李鴻娟，盧玉東，韓明超，周 樸，易 秀

(1.長安大學 環(huán)境科學與工程學院，陜西 西安710054;2.SEE生態(tài)協(xié)會，內蒙古 阿拉善750306)

氟是人體所必需的微量元素，我國飲用水中氟離子含量標準為0.5～1.0 mg/L，地下水中的氟離子來源于地球環(huán)境化學以及含氟工業(yè)。在亞洲、美洲、歐洲、非洲均有地方性氟病流行，在我國地表水和地下水中氟污染現(xiàn)象也較為嚴重，主要分布在北方和南方少數(shù)地區(qū)［1］。目前對西北干旱地區(qū)地下水中氟離子的研究主要集中在準格爾盆地，塔里木河流域、黑河流域［2］以及寧夏地區(qū)，在烏蘭布和沙漠研究甚少。本文從氟離子分布規(guī)律及地下水中的氟離子來源，高氟水成因出發(fā)，對烏蘭布和沙漠地區(qū)的氟離子進行研究。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

烏蘭布和沙漠位于內蒙古西部，東與黃河和河套平原相連，南接賀蘭山北端，向西擴展到吉蘭泰鹽湖，北抵狼山南部，本次氟離子研究的主要地理位置是北緯39°15'～40°35'，東經 105°20'～ 106°50'，面積約 1.15 萬 km2，。烏蘭布和沙漠的地形呈四周高中間低，整個沙漠自東南向西北逐漸降低。

1.2 氣候條件

研究區(qū)氣候夏熱冬寒，降雨稀少，為典型的溫帶大陸性干旱氣候。多年平均氣溫在8℃左右，最高氣溫一般35℃～39℃，日溫差10℃～20℃，沙漠腹地晝夜溫差更為顯著，七月份晝夜溫差高達40℃～60℃。全區(qū)一月份最低氣溫可達零下31.6℃。1955～2010年研究區(qū)多年平均降水量為110 mm，年蒸發(fā)量為 2 956.8 mm［3］，主要集中在 7～9 月份。

1.3 人口狀況

研究區(qū)涉及阿拉善左旗的吉蘭泰鎮(zhèn)、烏斯太鎮(zhèn)、宗別立鎮(zhèn)、敖倫布拉格鎮(zhèn)、巴音木仁蘇木，總人口約30 000。主要從事農業(yè)、牧業(yè)、工業(yè)，其中非農業(yè)人口約20 000人。

2 取樣與方法

在整個研究區(qū)內取民井水樣43個，且均為潛水井水樣，取樣點分布情況見圖1，采樣時間為2010年8月。對這43個水樣做氟離子分析。并挑取其中30個水樣做簡分析，測定水樣中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、、、含量以及水樣pH、礦化度、總堿度、總硬度。氟離子具體分析結果如表1所示:

表1 烏蘭布和沙漠地下水氟離子含量 mg/L

3 結果與分析

3.1 氟離子的分布規(guī)律

1)由實驗結果可知，43個水樣中氟離子含量小于1.0 mg/L的有17個，占39.5%，其余水樣氟離子含量均超過飲用水標準，氟離子含量最高為4.0 mg/L，最低為0.24 mg/L，平均值為1.54 mg/L。地下水中氟離子含量超標的地區(qū)主要是沙漠的中部和北部地區(qū)。中北部地區(qū)更為嚴重，氟離子含量大于2 mg/L?？拷S河一帶地下水中氟離子含量基本正常，基本符合飲用水標準，氟離子含量分布圖如圖2所示。

圖1 烏蘭布和沙漠取樣點分布圖

圖2 氟離子含量分布圖

2)F- 與(K++Na+)/Ca2+比值的關系［4］

根據(jù)30個水樣簡分析結果，對其中的 K+、Na+、Ca2+、Mg2+和F-進行分析，得出結果如圖3所示。

圖3 (K++Na+)/(Ca2++Mg2+)與F-含量關系圖

由圖2可見，地下水中陽離子Ca2+、Mg2+對氟離子含量的大小有著重要影響。當(K++Na+)/(Ca2++Mg2+)比值小時，水中F-含量也相應較少，因為當水中存在較多的Ca2+、Mg2+時，會與 F-形成 CaF2、MgF2，這兩種物質難溶于水，可以將水中的氟離子沉淀，反之當水中 K+、Na+成為優(yōu)勢離子而Ca2+、Mg2+較少時，F(xiàn)-含量就會增多。

3.2 地下水中高氟離子成因分析

1)與含水層母巖的性質和溶濾作用有關。本區(qū)在漫長的地質時期，曾有幾次酸性巖漿巖侵入。據(jù)有關資料表明，酸性巖漿巖氟的含量一般較高，因此，從中產生大量氟化物。賀蘭山基巖山區(qū)中分布的變質巖和碎屑巖中，富含黑云母、角閃石、螢石、磷灰石等含氟含氟礦物［5］，在溶濾作用下含氟礦物被風化淋溶而進入地下水中，這就為地下水中的氟提供了來源。此外，烏蘭布和沙漠堆積了大量的風成沙，風成沙中也含有較多的角閃石、黑云母等含氟礦物，它們的含量一般在10%左右［5］，經地下水溶濾作用，氟被帶入水中，致使湖盆中的潛水氟離子含量增高。

2)與氣候、地貌、地下水的徑流條件有關。烏蘭布和沙漠長期處于干旱、半干旱的氣候條件下，干燥少雨、蒸發(fā)強烈。受地貌條件及地下水徑流、排泄的影響，在地下水徑流溶濾過程中，隨途徑加長而徑流速度逐漸滯緩，地勢低洼水位埋藏較淺一帶，蒸發(fā)濃縮作用加強，致使氟離子含量增高。近山前洪積層中孔隙潛水運動途徑短，所以氟含量較低。遠離山前洪積層到湖盆低洼處的潛水經過長距離的流動，在徑流途中溶濾匯集及其低洼處蒸發(fā)濃縮作用使之氟離子含量增高。而到山間洼地，湖盆中心及溝谷下游的匯水地帶，由于徑流途徑長，徑流速度減慢，水位埋藏較淺加之蒸發(fā)作用強烈，使之地下水濃縮造成氟離子富集。這也是整個沙漠中部氟離子含量較高的主要原因。而靠近黃河一帶的地下水因為補給充足且地下水徑流條件較好，因此氟離子含量相對較低。

4 結語

1)根據(jù)實驗分析結果，烏蘭布和沙漠地下水中氟離子含量大部分都超過飲用水標準，只有約39.5%的水樣中氟離子含量正常，影響著當?shù)啬撩竦纳睢?/p>

2)當?shù)叵滤?K++Na+)/(Ca2++Mg2+)比值小，即Ca2+、Mg2+成為主要陽離子時，抑制了水中F-含量，反之當水中 (K++Na+)/(Ca2++Mg2+)比值大，即 K+、Na+成為優(yōu)勢陽離子時，F(xiàn)-含量就會增多。

3)烏蘭布和沙漠地下水中氟離子主要來源于沙漠中含氟量較高的礦物，沙漠中堆積的風成沙中也含有較多的角閃石、黑云母等含氟礦物。此外，歷史上幾次酸性巖漿巖的入侵也帶來了較大量的氟離子。

4)烏蘭布和沙漠中高氟水的分布與其干旱的氣候、四周高中間低的地形及地下水流徑流條件有關。

［1］鄭寶山，王愛民.地方性氟中毒及工業(yè)氟污染研究［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社.1992.

［2］王根緒，程國棟.西北干旱區(qū)水中氟的分布規(guī)律及環(huán)境特征［J］.地理科學:自然科學版.2000，20(2):153～159.

［3］春喜，陳發(fā)虎.烏蘭布和沙漠的形成與環(huán)境變化［J］.中國沙漠.2007，27(6):927～930.

［4］竇妍，錢會.鹽池地區(qū)地下水中氟離子的分布及其成因［J］.西安文理學院學報:自然科學版.2007，10(1):81～85.

［5］陳宇松，王玉婷.賀蘭山西側山前平原地下水系統(tǒng)內氟離子分布規(guī)律及成因分析［J］.科技情報開發(fā)與經濟.2009，19(3):167～168.