地下水中 氟 的迁移与富集特性试验

【水资源·水环境】地下水中氟的迁移与富集特性试验郭中小１，宋一凡１，２，廖梓龙１，龙胤慧１，梁文涛１（１．水利部牧区水利科学研究所，内蒙古呼和浩特０１００２０；２．中国水利水电科学研究院研究生部，北京１０００４４）摘要：为研究含氟岩层地下水中氟的迁移与富集特性，以包头市包钢尾矿坝附近浅层含水层为研究区，采用三类室内试验分别模拟了不同岩性含氟地下水迁移特性、离子强度对地下水氟滞留影响及雨水对氟的淋滤作用。研究结果表明：氟在不同岩样中的迁移特性不同，同时与颗粒级配存在一定的相关关系，氟迁移能力由强至弱依次是中粗沙、粉细沙、黏沙土和沙黏土；对固液相界面上Ｆ－浓度影响最大的离子是Ｃａ２＋，但影响程度有限；含氟较高岩样的淋滤量较多，随着黏粒含量增多，淋滤比例相对减少。关键词：含氟地下水；迁移与富集；岩性；离子强度；淋滤试验中图分类号：Ｘ５２３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１４．０４．０２３ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｌｕｏｒｉｄｅＭｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄＥｎｒｉｃｈｍｅｎｔｉｎＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＧｕｏＺｈｏｎｇｘｉａｏ１，ＳｏｎｇＹｉｆａｎ１，２，ＬｉａｏＺｉｌｏｎｇ１，ＬｏｎｇＹｉｎｈｕｉ１，ＬｉａｎｇＷｅｎｔａｏ１（１．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒＰａｓｔｏｒａｌＡｒｅａ，ｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｕｏｒｉｎｅｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｉｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒａｑｕｉｆｅｒｗｉｔｈｉｎｈｉｇｈｅｒｆｌｕｏｒｉｄｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔａｋｉｎｇＢａｏｔｏｕＣｉｔｙａｓｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｄｔｈｒｅｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｍｉｇｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｗｉｔｈｆｌｕｏｒｉｄｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｏｎｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｏｎｆｌｕｏｒｉｄｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｌｅａｃｈｉｎｇａｃｔｉｏｎｏｆｒａｉｎｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ａ）ｔｈｅｍｉｇｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｕｏｒｉｄｅａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｔｈｏｌｏｇｙａｎｄｈａｖｅｓｏｍｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｇｒａｉｎｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｉｇｒａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｆｒｏｍｓｔｒｏｎｇｅｒｔｏｗｅａｋｅｒｉｓｍｉｄｄｌｅｃｏａｒｓｅｓａｎｄ，ｓｉｌｔａｎｄｆｉｎｅｓａｎｄ，ｓａｎｄｙｓｏｉｌａｎｄｓａｎｄｙｃｌａｙ；ｂ）ｔｈｅｍｏｓｔｉｎｆｌｕｅｎｔｆａｃｔｏｒｏｆＦｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｏｌｉｄａｎｄｌｉｑｕｉｄｉｓＣａ２＋ｉｏｎｉｃ，ｂｕｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｓｌｉｍｉｔ；ｃ）ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｆｌｕｏｒｉｄｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｏｃｋｓａｍｐｌｅｈａｓｈｉｇｈｌｅａｃｈｉｎｇａｍｏｕｎｔａｎｄｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｌａｙｃｏｎｔｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｗｉｔｈｆｌｕｏｒｉｄｅ；ｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ；ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ；ｉｏｎｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｌｅａｃｈｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ氟是自然界中广泛存在的微量元素，因其电负性强、化学性质活泼，故常以Ｆ－离子的形式赋存于地下水中。适量的氟可以增强牙齿和骨骼的钙化、促进新陈代谢。然而，氟是一种极敏感的元素，过量摄入含氟水将导致人体氟中毒［１］。随着经济社会的快速发展，矿产资源的消耗与日俱增，我国每年堆存的尾矿持续增长，而大部分矿区的第四纪沉积物多为富含氟、铜、铅等有害元素的矿物，在自然降水及淋滤作用下，这些有害元素从尾矿中迁出并富集在地下水含水层中，引起地下水体严重污染。很长一段时间内，关于含氟地下水迁移与富集的研究侧重于污染源控制和治理，而忽略了氟在含水层中的赋存背景，含水层岩性、水化学类型等因素都将影响