鲁西北平原地下水高氟与高碘成因分析

地下水作为鲁西北平原的主要水源,查明高氟、高碘地下水的成因和联系十分必要,可为当地的饮用水安全及解决地方病的研究提供借鉴。目前中国对鲁西北地区浅层高氟地下水的研究较多,但对深层高氟地下水的成因、高氟地下水和高碘地下水的联系有待加强。本文旨在揭示鲁西北平原地下水中氟与碘的空间分布特征,推测高氟地下水的形成机制,查清碘在地下水系统中富集的关键水文地球化学过程,探讨地下水中高氟与高碘的关系。采集浅层(0~55m)、中层(55~225m)、深层(>225m)地下水样品326件,并对18个水化学参数进行层次聚类分析,将地下水样品划分为高氟地下水、高碘地下水和高氟高碘地下水。再结合常规水化学指标和沉积物组分特征进行相关性分析,探讨高氟、高碘地下水的成因及联系。结果表明:高氟地下水与高碘地下水通常伴生出现,且高氟地下水和高碘地下水分布区水化学环境类似,高氟地下水主要集中在地面以下0~40m、50~110m以及225~305m深度内,其最大值(13.71mg/L)出现在地面以下110m深度处;高碘地下水主要集中在地面以下0~10m、55~65m以及225~285m深度内,其最大值(4.601mg/L)出现在234m深度处。含氟矿物萤石(CaF2)的溶解、强烈的蒸发浓缩作用、离子交换可能是高氟地下水的主要形成机制;地下水中的碘主要来自鲁西北平原沉积物中海洋生物和有机质,地下水受强烈的蒸发作用,水走盐留,水中碘浓度不断增加,沉积物淋溶以及氨氮和硫化物的还原溶解可能是导致地下水高碘的主要过程,弱碱性的水环境、还原条件和有机质的存在都是高碘水形成的重要因素。研究区强烈的蒸发浓缩作用、弱碱性的还原条件同时促进了氟和碘的富集。