李 陽

（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)勘察院，銀川 750021）

水中的氟離子含量過高或過低都會(huì)影響動(dòng)植物的生長發(fā)育，它不僅會(huì)增加人體的齲齒發(fā)病率，侵蝕骨骼等礦化組織，還會(huì)影響動(dòng)植物的新陳代謝[1]。氟過量攝入導(dǎo)致的氟中毒現(xiàn)象在我國內(nèi)陸地區(qū)十分普遍，以氟過剩為特征的氟中毒主要集中于干旱及半干旱區(qū)[2]。通過認(rèn)識(shí)氟的空間分布規(guī)律及高氟水形成的環(huán)境特征，人們可以有效控制病源水體，從根本上防止氟中毒的發(fā)生，保護(hù)人畜健康，探索有效利用高氟水的途徑，使干旱區(qū)本就貧乏的水資源不至于浪費(fèi)[3]。本文通過查明星海湖與周邊地下水的補(bǔ)排關(guān)系，分析石嘴山市星海湖湖水的各類補(bǔ)給源，使用均衡法計(jì)算天然狀態(tài)下進(jìn)入湖水的水量和氟離子量。

星海湖位于寧夏回族自治區(qū)石嘴山市大武口區(qū)東南部，與市區(qū)相接。星海湖總面積43 km2，湖區(qū)分為北域、東域、西域、中域、新域和南域六部分。常年性水域面積23 km2，平均深度1.5 m，北域、東域、西域、中域與新域最大水深在2 m左右，中域最大水深在4 m左右。星海湖周圍主要渠系有第二農(nóng)場渠，賀蘭山區(qū)與星海湖相通的排洪溝有大武口溝、韭菜溝、歸德溝、大風(fēng)溝和小風(fēng)溝等5條溝谷。大武口溝與星海湖北域相通；韭菜溝與歸德溝連接形成歸韭溝，與星海湖中域相通；大風(fēng)溝與小風(fēng)溝連接形成大風(fēng)溝，與星海湖南域相通。

1 星海湖各域湖水補(bǔ)給源分析及補(bǔ)排條件

在對星海湖水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析后，經(jīng)過野外勘查，筆者發(fā)現(xiàn)，星海湖湖水的主要補(bǔ)給來源有渠系引黃河水補(bǔ)給、側(cè)向地下水徑流補(bǔ)給以及洪水補(bǔ)給與大氣降水補(bǔ)給，主要的排泄是蒸發(fā)排泄和向地下水排泄。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于地形高差等原因，不同湖區(qū)的補(bǔ)給和排泄又有不同。

根據(jù)本次調(diào)查，星海湖東域主要接受第二農(nóng)場渠引黃補(bǔ)給以及大氣降水補(bǔ)給，然后向地下水排泄、蒸發(fā)排泄，水位過高時(shí)還會(huì)通過開閘放水向排水溝排泄；星海湖北域主要接受第二農(nóng)場渠引黃補(bǔ)給、大武口溝排洪溝泄洪補(bǔ)給、側(cè)向地下水補(bǔ)給以及大氣降水補(bǔ)給，然后向地下水排泄、蒸發(fā)排泄，水位過高時(shí)還會(huì)通過開閘放水向東域和中域排泄；星海湖西域主要接受地下水側(cè)向補(bǔ)給以及大氣降水補(bǔ)給，然后向地下水排泄、蒸發(fā)排泄。

星海湖中域主要接受第二農(nóng)場渠引黃補(bǔ)給、歸韭溝排洪溝泄洪補(bǔ)給、側(cè)向地下水補(bǔ)給以及大氣降水補(bǔ)給，然后向地下水排泄、蒸發(fā)排泄，水位過高時(shí)還會(huì)通過開閘放水向南域排泄；星海湖新域主要接受第二農(nóng)場渠引黃補(bǔ)給以及大氣降水補(bǔ)給，然后向地下水排泄、蒸發(fā)排泄，水位過高時(shí)還會(huì)通過開閘放水向排水溝排泄；星海湖南域主要接受第二農(nóng)場渠引黃補(bǔ)給、大風(fēng)溝排洪溝泄洪補(bǔ)給以及大氣降水補(bǔ)給，然后向地下水排泄、蒸發(fā)排泄；星海湖北域、西域，中域和南域接受地下水側(cè)向補(bǔ)給，東域和新域不接受地下水側(cè)向補(bǔ)給，甚至反向補(bǔ)給地下水，但西域不接受引黃補(bǔ)給，且湖域面積較小，因此本次均衡計(jì)算的對象是星海湖北、中、南三域。

2 星海湖北、中、南三域氟離子含量情況

近年來，星海湖各域氟離子濃度均處于比較高的狀態(tài)[4]。星海湖各域位置及取樣點(diǎn)分布如圖1所示。自2017年3月以來，星海湖北域氟離子最高值出現(xiàn)在2017年5月，為2.41 mg/L；最低值出現(xiàn)在2018年5月，為1.64 mg/L。中域最高值出現(xiàn)在2018年6月，為1.45 mg/L；最低值出現(xiàn)在2017年8月，為0.8 mg/L。南域最高值出現(xiàn)在2018年6月，為1.28 mg/L；最低值出現(xiàn)在2018年2月，為0.86 mg/L。

圖1 星海湖各域位置及取樣點(diǎn)分布示意圖

3 補(bǔ)給水源攜帶進(jìn)入星海湖中的氟離子

3.1 星海湖側(cè)向補(bǔ)給地下水氟離子含量

為了解星海湖補(bǔ)給地下水中的氟離子含量，筆者對大武口溝與北域交匯處地下水、歸韭溝與中域交匯處地下水、大風(fēng)溝與南域交匯處地下水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，取樣層位均為與星海湖有水利聯(lián)系的潛水含水層，氟離子化驗(yàn)方法為離子色譜法[5]。取樣點(diǎn)位置如圖1所示，地下水氟離子含量如表1所示。

表1 側(cè)向補(bǔ)給地下水氟離子物含量

3.2 第二農(nóng)渠引黃河水氟離子含量

星海湖的主要補(bǔ)給來源是渠系引黃補(bǔ)給，補(bǔ)給渠系為第二農(nóng)場渠。在星海湖北域第二農(nóng)場渠閘口進(jìn)行取樣。二農(nóng)渠引黃氟離子含量為0.838 mg/L。

3.3 排洪溝補(bǔ)給洪水與雨水氟離子含量

2018年7月22日，石嘴山市大武口區(qū)突降暴雨，導(dǎo)致山洪暴發(fā)，排洪溝水位暴漲，7月23日對大武口溝、歸韭溝與大小風(fēng)溝洪水進(jìn)行取樣。洪水與雨水氟離子含量如表2所示。

表2 洪水與雨水氟離子含量

由于雨水中氟離子濃度很低，對星海湖氟離子濃度變化影響較小，因此本次均衡計(jì)算不考慮雨水的影響。

4 星海湖北域、中域、南域氟離子補(bǔ)給量評價(jià)

為了解星海湖北域、中域和南域天然狀態(tài)下接受黃河水補(bǔ)給、側(cè)向地下水補(bǔ)給、洪水補(bǔ)給后湖水中氟離子濃度變化，筆者對2017年星海湖北域、中域和南域進(jìn)行水量和氯離子均衡計(jì)算，在不考慮含水層阻滯、吸附、解吸附、溶濾和沉淀等水物理化學(xué)變化條件下，使用均衡法計(jì)算北域、中域和南域接受補(bǔ)給后湖區(qū)氟離子變化，如表3至表6所示。

表3 星海湖三域接受渠系引黃河水補(bǔ)給量以及氟離子補(bǔ)給量

表4 星海湖三域接受排洪溝泄洪量以及氟離子量

表5 星海湖三域接受地下水側(cè)向補(bǔ)給量以及氟離子量

表6 湖區(qū)接受補(bǔ)給后均衡計(jì)算出的氟離子濃度及湖區(qū)原年平均氟離子濃度

5 結(jié)論

根據(jù)估算，在接受引黃水補(bǔ)給、側(cè)向地下水補(bǔ)給及洪水補(bǔ)給后，星海湖北域、中域、南域均衡計(jì)算出的氟離子濃度分別為0.95 mg/L、0.80 mg/L、0.73 mg/L，但實(shí)際監(jiān)測發(fā)現(xiàn)氟離子濃度高于估算值。經(jīng)分析，筆者認(rèn)為，原因是周圍地層中與沉積物中氟化物含量較高，星海湖周邊巖土層中氟離子溶濾進(jìn)入湖中，星海湖湖底沉積物溶濾及解吸附進(jìn)入湖中，為氟離子濃度升高提供來源，而湖水連通性差、流通不暢以及蒸發(fā)濃縮作用強(qiáng)烈等作用進(jìn)一步加劇了氟離子的富集。