農村地下水中水氟污染現狀與改善策略

紀媛媛

（新疆農業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831100）

0 引言

氟（F）為鹵族元素，位于周期表中第二周期第Ⅶ主族[1]。氟是自然環(huán)境中廣泛分布且與人體健康密切相關的微量化學元素之一[2]。不管是動物還是人類，氟都是其不可或缺的重要微量元素。缺氟時人或動物易患齲齒病和骨質松脆病，但攝入過量時又會引起氟斑牙和氟骨癥等氟中毒癥狀[3]。我國制定的飲用水標準中明確規(guī)定了水中含氟量大小，指出人們日常生活中使用的水資源，氟的含量不得高于1.0 mg·L-1，標準范圍為0.5 mg·L-1～1.0 mg·L-1。當人們日常生活中使用的水資源含氟量大于1.0 mg·L-1時，就屬于高氟水。正常來說，人體中的氟有60%以上都是來自于平時食用的食品，而有30%左右是來自于飲用水，由于飲用水中含有的氟極容易被人體吸收，當飲用水中含有超量氟時，極易導致人們患上氟病。

伴隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，工業(yè)與農業(yè)都得到了迅速發(fā)展，與此同時地表水污染越來越嚴重，從而使得人們不得不開采地下水作為生活飲用水。然而，在我國某些農村地區(qū)存在水資源中含氟量超標的問題。本文重點分析了部分農村地下水中水氟污染現狀，并提出相應的改善策略，為保障農村地區(qū)飲用水安全提供幫助。

1 農村地下水中水氟污染現狀分析

地下水作為一類重要的飲用水來源，其污染狀況一直備受關注，地下水中氟的含量及成因一直備受國內外專家學者的關注[4]。地下水污染嚴重制約著經濟的可持續(xù)發(fā)展，威脅著人類的健康[5]。地方性氟中毒屬于一種十分嚴重的區(qū)域性疾病，危及我國許多省、市、縣，據不完全統(tǒng)計，我國有此病縣總數已經超過一千個，受影響群眾也達到了上億人。通常情況下，區(qū)域性氟中毒來源于多個方面，分別是飲用水型、燃煤型以及飲茶型等，而飲用水型是導致氟病產生的關鍵因素。

數據報道，全球氟污染范圍約占1/3，保守估計，由于飲用水中氟超標，全球超過35個國家、約2億人口受到氟中毒的威脅[6]。我國許多農村地區(qū)的飲用水中也存在嚴重的氟超標現象，一些區(qū)域的農村飲用水中含氟量最高達到了5.8 mg·L-1，對廣大農村人群的生命健康產生了非常大的危害。

一些農村飲用水中含有較高氟時，往往會引起較高的氟病發(fā)生率，并且會產生較為嚴重的病情。為此，筆者對遼寧凌海市共43個村莊的飲用水含氟情況進行了調查與研究，對各項數據進行歸納與統(tǒng)計后制作成表1[7]。從表1中可以看出，該批次采集調查的鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水含氟情況中，含氟量超過標準規(guī)定范圍的村莊總共達到了19個，飲用水中水氟滿足規(guī)定標準的村莊數占比為55.8%，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)中西八千鄉(xiāng)飲用水中水氟合格率最高，達到了83.3%，而大有鄉(xiāng)最低，飲用水中水氟檢測合格率僅為20.0%。

表1 農村地下水超標水氟含量監(jiān)測結果

2 農村地下水氟污染的原因

通常情況下，水中氟的含量與該地區(qū)的地層及巖石類型和土壤的含氟量有關，基巖和土壤含氟量越高，水中的含氟量越高，也與地形地貌有一定關系[8]。此外，氣候、水文地質條件等也會導致農村地下水受到水氟污染。

2.1 采礦導致地下水污染

我國許多農村處于偏遠的山區(qū)，有著豐富的礦產資源，在采礦過程中，不僅會對該區(qū)域的地表水產生較大污染，也會對地下水產生不良影響，導致農村水資源中含有過多的氟元素。而不少農村區(qū)域人們習慣于直接飲用地表水與淺層地下水，從而使得較多農村居民患上氟病。盡管當下許多農村區(qū)域的采礦活動已經停止，然而因為受到較長時間的高氟廢水污染，造成該區(qū)域的土壤受到了非常大的污染。由于土壤具有很好的富氟作用，使得該農村區(qū)域的地下水含氟量始終處于一個較高的標準，持續(xù)不斷地對生活在該區(qū)域的人們產生較大危害。

2.2 氣候因素

我國一些農村處于大陸性季風氣候范圍內，該氣候帶具有半濕潤半干旱的特征，冬天氣溫較低，而夏季氣溫較高，有著鮮明的四個季節(jié)，每年降水量處于標準范疇內，然而容易出現干旱。當該區(qū)域的水分蒸發(fā)量明顯高于該區(qū)域的降水量時，就會產生十分明顯的蒸發(fā)濃縮作用，在這種氣候條件的影響下，一方面促使了鹽分的積累，另一方面也導致了大量氟離子富集，從而造成該區(qū)域農村地下水中含有較多的氟元素，使得農村地下水產生氟污染，嚴重威脅到人們的生命健康安全。

2.3 水文地質條件

地下水的交替循環(huán)速度控制著水中氟的遷移和聚集，同時含水層巖性、透水性、地下水埋藏深度等水文地質條件決定了地下水交替循環(huán)速度[9]。當農村地下水中含水層巖性顆粒比較密實，透水性能不佳，排泄速度較為緩慢時，在經過較長距離的徑流之后，很容易產生較多的氟離子，同時因為地下水的深度普遍不深，在通過蒸發(fā)濃縮之后很容易導致地下水中含有大量的氟，由此造成農村地下水產生氟污染。

3 農村地下水改善水氟污染的策略

水是維持社會發(fā)展與地球生命生存不可或缺的重要性基礎資源，地下水是組成地球系統(tǒng)的重要自然資源，在地質構造與水循環(huán)系統(tǒng)中時刻發(fā)生著復雜龐大的信息傳遞[10]。針對當下導致農村區(qū)域地下水氟污染產生的原因，從技術視域出發(fā)探討了預防農村地下水氟污染產生的有效措施，為保障農村區(qū)域飲用水安全奠定基礎。

3.1 礦區(qū)導致的農村地下水氟污染的改善策略

1）放置礦產品的地面上設置防滲層。礦產在實際生產運營過程中，待售的礦產品以及運輸中轉等環(huán)節(jié)的礦產品，通常情況下都是放置在空曠的室外。當出現雨水天氣時，這些堆積在室外的礦產品會通過雨水徑流進入到農村地下水系統(tǒng)中，從而對農村地下水產生較大危害。針對此現象，采礦單位應當規(guī)劃合理的區(qū)域用于防止待售與轉運的礦產品處于露天放置狀態(tài)，特別是大風與下雨天氣，更應當要將其放置到室內，避免通過雨水徑流導致農村地下水污染。此外，針對礦產品專門放置的場所，要對其進行特殊處理，在地面上要設置防滲層，有效避免礦產品在長時間堆積過程中滲透到地下，對地下水產生污染。

膨潤土透水性差、膨脹性能好，可防滲漏。其主要成分是硅酸鹽，屬于一種天然層狀的黏土材料，由于其擁有十分廣泛的應用范疇，所以膨潤土也被叫作“萬能黏土”。當有水壓施加在膨潤土之上時，其會產生橫膈膜，在該形態(tài)下擁有非常差的透水性（小于a×10-7cm·s-1）。此外膨潤土還擁有非常好的膨脹性能，可以融入到裂縫之中。得益于膨脹土的這些優(yōu)異性能，使得其在許多場合都有著較高的應用價值，充分發(fā)揮隔絕水、防滲漏的作用。我國擁有十分豐富的膨潤土資源，獲取容易并且價格經濟實惠，同時當下對膨潤土的應用具有較為成熟的技術手段。所以在進行礦山開采時，可以將膨潤土應用到礦產品放置區(qū)域，提高該區(qū)域的防滲漏性能，避免對地下水產生危害，降低農村地下水中的氟污染。

2）通過技術手段進行污水處理，使污水符合排放標準。為了確保礦山企業(yè)排放的污水中氟含量符合標準要求，我國一些技術人員對其進行了大量研究工作，通過有效的技術手段來解決污水中的氟超標問題，保護我國農村地區(qū)地下水不受污染。具體來說，將廢水通過三級泵站輸送到尾礦庫，在進入庫前倒入適量的酸性廢液處理劑，再將廢水輸送到三級泵站蓄水池，在運送過程中使液體充分混合發(fā)生化學反應，反應物沉淀之后將廢水排出，通過這種方式可以很好地確保廢水中氟含量低于10 mg·L-1。

3）根據土壤屬性采取合適的修復方式。在對礦區(qū)水資源氟污染現狀進行研究與分析后，可以發(fā)現根據土壤屬性的不同采取不同的修復方式，也能夠降低地下水中的氟含量。在紅壤以及黃壤等酸性土壤中，因其中包含有較多的鐵、鋁元素，可以很好地吸附氟絡離子，而堿性土壤中能夠吸附的氟通常是F-。當礦區(qū)土壤為紅壤或者黃壤時，則能夠借助于泥炭等有機質降低地下水中的氟含量；而當礦區(qū)土壤為堿性土壤時，則可以通過脫硫灰渣來降低地下水中的氟含量。另外，當土壤中含有較多氟元素時，還能夠通過種植修復植物來降低其中的氟含量，例如種植茶樹等。

3.2 自然地質構造層含氟量大導致地下水氟污染的改善策略

在一些地下水含氟量超過標準值的農村地區(qū)，因為氟含量沒有超過10 mg·L-1，所以在處理這種程度的氟污染問題時，可以采用吸附除氟法來降低地下水的含氟量，這種方法操作簡單、使用成本低，并且除氟效果較好，能夠將地下水中的含氟量控制在0.5 mg·L-1～1.0 mg·L-1，確保地下水含氟量滿足飲用水標準要求。吸附除氟法中除氟劑是至關重要的一個部分，當下存在的除氟劑類型多樣，主要有膨潤土、沸石以及高嶺土等，可通過選取適宜的除氟劑來進一步提高除氟效果。膨潤土是一種重要的除氟劑，并且由于其屬于天然礦產資源，積極開展膨潤土的研究工作具有十分重要的作用。我國擁有豐富的天然膨潤土，然而這種膨潤土吸附性能較低、使用量大，同時固體與液體不易分離。為了解決這些缺點，我國相關研究人員將Al3＋加入到膨潤土中，通過一系列的試驗后得出，當在膨潤土中加入38%的AlCl3溶液時，能夠顯著提高膨潤土對氟的吸附性能，可以很好地降低水中的氟含量，保障農村地區(qū)地下水中的含氟量始終處于標準范圍內，切實維護農村居住人民的生命健康安全。

4 結語

綜上所述，農村地下水中的氟污染會對人們的身心健康產生非常大的危害，降低地下水中的氟含量迫在眉睫。筆者結合農村地下水氟污染產生的主要原因，通過相關技術手段解決礦區(qū)、自然地質構造層含氟量大導致地下水氟含量超標的問題，讓農村的人們擁有放心、安全的飲用水。