莱州湾是我国地下水氟富集的典型地区之一,也是海水入侵较为严重的地区。通过前人相关工作及前期调研综合分析,本项目提出莱州湾地下水氟富集与海水入侵存在某种潜在的关系。拟系统采集分析莱州湾典型地区地下水性质,分析莱州湾地下水氟含量影响因子并与海水入侵引起地下水性质变化相耦合,揭示莱州湾地下水氟富集与海水入侵的关系。同时,通过室内不同介质(淡水、海水、卤水、自配溶液及混合液)对典型岩石氟释放试验,模拟海水入侵过程对水-岩作用、岩石氟释放的影响,进而阐明海水入侵对地下水氟富集影响的本质特征。即将野外分析与室内模拟实验相结合,探讨海水入侵胁迫下莱州湾地下水氟富集过程及内在规律。为莱州湾乃至滨海地区高氟地下水防治,合理科学地管理、利用水资源等提供科学依据和决策基础,也为探索更有效的氟固除技术提供思路。
Laizhou Bay;Groundwater fluorine;Water-rock interaction;Fluorosis;Seawater intrusion
莱州湾是我国地下水氟富集典型地区之一,也是海水入侵较为严重地区。本项目提出莱州湾地下水氟富集与特殊地质过程-海水入侵存在某种潜在关系,海水入侵引起的地下水性质变化促进地下水氟富集。 以姜庄镇(No.717)和大牟家镇(No.718)两观测井10年(1990-2000)监测数据为基础,耦合地下水氟含量与地下水性质动态变化关系,发现地下水氟含量随Na+,HCO3-,pH,Salinity,C(Na+)/C(Cl-),SAR,矿化度,Na+/Ca2+增加而增加,随Ca2+增加而减少,这表明地下水氟含量与海水入侵程度动态变化密切相关。 系统采集分析氟中毒较典型的莱州土山镇和昌邑卜庄镇地下水性质,发现氟中毒村地下水较非中毒村有较高的Ec, TDS, TH, Cl-, Br-, HCO3-, Li+, Na+, Mg2+, Sr2+,高氟村庄地下水性质表现为海水入侵特性,高氟地下水与Ec, TDS, Cl-, Br-, Li+, Mg2+, Ca2+, Sr2+正相关,与Na+, Na+/Ca2+ and SAR显著正相关。表明高氟地下水与海水入侵程度密切相关。 在土山镇和卜庄镇各布置钻孔1个,分析了柱状沉积物特征及氟含量变化,发现含水砂层主为花岗质岩石风化产物,沉积物氟含量较低,含水砂层氟含量最低,为150-270ppm,据估算约70%氟释放入地下水中,这表明沉积物中大量的氟释放到地下水中,该区地下水氟富集存在特殊的动力。 在室内通过不同介质(不同淡海卤水混合及不同溶剂)作用下含水砂层沉积物氟释放模拟试验,发现随着海(卤)水混合比例的增加,岩石氟释放量增加。随NaCl和NaHCO3溶液浓度增加,相同含水砂层氟释放量变高,暗含着海水入侵引起的地下水Na+和HCO3-等增加将促进岩石氟释放。除此之外,溶液其它性质(如pH,TDS,CO32-,HCO3-,Cl-,Br-,PO43-,SO42-,K+,Na+, Ca2+,Mg2+)也总体上表现出促进岩(土)氟释放的性质,这证实了海水入侵将促使岩(土)氟释放。 本项目通过野外调查和室内模拟实验,均证实了海水入侵引起地下水地球化学性质的变化有利于岩(土)氟释放,是莱州湾地区地下水氟富集的主要动力之一。在探讨莱州湾地下水氟富集成因,防治等时,应关注莱州湾海水入侵这一特殊地质过程。