辽西北高氟水成因分析及改水模式

辽西北高氟水成因分析及改水模式长期饮用高氟水，严重影响人们的身心健康和生活质量。

在总结辽宁省西北部高氟地下水的分布规律，弄清辽西北水文地质条件的基础上，提出了辽西北地区高氟地下水的形成与地质、水文地质条件密切相关，尤其受周围岩石矿物成分及地下水埋藏深度影响。

针对地氟病区的地质环境条件和高氟水的赋存规律、分布特点及形成条件，提出了在平原区、丘陵区和异地引水的改水模式。

标签：辽西北高氟水成因分析改水模式0引言地氟病是辽宁省域内六种主要地方病之一，也是目前在辽宁西北部发病范围最大、反弹最为严重的一种地方性疾病。

在辽西北地区，地方性氟病属饮水型氟中毒类型，发病村屯两万余个，患病人口五十余万。

本文针对辽宁省西北部高氟地下水分布特点及成因，结合当地水文地质条件，提出了防氟改水模式，以有效改善高氟地下水区居民的饮水状况，使人们摆脱饮水性氟中毒的威胁。

1研究区概况1.1自然地理概况研究区位于辽宁省西北部、北部地区。

行政区划隶属于朝阳市辖的建平县、朝阳县、北票市；阜新市辖的阜新县、彰武县；锦州市辖的黑山县；沈阳市辖的康平县、法库县及新民市。

总面积约3.48×104km2。

研究区气象类型属温带大陆性季风气候，流域归属于辽河、大凌河两大水系。

1.2地质概况研究区地下水系统按其赋存条件或赋水介质的不同，可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水、块状岩类基岩裂隙水及构造裂隙水。

1.2.1松散岩类孔隙水松散岩类孔隙水主要分布于冲积平原、冲洪积河谷平原、山前冲洪积扇和山前坡洪积裙裾地带。

康平以北及新民县域内的辽河冲积平原、柳河、秀水河、大凌河河谷平原；东沙河、羊肠河山前冲积扇区，地下水资源丰富。

丘陵山前坡洪积裙裾地带含水层厚度较小，地下水资源贫乏。

1.2.2碎屑岩类孔隙裂隙水碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布于阜新、朝阳、北票等县域内。

含水岩组为侏罗系土城子组；白垩系九佛堂组、阜新组、泉头组，由砂岩、砂砾岩及砂岩、砂砾岩夹泥岩、页岩构成辽西中生代构造盆地和辽北复式单斜构造。

一般情况下，该类地下水泉流量较小，但在构造裂隙发育部位富水性较好。

1.2.3碳酸盐岩类裂隙岩溶水在辽西的低山丘陵区分布着不同时代的碳酸盐岩地层，受构造、岩性、地形地貌等诸多因素影响和控制，各期碳酸盐岩类的富水性及分布很不均匀。

其中长城系的高于庄组、团山子组含燧石条带和结核较多的灰岩岩溶裂隙发育较差，泉点较少，泉流量多小于1.0L/s。

寒武系、奥陶系灰岩、结晶灰岩质的较纯，含燧石条带和结核较少，在构造作用的影响下，往往在构造破碎带中形成溶蚀裂隙、溶孔、溶槽等，形成线状或带状蓄水构造，泉流量较大。

1.2.4基岩裂隙水基岩裂隙水是埋藏于变质岩、火成岩为主的各种裂隙中的地下水，含水岩组主要为区内出露的建平群及各期侵入岩、喷出岩。

泉流量常见值0.1～0.5L/s，钻孔涌水量一般小于50m3/d，在特定的构造及地形地貌条件下，可达100～500m3/d。

研究区中丘陵区为地下水的补给区，山前、河谷平原为迳流区，迳流途径除平原区和构造盆地比较长而外，一般因地形切割破碎途径较短。

丘陵山区地下水排泄方式以迳流和泉水溢流为主。

近年来因受气候条件影响，大部泉点流量明显减小或枯竭。

山前区地下水埋深多大于5m，蒸发排泄强度微弱，多以地下迳流补给河谷区。

河谷区以人工开采排泄为主，或地下水补给地表水排泄。

辽西地区地下水迳流条件较好，以溶滤作用为主，矿化度较低，水化学类型主要为重碳酸钙型。

彰武等地区含水层岩性及迳流条件稳定性较差，故地下水化学类型变化较大。

2高氟水的成因分析辽西北地区高氟地下水的形成与地质、水文地质条件密切相关，尤其受周围岩石矿物成分及地下水埋藏深度影响。

2.1岩石矿物成分是高氟地下水形成的物质基础地下水化学成分的形成受周围岩石矿物成分的影响，围岩含氟量的高低直接影响地下水的含氟量变化。

辽宁省西北部低山丘陵地区，大面积出露安山岩、凝灰岩等酸性熔岩，还有各期花岗岩，特别是花岗岩的断裂与裂隙中充填有莹石（化学成分主要为CaF2）矿脉，这些岩石氟含量较高，裸露地表。

在不断遭受物理及化学风化作用的同时，受大气降水入渗淋虑作用影响，岩石中的氟离子被溶解进入地下水中。

在径流不畅的条件下，再经蒸发浓缩，形成高氟地下水。

2.2水文地质环境对氟离子变化的制约既然有着广泛的氟源，地下水在形成运动中，氟离子必然要在一定条件下富集。

以黑山山前倾斜平原区为例说明。

在黑山山前倾斜平原区，区内浅层地下水含氟量由西北向东南表现出低-高-低的明显变化规律。

这种规律的分布，主要受第四纪水文地质环境的控制。

在扇地中后缘为地下水径流溶滤带，地下水以水平运动为主，不利于盐类滞留，所以地下水含氟量适宜。

向东南进入扇地前缘一带，含水层变薄，含水介质颗粒变细且混有粉土，粉质粘土、粉土层增厚达25m左右，地下水迳流由畅通变为滞缓，为氟离子聚集创造了良好的条件。

此外，由于本区降雨量与蒸发量相差悬殊，蒸发量为降雨量的3～5倍，有利于蒸发浓缩作用进行，使盐分积累于浅层水中，氟量也相应增高，形成高氟地下水。

在东南部绕阳河冲积平原，表层为粉质粘土和粉土，厚度变薄，而砂、细砂或粉细砂含水层厚度增大，特别是绕阳河、康屯两乡的广大地区，含水层厚度40～80m，水循环作用增强；加之地下水与河水关系密切，旱季河水排泄地下水，雨季河水补给地下水，因此，在东南部绕阳河冲积平原地下水含氟量适宜或偏低。

综上所述，高氟水形成于一定的水文地球化学环境中，与所处母岩、地貌、水文地质环境有密切关系。

2.3粘性土层是氟离子的储存场所土壤氟离子含量垂向上随岩性的变化而异，无论是高氟区还是低氟区，均表现出粘性土的含氟量相对较高，可见，粘性土对氟离子具有较强的吸附能力，是氟离子的储存场所。

3高氟水改水模式在上世纪八十年代，辽宁省投入了大量资金实施防氟改水工程，但改水效果不佳，目前全省仍有六十余万人在饮用高氟水。

通过对辽西北高氟地下水分布地了解和成因分析，结合当地水文地质条件，提出以下几种防氟改水模式，以有效改善高氟地下水区居民的饮水状况，真正使人们摆脱饮水性氟中毒的威胁。

在熟悉辽西北水文地质条件的基础上，确定氟病区优质饮用水源供水地段和层位，针对地氟病区的地质环境条件和高氟水的赋存规律、分布特点及形成条件，在不同地貌单元，采用不同的改水与取水模式。

3.1平原区改水模式平原区主要包括黑山县山前倾斜平原、柳河中下游地区、秀水河中上游地区、老哈河中上游河谷。

地下水类型均为松散岩类孔隙水。

松散岩类孔隙水以深层地下水为人畜饮用水源，根据深层水含氟量低这一特点，开采、饮用深层水即可达到防病的目的。

以黑山山前倾斜平原为例具体说明其可采用的取水模式。

在黑山县山前倾斜平原高氟区，深浅含水层间存在较为连续稳定的粉质粘土层，利用这一天然隔水层即可达到封止上层高氟水、开采深层低氟水的目的。

止水深度根据隔水层埋藏深度确定。

如半拉门、无梁殿以北，止水深度5～15m；胡家、二道一带，止水深度10～20m；四间房、历家一带，止水深度为30～40m；大虎山、常兴、代平坊一带，止水深度35～45m。

地下水取水模式的管井材料宜采用铁管或钢管，滤水管为垫筋绕丝的钢管、铁管。

成井结构视地下水埋深含水层厚度而定，可采用完整井或非完整井。

值得提出的是，以往所有的农灌井，均为多层混合水井，亦被称为“通天井”。

这种井使深、浅层水质混合，破坏了防氟效果，在以后的防氟改水工程中必须注意。

3.2丘陵区改水模式对丘陵含水层单一的高氟区，在第四纪难以找到低氟水，可以找低氟的基岩裂隙水。

基岩裂隙水赋存于线性充水带和基岩风化裂隙中。

地下水的富水性受岩性、构造及地貌条件的控制。

风化裂隙水埋深大，富水性差，单井涌水量小于100 m3/d，个别地段无水。

线性充水带地下水较丰富，水量一般为26-225m3/d，最大可达1714 m3/d。

根据地下水赋存条件及富水程度的不同，采用不同的开发模式。

3.3异地引水改水模式对于研究区内不能找到上面所述改水模式的理想水文地质条件的部分地段高氟区，可选择从远处引水，以解决人畜饮用水源。

老哈河、崩河、牤牛河、黑水河等主要河流阶地地层二元结构明显，上部为粘性土夹中细砂层，下部为砂砾（卵）石层。

河流阶地下部砂砾（卵）石含水层地下水氟离子含量小于1g/l。

因此，河流两侧高氟水区可引取河流阶地砂砾（卵）石层中地下水作为改水引水层，引水距离1-1.5km。

因河流规模大小的不同，阶地厚度各异，老哈河成井深度为25-55m，其它各河流成井深度为20-35m，成井结构同平原区取水。

4结论平原区地下水类型均为松散岩类孔隙水。

根据深层水含氟量低这一特点，开采、饮用深层水即可达到防病的目的，地下水取水模式的管井材料宜采用铁管或钢管。

对丘陵含水层单一的高氟区，可以找低氟的基岩裂隙水。

基岩裂隙水赋存于线性充水带和基岩风化裂隙中。

风化裂隙水赋存于岩石的风化裂隙，根据其赋存特点，管井宜井深度30-45m，井径0.2-0.3m，弱风化段基岩可采用裸孔。

构造裂隙水的开采应在线性充水带的富水部位呈带状分散布置管井，宜井深度为100-150m，井径0.15-0.35m。

对于研究区内不能找到上面所述改水模式的部分地段高氟区，可选择从远处引水。

参考文献[1]殷明鹏，张德林等.辽宁省西北部地区高氟地下水环境调查与改水示范工程报告.锦州：辽宁省第一水文地质工程地质大队，2006.[2]张恩沛等.辽宁省地下水氟离子含量分布图（1：175万）.沈阳：辽宁省地质环境监测总站，1983.。