楊 娜，劉九夫，廖愛(ài)民，王文種，鄭 皓，林 錦，顧慰祖

(1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

皖北典型區(qū)高氟深層地下水的分布及影響因素

楊 娜1,2，劉九夫1，廖愛(ài)民1，王文種1，鄭 皓1，林 錦1，顧慰祖1

(1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

選取皖北典型區(qū)深層地下水的氟作為研究對(duì)象，在資料收集、水文地質(zhì)調(diào)查、采樣測(cè)試的基礎(chǔ)上，獲取了81個(gè)深層地下水及71個(gè)淺層地下水樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)。綜合運(yùn)用描述性統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析、離子比例系數(shù)和Piper圖示法，分析深層水氟的分布特征、來(lái)源及形成影響因素，結(jié)果表明：皖北典型區(qū)的深層地下水氟含量具有四周低、中部高的特點(diǎn)；高氟水多呈弱堿性，依據(jù)水化學(xué)類型特征可將該研究區(qū)劃分為三個(gè)系統(tǒng)：亳州系統(tǒng)、阜陽(yáng)系統(tǒng)和蒙城系統(tǒng)。亳州系統(tǒng)多為Cl—Na型水，阜陽(yáng)系統(tǒng)多為HCO3—Na型水，蒙城系統(tǒng)較復(fù)雜，包括Cl—Na型、HCO3·SO4·Cl—Na型、HCO3—Ca·Mg型及HCO3—Na·Mg·Ca型水；深層地下水中氟的主要來(lái)源是含氟礦物的溶解；弱堿性水、溶解/沉淀作用和陽(yáng)離子交替吸附作用是影響皖北典型區(qū)深層地下水氟形成的主要影響因素。

皖北典型區(qū)；深層地下水；高氟

人體的健康受飲用水質(zhì)量好壞的影響，比如水中氟對(duì)人體健康的影響：在飲用的地下水中低濃度的氟化物對(duì)人體有益，但濃度超過(guò)1 mg/L就會(huì)發(fā)生齒斑，更高時(shí)能使骨骼變形[1]。因此地下水中氟的研究越來(lái)越多。皖北典型區(qū)曾有些學(xué)者做過(guò)相關(guān)研究：研究區(qū)內(nèi)地下水中高氟的成因及其分布[2～5]；研究區(qū)內(nèi)淺層地下水中氟的水化學(xué)特征和形成影響因素[6～7]；區(qū)內(nèi)氟病的現(xiàn)狀和致病機(jī)理[8～10]。

到目前為止還未有研究者系統(tǒng)的分析和研究皖北典型區(qū)深層地下水中氟的形成影響因素和分布特征。皖北典型區(qū)通過(guò)近年來(lái)農(nóng)村飲水安全工程，開(kāi)始大量飲用深層地下水，然而皖北典型區(qū)深層地下水是否比淺層地下水好？淺層地下水與深層地下水之間是否有關(guān)系？深層水中的氟離子是否超標(biāo)？本文通過(guò)分析皖北典型區(qū)深層地下水氟離子的分布特征以及形成深層地下水氟的影響因素，初步認(rèn)識(shí)了皖北典型區(qū)深層地下水的水質(zhì)，了解皖北典型區(qū)深層地下水氟的分布，為氟病防治和農(nóng)水飲用工程提供必要的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)包括亳州市譙城區(qū)、渦陽(yáng)縣、蒙城縣、利辛縣、阜陽(yáng)市區(qū)和太和縣。皖北典型區(qū)地處暖溫帶南部邊緣，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。四季分明，季風(fēng)明顯，氣候較溫和。年降水量750～900 mm，年水面蒸發(fā)量900～1 050 mm。研究區(qū)由南向北，降水量逐漸減少而蒸發(fā)量逐漸增大。

研究區(qū)海拔20～40 m，地勢(shì)由西北向東南緩傾，地形總體平坦。渦陽(yáng)—宿縣—泗縣以北地區(qū)是傾斜平原，由粉砂、亞砂土、亞黏土組成。黃河泛濫沉積物覆蓋于研究區(qū)地表，厚度達(dá)幾米至幾十米。在河間地塊，鈣質(zhì)結(jié)核土直接出露于地表。研究區(qū)地下水含水層主要是松散巖類孔隙含水組和基巖裂隙含水巖組。

1.2 采樣與測(cè)試

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文采用SPSS17.0對(duì)深層地下水中氟與其他參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析；運(yùn)用Surfer10.0繪制F-水平分布圖及縱剖面圖；運(yùn)用Aquachem2012繪制深層地下水水化學(xué)類型的Piper圖；運(yùn)用Origin9.0制作皖北典型區(qū)主要離子濃度與深度的關(guān)系以及F-與主要相關(guān)化學(xué)指標(biāo)的關(guān)系圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 水化學(xué)特征

2.1.1 水化學(xué)指標(biāo)間的關(guān)系

地下水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一是地下水水化學(xué)研究，通過(guò)研究地下水水化學(xué)的特征與演變規(guī)律，可以進(jìn)一步揭示地下水與環(huán)境的相互作用機(jī)制[11]。將152個(gè)水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)分析后，水中不同參數(shù)的結(jié)果按淺層及深層地下水分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表1)。其中，深層地下水的F-濃度范圍為0～3.10 mg/L，平均值為1.70 mg/L，高于淺層地下水F-濃度的平均值1.39 mg/L；pH值基本處于弱堿范圍(7.13～8.47)，平均值為7.96；電導(dǎo)率(EC)和溶解性總固體(TDS)范圍分別是535～4 960 μS/cm和272.01～2 999.98 mg/L，平均值分別為1 371.09 μS/cm和786.14 mg/L，說(shuō)明該地區(qū)深層地下水含鹽量較大[12]。據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)可知，地下水F-濃度大于1 mg/L則氟超標(biāo)，本研究區(qū)淺層與深層地下水氟超標(biāo)率分別為73.2%和82.7%。因此，在皖北典型區(qū)不論淺層地下水還是深層地下水，均有嚴(yán)重的氟超標(biāo)的現(xiàn)象。

表1 皖北典型區(qū)化學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical summary of chemical data for typical area of north area of Anhui Province

表2 皖北典型區(qū)深層地下水不同離子之間相關(guān)性統(tǒng)計(jì)表Table 2 Correlation matrix among ions of deep groundwater fortypical area of north area of Anhui Province

注:**在 0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。*在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.1.2 水化學(xué)類型

根據(jù)圖1中點(diǎn)據(jù)的分布范圍，將研究區(qū)分為三個(gè)系統(tǒng)，分別為亳州系統(tǒng)、阜陽(yáng)系統(tǒng)和蒙城系統(tǒng)。亳州系統(tǒng)水化學(xué)類型比較簡(jiǎn)單，主要為Cl—Na型水；阜陽(yáng)系統(tǒng)水化學(xué)類型也較簡(jiǎn)單，主要為HCO3—Na型水；蒙城系統(tǒng)水化學(xué)類型比較復(fù)雜，分別為Cl—Na、HCO3·SO4·Cl—Na、HCO3—Ca·Mg和HCO3—Na·Mg·Ca型水。氫氧同位素測(cè)試結(jié)果也同時(shí)證明了該結(jié)論(圖2和圖3)。圖3所給出的研究區(qū)內(nèi)氘平面分布與圖2劃分相互對(duì)應(yīng)，都能說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)確實(shí)存在3個(gè)不同地下水系統(tǒng)。

圖1 皖北地區(qū)深層地下水Piper圖Fig.1 Piper plot of the deep groundwater for typical area of north area of Anhui Province

圖2 以氫氧同位素關(guān)系為依據(jù)的系統(tǒng)劃分圖Fig.2 Thesystem distribution based on the correlation of D and 18O

圖3 皖北典型區(qū)的氘(D)平面分布Fig.3 ThePlanardistributionofDin typical area of north Anhui Province

亳州系統(tǒng)中由中、下更新統(tǒng)及新近系黏性土、砂及半固結(jié)鈣泥質(zhì)砂礫層組成的深層含水層組，砂層厚度變化較大，富水性較好，且深層孔隙水的富水性與其含水層砂層發(fā)育程度有關(guān)。相鄰含水層的越流補(bǔ)給和相鄰地區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給是亳州系統(tǒng)深層地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，其中越流補(bǔ)給包括淺層地下水向下越流補(bǔ)給和深層地下水向上越流補(bǔ)給。向上越流補(bǔ)給淺層地下水、向相鄰地區(qū)的排泄以及人工開(kāi)采是該系統(tǒng)深層地下水的主要排泄途徑[13]。

阜陽(yáng)系統(tǒng)內(nèi)平原為第四系覆蓋，廣泛堆積了具有多層結(jié)構(gòu)的河湖相沉積物。區(qū)內(nèi)地下水主要為平原區(qū)松散巖類孔隙水，中層承壓含水系統(tǒng)埋深為50～150 m，深層承壓含水系統(tǒng)埋深大于50 m。該系統(tǒng)側(cè)向徑流微弱，由于過(guò)量開(kāi)采中、深層地下水，現(xiàn)已形成封閉降落漏斗，因此，中、深層地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源是周邊地下水的側(cè)向徑流[14]。

據(jù)蒙城系統(tǒng)區(qū)域水文地質(zhì)資料可知[15]，蒙城縣區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)育第四系松散沉積物，松散層厚度約為100～710 m；其次，松散含水層組巖性較復(fù)雜，含水層層次多而薄，沉積也不穩(wěn)定，多為粉砂，局部發(fā)育有亞砂土。2.2 氟在地下水中的分布特征

2.2.1 水平分布

根據(jù)氟含量的變化，皖北典型區(qū)深層地下水可劃分為3級(jí)區(qū)域，分別是重度高氟地下水區(qū)，氟含量大于2.0 mg/L；輕度高氟地下水區(qū)，氟含量為1.0～2.0 mg/L；低氟地下水區(qū)，氟含量低于1 mg/L。本文給出研究區(qū)深層地下水氟的區(qū)域分布(圖4)。由圖可知，研究區(qū)內(nèi)以重度高氟、輕度高氟地下水區(qū)為主，面積大，分布連續(xù)廣泛，重度高氟地下水區(qū)大面積分布，其外圍則為輕度高氟地下水區(qū)?？傮w上，氟含量分布具有四周低、中部高的特點(diǎn)。

圖4 皖北地區(qū)深層地下水F-的水平分布Fig.4 Horizontal distribution of F- in the deep groundwater of typical area of north Anhui Province

重度高氟地下水區(qū)包括亳州市南部、渦陽(yáng)縣西部、利辛縣北部、太和縣以東以及蒙城縣東南部雙澗鎮(zhèn)周圍和阜陽(yáng)市潁州區(qū)和潁泉區(qū)等，從地形地貌及水化學(xué)條件可知, 這些地區(qū)含水層中含有豐富的黏性礦物，氟源、氟含量比較高，反映出了氟的較強(qiáng)富集狀態(tài)，可以說(shuō)這些地區(qū)具備形成深層高氟水的基本條件，輕度高氟地下水區(qū)主要分布在東部渦陽(yáng)縣龍山鎮(zhèn)、新興鎮(zhèn)等地區(qū)，南部蒙城縣三義鎮(zhèn)、籬笆鎮(zhèn)地區(qū)，利辛縣胡集鎮(zhèn)、展溝鎮(zhèn)地區(qū)，以及太和縣茨河段以西，包圍重度高氟地下水區(qū)。這些地區(qū)地下水相互交替，盡管水化學(xué)條件與重度高氟地下水區(qū)相近，但氟源、氟含量相對(duì)重度高氟地下水區(qū)偏低。

低氟地下水區(qū)范圍很小，呈局部小面積和零星點(diǎn)狀分布，分布于研究區(qū)邊緣地帶。亳州市和阜陽(yáng)市邊緣低氟地下水區(qū)位于山前，因此地下水水動(dòng)力條件較好，地下水流動(dòng)更新快，減少了氟的富集；研究區(qū)西部邊緣低氟地下水區(qū)位于蒙城縣西部，因淝河、渦河、芡河、茨淮新河等流經(jīng)該縣，且低氟區(qū)基本位于河流下游，導(dǎo)致地下水水動(dòng)力條件較好，地下水流速較快，因此減少了氟的富集?？傮w上，低氟地下水區(qū)氟的形成條件弱于高氟地下水區(qū)。

2.2.2 垂向分布

氟濃度在垂直方向上的分布情況較為復(fù)雜，該區(qū)采樣路線分為三個(gè)剖面(圖5)：

圖5 三個(gè)剖面平面位置圖Fig.5 The location plan of three sections

(1)剖面Ⅰ：“太和—阜陽(yáng)—利辛—蒙城”，穿過(guò)阜

陽(yáng)漏斗區(qū)東西軸的橫剖面，總長(zhǎng)度約140 km。

(2)剖面Ⅱ：“亳州柳行商丘方向皖豫邊界—亳州譙城區(qū)—渦陽(yáng)—蒙城—蒙城與懷遠(yuǎn)邊界”，沿著渦河的縱剖面，總長(zhǎng)度約220 km。

(3)剖面Ⅲ：“亳州顏集夏邑方向皖豫邊界—亳州譙城區(qū)—十八里鎮(zhèn)—太和—阜陽(yáng)—阜陽(yáng)與穎上邊界”，穿過(guò)亳州漏斗區(qū)和阜陽(yáng)漏斗區(qū)南北軸的縱剖面，總長(zhǎng)度約190 km。

從三個(gè)剖面上氟離子的垂向分布結(jié)果(圖6)看，整體上氟離子濃度呈由淺入深逐漸變大的趨勢(shì)，但仍有局部地區(qū)淺層和深層地下水中氟離子含量都很高的情況，如剖面Ⅰ中利辛縣深層地下水氟含量很高，蒙城由淺至深氟離子含量都很高；剖面Ⅱ中亳州市譙城區(qū)和渦陽(yáng)深層地下水氟離子濃度較高，但蒙城縣白楊林場(chǎng)附近淺層與深層地下水氟含量都較高；剖面Ⅲ中亳州譙城區(qū)和阜陽(yáng)市潁泉區(qū)深層地下水氟含量較高。因此，可以看出蒙城地區(qū)淺層地下水與深層地下水之間關(guān)系密切，而其他地區(qū)淺層地下水與深層地下水之間水力聯(lián)系相對(duì)薄弱。

圖6 F-在剖面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的縱向分布Fig.6 Vertical distribution of F- for the three sections Ⅰ,Ⅱ and Ⅲ in typical area ofnorth area of Anhui Province

由氟的垂直分布結(jié)果可知，典型區(qū)局部地區(qū)深層地下水與淺層地下水有一定的水力聯(lián)系。因此可以推斷深層地下水中的氟極有可能來(lái)自于外部進(jìn)入深層含水巖組的補(bǔ)給，主要是當(dāng)?shù)亟邓ㄟ^(guò)淺層含水層從天窗或因弱透水層越流進(jìn)入，以及承壓含水巖組外部山前降水形成的側(cè)向補(bǔ)給。前者可將地面以及淺層含水層的氟化物帶入深層含水層，后者則在側(cè)向徑流的途中攜帶外部深層地下水中已有的氟化物進(jìn)入研究區(qū)內(nèi)的深層地下水中。

本研究統(tǒng)計(jì)得到亳州、阜陽(yáng)和蒙城深層地下水氟的超標(biāo)率分別為80.6%、88.5%和78.9%，三個(gè)系統(tǒng)淺層地下水氟超標(biāo)率分別為57.6%、70%和92.8%。亳州和阜陽(yáng)的深層地下水氟超標(biāo)率明顯大于淺層地下水氟超標(biāo)率，盡管蒙城深層地下水氟超標(biāo)率低于淺層地下水氟超標(biāo)率，但蒙城整體氟超標(biāo)嚴(yán)重。因此，農(nóng)村飲用水安全工程開(kāi)采出來(lái)的有些深層地下水的氟含量并不滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)，需要采取合理的除氟技術(shù)降低其氟含量，為農(nóng)村居民提供達(dá)標(biāo)的飲用水。

2.3 氟的物質(zhì)來(lái)源

造成氟離子濃度在深層地下水中富集的主要原因是含氟礦物的不斷溶解。整個(gè)研究區(qū)分布著松散巖類孔隙含水巖組，深層孔隙含水巖組由新近系-早中更新世統(tǒng)黏性土、砂及半固結(jié)鈣泥質(zhì)砂礫層和第四系沖積砂及黏性土組成，其中第四系地層厚度達(dá)數(shù)十米至百余米。該研究區(qū)含水層組中普遍存在含氟礦物，如砂層中含有角閃石、磷灰石、云母、電氣石等礦物，黏性礦物中富含蒙脫石、高嶺石及水云母。在特定的氣候條件及溫度下，含氟礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化、水解等作用下，促使氟脫離礦物的結(jié)晶格架，進(jìn)入水體中[1]。因此，地下水中氟離子濃度與含氟巖土中氟含量密切相關(guān)。

從TDS與Na+/(Na++Ca2+)之間的關(guān)系圖(圖7)中可以發(fā)現(xiàn)，皖北典型區(qū)深層地下水主要處在巖石礦物風(fēng)化作用區(qū)域[16]。含氟礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化后進(jìn)入地下水，其生成的產(chǎn)物主要是水中的溶解組分和可以在含水層中形成的次生礦物，這些次生礦物不但控制著相關(guān)組分在地下水中的濃度，而且還是含水層中最常見(jiàn)的吸附劑[1]。

圖7 TDS與Na+/(Na++Ca2+)之間關(guān)系Fig.7 Correlation of TDS and Na+/(Na++Ca2+)

2.4 影響因素分析

2.4.1 F-與pH的關(guān)系

pH對(duì)水溶液中化學(xué)元素的存在形式和地下水與圍巖的相互作用有著重要的影響[1]。有研究指出，在一定范圍內(nèi)地下水中的F-與pH值呈正相關(guān)，即隨著pH值的增加，地下水中F-濃度也增加[17]。但皖北典型區(qū)淺層和深層地下水中pH值與F-含量的關(guān)系相關(guān)性很小，而且深層地下水pH值普遍較淺層的高(圖8)，范圍為7.13～8.47，集中在7.5～8.47之間。Chunli Su指出，高氟地下水的pH具有一定的特點(diǎn)，集中分布于7.4～8.2的變化區(qū)間，而且分布密度在7.6～7.8之間最高[18]。因此可以看出高氟水基本都為弱堿性水，但氟含量并未隨pH值的增大而升高，說(shuō)明高氟水只是在一定的pH值區(qū)間出現(xiàn)，氟含量的變化并未受地下水的酸堿性的直接影響[3]。而且，當(dāng)?shù)叵滤幱诘蚿H值(pH <7.6)時(shí)，水中氟易于遷移；處于堿性環(huán)境(pH>7.6)時(shí)，水中氟易于富集[14]。

圖8 淺層和深層地下水pH值與F-關(guān)系圖Fig.8 Correlation of pH values and F- in the shallow and deep groundwater

2.4.2 F-與溶解/沉淀作用的關(guān)系

地下水中氟含量的高低受水文地球化學(xué)作用所控制[14]。其中，控制地下水氟遷移、富集的是溶解/沉淀作用，它對(duì)地下水氟的濃度變化有著直接影響[19]。在地下水中，含氟礦物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的水巖交互作用，發(fā)生溶解，進(jìn)入地下水，并沿著水流方向遷移。在遷移運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，氟與環(huán)境中的鈣相結(jié)合后便形成難溶的CaF2，化學(xué)平衡方程式為：

Ca2++2F-?CaF2↓

CaF2的溶解度在酸性環(huán)境中較強(qiáng)，在這種情況下，水中鈣離子濃度就會(huì)增多，而以離子態(tài)賦存于地下水中的氟很少。水中的鈣可以固定存儲(chǔ)外來(lái)區(qū)域遷移進(jìn)來(lái)的氟，從而有助于降低氟的活性，最終減少氟的富集。鈣以Ca(OH)2形式在堿性環(huán)境中沉積，之后鈣的濃度呈降低趨勢(shì)，而氟的濃度增強(qiáng)，其存在形式變?yōu)殡x子形態(tài)[1]。

該研究區(qū)高氟深層地下水地段分布有巖溶地下水，容易產(chǎn)生方解石等礦物沉淀[2]，同時(shí)該研究區(qū)含水層組中普遍存在含氟礦物，如砂層中含有角閃石、磷灰石、云母、電氣石等礦物，黏性礦物中富含蒙脫石、高嶺石及水云母。在弱堿環(huán)境下，尤其是地下水中氟化物和方解石同時(shí)飽和的時(shí)候[20]，方解石沉淀現(xiàn)象加強(qiáng)從而促使氟化物的溶解。

2.4.3 F-與陽(yáng)離子交替吸附作用的關(guān)系

F-濃度的增加還與陽(yáng)離子交替吸附有關(guān)。離子交替吸附作用受離子吸附能力及水中離子濃度影響[1]，Ca2+的吸附親和力大于Na+,離子交替吸附作用是Ca2+置換被吸附的 Na+，反應(yīng)式：

由此可知深層地下水中Na+含量高，Ca2+含量低。

鈉的吸收比(SAR)是指水中的鈉離子和土壤進(jìn)行交換反應(yīng)的鈉離子的相對(duì)比值，主要用以表示鈉離子和土壤交換反應(yīng)的相對(duì)活度：

地下水中高濃度的鈉主要來(lái)源于含鈉礦物和含水層中黏性礦物被鈣置換出來(lái)的鈉[12], 高氟地下水與低氟地下水的SAR值平均值分別為22.72和20.53，高氟地下水的Na+的吸收比明顯高于低氟地下水(圖9)。因此SAR值越大，越有利于F-濃度的增加，最終導(dǎo)致水中氟的富集。

圖9 F-與SAR的關(guān)系Fig.9 Correlation of F- and SAR

Na+與Ca2+呈負(fù)相關(guān)(表2)，相關(guān)系數(shù)為-0.242，盡管相關(guān)性不是很大，但還是能說(shuō)明Na+與Ca2+之間的交替吸附。地下水中的鈣在堿性環(huán)境中，在風(fēng)化作用逐漸增強(qiáng)的條件下，置換出巖土中的鈉，進(jìn)入地下水，使得水中的鈣濃度減小，鈉濃度增大，導(dǎo)致F-濃度大大增強(qiáng)，從而有利于氟的富集。

對(duì)于淺層高氟水的形成，淺層地下水的蒸發(fā)濃縮作用發(fā)揮了重要作用[14]，但由于深層地下水埋藏較深，受蒸發(fā)的影響很小，因此本文不再過(guò)多討論蒸發(fā)濃縮作用對(duì)于氟富集的影響。

3 結(jié)論

(2)皖北典型區(qū)F-濃度水平分布總體呈四周低、中部高的特點(diǎn)，垂向分布總體呈由淺入深緩慢增加的趨勢(shì)，局部地區(qū)可以發(fā)現(xiàn)淺層地下水與深層地下水有一定的水力聯(lián)系。

(3)根據(jù)水化學(xué)類型，將皖北典型區(qū)分為三個(gè)地下水系統(tǒng)，即亳州系統(tǒng)、阜陽(yáng)系統(tǒng)和蒙城系統(tǒng)。其中，亳州系統(tǒng)與阜陽(yáng)系統(tǒng)水化學(xué)類型較簡(jiǎn)單，二者相互獨(dú)立，而蒙城系統(tǒng)較其他兩個(gè)系統(tǒng)水化學(xué)類型較復(fù)雜，并且蒙城系統(tǒng)深層地下水與淺層地下水可能有一定的水力聯(lián)系。

(4)皖北典型區(qū)深層地下水中氟的來(lái)源主要為含水巖土中的含氟礦物，而其所處的地層巖性也為高氟地下水的形成提供了條件。通過(guò)對(duì)本區(qū)深層地下水F-的分布和F-形成的水化學(xué)環(huán)境的分析，F(xiàn)-的形成主要受堿性環(huán)境、溶解/沉淀作用、離子交替吸附作用等水文地球化學(xué)作用的影響，最終導(dǎo)致皖北典型區(qū)深層地下水F-的富集。

因此，較淺層地下水，深層地下水不一定安全，針對(duì)農(nóng)村飲用水安全工程，應(yīng)加強(qiáng)管理飲用水井的質(zhì)量，改變?nèi)∷畬游?，尋找低氟地下水源；或者通過(guò)有效的除氟技術(shù)降低高氟深層地下水的氟含量，以保證農(nóng)村飲用水安全。

致謝：本研究工作得到了水利部淮河水利委員會(huì)的大力支持，感謝亳州市、阜陽(yáng)市、蒙城縣、渦陽(yáng)縣、太和縣和利辛縣水利局的幫助，以及各市縣水文局、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)單位的協(xié)助，感謝中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心的幫助，感謝研究區(qū)各有關(guān)農(nóng)村飲水工程供水廠、利辛縣自來(lái)水廠相關(guān)工作人員的協(xié)助，感謝安徽省淮河水資源科技有限公司的協(xié)助，感謝野外工作人員鄭朝玉、劉同萍、何凌晨、凌霽云、相瑞等的付出！

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責(zé)任編輯：張若琳

Distribution and formation factors of high fluoride deep groundwaterin typical area of north Anhui Province

YANG Na1，2, LIU Jiufu1, LIAO Aimin1, WANG Wenzhong1, ZHENG Hao1, LIN Jin1, GU Weizu1

(1.NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing,Jiangsu210029,China;2.CollegeofHydrologyandWaterRosources,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu210098,China)

The fluorine of the deep groundwater in the typical area of north Anhui Province was selected as the object of interest in this work. On the basis of data collection, hydrogeological survey and sample analysis, the data of 81 deep groundwater samples and 71 shallow groundwater samples were determined.Fluorine distributions, fluorine sources, and factors that influence the fluorine formation of the deep groundwater were analyzed via descriptive statistics, correlation analysis, ion ratio coefficient and Piper graphic method.The results demonstrate that the fluorine of the deep groundwater in this area was characterized by low concentration in the edge area, high concentration in the middle area, and weak alkaline in high fluoride water. Based on hydrochemical type characteristics, the area of interest was divided into three systems: Bozhou, Fuyang and Mengcheng systems. Among the three systems, the water type of most samples in Bozhou system and Fuyang system were Cl—Na and HCO3—Na, respectively.However, the Mengcheng system was complex, and included more water types such as Cl—Na, HCO3·SO4·Cl—Na, HCO3—Ca·Mg and HCO3—Na·Mg·Ca. Fluorine minerals dissolution was the main source of fluorine in deep groundwater.Weak alkaline water, dissolution/precipitation and cationic alternate adsorption were major factors that influence the fluorine formation of deep groundwater in typical area of north Anhui Province.

typical area of north Anhui Province;deep groundwater; high fluorine

2016-10-17;

2016-12-10

淮河流域安徽省典型地區(qū)深層地下水更新能力調(diào)查及分析評(píng)價(jià)(HJ516005)

楊娜(1989-)，女，碩士研究生，主要從事水文學(xué)及水資源研究。E-mail：nayang89@outlook.com

劉九夫(1965-)，男，教授，博導(dǎo)，主要從事水文學(xué)及水資源研究。E-mail：jfliu@nhri.cn

10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2017.03.06

P641.8

A

1000-3665(2017)03-0033-09