北京小汤山地区第四系高氟地下水与地热水关系研究

北京小汤山地区第四系深层地下水氟含量普遍超标,严重制约区域供水。在收集整理基础地质、水文地质、地热地质资料基础上,开展第四系高氟地下水与地热水之间关系研究工作。研究表明:小汤山地区位于复式背斜的核部区域,该区热储层与第四系地层直接接触并形成水力“天窗”,受构造应力影响在热储层发育大量张性裂隙,加之上覆第四系盖层结构松散且厚度较薄,导致该区成为地热富集带;在高温高压环境下,地热水中氟化物含量普遍较高,地热水上涌同第四系深层地下水发生热流-冷流的混合作用,导致第四系深层地下水中氟化物含量升高,形成第四系高氟地下水。

德州南部高氟地下水水化学特征研究

高氟地下水是一种典型劣质水源,长期饮用可致人体患地方性高氟病。本次研究以禹城—平原地区为研究对象,对区内地下水进行氟含量、水化学类型和氟离子的影响因子等研究。结果表明,浅层地下水氟离子含量大部分不超过1.0 mg/L,其水化学类型主要有HCO_(3)-Na和Cl·SO_(4)-Na型,深层地下水氟离子含量大部分均超过1.0 mg/L,其水化学类型为HCO_(3)·SO_(4)-Na和HCO_(3)·Cl-Na型。通过对pH和地下水水化学演化因素的研究,认为碱性环境一定程度能够促使氟离子聚集,但并不是唯一决定因子,高氟水的形成机制主要是水岩相互作用和蒸发浓缩作用。

滦河三角洲高氟地下水分布特征、形成机理及其开发利用建议

【研究目的】滦河三角洲存在原生高氟地下水,查明地下水中氟的空间分布特征并分析其富集机理,有利于保障当地居民的用水安全。【研究方法】本研究在现场采集了96个浅层和190个深层地下水样品,系统分析了地下水的水化学特征和高氟地下水形成的水文地球化学过程。【研究结果】结果表明,滦河三角洲有8%的浅层地下水样品和21%的深层地下水样品氟含量高于中国生活饮用水标准和地下水质量标准的1.0 mg/L。浅层高氟地下水呈局部小范围分布,而深层高氟水广泛分布在以HCO_(3)-Na·Ca型水为主的含水层中。PHREEQC饱和指数计算结果表明,地下水中萤石为不饱和状态,萤石矿物溶解是地下水中F-的主要来源。【结论】对比分析浅层和深层高氟地下水的水化学特征发现,蒸发浓缩作用对浅层地下水中F-富集影响显著,而深层地下水氟富集主要受解吸与竞争吸附和阳离子交换控制。海水入侵对地下水中氟富集的影响较小。因此,本研究建议浅层和深层高氟水应分别通过电化学法和混凝沉淀法或吸附法降氟处理。

滨海平原区深层高氟地下水富集机理:以滦河三角洲为例

河北滨海平原区深层含水层存在高氟地下水,严重威胁居民用水安全。为查明其富集机理,本研究在现场采集69个深层地下水样品,对比分析低氟和高氟地下水的水化学和同位素特征。结果表明,高氟地下水主要存在于HCO_(3)-Na型地下水中,而低氟地下水化学类型以HCO_(3)-Ca·Na为主。PHREEQC饱和指数计算结果表明,地下水中萤石多为不饱和状态,方解石多为过饱和状态,这说明Ca^(2+)形成方解石沉淀有助于萤石的溶解,后者是地下水中F-的主要来源。线性回归结果表明,深层地下水Ca^(2+)和Na+之间发生阳离子交换作用,这一过程能够减少地下水中Ca^(2+)含量,进一步促进CaF2溶解。深层地下水中F-与pH和HCO_(3)-有较好的正相关性,表明微碱性环境和高含量HCO_(3)-有利于F-发生解吸附。此外,深层地下水中F-和Li含量呈显著的正相关,说明研究区地热水的混合作用可能直接影响深层地下水F-的富集。对比深层地下水与海水的水化学和同位素特征,发现研究区深层地下水氟富集不受海水入侵影响。

奎屯河流域高氟地下水对微生物多样性的影响

高氟地下水不仅对人体有害而且影响微生物群落结构,为探究高氟地下水环境对微生物多样性的影响,作者在奎屯河流域采集了15组地下水样本进行高通量16S rDNA基因测序,分析高氟和低氟地下水化学特征、微生物的群落结构以及微生物群落与环境的关系。结果表明,研究区地下水偏弱碱性,溶解性总固体(TDS)相对偏高,F-平均含量为1.5 mg/L,地下水类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Na型。低氟组样品在物种丰度与多样性方面占优势且微生物群落相似,而高氟组样品微生物群落存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是研究区地下水的优势细菌门。科水平上,优势菌科均属于变形菌门。化学需氧量(COD)、TDS和F-浓度与地下水中微生物群落结构存在显著关联,TDS、COD和F^(-)浓度与大部分细菌门丰度呈负相关。研究发现高氟地下水环境对微生物丰度和多样性起抑制作用,微生物群落能通过代谢途径减轻高氟地下水的毒性,形成独特的微生物群落结构,表明微生物群落的自身调节作用可为高氟地下水污染防治提供重要保障。

贵德盆地高氟地下水稀土元素特征及其指示意义

高氟地下水是我国乃至国际社会面临的最严重的环境地质问题之一。尽管众多的研究学者已对高氟地下水形成机理开展了广泛的研究,但高氟地下水中稀土元素的分异特征和迁移规律能否指示地下水中氟的富集过程尚不完全清楚。本研究聚焦高氟地下水广泛分布的贵德盆地,通过野外调查取样、室内测试和综合分析以及水文地球化学模拟相结合的技术手段,探究了含水层中氟和稀土元素的分布特征和迁移规律。研究发现贵德盆地地下水中氟的平均浓度为2.67 mg·L^(-1),75%的地下水样品中氟浓度高于1.5 mg·L^(-1),且沿地下水流程呈现出上升趋势。PHREEQC计算结果表明,地下水中氟主要以自由态F-的形式存在(浓度99.5%)。XRD和SEM-EDS的结果表明含水层沉积物中的主要矿物为石英(含量52.9%~56.5%)和斜长石(含量19.8%~21.8%),且斜长石已发生化学风化作用。贵德盆地地下水中稀土元素浓度较低(0.052~0.267μg·L^(-1)),且主要以LnCO^(+)_(3)和Ln(CO_(3))^(-)_(2)的无机络合形态存在(含量>99%,Ln代表稀土元素)。地下水稀土元素北美页岩归一化模式表现为轻稀土元素相对于重稀土元素富集,且具有轻微的Ce负异常和显著的Eu正异常特征。地下水中氟和稀土元素的迁移均受到含水层中铁氧化物矿物的还原性溶解和长石类矿物的非全等水解过程的影响,且地下水中稀土元素的富集过程在一定程度上可以指示地下水中氟的富集过程。研究成果拓展了稀土元素在高氟地下水研究中的应用,可以为识别和揭示高氟地下水的分布和富集机理提供依据。

内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗高氟区地下水化学成分时间变化特征

氟是人体必需的微量元素,但过量的氟会产生全身性的生理毒害。选择的锡林郭勒盟镶黄旗四口井水在2022年6月至2023年2月期间进行的水化学时间变化特征分析,结果表明:有三口井水中氟含量超出国家饮用水标准。1号井中F-离子浓度0.42~0.81mg/L,2号井中F-离子浓度为1.42~2.87mg/L,3号井中F-离子浓度为1.75~2.21mg/L,4号井中F-离子浓度为2.15 mg/L~4.26mg/L,可能受蒸发、降水以及矿物溶解等多个因素的控制。

高氟地下水中氟的来源及去除措施分析

本文从人为、自然两方面分析高氟地下水中氟的来源,探索其形成条件及影响因素,并提出抑制其形成的措施以及解决方案。结果表明:高氟地下水的形成主要由于含氟矿物岩石的风化瓦解,同时,半干旱的气候条件、适度的水温、独特的水文地质构造以及碱性的水化学环境亦是其形成的有利条件;根据高氟地下水形成机制及水化学特性,提出几种人为控制高氟地下水形成措施,但存在操作周期长、效果不显著、耗费资金多等缺点,为切实解决当前以高氟地下水为饮用水源地区的饮水安全问题,建议采取更换饮用水水源措施,如无适宜可更换水源,可考虑采取适宜、管理操作简便、经济可行的除氟技术。

山东霄云煤矿砂岩高氟地下水成因及健康风险评价

为探究济宁市霄云煤矿高氟地下水形成机理,利用水化学分析、相关性分析、钠吸附比及饱和指数等方法对砂岩高氟地下水分布及形成原因进行分析。同时,利用非致癌物健康风险评价模型对不同受体人群进行健康风险评价。研究结果表明:矿区砂岩地下水F-质量浓度为0.97~5.23 mg/L,且有93.7%的样品F-质量浓度超标。矿区砂岩高氟地下水主要分布在矿区中部及西北部,且具有弱碱性、高Na^(+)、高HCO_(3)^(-)、低Ca^(2+)的水化学特征。弱碱性环境及OH^(-)、HCO_(3)^(-)与F^(-)的竞争吸附是矿区高氟地下水形成的重要因素,萤石的溶解与方解石、白云石的沉淀是矿区高氟地下水形成的主要机制。矿区不同受体人群平均非致癌健康风险指数分别为:婴儿5.11,儿童3.16,成年男性2.91,成年女性2.52,均超过风险指数阈值。建议加快发展高效除氟材料与技术,保障矿区居民饮水安全。

吉林西部洋沙泡水库高氟水的形成

在调查、分析洋沙泡周边地质、水文地质和氟土壤特征的基础上,结合洋沙泡水库模拟实验结果对吉林西部洋沙泡水库高氟水的形成进行了深入研究。结果表明,吉林西部高氟环境的形成是地表环境长期演化的结果:大兴安岭岩浆岩和松嫩低平原松散沉积物提供了含氟丰富的物质基础,河流及地下水径流提供了氟迁移的动力条件,典型的低平原是高氟形成的地理条件,干旱半干旱的气候条件成为高氟环境的促进条件。洋沙泡的氟主要来源为二龙涛河径流携带,多年平均携带量占年内氟总来源的99%以上;周边径流占0.014%～0.28%;降水携带量占0.012%;蒸发浓缩作用对洋沙泡水库的氟质量浓度也有一定影响。此外,内源底泥的释放也是洋沙泡水库水体氟质量浓度增高的原因之一,并且在引嫩入白工程实施后,依然使洋沙泡水库水体中氟质量浓度增加。在每年引水的情况下,需要5年时间水库水体氟的质量浓度才会降至1.0mg/L以下。风动力和人为活动也对洋沙泡水库的氟质量浓度变化产生影响。

强酸性高氟有机金属精饰废水处理工艺研究

金属表面精饰行业产生的废水成分复杂,其中富含各种强酸、氟化物、有机物、重金属等。工业上常采用三效蒸发装置对高盐废水进行处置,然而该装置对废水的氟离子含量要求较高,首先需解决废水高氟的问题。目前常见的高氟废水处理方法主要有化学沉淀法、吸附法、氧化还原法等,其中钙盐沉淀法应用最为广泛,然而仅使用钙盐沉淀法生成的氟化钙沉淀溶解度小,氟离子去除效果有限。因此,以金属精饰行业产生的高氟有机废酸为研究对象,采用化学沉淀法、焚烧工艺与三效蒸发技术相结合的方法对其进行综合处理。结果表明钙盐-磷酸盐法可实现对氟离子的高效去除,钙盐投加量为0.05 g/mL,钙盐、磷酸盐质量比为10∶1时,氟离子的浓度可降低至10 mg/L以下,此时药剂的投加成本也相对较少。结合焚烧工艺与三效蒸发技术可最终实现废物的减量化、资源化、无害化处置。

鲁北高氟区地下水安全供水区划研究

鲁北地区地处黄河下游冲积平原地带,水资源匮乏,深层地下水中氟含量普遍偏高,属于山东省受地氟病危害比较严重的地区。在对研究区影响地下水供水安全的因素水质、水位与水量指标进行分析的基础上,以水质优先、可持续开发利用为原则,进行研究区浅层及深层地下水安全供水区划分,并从水质、水量、取水方便程度及供水保证程度四个方面论证开发利用区划的可行性。根据研究区地下水矿化度、硝酸根及氟离子浓度,将鲁北地区地下水安全供水区进行一级区划划分为直接开发利用区、工程降氟开发利用区、水处理开发利用区及非适宜饮用区。研究结论为区内不同地区地下水安全供水区划管理提供了参考依据。

氢氧、锶钙和锂硼同位素在高氟地下水研究中的应用

本文旨在探讨利用稳定同位素手段揭示高氟地下水的起源、循环和演化过程,通过收集和整理已有的相关研究成果,对氢氧同位素、锶钙同位素和锂硼同位素在高氟地下水研究中的应用进行综述。研究发现,地下水中的δ^(2)H和δ^(18)O值可以确定水的来源和混合过程,并进而识别高氟地下水的潜在来源。锶钙同位素在高氟地下水研究中备受关注,通过获取地下水中的^(87)Sr/^(86)Sr比值和δ^(44/40)Ca,可以揭示矿物风化溶解、阳离子交换、次生矿物相沉淀等水文地球化学过程,对于理解高氟地下水的形成机制和演化过程至关重要。另外,锂硼同位素也是研究高氟地下水的重要工具之一,通过测量δ^(7)Li和δ^(11)B值,可以判断地热流体对深层高氟地下水的影响。综上所述,稳定同位素在高氟地下水研究中具有广泛应用前景。通过测量氢氧同位素、锶钙同位素和锂硼同位素,我们可以深入了解高氟地下水的起源、循环和演化过程,从而为高氟地下水治理和水资源管理提供科学依据,为制定相应的防治措施和保障人类健康提供重要支持。

农村高氟水处理现状典型调查与分析

为了解农村高氟水处理现状,深入河北、河南、安徽、山西、天津5省(市)进行调研与水质检测,共调研了39处工程。从实际运行情况看正常运行工程只有21处,而其中处理效果达标的仅14处,占全部调研工程的35.9%,说明目前高氟水处理情况并不乐观。其原因主要是水质不稳定、技术选择不合理、分质供水可操作性差、制水成本高等。目前采取的降氟措施,更新水源措施相对安全、可靠、方便,更容易得到群众认可,但是不具备换水源条件时可通过建设规模工程集中降氟、提高分质供水管理水平、提高认识加强宣传、严把工程设计和审查关、继续开展科技攻关等措施,逐步提高高氟水处理水平,改善高氟水处理现状。

村镇高氟水处理技术及其应用

为提高村民饮用水质量,寻求适宜村镇经济管理水平的除氟方法。本文分析比较了混凝沉淀法、吸附法、电渗析法以及反渗透法等除氟技术在经济上、处理效率上、实用上的不同。结果表明:吸附法具有成本低、投资小、效果稳定等优点。提出了吸附法处理技术在村镇的广泛应用前景。

内蒙古河套地区高氟水成因分析

根据内蒙古生态地球化学调查结果,结合大量的水质测定资料,编制了河套地区地下水氟离子含量分级图,分析研究了区内高氟水的形成与富集的原因。包括当地气候条件等自然因素,研究区内岩性、土壤性质、地下水物化条件、湖泊沉积物类型等地质因素和人类活动三个方面。其中起主导作用的是自然因素、地质因素,而像包头市近郊潜水氟污染是由于包钢的废渣和废水排放等人类活动引起的。对治理河套地区氟中毒的区域环境问题提出了相应的建议。

高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征

采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明：供试土壤全氟含量为314～3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量（453mg/kg）.不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为：棕壤和褐土（分别为1118和1114mg/kg）〉黄棕壤（908mg/kg）〉黄壤（681mg/kg）.供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为：1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明：可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系（r=0.459^＊＊）,而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系（r分别为0.240^＊,0.226^＊,0.229^＊）,有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系（r分别为0.757^＊＊,0.312^＊＊,0.320^＊＊）,水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.

内蒙古河套平原浅层高铁高氟地下水分布与成因

为了查明内蒙古河套平原高铁高氟地下水的分布与形成原因,通过实地调查、监测、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了地下水中铁、氟的分布、地球化学特征及其来源。结果表明：高铁水主要分布在平原中部的冲湖积平原,地势低洼和地下水的排泄地带含量最高;高氟水主要以条带状分布在山前的冲洪积扇地带;在调查研究区12510.83 km^2的范围内,深度在10～40 m的浅层地下水中,分布有高铁水9310.66 km^2,高氟水2308.35 km^2,分别占调查研究区总面积的74.40%和18.45%;研究认为,河套平原高铁高氟地下水的形成主要是由自然地质环境所致,是不同地质环境条件下环境水文地球化学作用的结果;地下水中的铁主要来源于由黄河携带来的大量的第四系沉积物,而溶出的主要原因是地下氧化还原条件的变化;地下水中的氟主要来源于平原周边的山区,气候、地质构造、水文地质和水化学条件是氟富集的主要因素;研究表明河套平原高铁水与高氟水不存在正相关关系。

微山湖流域高氟地下水的成因分析

依据2006—2016年间采集的区内475件地下水无机分析数据以及钻探岩心易溶盐测试数据,详细研究了微山湖流域高氟地下水的分布特征和富集机制。结果表明:微山湖流域高氟地下水的分布有明显的东西分区特征,湖西冲积、湖积平原区有大范围的高氟地下水,在深度0—40 m的浅层孔隙地下水中,氟含量以1~2 mg/L为主,仅现代黄河影响带地下水氟含量小于1 mg/L,金乡、单县、嘉祥局部超过3 mg/L,最大值9.5 mg/L;在深度150—400 m的深层孔隙地下水中,氟含量以1~1.5 mg/L为主,菏泽—单县条带氟含量超过2 mg/L,最大值3.5 mg/L。微山湖东冲积、洪积平原浅层孔隙地下水、深层岩溶地下水氟含量均小于1 mg/L。湖西冲积、湖积平原沉积物中可溶性氟含量随深度增加而降低。微山湖流域湖西高氟地下水形成受物质来源、淋滤和蒸发浓缩等三方面因素共同控制,CaF_2的溶解平衡是控制地下水F–含量的重要因素。

我国北方典型地区高氟水分布特征及形成机理

在前人研究我国北方高氟水分布特征基础上,总结了我国北方三种高氟水的形成机制:①浓缩富集型;②岩石溶滤型;③海侵富集型。通过对三个典型地区——张掖盆地、赤峰盆地以及沧州平原的地貌地质条件、气候条件、含水层条件的系统分析以及水化学、同位素证据,得出三个地区的高氟水形成机理分别为蒸发浓缩富集、岩石溶滤以及海侵富集,并针对我国国情,提出了防止氟中毒的建议和方法。