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高氟、高砷问题造成的饮水型污染是内蒙古地区典型的环境问题之一。苏尼特右旗位于内蒙古地区中部,是内蒙古地区砷和氟污染最严重的地区之一。在2006年9月对该地区进行地下水调查研究,结果显示其地下水中均存在高浓度的砷和氟污染,最高砷浓度达到3.7mg/L,最高氟浓度也达到14.78 mg/L。高氟和高砷地下水的存在给当地人民的健康带来了极大的危害,目前尚未有研究者对该地区进行研究,本研究的开展对地下水中砷和氟污染的有效防治具有重要意义。
在资料收集、野外现场调查、样品采集、水质分析和矿物分析的基础上,应用水文地质学、水文地球化学的基本理论和方法,对地下水中砷和氟的赋存条件及富集规律进行研究,并根据放射能探测结果和地球卫星照片证实了研究地区断层的存在。
本文运用水质地球化学分类方法,从水文地质、水化学特征两方面研究地下水的水质特征,氟污染的起源和分布规律。经研究发现:高氟地下水的主要水质类型是HCO3-Na型;氟浓度与采样井深度反相关;从5月至9月地下水中氟浓度变化率在7.8-23.1%之间;远离断层处地下水中F-浓度与Li+、Br-相关系数达0.89和0.82,断层附近的地下水中F-浓度几乎与Li+、Br-没有相关关系,这暗示着氟来源于浅部,强烈的蒸发作用影响使氟浓度升高;显微镜分析结果证实萤石普遍存在与表层土壤中,含氟矿物是地下水中氟的主要来源;从断层涌出的水对潜水层地下水有稀释作用。
为了进一步验证高氟地下水形成的影响因素,本研究在不同盐溶液中进行了萤石的溶出实验。研究结果证实:萤石矿物中氟化钙含量高达87.13%,是研究地区高氟地下水形成的主要原因,同时还与强烈的蒸发浓缩作用地下水中溶存的可溶性盐类的浓度有关;高浓度Na+可促进氟离子的溶出,随着水中Ca2+、Mg2+浓度的增加,水中氟离子浓度呈降低趋势;氟离子浓度的大小与矿物中氟化物的含量、形成机理及物理化学性质有关;氟化钙的溶度积随溶液中溶解盐分的浓度增大而增大。
通过对地下水中砷污染的形成机理进行研究,结果发现:高砷地下水的主要水质类型是HCO3-Na型,砷含量最高值达3.7mg/L;远离断层处与断层附近的地下水中砷浓度平均值分别为0.0377 mg/L、1.185mg/L,地下水中砷污染与断层的存在有关;高砷地下水不是由于受到强烈的蒸发作用影响而形成的,地下水中的砷来源于地下深部。