海水入侵對萊州灣地下水氟釋放潛在影響研究＊

陳 橋，史文靜，蘆清水，宋召軍，邸寶平

（1.山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島266510；2.山東科技大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266510；3.中國科學(xué)院 煙臺海岸帶研究所，山東 煙臺264003）

海水入侵對萊州灣地下水氟釋放潛在影響研究＊

陳 橋1，2，史文靜3，蘆清水3，宋召軍1，2，邸寶平3

（1.山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島266510；2.山東科技大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266510；3.中國科學(xué)院 煙臺海岸帶研究所，山東 煙臺264003）

分析萊州灣海水入侵與萊州灣富氟地下水概況，并討論了海水入侵對萊州灣地下水氟釋放的影響。萊州灣海水入侵改變了地下水地球化學(xué)性質(zhì)，這一過程將有利于增加地下水水－巖作用過程中氟釋放，從而促進(jìn)地下水氟釋放，萊州灣地下水氟富集與海水入侵存在某種潛在關(guān)系，特別是與古海水（咸、鹵水）入侵有關(guān)。開展相關(guān)的模擬及實(shí)驗(yàn)研究對沿海地區(qū)氟中毒機(jī)理以及海水入侵環(huán)境效應(yīng)等具有十分重要的意義。

萊州灣；海水入侵；氟；地下水

（張 騫 編輯）

1 萊州灣海水入侵概況

從20世紀(jì)初歐洲首先發(fā)現(xiàn)海水入侵到現(xiàn)在，人類居住的五大洲都先后發(fā)生了海水入侵。我國首先于1964年在大連市發(fā)現(xiàn)海水入侵，時(shí)至今日，葫蘆島市、大連市、秦皇島市、天津市、山東半島、蘇北平原、上海市、寧波市、北海市等地均先后發(fā)生海水入侵，范圍逐漸變廣。其中以山東半島最為嚴(yán)重，又以萊州灣最嚴(yán)重［1］。

萊州灣海水入侵在廣饒、壽光、寒亭、昌邑、平度、萊州、招遠(yuǎn)和龍口八個(gè)縣市均有分布（圖1）。自1976年發(fā)生海水入侵以來，一直以驚人的速度不斷擴(kuò)展［2］。20世紀(jì)70年代末，萊州灣地區(qū)水質(zhì)的季節(jié)性變咸預(yù)示了海水入侵的開始；20世紀(jì)80年代至90年代，由于降水偏少，工業(yè)用水猛增，萊州灣海水入侵范圍擴(kuò)大數(shù)倍，截止到1990年，本區(qū)海水侵染面積已達(dá)435km2［3］；1990—1995年，由于降水量增加及節(jié)水措施實(shí)施，萊州灣海水入侵發(fā)展勢頭得到抑制，增長速率變慢，但災(zāi)害仍在發(fā)展。截至1995年底，萊州灣地區(qū)海水入侵面積已達(dá)974.6km2［1－2，4］（圖2），如今仍以驚人的速度發(fā)展，據(jù)2007年中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)，萊州灣海水入侵面積已達(dá)2 500km2，約占萊州灣地區(qū)面積的25%，該值已超過馬鳳山等［5］曾預(yù)測的至2017年的萊州灣海水入侵面積（2 400km2）。

萊州灣海水入侵存在2種基本類型：來源于現(xiàn)代海水的狹義海水入侵和來源于淺層第四紀(jì)沖積層中古海水（包括地下咸水和地下鹵水）的地下咸水入侵，它們的成因、機(jī)理和危害差異明顯［6］。Han等［7］將萊州灣海水入侵分為西（南）岸、東（北）岸，東岸西起虎頭崖，東至石虎嘴，為港灣海岸類型的沙質(zhì)堆積岸，以近岸的現(xiàn)代海水入侵為主。西岸從萊州市土山鄉(xiāng)經(jīng)昌邑、壽光至廣饒縣小清河南岸，主要為第四紀(jì)沖積平原，以古海水入侵為主，除此之外，兩者交叉帶還存在現(xiàn)代海水和古海水混合入侵。Zhang和Dai［8］認(rèn)為，萊州灣北部海水入侵存在“三源”特點(diǎn)，即現(xiàn)代海水、古海水及包含于第四系含水層及基巖裂隙或縫隙中的鹵水，并提出可用指標(biāo)來區(qū)分不同來源。

海水入侵給當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)建設(shè)、人民生活及生態(tài)環(huán)境帶來一系列不良影響。海水入侵成為沿海地區(qū)最重要的生態(tài)環(huán)境問題之一。如惡化地下水質(zhì)，加劇淡水資源匿乏；耕地資源質(zhì)量退化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力下降；土壤次生鹽堿化，生態(tài)環(huán)境逆向演替；淡水咸化，工業(yè)發(fā)展面臨困境等［9］。近年來，海水入侵導(dǎo)致飲用水源污染，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用袢梭w健康已引起人們更多的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，除氟斑牙和氟骨癥外，甲狀腺腫、布氏菌病、肝吸蟲病、中風(fēng)、幾種慢性心血管疾病及癌癥等都與海水入侵導(dǎo)致的環(huán)境效應(yīng)有關(guān)［10］。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，萊州灣沿岸各種相關(guān)地方病患者達(dá)68萬多人［11］，海水入侵強(qiáng)烈的地區(qū)人口死亡率比非入侵區(qū)高1‰［10］。

2 萊州灣地下水氟概況

山東省是我國氟中毒較為嚴(yán)重地區(qū)之一，屬于全國受地方性氟中毒危害最為嚴(yán)重的病區(qū)［12］，包括萊州灣地區(qū)沿海一帶廣饒、壽光、寒亭、昌邑、平度、萊州、招遠(yuǎn)和龍口八個(gè)縣（市區(qū)），氟中毒十分嚴(yán)重，8個(gè)縣（市）中，除寒亭區(qū)外，其它各縣市均有一定數(shù)量的氟中毒，尤以廣饒、平度、昌邑和萊州四縣市最為嚴(yán)重（表1）。

表1 萊州灣各縣市氟中毒統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of fluorosis in the individual counties surrounding the Laizhou Bay

據(jù)1995年統(tǒng)計(jì)資料，萊州灣地區(qū)8個(gè)縣市氟病患者人數(shù)達(dá)64萬人［10］。近年來，萊州灣地區(qū)氟中毒惡化趨勢明顯，如壽光縣10a間（1986—1996年）由20萬人增至40萬人，萊州市氟斑牙病人由1978年的3 076人增加到1992年的15 000人［9］。目前，氟中毒已成為當(dāng)?shù)亓餍胁》乐蔚暮诵娜蝿?wù)。

近年來的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)均表明萊州灣氟中毒區(qū)地下水氟的質(zhì)量濃度超過1mg/L。最近調(diào)查數(shù)據(jù)表明其最高達(dá)12mg/L以上［13］。如對高密［14］、廣饒、博興［15］、壽光［16］、濰坊、昌邑［17］、博興、嘉祥［18］等地的調(diào)查和監(jiān)測均表明飲用水中氟的質(zhì)量濃度均超過安全閾值（≤1mg/L），當(dāng)?shù)鼐用衲蚍?、氟斑牙指?shù)、斑釉指數(shù)等均較高［18］。而對萊州灣氟中毒區(qū)食物、土壤含氟量鮮有報(bào)道，李淑敏等［19］對山東高密部分地區(qū)調(diào)查表明，土壤中氟化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為中低氟區(qū)，小米、玉米中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在規(guī)定范圍之內(nèi)，這表明土壤和糧食不是造成該區(qū)氟中毒的主要因素。但葛相金等［20］報(bào)道相鄰地區(qū)觀察組糧食中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是對照組的2.7倍；蔬菜中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是對照組的4倍，但經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，病村土壤中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和糧食中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近甚至低于全國土壤和糧食的含氟值。這表明，病區(qū)土壤和糧食中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)本身屬于正常范圍之內(nèi)，但高氟地下水灌溉已造成土壤和糧食污染。

1978—1980年，以重病區(qū)濰坊高密市作為改水降氟工作試點(diǎn)，山東省推廣了試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，改水降氟防治氟中毒工作得到快速發(fā)展。20世紀(jì)80年代初至20世紀(jì)90年代中期，對山東省氟中毒區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的改水工程，在某些局部地區(qū)取得了一定的成效，使得部分地區(qū)地下水氟的質(zhì)量濃度降低，氟中毒形勢有所緩和。

但山東省氟中毒形勢仍然十分嚴(yán)峻。2005年調(diào)查統(tǒng)計(jì)，已改水病村中約39%水氟質(zhì)量濃度＞1.00 mg/L，未改水病村中水氟質(zhì)量濃度＞1.00mg/L約占88%，改水降氟工程運(yùn)轉(zhuǎn)正常村中水氟質(zhì)量濃度＞1.00mg/L約占29%。山東省現(xiàn)在仍有7 600余個(gè)病村、600余萬人遭受高氟的危害［13］。氟中毒趨勢也仍在不斷擴(kuò)大，2005年對濱州氟中毒區(qū)的調(diào)查表明，非病區(qū)盲目打井，使原非病區(qū)成為新的病區(qū)［21］，甚至發(fā)現(xiàn)改水后部分地區(qū)水氟質(zhì)量濃度反而升高［15］。云中杰等［12］還報(bào)道山東省病村比原來的8 036個(gè)增加了3 620個(gè)，病區(qū)人口比原來的652萬余人增加了327萬余人，增加的病村主要集中在濰坊、菏澤、濱州、濟(jì)寧和濟(jì)南等市，特別是萊州灣海水入侵較嚴(yán)重的濰坊和魯西南的菏澤兩市，增加了2 000多個(gè)病村，約占新增病村的60%。因此，對萊州灣地區(qū)及山東省氟中毒的研究還有待進(jìn)一步深入，尤其是對其機(jī)理的探討顯得尤為重要。

3 海水入侵對地下水氟釋放的潛在驅(qū)動分析

海水中氟的質(zhì)量濃度為1～1.3mg/L左右，略高于淡水（平均約為0.72mg/L），也略高于國家飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（≤1mg/L）。在萊州灣入侵嚴(yán)重地區(qū)，海水混入比例約40%［22］，而萊州灣部分地區(qū)氟的質(zhì)量濃度超過10mg/L以上。因此，如果僅靠簡單的混合作用不足以使萊州灣地下水氟的質(zhì)量濃度如此之高，在混合過程中還伴有一些物理化學(xué)作用。海水入侵對地下水F－的行為產(chǎn)生極其重要的影響，特別是促進(jìn)水－巖作用氟釋放及改變水溶液氟溶解能力，導(dǎo)致地下水氟富集，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）海水入侵后，堿金屬 Na＋和 Na＋/Ca2＋比值大大增加［4，23－24］，這一過程將大大增加水溶液中F－的質(zhì)量濃度，原因有以下2個(gè)方面：1）NaF溶解度（41 700mg/L）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 CaF2溶解度（15mg/L）；2）與 Ca2＋，Mg2＋相比，鈉與氟結(jié)合具有優(yōu)先權(quán)。實(shí)驗(yàn)也表明，地下水使圍巖中氟釋放并富集于水中的潛力隨水中（Na＋＋K＋）/Ca2＋比值提高而提高［25］。地下水氟的質(zhì)量濃度隨Na＋/Ca2＋比值增加而增加的趨勢已得到充分的野外及試驗(yàn)證實(shí)［26－28］。Gao等［28］證實(shí)了隨Na＋加入，水溶液中氟化物復(fù)合物以NaF形式復(fù)合量更多，而以HF，CaF＋等形式復(fù)合物更少。綜合這些研究結(jié)果，不難看出，海水入侵導(dǎo)致地下水Na＋增加將會使水溶液F－富集。Ozsvath［29］甚至發(fā)現(xiàn)在鈉長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的侵入火成巖區(qū)，形成高鈉低鈣地下水，在NaF高溶解度及CaF2低沉積量雙重作用下，直接形成高氟地下水。Hyndman［30］，F(xiàn)aure［31］等研究發(fā)現(xiàn)高氟地下水不僅與巖石含氟礦物富集有關(guān)，而且與巖石斜長石中鈉長石高質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。這些事實(shí)也證明Na＋在維持地下水氟平衡的重要性。

2）海水入侵使得地下水富含CO2－3和HCO－3，特別是在富Na富HCO－3的條件下，易發(fā)生如下反應(yīng)［32－35］：

很顯然，這一過程加速了難溶CaF2在水溶液中的溶解，提高了水溶液CaF2的溶解能力，從而使水溶液氟富集。趙鎖志等［36］、范基姣等［37］和Saxena和Ahmed［34］等研究也證實(shí)了CO2－3和HCO－3能促進(jìn)CaF2溶解，提高水溶液氟質(zhì)量濃度。

3）地下水溶液中氟質(zhì)量濃度的上限值通常是由難溶CaF2的溶解性所決定的［34，38－39］。飽和狀態(tài)下，F(xiàn)－和Ca2＋常呈相反的負(fù)相關(guān)［40］。海水入侵導(dǎo)致地下水溶液偏堿性，而在偏堿性條件下，存在如下反應(yīng)過程：

很顯然，該過程使地下水Ca2＋迅速減少，進(jìn)而促進(jìn)地下水氟富集。據(jù)什瓦爾采夫統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)V化度大于0.6g/L，pH值大于7.4時(shí)，Ca2＋一般不再濃縮而直接形成碳酸鈣從水中析出，使地下水Ca2＋相對質(zhì)量濃度降低，從而使“過?！钡姆軌蛞噪x子狀態(tài)存在于水中。據(jù)馮超臣和黃文峰［41］對萊州灣海水入侵區(qū)地下水性質(zhì)研究，礦化度和堿度均能超過此標(biāo)準(zhǔn)。一系列研究結(jié)果證實(shí)了pH值對水溶液氟質(zhì)量濃度影響并對其機(jī)理進(jìn)行了探討［34，36－37，42－44］。

4）海水入侵過程中發(fā)生水－巖間陽離子交換［24，45－50］，常常有下列反應(yīng)發(fā)生：

但該過程究竟是否有利于水溶液氟富集尚無明確定論。一方面，地下水中Ca2＋的增加限制了氟在水溶液中溶解的最大上限值，不利于氟在水溶液中富集；另一方面，伴隨吸附的Ca2＋釋放，部分固相的CaF2溶解，促進(jìn)了氟在水溶液中富集。不同文獻(xiàn)研究的結(jié)果也不盡相同［23，28，41］，因此，我們認(rèn)為尚不能簡單地將這一過程歸結(jié)為促進(jìn)或消長水溶液中氟的質(zhì)量濃度。

5）高電導(dǎo)率、高 TDS、高礦化度和高硬度條件往往有利于地下水氟富集［28，33，44，51－54］。毫無疑問，在海水入侵過程中，萊州灣地下水將呈現(xiàn)如上的性質(zhì)。如薛禹群等［46］研究發(fā)現(xiàn)萊州灣從陸地向海洋地下水TDS由＜300mg/L轉(zhuǎn)變?yōu)?50～1 000mg/L，甚至形成高達(dá)（3～11）×103mg/L的Cl－Na型水。任加國等［55］實(shí)驗(yàn)也表明咸淡水混合過程中總堿度和電導(dǎo)率顯著上升。結(jié)合山東省水文地質(zhì)資料，我們也發(fā)現(xiàn)，萊州灣氟中毒區(qū)主要分布在礦化度為（3～10）×103mg/L，有的甚至≥104mg/L堿性水區(qū)?？傊?，萊州灣海水入侵形成的地下水地球化學(xué)性質(zhì)有利于水溶液氟富集。

近年來，大量報(bào)道也表明高氟地下水與水溶液高硬度、偏堿性、富鈉低鈣等密切相關(guān)［43，53，56－62］，這些都能很好地支持和解釋海水入侵區(qū)地下水氟富集這一現(xiàn)象。

雖然目前還沒有海水入侵與地下水氟富集關(guān)系的直接研究和報(bào)道，但對鹽湖區(qū)域的研究證實(shí)，鹽湖湖水入侵淺層地下水導(dǎo)致了鹽湖周圍地下水氟質(zhì)量濃度顯著升高［28］。而海水入侵與鹽湖水入侵對地下水性質(zhì)具有相似的地球化學(xué)過程及效應(yīng)，這一事實(shí)不僅有力地支持了海水入侵對地下水氟富集的假設(shè)，也給我們研究濱海地區(qū)地下水氟富集成因提供了特殊啟示。

萊州灣東岸的現(xiàn)代海水入侵和西岸的古海水（鹵水）入侵均表現(xiàn)出高堿性，富鈉貧鈣等共性，但兩者地球化學(xué)性質(zhì)還存在差異［47，63］。數(shù)據(jù)表明，西岸的古海水（鹵水）入侵區(qū) Na＋，Mg2＋，Cl－，SO2－4質(zhì)量濃度高出現(xiàn)代海水相應(yīng)離子5～5.9倍，K＋和HCO－3高出3～4.6倍［46－47］。這能很好地解釋西岸氟中毒分布［64］范圍較東岸更廣，面積更大，形勢更為嚴(yán)峻這一現(xiàn)象。這表明古海水（鹵水）入侵對萊州灣地下水氟富集影響更為深遠(yuǎn)，氟中毒與海水入侵趨勢較為吻合，這也從側(cè)面支持了萊州灣地下水氟富集與海水入侵存在某種內(nèi)在的聯(lián)系。

4 水－巖作用及其對地下水氟質(zhì)量濃度影響

氟元素是地殼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的鹵族元素，與其它鹵族元素不同的是，陸地表層系統(tǒng)中氟主要來自于巖石中的含氟礦物，而其它如空氣、海水及人類活動的來源僅占相對較小的比例［65－66］。因此，巖石中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)備受專家學(xué)者的重視，不同巖石中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有較大差異，從幾十至5 000mg/kg不等［67］。

在研究飲水型氟中毒來源及成因時(shí)，人們已注意到水－巖作用對地下水氟富集的影響，開展了一系列不同地質(zhì)背景下各種含水層氟質(zhì)量濃度與水－巖相互作用關(guān)系研究［34，68－70］。地下水中潛在的氟來源包括各種巖石和土壤中含氟礦物，如黃玉、氟化鈣、氟磷灰石、冰晶石、角閃石、云母類礦物均是地下水氟的初始來源［72－73］，但不同含氟礦物性質(zhì)存在巨大差異。NaF極易溶于水溶液，但是發(fā)現(xiàn)的NaF礦物較少［73］。CaF2分布廣泛，經(jīng)常被認(rèn)為是地下水氟的主要來源，特別是在花崗質(zhì)巖石區(qū)［73－74］，但是其在純水中溶解度及溶解速率均較低［75］。由于F－半徑與OH－半徑相近，云母、閃石、綠泥石和電氣石中的羥基常常被F－所代替［76－77］，因此，這些礦物中的氟更易釋放到水溶液中，一些學(xué)者認(rèn)為此類礦物是地下水氟的主要來源［73］，特別是在一些富含這些礦物的花崗巖地區(qū)，往往為地下水氟富集區(qū)。磷灰石和氟磷灰石等磷酸鹽巖礦物晶格中包含一些F－，這可能是地下水氟的另一來源，此類來源的高氟地下水往往伴隨著高質(zhì)量濃度的PO3－4。統(tǒng)計(jì)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，水溶液中氟的質(zhì)量濃度多與Na＋和SiO2成正比［78］，因此有學(xué)者提出水溶液中氟主要來自于硅酸鹽巖，Chae等［43］認(rèn)為是硅酸鹽礦物風(fēng)化產(chǎn)物中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接影響水溶液氟的平衡。

就地下水氟釋放與巖石類型分布關(guān)系而言，大量文獻(xiàn)報(bào)道高氟地下水與花崗巖分布有關(guān)，如日本Kitakami山地區(qū)［79］，韓國南部［43，80］等。Valenzuela－Vasquez等［54］發(fā)現(xiàn)墨西哥 Lavicoria地區(qū)富氟地下水與高電阻率的花崗巖基底有關(guān)。Li等［81］認(rèn)為南極洲東部Sorrondane山古生代火成巖區(qū)高氟地下水源自于A型花崗巖部分熔融過程中形成的黑云母。Chae［53］用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了韓國南部花崗巖中黑云母能夠?qū)е赂叻叵滤纬?，但也在沙巖、片巖、頁巖、碳酸鹽巖、泥巖區(qū)等巖石區(qū)都曾有高氟地下水報(bào)道［82］。

巖石影響地下水氟的質(zhì)量濃度取決于2個(gè)條件，一是與周圍巖石中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，如印度Anantapur地區(qū)水溶液中氟的質(zhì)量濃度與周圍巖石氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)正相關(guān)［35］。另一方面取決于氟釋放條件，干旱半干旱氣候［83－84］、溫泉超高溫度［85］等都會改變氟釋放條件。某一瞬時(shí)狀態(tài)地下水溶解氟上限取決于Ca2＋與F－平衡，而pH值變化、水溶液CO2－3、碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、離子交換等都會影響地下水Ca2＋，從而影響巖石氟釋放。Chae等［43］詳細(xì)討論了不同地球化學(xué)變化過程中Ca2＋與F－變化路徑。萊州灣海水入侵極有可能改變巖石氟釋放條件。

對萊州灣地下水氟來源的地質(zhì)背景研究甚少。李彩霞［86］認(rèn)為白堊紀(jì)青山群碎屑巖類、火山巖類和王氏群沉積碎屑巖類是主要的供氟源，但這些巖石中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為180～740mg/kg，該值與全國巖石平均含氟量相當(dāng)甚至更低，同時(shí)，萊州灣氟中毒地理分布與這些巖石的分布并不十分吻合。該研究中并未考慮海水入侵對萊州灣地下水化學(xué)性質(zhì)和氟的影響，僅靠巖石和淡水情況下的巖石氟釋放尚不足以全面闡明地下水氟來源。我們結(jié)合地質(zhì)資料發(fā)現(xiàn)，總體上來講，萊州灣現(xiàn)代海水入侵的東岸地下水氟超標(biāo)區(qū)基底主要為花崗質(zhì)巖石，這與全球某些地區(qū)飲水型氟中毒具有相似的地質(zhì)背景，而萊州灣西岸為第四紀(jì)沖積物，雖然我們?nèi)晕磳ο赂不讕r石詳細(xì)研究，但發(fā)現(xiàn)沖積物分布區(qū)、古海水（鹵水）入侵區(qū)，高氟地下水分布及發(fā)展趨勢十分吻合，這不僅表明基底巖石的研究對于探討萊州灣地區(qū)氟來源極為重要，也暗示著海水入侵是巖石氟釋放的動力之一，這也是萊州灣高氟地下水防治應(yīng)該考慮的最基礎(chǔ)、最根本的問題之一。

5 研究展望

1）萊州灣是我國飲水型氟中毒較為嚴(yán)重的地區(qū)之一，也是較為典型的地區(qū)之一，氟中毒形勢十分嚴(yán)俊，而對萊州灣地下水氟富集動力的研究十分薄弱，目前基本尚屬一片空白，大多數(shù)研究工作集中在流行病學(xué)調(diào)查，抗氟劑篩選等方面，對其來源及機(jī)理還缺乏深入的認(rèn)識和了解，使得在改水降氟工程等方面還缺乏科學(xué)的指導(dǎo)，存在一定的盲目性。因此，探討萊州灣地下水高氟來源具有十分重要的意義。開展這項(xiàng)工作是科學(xué)評估地下水污染風(fēng)險(xiǎn)，合理規(guī)劃利用地下水資源，制訂正確的氟中毒防治措施等的基礎(chǔ)之一。

2）對于飲水型氟中毒的研究，水－巖作用過程對地下水氟釋放的影響值得關(guān)注。一方面，巖石本身中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對地下水氟釋放具有深刻的影響；另一方面，水－巖作用過程中特殊的動力影響氟釋放。萊州灣在全新世以來，共發(fā)生多次海進(jìn)海退［87］，在第四系沉積物中形成多層鹵水，在萊州灣廣泛分布，再加上現(xiàn)代海水的作用，海水入侵十分普遍。海水入侵在分布、類型、擴(kuò)散及演變趨勢等方面與地下水氟富集具有相似的關(guān)系。海水入侵這一特殊地質(zhì)作用是否對水－巖作用過程及地下水氟釋放具有顯著的影響？是否是氟釋放的特殊動力？這對于萊州灣高氟地下水來源將會提供新的思考。

3）積極發(fā)展有效的氟固除技術(shù)是控制飲用水中氟的質(zhì)量濃度的重要手段之一。近年來的研究發(fā)展了眾多相關(guān)氟固除技術(shù)，如石灰沉淀法、混凝沉降法、吸附與離子交換法、電凝聚法、電滲析法及反滲透法等等。對于萊州灣地區(qū)，目前采用的主要防氟方法是實(shí)施改水降氟工程，而對氟固除技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用很少引起重視。研究萊州灣特殊成因的氟富集過程來發(fā)展特殊的氟固除技術(shù)對于萊州灣的氟防治也具有十分重要的意義。

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Potential Effect of Seawater Intrusion on Fluorine－Releasing in Groundwater in the Region Surrounding the Laizhou Bay

CHEN Qiao1，2，SHI Wen－jing3，LU Qing－shui3，SONG Zhao－jun1，2，DI Bao－ping3
（1.ShandongProvincialKeyLaboratoryofDepositionalMineralization＆SedimentaryMinerals，Qingdao 266510，China；2.CollegeofGeologicalSciences＆Engineering，ShandongUniversityofScience andTechnology，Qingdao 266510，China；3.YantaiInstituteofCoastalZone，CAS，Yantai 264003，China）

The studies of seawater intrusion and fluorine enrichment in groundwater in the region surrounding the Laizhou Bay are overviewed and the impact of seawater intrusion on fluorine releasing in the groundwater is discussed.The seawater intrusion has greatly altered the geochemical properties of the groundwater and promoted the fluorine releasing during rock－water interaction，hence resulting in the fluorine enrichment in the groundwater.The fluorine enrichment in the groundwater has some potential relations to the seawater intrusion in the region studied，especially to the paleo－seawater（saline and/or brine water）intrusion.It is therefore of great significance to carry out simulation experiments for the understanding of the mechanism of fluorosis and the environmental effect of seawater intrusion in the coastal regions.

Laizhou Bay；seawater intrusion；fluorine；groundwater

January 21，2011

P641.2

A

1671－6647（2012）02－0219－10

2011－01－21

國家自然科學(xué)基金——海水入侵脅迫下的萊州灣地下水氟富集研究（40901027）；山東省自然科學(xué)基金——萊州灣海水入侵對巖（土）氟釋放影響及規(guī)律模擬試驗(yàn)研究（ZR2011DQ006）；中國科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國際合作伙伴計(jì)劃——海岸帶典型環(huán)境過程和資源效應(yīng)

陳 橋（1979－），男，四川南充人，講師，博士，主要從事環(huán)境地質(zhì)學(xué)和環(huán)境地球化學(xué)方面研究.E－mail：chenq5581＠163.com