盐池地区地质、水文地质条件下的地下水中f-空间分布

盐池地区地质、水文地质条件下的地下水中f-空间分布

如果水中氟离子含量过高或低，将影响人类和动植物的健康生长。氟乙醇对人体的影响包括牙齿的发病率和氟乙醇对身体骨骼等矿化组织的影响。氟消费也会影响植物的代谢、呼吸和生长发育，对动物也有影响。根据中国的规定，饮用水中的氟含量应为0.5.1mg/l，超过1mg/l或小于0.5mg/l。盐池所在宁夏自治区地处中国中部偏北,西部地区东部,属典型的大陆气候,春暖快、夏热短、秋凉早、冬寒长;干旱少雨,日照充足,蒸发强烈,风大沙多,自然灾害较多.区内大部分地区属鄂尔多斯波状高原区,地形切割微弱,有利于降水向地下水的补给.据实测资料,盐池地区地下水中氟离子含量绝大部分超过1.0mg/L,其中氟离子最大含量为4.91mg/L,几乎超过饮用水标准4倍,平均值为1.7mg/L,超标率为87.2%,严重影响了人类正常的生活、生产,直接威胁着人体健康.1水化学类型及分布工作区位于鄂尔多斯盆地西缘,按地层区划属于华北区灵盐台地小区,该区大面积被第四系覆盖、基岩露头较少,根据露头和钻探资料该区地层有侏罗系直罗组和安定组、下白垩系罗汉洞组和环河组,洛河组、宜君组、第三系清水营组和第四系.根据含水层的地层年代、岩性特征和含水介质及地下水类型将该地区的地层划分为4个含水岩组(系),由新至老分别为:新生界含水岩系、罗汉洞含水岩组(包括泾川组、罗汉洞组)、环河含水岩组(包括环河组、华池组)、洛河含水岩组(包括洛河组、宜君组).其中白垩系的洛河组、宜君组由于埋藏较深,在区内很少有钻孔揭露,所以本文仅对第四系(浅层水)、罗汉洞和环河含水岩组进行了分析讨论.新生界含水岩系广布全区,但厚度不一,大部分梁台地区仅1～2m,多为透水不含水岩层.仅在少数坳谷,洼地内有较厚的第四系松散岩类堆积物,一般厚度大于10m,个别地段大于30m,这些地区往往水质较好.水化学类型为HCO3-SO4-Na-Mg型或SO4-Cl-Na型水.罗汉洞组含水岩组K1Lh主要分布于工作区的中部,含水岩组厚度大,北部约150m,中部约230m,南部约30m,自东西两侧厚度迅速减小至消失,在东西向剖面上呈纺锤形.偏北地区水化学类型主要是SO4-Cl-Na-Mg型水,在个别地段分布有SO4-Na型水;偏南地区,水化学类型大致为SO4-Cl-Na型水.水质普遍较差,溶解性总固体均大于1g/L.环河组含水岩组K1h在区内广泛分布,含水岩组厚120～700m,水化学类型主要以Cl-SO4-Na-Mg型水为主,在盐池一带,为SO4-Na型,其余地区为SO4-Cl-Na型水.溶解性总固体在1～10g/L.2含水层的氟离子选择性电极法研究于2005年在研究区内共采水样39个(图1),其中新生界含水岩组9个,环河组10个,罗汉洞组20个,实验数据的测定均依照标准的测定方法——氟离子选择性电极法.三个含水层分别为:新生界含水岩组(Q)、罗汉洞组(K1lh+h)以及环河组(K1h).具体分析结果见表1.3氟离子含量范围图2分别绘出了盐池地区3个含水岩层中氟离子含量的等值线图.新生界含水岩组地下水中氟离子含量最大值为2.4mg/L,位于研究区的东部.最小值为0.64mg/L,位于该区的西南部.平均值为1.54mg/L.在等值线图上还可以看出,北部地区的氟离子含量范围在2.4mg/L～0.8mg/L之间,大部分在1.6mg/L～2.1mg/L之间;而南部地区大部分值在1.5mg/L以下.罗汉洞含水组氟离子浓度最高值为4.91mg/L,位于东部地区,浓度最低值为0.8mg/L,分布在研究区最北部,平均值为1.8mg/L.从等值线情况看,除过中东部地区氟离子浓度严重超标外(浓度在2.0mg/L以上),其余大部分地方氟含量均在1.8mg/L以下.环河组分布广、厚度大,是本区最主要的含水岩组,氟离子在东部地区形成了富集,浓度最高值为2.09mg/L,最低值0.65mg/L出现在了研究区的西北角上,平均值为1.64mg/L.该含水岩组氟离子含量大部分在2.1mg/L～1.6mg/L之间,只有最北部和最南部氟离子的含量低于1.35mg/L.4高氟离子含量的原因4.1地下水氟离子分布规律研究区属于鄂尔多斯波状高原区,区内中东部分布一条南北向分水岭(图3),俗称“盐池南北分水岭”,分水岭长约70km,宽10km左右,最高海拔1697m,相对高差50～80m左右,既是地表分水岭又是地下分水岭.由于分水岭的存在影响了新生界含水岩组和罗汉洞含水层组的地下水氟离子含量在盐池地区的分布.在新生界层,分水岭与地表分水岭一致(图3a),在罗汉洞组分水岭向西偏移了10km(图3b),该分水岭在环河组含水岩组中不甚明显,流场图中地下水位隆起带可能是盐池-定边内流区分水岭在深部的反应(图3c).由图2(a)(b)可以看出,氟离子分布规律均由中部向东西两侧递减,符合分水岭的分布规律.我国地下水氟含量超过饮用水标准的地区较多,分布在黑龙江、吉林、辽宁、河北、天津、山东、山西、陕西、宁夏、内蒙、甘肃、贵州、四川等省市自治区,特别在半干旱气候条件下,地下水径流条件不好,水交替迟缓,在花岗岩或碱性岩浆岩风化壳分布区、苏打盐渍土分布区有利于地下水中富集氟.所以在以碱土为主的盐渍化地区氟中毒发病率最高,这说明了碱土的形成条件与水土中可溶性氟富集条件有一致性.在盐池地区也存在这种分布规律.4.2地下水中优势离子的化学类型水化学组成对氟含量形态也有影响,水化学类型是以水体中的优势盐类定名和分类的一个与水化学组成相联系的水化学概念.当(Na+/Ca2+)(Na+/Mg2+)的比值不同时,地下水中的优势离子不同,其化学类型不同;该比值小时,优势离子为Ca2+、Mg2+,氟离子与钙离子、镁离子生成CaF2、MgF2,而CaF2、MgF2为难溶物质.所以,Ca、Mg的含量制约着氟离子的含量.由图4、图5氟离子含量与两个比值的关系可以得到证实.此外,地下水中还存在以下平衡关系:Ca(OH)2≒Ca2++2OH-Ca2++2F-≒CaF2研究区地下水呈碱性、偏碱性,氢氧根离子含量高,致使平衡方程向形成Ca(OH)2方向移动,结果使得地下水中氟离子含量升高.5盐池地区氟离子分布的地质条(1)根据取样分析,全区各含水岩组地下水中大部分F-含量均超过国家饮用水标准1.0mg/L,严重影响着当地人民的生活、生产和工农业生产.(2)将盐池地区地质、水文地质条件与实测结果相联系,得出盐池地区氟离子含量的空间分布特征,这对以后解决该地区高氟地下水问题提供了有利的资料.(3)盐池地区的地下分水岭是影响氟离子在地下水中各含水岩组分布的主要条件,另外,该地区地下水中含氟矿物、降水