需要3 个必要条件 ：第一有供F 源或促使F 迁移进入地下水 ： 第二有使F 稳定 的水文 地理化学环境 ：第三有使F 赋存和富集的地理环境 或水文地质条件。 高密盆地南部原 地发育的青 山群 、 王 氏群 ( 硅 质陆源碎屑岩 ) 地层和来源于胶莱盆地及其周缘 的 岩石 ( 属 于昌邑市高F 区) 含F 均较高 ， 经过风化 、 搬 表6 白垩纪青 山群 、 王氏群不 同岩性易溶 系数计算结果 Ta b le 6 Un s a m e r o ck s e a s y d is s o lv e d co e fficie n t ca i cul a t i o n r e s u lt o f t h e Cr e t a ce o u s Qi n g s h a a a n d Wan g s h i g r o u p s 运 、 沉积和水解作用大量析 出， F 由固态岩石中转移 到液态地 下 水 中 并 随地下 水径 流 、 迁 移 。 F 是第二周期第A族的元素 ， 电负性较大 ( 4 ) ， 离子半径较小 ( 1 3 3 A) ， 因而其 化学性质十分活泼 ， 具有极强的亲和力和成矿能力 几乎与所有的元素 相互作用 形成众多的化合物或络合物。 本地区地下 水 中F 以F 离子 、 固溶体 、 胶体吸附状态及络合物的 形式 存在 。 地下水 中的阳离子主要 为Na 、 Ca 2 + 、 M ， 阴离 子主要为c l一 、 HC O3 一 、 S O4 。 Na + 、 c a 2 + 、 M 与F 一 结合 生成F 化物 增加F 的稳定性 。从 图2 、 图3 中F 一 与Na 、 Ca 2 + 的相关点位图可见 随Na 含量的增高和Ca 含 表7高密地 区第 四纪土壤中易溶盐分 析结果 Ta b le 7 S h o wi ng e a s yd is s o lv ed s a lt a n a ly s e s r e s u lt in s id e s o il o f the Qu a t e r n a r y p e r i o d in Ga o mi 维普资讯 第 2 7卷 第 5期 李 彩霞 等： 山东高密地 区高F 区水文地球 化学 特征 6 9 7 图8 高密市高F N谢家村一 王干坝水文地质剖面 F ig 8 Xi e j ia V i l la g e Wa n g g a n b a h y d r o g e o lo g ica l s e ct io n o f a h ig h flu o r i n e z o n e i n Ga o mi 量的减少 ， 地下水 中F 的稳定性越高 ， 愈有利于F 的 富集 。所以， 地下水中的Na 、 Ca 2 + 对F 的稳定性起控 制作用。地下水 中的S O - 、 HCO3 - 对F 的 迁移起着十分重要的作用， S O - 、 HCO， 一 能置换地层 中的F 一 ， 使之进入地下水 中。 S O - 、 HC O3 - 越多， 越有利于F 的迁移 ， 促 使水中F 含量增高 。 高密 盆地隶属于级构造单元 东 北部为胶莱盆地 ， 西南部为胶南隆起 具 有南高北低的地貌特征 ，年蒸发量是年 降水量的2 倍 以上 。 见 图9 ( 据潍坊市气象 局的资料 ) 和表4 。从图8 可看出 ， 南部岩 石 及 盆地 周 缘 的岩 石 中 F 风化 水 解 后 随 地下水迁移 、 径流到北部平坦地区( 坡度 1 6 0 0 ) ， 地下水径流变得密闭滞缓 ， 在较 低 洼的汇水 区蒸发浓缩 ， F 元 素集聚增 高。在 山前坡麓地带 ， 地形平缓 ， 富水性 较 好 ， 水 解 作用增 强 ， 岩 石 中F 大量 析 出 ， 地下水 中F 的含量开始增加 ， 一般均超过 正常饮用水标准的2 3 倍 。在 山前平原 区 ， 地 形 由陡 变 缓 ， 地 下 水 径 流缓 慢 ， 下 泄不畅。 0 m 标高以下则为相对静止状态， 形成滞水： 含F 地下水便汇聚在一起 。同时地下水水位提高 ， 加 表8 大牟家镇黑王家村水与土壤含F 量对照 r a b k 8 Co n t r a s tf lu o r i n ec on t e n twa t e rt o s o il i nHe i w a n g j i aV il la g e ， D a re,i n T o mh l p 表9大牟家镇黑王家村F 由土壤 向水 中的转化量 Ta b le 9 S h o win gfl u o r i n ec on ten t co n v e r s i o n f r o msoi l tow a teri nHe i w a n g j i aV il l a g e ， Da mu ii aT o w n s h i p 维普资讯 地质 通 报 GE OL OGlC AL BUL L E TI N OF CHI N A 2 0 0 8正 表1 0大牟家镇黑王家村F 由水向土壤 中的转化 T a b l e 1 0 S h o w in g flu o r i n e co n t e n t co n v e r s i o n f r o m wa t e r t o s o il i n He i wa n g j i a Vi ll a g e ， Da mu j ia T o w n s h i p 之粘土中易溶F 的析 出 F 含量骤增 。超 出正常饮用 水标准的5 6 倍 。 海拔3 0 m以上的供F 源地层 以淋溶作用为主 。 大 气降水为供F 源提供了淋滤条件 。海拔1 3 3 0 m的坡 麓地带以水解作用为主。海拔 1 3 m的山前平原地 带 以聚集作用为主。 随着浅层地下水 的大量蒸发 。水 中的易溶盐类 通过毛细管随水分上升到地表浓缩 。又被大气 降水 溶解渗透到潜水 中。 这种过程不断反复 ， 使浅层地下 水中F 的含量不断增高。 从表4 、 表5 中可以看出， 地下水的水化学类型与 枯水期 、 丰水期和降雨量 、 蒸发量的关 系不大， 但在 地域分布上略有所变化。表5 反映的仅是2 个普通的 水文观测点的情况 ， 并不是典型的高F 水观测点 ， 但 从 中仍能看出地下水F 含量在枯水期明显高于丰水 期 。 降雨量少的年份明显高于降雨量多的年份。 同时 也可以看出， 高F 水的形成除地下水径流滞缓 、 蒸发 浓缩之外 。 还受前述各种因素的综合影响。 综上所述 。 高密地区不仅具备充足的供F 源 ， 而 且有使F 富集 、 稳定 的环境和条件 。高F 地下水分布 呈片带状 含水层埋深1 4 m。 属于典型 的半干旱浅 层径流滞缓富集浓缩成 因。 5 高F 地下水 的治理措施 F 中毒是在特有 的地理 、地质环境下形成的一种 地质灾害。由表8 至表1 0 可知 ， F 在地下水和土壤间的 转化是相互的， 因此 ， 不仅对人类 、 畜类有害， 对植物 生长也是有害的 不同的植物对F 的吸收程度不同。 本文仅涉及对高F 饮用水所采取 的防治措施 。 目前国内的防治措施主要有3 条 ： 一是改造特有的 自 然地理环境 通过增补水源或疏通下泄通道来阻止 F 的聚集 ： 二是降F 。 通过物理、 化学方法降低F 的含量 。 如混凝沉淀法 、 吸附和离子交换法 、 电凝胶法、 电渗析 法、 反渗透法等 ： 三是改水 。 通过输水管道将可饮用的 安全水输送到高F 地区。 第一种方法基本不可取。 第二 种方法有的成本比较高 有的效果不太理想 。第三种 方法 比较经济 。 但需要有充足的安全 的水源地 。 根据F 在水 中不同的存在形式和含量 的高低 。 分别采取不同的治理措施。比如以固溶体形式存在 墓 爨 糕 图9 高密地 1 9 8 6 -2 0 0 5 年蒸发量与降雨量 的变化趋势 Fig 9 F luct ua t io n t r e nd s o f e va po r a t ion a nd p r e cipit a do n in t he Ga o mi a r