郭常來，曹玉和，蔡 賀，李旭光

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽110034；2.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，吉林長春130021）

吉林省是全國氟中毒較重的省份之一，中毒類型為飲水型?熊紹禮，安鐘元，許國章.吉林省西部低平原地下水含氟狀況及防氟改水研究.1985..飲水型氟中毒系指機體以飲水為主要途徑攝入過量氟所引起的地域性氟中毒，主要病癥表現(xiàn)為氟斑牙和氟骨癥［1］.吉林省氟中毒流行于15個縣（市）區(qū)，3171個自然屯，氟斑牙患者66萬余人，氟骨癥患者5.5萬余人，氟斑牙患病率36.96%，氟骨癥患病率3.06%.上述病屯除安圖縣5個病屯和輝南縣2個病屯居于吉林省東部山區(qū)外，其余均位于松嫩平原，分布于吉林省西部的大安、通榆、洮南、鎮(zhèn)賚、洮北、乾安、前郭、長嶺、扶余、雙遼、農(nóng)安等縣（市）區(qū)［2］（見圖1）.這些地區(qū)在地貌上主要為低平原、高平原和山前扇形平原的低洼地帶，居民用水主要是第四紀淺層水，高氟區(qū)地下水氟含量一般為1～3 mg/L，飲用高氟水是氟中毒的主要原因［3］?熊紹禮，王德昌，高山.吉林省防氟改水技術(shù)調(diào)查研究報告.1985.因病致殘、因病致貧的現(xiàn)狀相當(dāng)嚴重，嚴重制約了病區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展.控制氟中毒，至今還未發(fā)現(xiàn)有效藥物食物，只能通過降低飲用水中氟含量來控制，目前唯一的辦法就是因地制宜，尋找低氟水源［1］.

1 氟的來源

吉林松嫩平原地下水中氟的來源主要是周邊山區(qū)巖石中氟的釋放和平原內(nèi)部巖石中氟的溶解［4］.周邊山區(qū)巖石中氟釋放后，再經(jīng)地下水流遷移，在地下水徑流的匯水區(qū)或徑流-匯水區(qū)內(nèi)富集而形成高氟水.上述氟來源中以周邊山區(qū)巖石中氟釋放為主.氟的主要來源區(qū)為大興安嶺、東部及南部高平原［5］.

大興安嶺來源區(qū)主要由華力西期、燕山期花崗巖和中生代火山巖組成.在漫長的地質(zhì)歷史時期中，巖石經(jīng)受了強烈的風(fēng)化作用，致使風(fēng)化層厚度達數(shù)十米，巖石中的氟得到了充分的釋放并進入地下水中.經(jīng)過對巖石氟含量的測定，巖石中氟含量介于1.53～3.63 mg/L，氟的釋放系數(shù)達到 0.073～1.52（見表 1）.

表1 大興安嶺地區(qū)巖石含氟量、釋放系數(shù)統(tǒng)計表Table 1 The fluoride contents and release degrees of rocks in Daxinganling area

東部及南部高平原氟的原始來源為長白山區(qū)的花崗巖、火山巖和玄武巖類.據(jù)巖石氟含量測定和含氟礦物分析，東部及南部高平原地區(qū)的巖石中氟含量介于4.2～102 mg/L，平均含量為55 mg/L.主要含氟礦物有：方氟硅鉀石（2KF·SiF）、方霜晶石（NaF·CaF2·AlF·H2O）、氟硅鈉礦（3Na2O6·CaO·2SiO2·ZnO2·2HF）、水鋁氟石（CaF2·2Al（FOH）2·2H2O）、鉀冰晶石（2KF·NaF·3AlF3）等.

氟在巖石、土壤中的含量比在地下水中的濃度要高出幾個數(shù)量級，因此，在巖石-土壤-地下水系統(tǒng)中經(jīng)常保持較高的濃度梯度，存在著氟從巖石、土壤中向地下水中轉(zhuǎn)移的潛在可能性［2］.在基巖地區(qū)，巖石在風(fēng)化過程中，其中的氟化物被地下水所溶解，水中氟含量的高低與所流經(jīng)的巖石類型的富氟程度有密切的關(guān)系.例如在松嫩平原西側(cè)的大興安嶺一帶，廣泛分布有火山巖-次火山巖和螢石礦脈，構(gòu)成典型的富氟地球化學(xué)環(huán)境區(qū).據(jù)《吉林省西部低平原地下水含氟狀況及防氟改水研究》（熊紹禮等，1985），吉林松嫩平原地層中不同程度地含有磷灰石、角閃石、黑云母、電氣石等含氟礦物，這些礦物中的F-經(jīng)溶濾作用或水合作用進入地下水中，為地下水中氟的來源提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ).

螢石和磷灰石的溶濾作用如下：

云母的水合作用：

從上述兩個來源區(qū)巖石釋放出的氟進入地下水后，隨地下水徑流向平原匯水區(qū)域運移，在通榆至乾安一帶富集形成高氟水.根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件分析，兩個氟來源區(qū)雖然具有共同的水化學(xué)富集區(qū)，但其控制范圍各有所局限.大興安嶺來源區(qū)的控制范圍大致在通榆縣的邊昭鎮(zhèn)—長嶺縣的三十號鄉(xiāng)—乾安縣的大布蘇泡、安唱鎮(zhèn)、讓字鎮(zhèn)—前郭縣的新廟鎮(zhèn)連線以北的廣大地區(qū)，連線以南的地區(qū)受東部和南部高平原來源區(qū)的控制（圖2）.

2 氟中毒病區(qū)的水文地質(zhì)特征

氟中毒病區(qū)是在地下水區(qū)域性或地域性地下水動力條件影響和控制下形成的，大都出現(xiàn)在地下水的徑流-匯水區(qū)和匯水區(qū)，以匯水區(qū)為主.在松嫩平原的西部，徑流區(qū)僅存在于通榆的向海以西、雙崗以北地區(qū)，在東部徑流區(qū)僅存在于長嶺縣城至新安鎮(zhèn)連線以東，北界嫩江，南部幾乎無徑流，越松遼分水嶺后直接進入?yún)R水區(qū)，水文地球化學(xué)作用是以富集為主.

松嫩低平原氟中毒病區(qū)地下水儲存于第四系上更新統(tǒng)和中更新統(tǒng)砂層，下更新統(tǒng)砂礫石層，新近系泰康、大安組砂巖，以及白堊系下統(tǒng)明水、四方臺組砂巖的儲水構(gòu)造中，地層巖性見圖3.第四系上更新統(tǒng)砂層地下水單井涌水量多小于100 m3/d，其他含水層涌水量都在500～3000 m3/d，局部低于500 m3/d.第四系上更新統(tǒng)水化學(xué)類型比較復(fù)雜，但是具有比較明顯的水平分帶性.在通榆縣四井子經(jīng)雙崗鎮(zhèn)連線以西和北部地區(qū)為HCO3-Mg·Na或Na·Ca型，在該連線向南、向西經(jīng)大布蘇泡至乾安、安字鎮(zhèn)一帶，地下水化學(xué)類型遞次變?yōu)?HCO3·Cl—Cl·HCO3—C 型水，陽離子組合變?yōu)镹a·Ca或Na型.地下水溶解性總固體由1.0～3.0 g/L，甚至更高，地下水氟含量介于1.0～12.0 mg/L.埋藏于其下的第四系中下更新統(tǒng)含水層以及新近系和白堊系含水層的水化學(xué)類型均為HCO3型水，溶解性總固體在1.0 g/L以下.

高平原氟中毒病區(qū)主要分布于農(nóng)安縣境內(nèi)的波羅泡子、元寶泡子和敖寶圖泡子等積水洼地.洼地約低于高平原正常臺面3～10 m，并成為地域性匯水洼地，除匯集地表徑流外，有的泡子還有常年或季節(jié)性溪流注入，同時也是第四系地下水的匯水盆地.地下水儲藏于第四系中更新統(tǒng)黃土狀亞黏土或湖相堆積的粉細砂、亞黏土和白堊系下統(tǒng)青山口組砂巖中.第四系中更新統(tǒng)含水層單井水量一般都在20～100 m3/d，水化學(xué)類型為 HCO3·SO4或 HCO3·Cl、Cl·HCO3型水，陽離子則以Na或 Na·Ca為主，溶解性總固體 1000～3000 mg/L，或大于3000 mg/L的微咸水、咸水.氟含量一般在3.0～5.0 mg/L，高者可達7.0～8.0 mg/L.下伏為白堊系下統(tǒng)青山口砂巖，單井涌水量低于500 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca或Ca·Na型水，氟含量低于1.0 mg/L，溶解性總固體低于1000 mg/L.

3 防氟改水對策

解決病區(qū)氟中毒，只能通過因地制宜，尋找低氟水源.首先進行地方病高發(fā)區(qū)專項水文地質(zhì)調(diào)查，查清病區(qū)水文地質(zhì)條件，明確致病含水層和改水目的層；采用物探工作來確定含水層厚度以及示范井井位；在鉆探施工過程中嚴格控制鉆探成井工藝，保證示范工程的成功性.

根據(jù)上世紀80年代和本次實施的東北地方病嚴重區(qū)地下水勘查及供水安全示范項目在氟中毒區(qū)的專項水文地質(zhì)調(diào)查和防氟改水示范工程研究結(jié)果，在鎮(zhèn)賚、洮南、洮北、大安、通榆縣的西部和北部，防氟改水目的層為新近系泰康組含水層，含水層由中、細砂巖及砂礫巖組成，單井涌水量在500～1000 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Na或Ca·Na型水，溶解性總固體低于1000 mg/L.個別地段新近系泰康組含水層氟含量超過1.0 mg/L時可開采新近系大安組，成井時要嚴格進行止水，止水部位可在第四系中更新統(tǒng)黏土中進行.個別以新近系大安組作為防氟改水目的層的防氟井，應(yīng)進行二次止水，第二止水段可放在新近系泰康組底部的泥巖中.

在通榆縣的南部，乾安、扶余、前郭和長嶺西部，可將新近系大安組作為防氟改水開采目的層，該層地下水單井涌水量500～1000 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca或 Ca·Na、Ca·Mg 等型，溶解性總固體低于 1000 mg/L，氟含量低于1.0 mg/L，止水一次，阻斷上覆第四系高氟水下滲，止水部位為第四系中更新統(tǒng)黏土層，成井工藝見圖3.在長嶺西部和雙遼等地以白堊系上統(tǒng)明水或四方臺組粉細砂巖、中細砂巖含水層為防氟改水目的層，多為構(gòu)造裂隙水，成井做一次止水，止水部位為白堊系上統(tǒng)明水或四方臺組泥巖，單井涌水量100～500 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg或Ca·Na型水，溶解性總固體低于1000 mg/L，氟含量低于1.0 mg/L.

4 結(jié)語

高氟水的形成大都是在地下水徑流緩慢的匯水區(qū)域或局部匯水地段［6］.地形顯示為負地形中的極負地形或正地形中的負地形，是地下水及地表徑流的匯集區(qū)，同時也是水文地球化學(xué)作用的元素富集區(qū)，是本區(qū)高氟水形成的普遍機制.

研究區(qū)為吉林省氟中毒規(guī)模最大的區(qū)域，分布面積大，氟含量高，病情重，防氟改水應(yīng)以打井改水為主，防病改水應(yīng)先對病區(qū)進行專項水文地質(zhì)調(diào)查，再進行物探確定防病改水供水目的層位置及井位，然后進行鉆探成井.開采目的層以新近系泰康組和大安組含水層為主，局部地方開采白堊系明水、四方臺組及嫩江、青山口組構(gòu)造裂隙水，應(yīng)選擇最有效、最經(jīng)濟的含水層為開采目的層.從保護水資源和地下水環(huán)境考慮，對防氟改水井采取先進有效的成井工藝，做好止水工作，避免上下層水串通及二次污染，以達到防氟改水的目的.考慮到該區(qū)地下水的特點，采用了U-PVC塑料管，可防止水井運行過程中鐵銹的二次污染.

［1］郭常來，李旭光，蔡賀，等.中國東北地氟病防病改水示范：以肇源縣為例［J］.中國地質(zhì)，2010（6）:651—656.

［2］湯潔，卞建民，李昭陽，等.松嫩平原氟中毒區(qū)地下水氟分布規(guī)律和成因研究［J］.中國地質(zhì)，2010（6）:614—620.

［3］周和宇，周婷婷.我國農(nóng)村安全飲用水地區(qū)差異及對策研究［J］.中國農(nóng)村衛(wèi)生事業(yè)管理，2009（7）:524—527.

［4］邸志強，李景春，苗英，等.東北地區(qū)飲水型地氟病與地質(zhì)環(huán)境［J］.地質(zhì)與資源，2008，17（2）:153—157.

［5］蔡賀，王長琪，張梅桂，等.中國東北飲水型地方性氟中毒的地質(zhì)環(huán)境特征及防治［J］.中國地質(zhì)，2010（6）:646—650.

［6］沈照理.水文地球化學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1999.