水文地质论文淮河流域地氟病环境水文地质因素及防病方向的研究

水文地质论文：淮河流域地氟病环境水文地质因素及防病方向的研究提要：地方性氟中毒病在淮河流域分布较广，部分地区发病率较高，对居民身心健康和区域经济社会发展造成危害。本文以前人工作成果为依据，基于中国地质调查局地质大调查项目多年的数据积累，从整个淮河流域阐述了区内地氟病的分布状况、氟化物在平原区松散层不同层位（埋深小于20m，20～50m，大于50m）地下水中的赋存特征和分布规律。并就本地区水文地质条件及氟化物成因概括了4种氟富集因素，探索性提出了区域地氟病区两种环境地质成病因素。针对不同地区的环境水文地质条件从供水角度提出了防病改水方向。关键词：淮河流域；地下水；地氟病；防病改水TherelationshipbetweenfluorineingeologicalenvironmentandendemicfluorosisinHuaiheRiverbasinAbstract：FluorosisoccursratherwidelyinHuaiheRiverbasin,andinsomelocalareas,theincidenceoffluorosisdiseaseisserous,whichisgravelyharmfultopeople’shealthandthedevelopmentoflocaleconomy.Inthepastdecades,somescientistsandresearchinstituteshavedonesomeworkforthefluorosis,andformanyyearsChinaGeologicalSurveyhasimplementedsomeprojectsonenvironmentalgeologicalresearchincludingthestudyoffluorosisinHuaiheRiverbasin.Basedonthepreviouswork,thispaperexpoundsthedistributionofendemicfluorosisinHuaiheRiverbasinandthefluoridecontentingroundwaterofdifferentdepths,andpointsoutfourfactorsresponsibleforfluorideconcentrationandtwofactorscausingfluorosisdisease.Somewatersupplymeasuresforpreventionandcureoffluorosisdiseasearealsodiscussedinthispaper.Keywords：HuaiheRiverbasin；groundwater；endemicfluorosis；preventionandcure1淮河流域自然概况1.1地理概况淮河流域包括淮河水系与沂沭泗河水系，总面积约26.9万km2。其中，淮河水系面积约18.9万km2，沂沭泗河水系面积约8万km2，流域主要覆盖河南、安徽、江苏、山东4省。该流域总的地形为由西北向东南倾斜，淮南山丘区、沂沭泗山丘区分别向北和向南倾斜。其内有山区、丘陵、广阔的平原及湖泊洼地，其面积分别占流域面积的百分比为：山区13％，丘陵19％，平原52％，湖泊洼地16％。1.2土壤类型淮河流域山区、丘陵区主要分布为棕壤、褐土（成土母质为各类岩石风化物、洪积冲积物及人工堆垫物）和水稻土。淮河中上游平原地区主要为黄潮土（系由河流沉积物和近代黄泛沉积物发育而成）、砂疆黑土和棕潮土等[1]，并在其间零星分布着小面积的盐化潮土和盐碱土；淮河下游平原水网区为水稻土，系由第四纪湖相沉积层组成；苏鲁两省滨海平原新垦地多为滨海盐土，含盐量较高。1.3地下水类型及特征淮河流域地下水主要分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水3种类型。其中分布最广的为松散岩类孔隙水，其次为岩溶水和基岩裂隙水，但有供水意义的主要为孔隙水和岩溶水。平原区松散岩类孔隙水在区内分布最为广泛，按其埋藏深度可分为浅层地下水和深层地下水。在流域内平原区地表下30～55m，区域上广泛分布有1层14～20厚的粘性土层，因此，传统上大致以地表下50m为界限，将埋深小于和大于50m的松散岩类孔隙含水层组分别划分为浅层含水岩组和深层含水岩组。淮河流域上游地区地下水基本是由西北流向东南，南部西部则由西向东流。北部岗状平原区浅层孔隙地下水水位埋深一般大于6m；北部低缓平原区大部分为2～4m；南部地下水位埋深大部分小于2m。浅层孔隙地下水水位主要受降水和蒸发及地表水影响，水位变幅一般为1.5～2.5m。2淮河流域内地氟病的分布状况2.1氟摄入过多的危害氟化物是人体必需的元素，各种组织均需要氟化物。人体每日摄入量1～1.5mg，为正常范围，最多不能超过4mg。过量摄入则可产生氟中毒。据有关资料：地方性氟中毒主要侵犯骨骼系统，表现为氟斑牙和氟骨症。病情轻者牙釉质出现白垩、着色、缺损样改变，即所谓氟斑牙，重者可侵害骨骼，表现为全身关节疼痛、活动受限、骨骼变形，甚至发生瘫痪，即所谓氟骨症。据《环境化学毒物防治手册》[2]：氟慢性中毒后可出现慢性鼻炎、咽炎、喉炎、气管炎、牙龈炎、消化道症状（食欲不振、恶心、呕吐和上腹痛）以及神经衰弱症和氟骨症。2.2地氟病分布状况淮河流域内各省均发现有地方性氟中毒病分布，其中流域中部地区发病率较高，病区人口约4964.2万。查出8～15岁人群氟斑牙患者157.44万，成人氟骨症患者15万余人。绝大部分均为饮水型病区，饮用水氟含量高，是地氟病致病的主要原因。在采用深层地下水作饮用水源的开封地区，每升水氟含量一般也在3mg左右。2.3地氟病致病因素分析2.3.1地氟病与饮用水中氟含量的关系[3]淮河流域广大农村的生活用水大部分均采自浅层地下水，少部分采自深层地下水。饮用水中氟含量高是区内地氟病的主要致病原因，病情和患病率与饮用水氟含量密切相关。在这些地区，地氟病病因类型主要为饮水高氟型。调查和统计数据表明，在发病率较高和病情较重的地区，地下水水中氟化物的含量均较高；相反，则发病率较低，病情也较轻。当饮用水氟化物含量小于1mg/L时，地氟病的患病率均小于30%；0.7~1.0mg/L时有个别患病率点大于30%；随着饮用水中氟化物含量的增高，地氟病的患病率也随之呈之下上升状态。2.3.2地氟病与农作物氟含量的关系地氟病的另一主要影响因素是病区粮食和蔬菜等农作物中氟化物的含量较高。在淮河流域地氟病发病率不同的地区内，除淮北等一些煤矿区蔬菜中的氟含量明显偏高外，其余地区农作物中的氟化物含量差别不大，但不同粮食种类氟含量则有所不同。因此，对于不同饮食结构，则会影响氟的摄入总量，从而影响地氟病病情。如在调查中发现，病区生活水平较好的居民氟斑牙患病较轻，这可能与其主要食用氟含量较低的小麦面粉有关；而对于主要食用粗粮，尤其是山芋的居民，则可能因摄入较多量的食物氟而加重了地氟病的病情。2.3.3地氟病与矿区氟污染的关系淮河流域煤矿储量丰富，是国内的主要能源基地之一。但同时，煤矿矿区也是氟污染的主要分布区。这些地区的大米、玉米、山芋及蔬菜等农作物中的氟含量也较高，导致当地居民氟摄入总量增加，使得地氟病的发病率也随之增高。尤其在开采规模大，时间长的矿区附近，地氟病患病率明显偏高，病因类型主要为饮水-食物高氟型。3平原地区孔隙地下水中氟化物的分布状况及其来源3.1地下水中氟化物的分布状况髶3.1.1地下水位埋深20m的浅层地下水中氟化物的分布依氟化物含量全区可分为3个区，分述如下：髴安徽省地质环境监测总站.安徽省两淮地区地氟病地质环境调查及防治方向研究报告，1992.髵宿州地区卫生防疫站、环保监测站.奎濉河及其沿岸地下水水质调查与评价，1983.髶中国地质调查局南京地质调查中心.淮河流域环境地质调查报告，2008.注：小麦面粉氟含量均小于0.65mg/kg；.样品重量均为千克；有些病区样品数量较少，仅供参考。氟化物含量≤1.0mg/L区：分布于流域内平原区西北部、北部、淮北中北部地区以及江苏东部等地，面积145827.32km2，占平原区面积约76.77%。氟化物含量为1.0～2.0mg/L区：分布于河南东部，山东南部，安徽西北部，江苏北部及沿海地区，面积38840.86km2，占评价区20.45%。本区含量超标，一般超标0.07～0.70倍。氟化物含量＞2.0mg/L区：主要分布于豫东、鲁南、皖北北部以及苏北等地，面积5820.29km2，占平原区面积约2.78%。区内地下水中氟化物含量超标倍数较多，一般超标1.06～2.00倍。河南段最大值出现鄢陵县张桥县乡中，含量4.56mg/L，超标3.56倍。3.1.2地下水位埋深20～50m的浅层地下水中氟化物的分布依氟化物含量全区可分为3个区，分述如下：氟化物含量≤1.0mg/L区：主要分布于豫中、豫东、鲁南、皖北西北和北部以及苏北等地，面积132523.38km2，占平原区面积73.35%。氟化物含量为1.0～2.0mg/L区：主要分布于河南开封—太康—沈丘县、山东梁山—荷泽县，皖北中北部以及苏北等地，面积43393.15km2，占平原区面积约24.02%。本区含量超标，一般超标0.04～0.70倍。氟化物含量＞2.0mg/L区：主要分布于豫东、鲁南、皖北北部以及苏北北部等地，面积4760.23km2，占平原区面积约2.63%。区内地下水中氟化物含量超标倍数较多，一般超标1.05～1.70倍。河南境内最大值出现在项城市郑郭乡张堂村东，含量5.62mg/L，超标4.62倍。3.1.3地下水位埋深50m的深层地下水中氟化物的分布依氟化物含量全区可分为3个区，分述如下：龚建师等：淮河流域地氟病环境水文地质因素及防病方向的研究氟化物含量≤1.0mg/L区：主要分布于河南郑州—通许—鹿邑与郑州—漯河—固始县，山东东明、郓城—济宁—微山，皖西北以及江苏丰县—沛县、邳州—宿迁—淮阴等地，面积148442.61km2，占平原区面积约85.37%。氟化物含量为1.0～2.0mg/L区：主要分布于豫北、豫东，山东鄄城—曹县，皖北西部、北部以及苏北北部和东部等地，面积19485.55km2，占平原区面积约11.21%。本区含量超标，一般超标0.02～0.90倍。氟化物含量＞2.0mg/L区：主要分布于豫中、豫南，山东中东部，安徽北部砀山、西部界首、临泉、阜阳等地，面积5951.48km2，占平原区面积约3.42%。本区含量超标倍数较多，一般超标1.10～1.50倍。河南段最大值出现在周口市，含量3.18mg/L，超标2.18倍。3.2地下水中氟化物的主要形成原因氟化物超标范围分布较为广泛，埋深小于20m、20～50m和大于50m的地下水中均有分布。埋深小于20m的地下水中含量为1.01～5.45mg/L；埋深20～50m的地下水中氟化物含量为1.01～5.62mg/L；埋深大于50m的地下水中氟化物含量为1.02～3.18mg/L。地下水中的氟化物主要来源是岩石、土层中氟化物。流域内岩石、土层中氟化物含量较地下水中含量高出许多甚至几个数量级，因此，在岩石风化过程中，部分氟化物被地下水所溶解，导致氟化物含量增高。如河南省伏牛山一带，因广泛分布含氟化物的花岗岩和萤石矿脉，构成典型的富氟地球化学环境区，该区有高氟化物地下水分布。许昌及平顶山一带山前地区氟含量一般为1.0～2.0mg/L髴。对于松散沉积物而言，其氟化物含量与颗粒粗细关系密切，颗粒越细则总氟化物和水溶性氟化物越高，而且水溶性氟化物与总氟化物的比值也越大，因此，细颗粒的沉积物（粘粒和粉粒）为地下水中氟化物来源提供了丰富的物质基础。宿州、宿迁、苏北沿海一带浅层土壤以粉土、粘土为主，该区浅层地下水大部分氟化物含量为1.0～2.0mg/L，个别地区含量大于2.0mg/L髴。髴中国地质调查局南京地质调查中心.淮河流域环境地质调查报告，2008.龚建师等：淮河流域地氟病环境水文地质因素及防病方向的研究637中国地质2010年浅