紀(jì)媛媛

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(guān)的微量化學(xué)元素之一[2]。不管是動(dòng)物還是人類，氟都是其不可或缺的重要微量元素。缺氟時(shí)人或動(dòng)物易患齲齒病和骨質(zhì)松脆病，但攝入過量時(shí)又會(huì)引起氟斑牙和氟骨癥等氟中毒癥狀[3]。我國(guó)制定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了水中含氟量大小，指出人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫乃Y源，氟的含量不得高于1.0 mg·L-1，標(biāo)準(zhǔn)范圍為0.5 mg·L-1～1.0 mg·L-1。當(dāng)人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫乃Y源含氟量大于1.0 mg·L-1時(shí)，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(shí)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(dāng)飲用水中含有超量氟時(shí)，極易導(dǎo)致人們患上氟病。

伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)與農(nóng)業(yè)都得到了迅速發(fā)展，與此同時(shí)地表水污染越來越嚴(yán)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(guó)某些農(nóng)村地區(qū)存在水資源中含氟量超標(biāo)的問題。本文重點(diǎn)分析了部分農(nóng)村地下水中水氟污染現(xiàn)狀，并提出相應(yīng)的改善策略，為保障農(nóng)村地區(qū)飲用水安全提供幫助。

1 農(nóng)村地下水中水氟污染現(xiàn)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(guān)注，地下水中氟的含量及成因一直備受國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注[4]。地下水污染嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)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(yán)重的區(qū)域性疾病，危及我國(guó)許多省、市、縣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有此病縣總數(shù)已經(jīng)超過一千個(gè)，受影響群眾也達(dá)到了上億人。通常情況下，區(qū)域性氟中毒來源于多個(gè)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(dǎo)致氟病產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。

數(shù)據(jù)報(bào)道，全球氟污染范圍約占1/3，保守估計(jì)，由于飲用水中氟超標(biāo)，全球超過35個(gè)國(guó)家、約2億人口受到氟中毒的威脅[6]。我國(guó)許多農(nóng)村地區(qū)的飲用水中也存在嚴(yán)重的氟超標(biāo)現(xiàn)象，一些區(qū)域的農(nóng)村飲用水中含氟量最高達(dá)到了5.8 mg·L-1，對(duì)廣大農(nóng)村人群的生命健康產(chǎn)生了非常大的危害。

一些農(nóng)村飲用水中含有較高氟時(shí)，往往會(huì)引起較高的氟病發(fā)生率，并且會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的病情。為此，筆者對(duì)遼寧凌海市共43個(gè)村莊的飲用水含氟情況進(jìn)行了調(diào)查與研究，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納與統(tǒng)計(jì)后制作成表1[7]。從表1中可以看出，該批次采集調(diào)查的鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水含氟情況中，含氟量超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍的村莊總共達(dá)到了19個(gè)，飲用水中水氟滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的村莊數(shù)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(dá)到了83.3%，而大有鄉(xiāng)最低，飲用水中水氟檢測(cè)合格率僅為20.0%。

表1 農(nóng)村地下水超標(biāo)水氟含量監(jiān)測(cè)結(jié)果

2 農(nóng)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(guān)，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(guān)系[8]。此外，氣候、水文地質(zhì)條件等也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)村地下水受到水氟污染。

2.1 采礦導(dǎo)致地下水污染

我國(guó)許多農(nóng)村處于偏遠(yuǎn)的山區(qū)，有著豐富的礦產(chǎn)資源，在采礦過程中，不僅會(huì)對(duì)該區(qū)域的地表水產(chǎn)生較大污染，也會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致農(nóng)村水資源中含有過多的氟元素。而不少農(nóng)村區(qū)域人們習(xí)慣于直接飲用地表水與淺層地下水，從而使得較多農(nóng)村居民患上氟病。盡管當(dāng)下許多農(nóng)村區(qū)域的采礦活動(dòng)已經(jīng)停止，然而因?yàn)槭艿捷^長(zhǎng)時(shí)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(nóng)村區(qū)域的地下水含氟量始終處于一個(gè)較高的標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)不斷地對(duì)生活在該區(qū)域的人們產(chǎn)生較大危害。

2.2 氣候因素

我國(guó)一些農(nóng)村處于大陸性季風(fēng)氣候范圍內(nèi)，該氣候帶具有半濕潤(rùn)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(gè)季節(jié)，每年降水量處于標(biāo)準(zhǔn)范疇內(nèi)，然而容易出現(xiàn)干旱。當(dāng)該區(qū)域的水分蒸發(fā)量明顯高于該區(qū)域的降水量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)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(dǎo)致了大量氟離子富集，從而造成該區(qū)域農(nóng)村地下水中含有較多的氟元素，使得農(nóng)村地下水產(chǎn)生氟污染，嚴(yán)重威脅到人們的生命健康安全。

2.3 水文地質(zhì)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(shí)含水層巖性、透水性、地下水埋藏深度等水文地質(zhì)條件決定了地下水交替循環(huán)速度[9]。當(dāng)農(nóng)村地下水中含水層巖性顆粒比較密實(shí)，透水性能不佳，排泄速度較為緩慢時(shí)，在經(jīng)過較長(zhǎng)距離的徑流之后，很容易產(chǎn)生較多的氟離子，同時(shí)因?yàn)榈叵滤纳疃绕毡椴簧?，在通過蒸發(fā)濃縮之后很容易導(dǎo)致地下水中含有大量的氟，由此造成農(nóng)村地下水產(chǎn)生氟污染。

3 農(nóng)村地下水改善水氟污染的策略

水是維持社會(huì)發(fā)展與地球生命生存不可或缺的重要性基礎(chǔ)資源，地下水是組成地球系統(tǒng)的重要自然資源，在地質(zhì)構(gòu)造與水循環(huán)系統(tǒng)中時(shí)刻發(fā)生著復(fù)雜龐大的信息傳遞[10]。針對(duì)當(dāng)下導(dǎo)致農(nóng)村區(qū)域地下水氟污染產(chǎn)生的原因，從技術(shù)視域出發(fā)探討了預(yù)防農(nóng)村地下水氟污染產(chǎn)生的有效措施，為保障農(nóng)村區(qū)域飲用水安全奠定基礎(chǔ)。

3.1 礦區(qū)導(dǎo)致的農(nóng)村地下水氟污染的改善策略

1）放置礦產(chǎn)品的地面上設(shè)置防滲層。礦產(chǎn)在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中，待售的礦產(chǎn)品以及運(yùn)輸中轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)的礦產(chǎn)品，通常情況下都是放置在空曠的室外。當(dāng)出現(xiàn)雨水天氣時(shí)，這些堆積在室外的礦產(chǎn)品會(huì)通過雨水徑流進(jìn)入到農(nóng)村地下水系統(tǒng)中，從而對(duì)農(nóng)村地下水產(chǎn)生較大危害。針對(duì)此現(xiàn)象，采礦單位應(yīng)當(dāng)規(guī)劃合理的區(qū)域用于防止待售與轉(zhuǎn)運(yùn)的礦產(chǎn)品處于露天放置狀態(tài)，特別是大風(fēng)與下雨天氣，更應(yīng)當(dāng)要將其放置到室內(nèi)，避免通過雨水徑流導(dǎo)致農(nóng)村地下水污染。此外，針對(duì)礦產(chǎn)品專門放置的場(chǎng)所，要對(duì)其進(jìn)行特殊處理，在地面上要設(shè)置防滲層，有效避免礦產(chǎn)品在長(zhǎng)時(shí)間堆積過程中滲透到地下，對(duì)地下水產(chǎn)生污染。

膨潤(rùn)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(yīng)用范疇，所以膨潤(rùn)土也被叫作“萬能黏土”。當(dāng)有水壓施加在膨潤(rùn)土之上時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生橫膈膜，在該形態(tài)下?lián)碛蟹浅２畹耐杆裕ㄐ∮赼×10-7cm·s-1）。此外膨潤(rùn)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(chǎng)合都有著較高的應(yīng)用價(jià)值，充分發(fā)揮隔絕水、防滲漏的作用。我國(guó)擁有十分豐富的膨潤(rùn)土資源，獲取容易并且價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，同時(shí)當(dāng)下對(duì)膨潤(rùn)土的應(yīng)用具有較為成熟的技術(shù)手段。所以在進(jìn)行礦山開采時(shí)，可以將膨潤(rùn)土應(yīng)用到礦產(chǎn)品放置區(qū)域，提高該區(qū)域的防滲漏性能，避免對(duì)地下水產(chǎn)生危害，降低農(nóng)村地下水中的氟污染。

2）通過技術(shù)手段進(jìn)行污水處理，使污水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。為了確保礦山企業(yè)排放的污水中氟含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，我國(guó)一些技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行了大量研究工作，通過有效的技術(shù)手段來解決污水中的氟超標(biāo)問題，保護(hù)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)地下水不受污染。具體來說，將廢水通過三級(jí)泵站輸送到尾礦庫，在進(jìn)入庫前倒入適量的酸性廢液處理劑，再將廢水輸送到三級(jí)泵站蓄水池，在運(yùn)送過程中使液體充分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)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(jù)土壤屬性采取合適的修復(fù)方式。在對(duì)礦區(qū)水資源氟污染現(xiàn)狀進(jìn)行研究與分析后，可以發(fā)現(xiàn)根據(jù)土壤屬性的不同采取不同的修復(fù)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(luò)離子，而堿性土壤中能夠吸附的氟通常是F-。當(dāng)?shù)V區(qū)土壤為紅壤或者黃壤時(shí)，則能夠借助于泥炭等有機(jī)質(zhì)降低地下水中的氟含量；而當(dāng)?shù)V區(qū)土壤為堿性土壤時(shí)，則可以通過脫硫灰渣來降低地下水中的氟含量。另外，當(dāng)土壤中含有較多氟元素時(shí)，還能夠通過種植修復(fù)植物來降低其中的氟含量，例如種植茶樹等。

3.2 自然地質(zhì)構(gòu)造層含氟量大導(dǎo)致地下水氟污染的改善策略

在一些地下水含氟量超過標(biāo)準(zhǔn)值的農(nóng)村地區(qū)，因?yàn)榉繘]有超過10 mg·L-1，所以在處理這種程度的氟污染問題時(shí)，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(jiǎn)單、使用成本低，并且除氟效果較好，能夠?qū)⒌叵滤械暮靠刂圃?.5 mg·L-1～1.0 mg·L-1，確保地下水含氟量滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求。吸附除氟法中除氟劑是至關(guān)重要的一個(gè)部分，當(dāng)下存在的除氟劑類型多樣，主要有膨潤(rùn)土、沸石以及高嶺土等，可通過選取適宜的除氟劑來進(jìn)一步提高除氟效果。膨潤(rùn)土是一種重要的除氟劑，并且由于其屬于天然礦產(chǎn)資源，積極開展膨潤(rùn)土的研究工作具有十分重要的作用。我國(guó)擁有豐富的天然膨潤(rùn)土，然而這種膨潤(rùn)土吸附性能較低、使用量大，同時(shí)固體與液體不易分離。為了解決這些缺點(diǎn)，我國(guó)相關(guān)研究人員將Al3＋加入到膨潤(rùn)土中，通過一系列的試驗(yàn)后得出，當(dāng)在膨潤(rùn)土中加入38%的AlCl3溶液時(shí)，能夠顯著提高膨潤(rùn)土對(duì)氟的吸附性能，可以很好地降低水中的氟含量，保障農(nóng)村地區(qū)地下水中的含氟量始終處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，切實(shí)維護(hù)農(nóng)村居住人民的生命健康安全。

4 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)村地下水中的氟污染會(huì)對(duì)人們的身心健康產(chǎn)生非常大的危害，降低地下水中的氟含量迫在眉睫。筆者結(jié)合農(nóng)村地下水氟污染產(chǎn)生的主要原因，通過相關(guān)技術(shù)手段解決礦區(qū)、自然地質(zhì)構(gòu)造層含氟量大導(dǎo)致地下水氟含量超標(biāo)的問題，讓農(nóng)村的人們擁有放心、安全的飲用水。