安徽省阜陽市地氟病環(huán)境水文地質(zhì)分析及防病改水探討

袁紅武

(安徽省阜陽市水資源管理處，安徽 阜陽 236000)

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安徽省阜陽市地氟病環(huán)境水文地質(zhì)分析及防病改水探討

袁紅武

(安徽省阜陽市水資源管理處，安徽 阜陽 236000)

[摘要]地方性氟中毒病在安徽省阜陽市分布較廣，部分縣、市、區(qū)發(fā)病率較高，對居民身心健康和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展造成危害。本文闡述區(qū)內(nèi)地氟病的分布狀況、氟化物在平原區(qū)松散層不同層位(埋深小于20 m，20～50 m。大于50 m)地下水中的賦存特征和分布規(guī)律，并就本地區(qū)水文地質(zhì)條件及氟化物成因概括了氟富集因素.探索性提出了區(qū)域地氟病區(qū)兩種環(huán)境地質(zhì)成病因素。針對不同地區(qū)的環(huán)境水文地質(zhì)條件從供水角度提出了防病改水方向。

[關(guān)鍵詞]阜陽市；地下水；地氟??；防病改水

1概況

1.1自然地理概況

安徽省阜陽市位于安徽省的西北部，黃淮海平原的南端，總面積9 775 km2，人口962萬，現(xiàn)轄一市、四縣三區(qū)地勢平坦開闊，略呈西北高，東南低之勢?；春幼畲笾Я魃碀}河與其支流汾泉河在市區(qū)交匯，將城市分隔為潁西、河?xùn)|和泉北三區(qū)。該區(qū)為沖積平原，按形態(tài)類型可進一步分為河間平地和河間洼地。

1.2水文地質(zhì)概況

阜陽城地處暖溫帶向亞熱帶過渡地帶，屬暖溫帶半濕潤性季風(fēng)氣候，主要氣候特征是：

季風(fēng)明顯，氣候溫和，四季分明，雨量適中，光熱水組合條件較好．冬季盛行偏北風(fēng)，氣候干燥寒冷；夏季盛行偏南風(fēng)，氣候炎熱潮濕；春秋冷暖空氣活動頻繁，天氣變化無常。多年平均降雨量891.3 mm，一般6、7、8月三月為豐水期，12、1、2三個月為枯水期，余為平水期。多年平均氣溫14.9℃，歷年最高氣溫41.4℃，最低氣溫-20.4℃。最大凍土深度0.13 m。多年平均無霜期為220 d左右。

阜陽城區(qū)位于中朝淮北地臺南部，二級大地構(gòu)造單元，華北凹陷東源。新生代以來，區(qū)域廣泛沉積了巨厚的具多層結(jié)構(gòu)的河相沉積物。其中，第四系地層發(fā)育齊全，厚度為130～147 m，東北地區(qū)稍厚。成因類型以沖積為主，次為沖湖積。

1.3土壤類型

阜陽市位于華北平原南端，土壤類型主要分布為黃棕壤(系由河流沉積物和近代黃泛沉積物發(fā)育而成)、砂疆黑土和棕潮土等，黃棕壤既具有黃壤與紅壤富鋁化作用的特點，又具有棕壤粘化作用的特點呈弱酸性反應(yīng)。

1.4地下水類型及特征

阜陽市地下水主要為平原區(qū)松散巖類孔隙水。按其埋藏深度可分為淺層地下水和深層地下水。在流域內(nèi)平原區(qū)地表下30～55 m。區(qū)域上廣泛分布有1層1 4～20 m厚的粘性土層，因此，傳統(tǒng)上大致以地表下50 m為界限， 將埋深小于和大于50 m的松散巖類孔隙含水層組分別劃分為淺層含水巖組和深層含水巖組。

2阜陽市地氟病的分布及致病因素分析

2.1氟攝入過多的危害

氟化物是人體必需的元素，各種組織均需要氟化物。人體每天攝入量1～1.5 mg，為正常范圍。最多不能超過4 mg，過量攝入則可產(chǎn)生氟中毒。據(jù)有關(guān)資料：地方性氟中毒主要侵犯骨骼系統(tǒng)，表現(xiàn)為氟斑牙和氟骨癥。病情輕者牙釉質(zhì)出現(xiàn)白堊、著色、缺損樣改變，即所謂氟斑牙，重者可侵害骨骼，表現(xiàn)為全身關(guān)節(jié)疼痛、活動受限、骨骼變形，甚至發(fā)生癱瘓，即所謂氟骨癥。據(jù)《環(huán)境化學(xué)毒物防治手冊》回：氟慢性中毒后可出現(xiàn)慢性鼻炎、咽炎、喉炎、氣管炎、牙齦炎、消化道癥狀(食欲不振、惡心、嘔吐和上腹痛)以及神經(jīng)衰弱癥和氟骨癥。

2.2地氟病分布狀況

區(qū)域內(nèi)各縣、市、區(qū)均發(fā)現(xiàn)有地方性氟中毒病分布，其中區(qū)域內(nèi)東北及南部的太和、潁上、阜南三縣及潁東區(qū)發(fā)病率較高，人群氟斑牙患者及成人氟骨癥患者較多。絕大部分均為飲水型病區(qū)，飲用水氟含量高，是地氟病致病的主要原因。

2.3地氟病致病因素分析

2.3.1地氟病與飲用水中氟含量的關(guān)系

阜陽市農(nóng)村的生活用水大部分均采自淺層地下水，少部分采自深層地下水。飲用水中氟含量高是區(qū)內(nèi)地氟病的主要致病原因，病情和患病率與飲用水氟含量密切相關(guān)。在這些地區(qū)，地氟病病因類型主要為飲水高氟型。調(diào)查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在發(fā)病率較高和病情較重的地區(qū)，地下水水中氟化物的含量均較高。相反，則發(fā)病率較低，病情也較輕。當(dāng)飲用水氟化物含量小于1 mg/L時。地氟病的患病率均小于30%(0.7～1.0 mg/L時有個別患病率點大于30%)。隨著飲用水中氟化物含量的增高，地氟病的患病率也隨之呈上升狀態(tài)(見圖1)。

2.3.2地氟病與農(nóng)作物氟含量的關(guān)系

地氟病的另一主要影響因素是病區(qū)糧食和蔬菜等農(nóng)作物中氟化物的含量較高。在阜陽市地氟病發(fā)病率不同的地區(qū)內(nèi)，除一些煤礦區(qū)蔬菜中的氟含量明顯偏高外，其余地區(qū)農(nóng)作物中的氟化物含量差別不大，但不同糧食種類氟含量則有所不同(表1 )。因此，對于不同飲食結(jié)構(gòu)，則會影響氟的攝入總量，從而影響地氟病病情。如在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，病區(qū)生活水平較好的居民氟斑牙患病較輕，這可能與其主要食用氟含量較低的小麥面粉有關(guān)；而對于主要食用粗糧，尤其是山芋的居民，則可能因攝入較多量的食物氟而加重了地氟病的病情(見圖1)。

圖1　飲用水中氟含量與地氟病發(fā)病率的關(guān)系

病區(qū)小麥大豆芋片大米重病區(qū)3.1中度病區(qū)2.4輕病區(qū)2.8非病區(qū)3.72.32.31.61.64.2

3區(qū)域內(nèi)孔隙地下水中氟化物的分布狀況及其來源

3.1地下水中氟化物的分布狀況

3.1.1地下水位埋深<20 m的淺層地下水中氟化物的分布

依氟化物含量全區(qū)可分為3個區(qū)。分述如下：氟化物含量≤1.0 mg/L區(qū)：分布于區(qū)域內(nèi)西北部，占評價區(qū)面積約56.77%。氟化物含量為1.0～2.0 mg/L區(qū)：分布于區(qū)域內(nèi)東南部，占評價區(qū)30.45%，本區(qū)含量超標(biāo)，一般超標(biāo)0.07～0.7倍。氟化物含量>2.0 mg/L區(qū)：主要分布于區(qū)域內(nèi)北部，占評價區(qū)面積約12.78%，區(qū)內(nèi)地下水中氟化物含量超標(biāo)倍數(shù)較多，一般超標(biāo)1.0～2.0倍。

3.1.2地下水位埋深<20～50 m的淺層地下水中氟化物的分布

依氟化物含量全區(qū)可分為3個區(qū)。分述如下：氟化物含量≤1.0 mg/L區(qū)，主要分布于區(qū)域內(nèi)西部，占評價區(qū)面積53.35%。氟化物含量為1.0～2.0 mg/L區(qū)，主要貧布于區(qū)域內(nèi)東南部占平原區(qū)面積約34.02%。本區(qū)含量超標(biāo)。一般超標(biāo)0.04～4.70倍。氟化物含量> 2.0 mg/L區(qū)：主要分布子區(qū)域內(nèi)北部，占評價區(qū)面積約12.63%。區(qū)內(nèi)地下水中氟化物含量超標(biāo)倍數(shù)較多，一般超標(biāo)1.0～1.70倍。

3.1.3地下水位埋深>50 m的深層地下水中氟化物的分布

依氟化物含量全區(qū)可分為3個區(qū)，分述如下：氟化物含量≤1.0 mg/L區(qū)：主要分布于區(qū)域內(nèi)西北部及南部，占評價區(qū)面積約85.37%。氟化物含量為1.0～2.0 mg/L區(qū)：主要分布于區(qū)域內(nèi)東北部占評價區(qū)面積約11.21%，本區(qū)含量超標(biāo)，一般超標(biāo)0.02～0.09倍。氟化物含量> 2.0 mg/L區(qū)：主要分布于區(qū)域內(nèi)西南部，占平評價區(qū)面積約3.42%，本區(qū)含量超標(biāo)倍數(shù)較多，一般超標(biāo)1.1～1.50倍。

3.2地下水中氟化物的主要形成原因

區(qū)域內(nèi)氟化物超標(biāo)范圍分布較為廣泛，埋深小于20 m、20～50 m 和大于50 m的地下水中均有分布。地下水中的氟化物主要來源是巖石、土層中氟化物。流域內(nèi)巖石、土層中氟化物含量較地下水中含量高出許多甚至幾個數(shù)量級。因此，在巖石風(fēng)化過程中，部分氟化物被地下水所溶解，導(dǎo)致氟化物含量增高。對于松散沉積物而言，其氟化物含量與顆粒粗細關(guān)系密切，顆粒越細則總氟化物和水溶性氟化物越高，而且水溶性氟化物與總氟化物的比值也越大。因此， 細顆粒的沉積物(粘粒和粉粒)為地下水中氟化物來源提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

淺層地下水中堿性越強，氟離子的遷移能力越強，氟化物越不易沉淀。在還原環(huán)境中有利于氟離子的富集，其成因類型有溶濾型、堿化型和熱水富集型。溶濾型主要指在降水或地下水運移過程中經(jīng)淋濾和溶解巖石或地層中氟化物造成地下水中含量升高。堿化型是指溶濾作用已不甚充分，而陽離子交替吸附作用在含水層中廣泛進行。堿化型高氟化物地下水是在多種因素綜合作用下形成。一是要有提供氟化物的巖層和有利于積累的低洼地形；二是有使氟化物濃縮富集的水位淺埋和干燥的氣候條件；三是有促進氟化物的活化和向水中轉(zhuǎn)移的堿性環(huán)境。這幾個因素的協(xié)同作用，構(gòu)成了高氟化物地下水形成的水文地球化學(xué)過程。熱水富集型是指高氟化物溫泉，此類作用在本區(qū)很少。

4地氟病防治方向

4.1地氟病病區(qū)改水是防治地氟病的主要措施

由于流域內(nèi)地氟病病因類型主要為飲水高氟型。因此，做好病區(qū)的改水工作是防治地氟病的關(guān)鍵。通過打井取用深層地下水源或改換低氟地表水源的防病改水試驗，效果較好。另外還進行了化學(xué)除氟試驗.也取得較為理想的效果。

地氟病病區(qū)改水主要應(yīng)通過以下途徑：

(1)改變?nèi)∷畬游?尋找低氟地下水源。通過對地下水氟分布及其地質(zhì)環(huán)境的研究，發(fā)現(xiàn)在大部分病區(qū)存在不同層位的優(yōu)質(zhì)低氟水源。以水氟含量1.0 mg/L為界限.應(yīng)通過改良成井和取水工藝，盡量抽取低氟水做供水水源。

(2)促進水循環(huán)、降低水氟含量。地下水徑流滯緩是淺層地下水氟富集的主要原因。因此可通過人為因素改變地下水循環(huán)條件，促進氟的遷移排泄，以達到降低水氟含量的目的。

(3)采用大口徑淺井集中供水。經(jīng)調(diào)查在同一地區(qū)，含水層巖性相同。取水深度相近時，大口徑井的水氟含量低于小口徑井。這是由于大口徑多是居民公用水井，用水量大，使地下水位降低，有利降水入滲，減少蒸發(fā)，使水土氟向淋溶遷移失散方向轉(zhuǎn)變，從而可減小水氟含量。

4.2加快地表水源建設(shè)，改變倚重地下水供水的格局

加快推進“引淮濟阜”工程建設(shè)。根據(jù)《阜陽市水資源綜合規(guī)劃》和《阜陽市城市發(fā)展供水水源規(guī)劃》，考慮從淮河臨淮崗工程調(diào)水，以解阜陽市供水不足狀況?；春拥乇硭畬⑹歉逢柍鞘杏盟闹魉?，規(guī)劃到2030年阜陽城區(qū)外調(diào)淮干水和“引江濟淮”水約60萬 m3/d。當(dāng)務(wù)之急要加快推進取水量為15萬 m3/d的南照取水工程(三水廠)建設(shè)，以緩解當(dāng)前阜城用水緊張問題，徹底改變倚重地下水供水的格局。

[中圖分類號]P641.12

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)02-0073-02

[作者簡介]袁紅武(1968-)，男，安徽合肥人，高級工程師，主要從事水資源規(guī)劃及利用工作。

[收稿日期]2016-03-03