底泥氟长期释放机制研究成果

0.2.3.1　国外对地下水中氟的研究

对地下水中氟的研究多集中于对地下水中氟来源的探讨。W.B.Apambire等[29]研究了加纳Bolgatanga和Bongo地区的地下水地球化学环境及其地下水中氟的来源与分布，并根据本地的水质特征对氟离子从固相转入液相的原因进行了论述。McCaffrey L.P.等[30]研究了博茨瓦纳东部高氟地下水的分布，认为高氟水的分布区与基岩和土壤中氟的含量等有密切的关系。O.A.Limantseva等[31]采用统计和热动力学方法调查了莫斯科地区赋存于碳酸盐岩含水层中地下水的氟。认为由于水与氟——白云石集合体的相互作用，当平衡的水与碳酸盐岩石系统中CO2压力降低和Mg浓度升高时，水中的氟浓度可以增加到8～10mg/L。Г.Д.Габович根据前苏联许多研究工作者的资料，综合介绍了苏联地表水及地下水中氟的含量[2]。Bond、White等认为水中的氟主要来自于岩石的风化作用，水中的氟含量与岩石的含氟量及存在状态有一定的关系。Bond在1945由南非得到的资料和White等由美国的资料得出的结论是与碱性岩有关的水中氟含量最高，花岗岩次之，其他岩石更低。1979年C.B.Dissanayake在研究斯里兰卡地下水中的氟时认为造成地下水中氟富集的主要原因是磷灰石矿、蛇纹石矿、热泉的存在[2]。Philip G.Conrad等[32]认为美国肯塔基地下水中氟主要来源于岩床和沉积物中的各种岩石和矿物。Y.Abu Rukaha，Khaled Alsokhnyb[32]对约旦北部地下水氟化物污染进行了地球化学评估，地下水中氟的浓度范围在0.009～0.055mg/L，热力学的研究显示方解石和萤石非饱和，氟浓度与pH值和重碳酸根浓度正相关，地下水的化学性质是受氟和方解石溶解的约束，区域地形对氟浓度具有外部控制作用。Tesfaye chernetly，Yves Travil and Vincent Valles[34]对埃塞俄比亚地堑湖泊区天然水质的降解机理进行研究，埃塞俄比亚断裂中的湖泊区天然水中氟的浓度达到30mg/L，影响到当地居民的健康，除此而外，碱性强和钠含量高也破坏了土壤的理化性质；研究结果表明水从火山岩中流出，有方解石碱性残留物的特性，在降水影响下方解石产生的钙的化学活动性减小；低浓度的溶解钙加强了水的碱性特征，pH值较高增加了氟的溶解性；同时由于气候的影响，强烈的浓缩作用，使地下水中氟的浓度不断增高，于是高氟、高钠和高碱度的地下水在盆地的低洼地带积聚。Gi-Tak Chae，Seong-Taek Yun，Bernhard Maye等[35]对韩国基岩地下水中氟的地球化学性质进行了研究，岩石中氟浓度中值的顺序为：变质岩≥花岗岩类≥复合岩石（complex rock）≥火山岩≥水成岩，地下水中氟的来源与变质岩和花岗岩的矿物组分有关；地下水中氟浓度在HCO3-Na型水中最高，在HCO3-Ca型水中最低；热力学研究表明钙与氟的活动性相关联，氟的浓度被萤石的平衡控制，即氟浓度的上限由钙离子决定。S.J.Gaciri和T.C.Davies（1993）研究了肯尼亚天然水中氟的来源及其地球化学作用[36]。

0.2.3.2　国内对地下水中氟的研究

1.高氟水的分布规律

地下水中氟的分布规律研究开展得较早，自20世纪60年代开始，对地下水中氟分布规律的研究就陆续展开。张先起等[37]对乾安县西南部浅层地下水中氟的分布聚积条件进行了分析。20世纪60～70年代，我国第一次地下水资源普查工作中，也对地下水中氟的分布、高氟水成因进行了研究，80～90年代开展了农村地方性氟中毒病区调查、改水、降氟与防治、地下水含氟状况及防氟改水以及地下水化学背景值等方面的研究。林学钰、陈梦熊、廖资生[38-39]对松嫩平原高氟水的分布规律进行了深入的分析和研究，认为松嫩盆地地下水中氟浓度的分布有着明显的分带性，从盆地边缘到盆地中心地下水含氟量逐渐增加，从潜水到承压水，氟浓度则由高变低。盆地东部和北部高平原地区，地下水中氟元素极其贫乏，在盆地中央广大低平原区内，氟浓度普遍超过饮用水规定标准，高氟水形成的主要原因与该地带内土壤的苏打盐渍化和潜水的强烈蒸发浓缩作用有关。王根绪、程国栋[40]对西北干旱区水中氟的分布规律及环境特征进行了研究，系统地论述了西北干旱区水中氟的迁移分布规律，认为随着西北干旱区内陆水系的产生、径流、消亡，从山区至山前细土平原氟具有显著的淋溶—径流、径流—蒸发与溶滤—蒸发—浓缩富集3个水文化学分带；在白垩系及第四系下更新统以来湖相沉积湖盆洼地以及沙漠边缘地区，地下水中氟相对富集，且具有深部地下水中氟含量大于浅层地下水及地表水的垂直分带性。李志刚、蒋金柱[41]对淮北平原浅层高氟水成因进行了研究，认为淮北平原浅层高氟水分布具有明显的区域规律，局部氟含量高低变化较大。区域上，浅层高氟水主要分布于北部黄泛平原和南部浍河、涡河、颍河等河流的河间地区，垂向上潜水与弱承压水氟含量亦有高有低。此外，对局部和小区域地下水中氟的分布特征研究也较多[42-49]。(www.xing528.com)

2.高氟水的成因

20世纪80～90年代开展对高氟水成因的研究，对于高氟水的成因，一般认为含氟矿物的溶解是地下水中氟的来源。特殊的构造单元和较发育的断裂，是含氟水向地下运移的通道，水质类型、地貌、气候等因素是促成其高氟含量的外部条件。氟的赋存形式、地理和微地貌、气象和人类活动等方面对地下水高氟水的形成都有一定的影响[50-58]。林年丰、汤洁等[53，54]针对新疆塔里木平原水文地球化学环境与地氟病、松嫩平原氟中毒区地下水氟分布规律和成因进行了深入研究。刘春国[55]完成了吉林西部浅层高氟苏打水的有机成因研究工作。李志刚，蒋金柱[41]对淮北平原浅层高氟水成因进行了研究。王文军、张学林[56]对松嫩平原西部地区水环境中氟的研究表明松嫩平原西部地区氟的来源主要来自大兴安岭、小兴安岭、长白山、松辽分水岭以及松嫩平原地层的物质，影响因素主要为自然景观分异、气候、水化学特征及土壤苏打盐渍化过程。曾昭华[57]研究了地下水中氟的控制因素及其分布规律，认为地下水高氟与断裂构造、地下水温度、含水介质及径流条件有密切关系；尹国勋、付新峰、赵群华等[58]对永城矿区高氟地下水中氟的来源及其地质构造因素进行了探讨，认为永城矿区高氟地下水是在特定的条件下，通过淋溶、解吸、盐分积累等作用，经历着从量变到质变的过程。王德耀[59]认为高氟地下水的形成具有一定的区域性特点，主要是受地层岩土、地貌、气候、水文地球化学和地质构造等条件的制约，是多种因素综合作用的结果。

3.氟的迁移转化规律

张先起、曹玉清指导硕士研究生刘春国[60]在1994年将热力学的水化学形成作用模型引入到地下高氟水的成因及迁移转化问题上，建立了风化—蒸发耦合模型，模拟了地下高氟水的起源、演化、发展的水化学形成作用。曹玉清、刘春国、宋乃忠[60]又进一步扩展了已有的蒸发模型，用以研究浅层地下水中氟与其他组分的演化富集过程。汤鸣皋、沈照理、钟佐燊[61]对河北平原第四系水土中氟的地球化学特征进行研究，认为河北平原地下水的碱性环境是形成高氟水的良好介质条件，第四系沉积物中含氟铝硅酸盐的溶解是地下水中氟的主要来源。陈履安[62]认为贵州高氟地下水可明显地分成两个主要类型，其一为具有氟高、钙高、硫酸根离子较高的碳酸盐岩中的高氟地下水，其二为具有氟高、钠高、锂高、pH值高等特点的非碳酸盐岩中的高氟地下水，而两者的共同特点——高氟是深层地下水，水—岩充分相互作用，水流交替相对滞缓条件下的产物。张威、傅新锋、张甫[63]以河南省永城矿区为例研究了地下水中氟含量与温度、pH值、（Na++K+）/Ca2+的关系，详细讨论了水温、pH值以及地下水的水化学成分对地下水中氟从固相转入液相的过程的影响，认为水温主要促进含氟矿物及呈吸附态氟的解吸及溶解，水的酸碱度和优势离子与矿区地下水中氟含量有显著的相关性。张宗祜、沈照理、薛禹群等[64]对华北平原地下水环境演化的研究中，选择河北邢台地区的山前平原作为典型研究区，利用水文地球化学模拟的理论和方法，建立研究区浅层地下水化学平衡反应模型及浅层地下水氟的质量平衡反应模型、土壤化学动力吸附模型，定量确定浅层地下水中氟和其他化学组分的存在形式，揭示从氟的淋滤—迁移带至氟的富集带地下水中氟及其他化学组分的化学演变，并进行了高氟地下水灌溉区水—土—植物系统氟的迁移转化研究。曾溅辉、刘文生等[65-66]以河北邢台山前平原为例，研究了非饱和带土体-浅层地下水系统的氟，认为浅层地下水和非饱和带土体构成了一个完整的水文地球化学系统，并对高氟地下水的形成进行了量化讨论，确定了从氟的淋溶—迁移带至氟的富集带，沿水流路径在水岩相互作用过程中含氟和其他矿物相的转移数量等，在浅层高氟地下水的整个形成过程中，都表现为氟由固相转入液相的趋势，有利于氟的迁移和富集，并定量分析浅层地下水中与氟有关的各种化学组分的固相沉淀物的溶解与沉淀事件。