地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布的控制

地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布的控制 地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布 的控制 第17卷第2期湖南省环境生物职业技术学院2011年6月JournalofHunanEnvironment—BiologicalPolytechniVo1.17No.2 Jun.201l 文章编号iI671—636I(20II)02—0022—04 地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布的控制 赵伟 (中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074) 摘要:氟是人体内所必须的微量元素,但过多的摄入会引发氟中毒.豫东平原在全国来说是个氟中毒严重 的地区,高氟水分布范围广,背景值高,当地居民往往通过饮用浅层地下水而导致氟中毒.浅层高氟水的分布 总体上呈由西北向东南逐渐增多的态势,而局域的地形地貌使得高氟水的分布呈现出斑状,条带状的形态. 一 般来说,洼地有利于高氟水的富集.图1,表1,参3. 关键词:豫东平原;地形地貌;高氟水分布规律 中图分类号:X83文献标识码:A 氟在自然界广泛存在,同时又是人体所必须 的微量元素之一,摄入适量的氟有助于人体的健 康,但若长期摄人大量的氟则会造成氟中毒,通常 会引发氟斑牙,氟骨病等疾病.在我国饮水型氟中 毒是氟中毒的主要形式.根据我国生活饮用水水 质 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 (GB5749—2006),生活饮用水中氟化物含 量不得超过1mg/L…. 河南省是我国人口较密集的省份之一,以及 农业,工业大省,同时又是高氟病的高发区,据河 南省80年代的调查,共发现12770个氟病区【2J. 研究区一豫东平原包括开封南部以及周口的大 部,是河南省高氟病最严重的地区,严重影响了当 地居民的身体健康以及社会经济发展.本文通过 野外实地调查以及水样测试,简要探讨豫东地区 浅层高氟地下水的分布规律. 1研究区概况 研究区一豫东平原,位于河南省东部,包括开 封地区的通许,尉氏等县的大部,许昌地区的鄢陵 县,周口地区的扶沟,西华,太康以及商水县的小 部分,漯河地区的东部,呈"十字形",面积共7456 km.地理坐标为:东经114.00,114.52,北纬 33.31,34.47. 研究区地处中纬度温带季风气候区,属典型 的大陆性气候,四季分明,夏秋多雨,春冬干燥.平 均气温l4.4?,多年平均降水量为686.3n'Lrn. 2浅层水高氟背景值 豫东平原地区人们日常生活饮用水主要来自 浅表的地下水,因此将工作重点放在了浅层地下 水上.以50m为界限,将地表以下50m含水层中 的水称为浅层地下水,是这次所研究的重点. 参照国家饮用水标准,将地下水中氟含量分 为三个量级,即氟浓度<0.5mg/L的为低氟水, (O.5,1mg/L)的为中氟水,>1ng/L的为高氟水. 在研究区共取得浅井水样198个,并进行了 收稿日期:2010一l1—26 作者简介:赵伟(1986一),男,河南焦作人,硕士生,研究方向:水文地质环境地质研究 第17卷第2期赵伟:地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布的控制23 水质化验分析,从氟离子含量统计结果(表1)中 可以看出,有44个水样为低氟水,占总体的22. 22%;56个为中氟水,占总体的28.28%;98个为 高氟水,占总体的49.50%. 表1浅层地下水氟离子含量统计表 Tab.1fluorideioncontentofshallowgroundwater 由此可以得出,豫东地区浅层地下水中氟离 子的背景值普遍高,高氟水中氟离子浓度主要集 2.0mg/L之间,共有70个,占高氟水 中在1.0— 样的71.43%.氟离子含量变化范围较大,氟含量 最小值为0.04mg/L,最大为3.8mg/L,呈两端少 中间多的态势. 3浅层高氟水分布规律 3.1高氟水分布范围 根据野外记录资料和实验数据绘制出研究区 浅层地下水中氟含分布图(图1),从图中我们可 ' 兰考县 P,,,I一 f…… 麓羹}一/嚣j一一-t' 一曩蓑康县r., 一 _ 二 一 {是 ,一,…,,一 圈例 口县城团乡镇 口村庄口河流 团水库 f?割士r叫 -… l-一.— 图1豫东平原浅层高氟地下水分布图 Fig.1TheDistributionofhigh—fluorinegroundwaterinYudongHain 以看出,豫东地区的高氟区面积比较大,高氟分布留镇一仇楼镇一半坡店乡一带,其中1.5—2.0 广泛.对各级含量的氟区面积进行统计,超过国家mg/L级别呈片状分布,张振环村氟含量达3.0 饮用水标准的地下水累计占了研究区面积的三分mg/L; 之一,达到了2100余.(2)通许县南部的邸阁乡和江村镇,白潭镇后 从图中可以看出,豫东平原高氟水主要分布三所楼一扶沟县包屯镇马村一带,其中百里池一 在以下5个地带:杜庄氟含量达2.0—3.0mg/L,江村镇小部分地区 (1)开封县东南部,主要分布于八里湾镇一陈氟含量>3.5mr/L; 湖南环境生物职业技术学院2011年6月 (3)鄢陵县东南部,大马乡一张桥乡一古城乡 一 南坞乡,其中大马乡胡中一许铺一带氟含量达 2.0,3.0mg/L,潘庄氟含量3.0—3.5mg/L; (4)扶沟县东南部,高氟水分布于贾鲁河两 侧,左侧的练寺镇一红花集镇一带,右侧曹里乡呼 庄一吕潭乡一汴岗镇一聂堆镇一带,其中汴岗镇 大部分区域地下水氟含量>3.5mg/L; (5)西华县的迟营乡一李大庄乡,西夏亭镇, 张明乡一张庄乡一汤庄乡,青年村乡,这些地区地 下水氟含量一般在1.0—2.0mg/L,张庄乡附近地 下水氟含量2.0,3.0mg/L. 3.2高氟水分布特点 研究区浅层高氟地下水的分布具有如下特 点: (1)从整体看来,由西北向东南,高氟地下水 分布区逐渐变多,主要分布在研究区的东南部; (2)氟在地下水中的分布具有分带性的演化 规律.从冲积平原的顶部到边缘地带,地下水中氟 含量由低渐高,高氟水主要分布在中部和边缘的 洼地中. (3)高氟水分布形状复杂,并不是成片分布 的,而是在高氟区里分布有低氟区,高氟区呈斑 状,条带状分布.条形岗地,冲积残岗地区一般为 中,低氟地下水的分布区,而高氟地下水大部分位 于河问洼地,背河洼地及河间平地等地势平缓低 洼处. 4地形地貌特征对高氟水分布的控制 4.1区域地形地貌 从全省的角度来看,豫东地区地处河南省东 部,属于黄河洪泛平原区,地形平坦,地势向东南 缓倾斜,全区海拔较低,东北部中牟县一带海拔多 在8Om左右,东南部商水县一带海拔多在45m 左右,地面坡度一般为1/5000,1/8000.而在豫 东平原的西部,即郑州一平顶山一线以西,为山区 地貌,主要由中山,低山和丘陵组成,海拔大部分 在500—1500113,具有地势高,起伏大,坡度陡,水 流切割剧烈等特点. 西部山区属于豫东平原的补给区,这个区域 由于地层岩性多为颗粒较粗的砾石,渗透性好,大 气降水人渗补给量大,地下水位埋藏深,地下水流 交替程度强烈,水化学成因主要为溶滤型,因此该 地区的地下水多为矿化度低的水,水质类型也简 单,很少出现高氟水;而豫东平原由于地势较低, 属于区域的排泄区,加之该地区是黄泛平原,地层 岩性多为细颗粒的粘土,亚粘土等,渗透性差,地 下水位埋深浅,蒸发作用强烈,地下水中的盐分容 易在地表聚集,因此高氟水在该地区广泛分布,氟的背景值较高,豫东平原地区也因此成为全省高 氟研究的重点区域. 从整个研究区来看,研究区西部更靠近区域 的补给区,受补给区的影响,该地区地下水埋深较 深,地下水径流途径短,水岩交换作用较弱,因此 该地区的地下水多为低氟水;而研究区东部则为 区域的汇区,该区接受的地下水补给,经过长距离 的径流,并且径流缓慢,使得水岩交换作用充分, 沿途不断有氟进入到地下水中,地下水则可以携 带更多的氟,为氟的累积富集提供了有利条件,因 此该地区多出现高氟水. 4.2局域地形地貌 区域上的地形地貌单元,为氟的分布提供了 一 个宏观尺度上的大概分布范围,当涉及到某一 小范围区域氟高氟低的问题时,就难以解释清楚, 我们从高氟的分布图中可以看出,高氟的分布并 不是成片分布的,在高氟分布区被低氟区分割开 来,高氟分布呈现岛状,斑状,插花状形态.此时就 应该用局域的地形地貌(微地貌)来进行解释. 局域的地形地貌反映了在小尺度空间范围内 地形的起伏变化情况,它控制了浅表小范围内的 地下水流场. 由于历史上黄河具有游荡性的特点,多次泛 滥改道,在研究区大型扇状平原中形成了许多小 型微地貌,如故河道沙滩地,长条状岗地,洼地,掩 埋型洼地等,使平原呈现岗,洼地相间分布的地貌 特征.这些微地貌对研究区浅层高氟地下水有重 要的控制作用. 岗地由于地势高,地下水径流条件好,有利于 氟向低洼地迁移,且水位埋深相对比较大,蒸发量 相对少,故一般为低,中氟水的分布区.而洼地由 于其独特的地形特点,造成了高氟水的聚集,主要 有以下几个方面: ?洼地地势低,多是地下水的排泄区,地下水 第17卷第2期赵伟:地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布的控制 从补给区到排泄区的径流过程中,随蒸发浓缩和 水岩作用的影响,含氟盐类不断聚集,氟含量增 高; ?地表水不断在洼地汇集,带来更多的盐分; ?洼地水位埋深相对较浅,蒸发作用相对强 烈,随着时间的延续,地下水溶液逐渐浓缩,氟离 子浓度增加; ?洼地沉积物颗粒比较小,渗透性差,水力坡 度小,径流滞缓,为岩层中含氟盐的溶解提供了充 足的时间; ?洼地沉积物颗粒细小,比表面积大吸附能 力强,可交换吸附地下水中钙离子,形成低钙的地 下水,加速氟离子的溶解. 5结论 豫东平原区高氟分布范围广,约占研究区的 三分之一.氟背景值普遍高,高氟水中氟离子浓度 主要集中在1.0—2.0mg/L之间. 高氟区的分布受地形地貌特征的影响:区域 的地形地貌控制了高氟的整体布局,豫东平原处 于黄河冲洪积平原,地势低下,受地形势的影响, 这里往往是地下水的汇区,使得研究区高氟分布 面积较广;而并非高氟水是成片分布的,高氟的分 布往往是呈岛状,斑状,插花状形态,这时应该从 局域地形地貌的角度来解释氟分布更微观层次的 现象,研究区岗地和洼地的广泛分布,使得高氟 水,低氟水交叉分布. 参考文献: [1]中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》 GB5749—2O06. [2]河南省地方性氟中毒环境水文地质研究报告[R].河 , 南省地质矿产局环境水文地质总站,1985. [3]中华人民共和国区域水文地质普查报告,开封一漯河 一 杞县幅[R].河南省地质矿产局水文地质一队, 1981. YudongPlaintopographycontrolsthedistribution 0fhigh—fluorinegroundwater ZHAoWei (CollegeofEnvironmental,ChinaUniversityofC.eoscience,Wuhan430074,China) Abstract:FluorideisaPaceelementwhichisnecessaryforourbody,butexcessiveintakecanc ause fluorosis.YudongplainisaseriOUSareaoffluorosisinourcountry,widedistributionoffluori dewater, andbackgroundvalueishigh,localresidentsaleoftensickcausedbydrinkinghigh— fluorineground— water.Ieareaofhish— fuorinegroundwaterdistributionwasincreasedgraduallyfromnorthwestto southeastingeneral,andlocaltopographymakesthedistributionofhigh— fluorinewater,showinga patchy,bandedform.Generallyspeaking,depressionisconducivetotheenrichmentofhighfl uoride water.1fig.,1tab.,3refs. Keywords:YudongPlain;topography;distributionoffluorinewater