周口市农村饮用水氟含量调查研究

邵全忠，任 锋，杨 丹，刘 华

(1.周口市水文水资源勘测局，河南 周口466000;2.周口市节约用水办公室，河南 周口466000)

氟是人与动植物必需的微量元素，但同时又是毒性元素之一。氟广泛存在于大气、土壤、水域中，过多摄入氟元素，将对人体及动植物产生极大损害，因此，氟污染已成为当今社会各界十分关注的环境问题。

氟是一种非金属元素，人体蓄存过量致氟中毒后的主要症状为牙齿变黄、变黑、腿呈X型或O型、躬腰驼背或者手臂只能弯不能伸等，中毒轻者造成氟斑牙，重者出现氟骨症，甚至完全丧失劳动和生活自理能力。氟中毒一旦患上即永远成疾，药物只能减缓病情加重。过量的氟可通过消化道，呼吸道和皮肤进入体内，抑制人体内的酶化过程，破坏人体正常的钙、磷代谢，使钙从正常组织中沉积并造成血钙减少。氟的矿化作用还可将骨骼中的羟基磷酸钙转变为氟磷酸钙，而破坏骨骼中正常的氟磷比。过量的氟还可能引起骨膜增生及生成骨刺等病变，使骨节硬化、骨质疏松、骨骼变形，危及骨骼正常的生理机能，形成氟骨症、工业性氟病等。不但如此，儿童在6～7岁前长期摄入高氟会使牙釉质发育不全，氟沉积到受损的牙齿上可形成氟班牙。另外，高氟对人体全身有毒性作用。我国许多地方都有氟中毒引起发病的严重情况，全国约有8 000～9 000万人生活在各种氟环境中。地方性氟中毒病是严重危害人们身体健康的地方病，属生物地球化学性疾病范畴，有饮水型、燃煤型、饮茶型。

鉴于此，周口水环境监测中心对周口市沿沙颖河、贾鲁河、涡河以及汾泉河2 km范围内的井水进行了一次整体调查，对水中的氟离子进行测定，以确定其饮用水的水质。目前，国内外对氟离子进行测定的发法很多，有单扫描极谱法、茜素磺酸锆目视比色法、离子色谱法CB－Zr荧光分光光度法等，但本次监测选用GB7484－87，即氟离子选择电极法对氟离子进行测定。并对监测结果进行分析、总结。希望此次调查监测结果可以引起有关部门对水质的重视，有效的采用一些方法对高氟水进行降氟处理，提高饮用水的质量，进一步提高人们的健康标准。

1 饮用井水氟含量调查

本次调查包括扶沟、西华、项城、沈丘、太康、鹿邑、淮阳、商水8个县沿沙颖河、贾鲁河、涡河以及汾泉河2公里范围内行政村浅层地下水的井水。见表1。

表1 各行政村饮用水氟含量调查结果

根据国家生活饮用水标准(GB5749－85)，氟含量＞1 mg/L的地下水即为含氟量超标。

由表1可知，扶沟、太康、西华的氟含量超标严重，不符合国家饮用水标准，且最高氟含量达到3 mg/L以上，不适于饮用。

2 井水中氟含量

2.1 水文地球化学环境对高氟地下水的形成的影响

高氟地下水是在特定的条件下通过淋溶、解析、蒸发浓缩、盐分积累等作用，经历着由量变到质变的过程而形成。在此过程中下述三种作用是关键:①水岩系统氟元素的相间转化作用;②氟在地下水中的输送作用;③氟以Fˉ和复杂络合物在地下水中的聚集作用(表2)。上述作用中，贯穿着化学平衡反应，并受制于化学热力学和化学动力学的基本规律。

浅层水以吸附性氟为主要来源，在地形、蒸发力、地下水埋深等贡献性搭配下，通过淋溶解吸、蒸发浓缩作用而形成，溶滤、解吸吸附作用是控制浅层地下水中氟迁移的主要作用，主要受控于含水层上覆包气带的物理化学性质。该矿区地势平坦，浅层地下水通常属于入渗蒸发动态类型，地下水运动以垂向交替为主。如地下水位于蒸发临界深度内，其化学组成既受入渗时所经过土层的物理化学性质影响，又受蒸发盐分浓缩作用的影响。因此，浅层地下水中氟含量的消长波动与水中其它组成既有化学反应的相关性又有属于间接作用的相同因果。

深层地下水中氟的来源为岩浆岩和含煤地层中的含氟矿物萤石、磷灰石、角闪石等。水文地球化学主要受控于水动力条件，该层水流滞缓，垂直运动和水平运动都不强烈，封闭性好、补给条件差。因此，经过漫长地质年代的溶滤作用是控制地下水中氟含量的主要地球化学作用。

2.2 Fˉ与温度的关系

一般情况下，水温高时，氟离子的活性增强，呈吸附态的氟易于解吸并在水中富集;同时，岩石、土壤中氟化合物溶解度增大，导致水中氟含量升高。如第Ⅱ含水层的水温为15℃～17℃，平均为 16℃，氟含量为0.8 ～1.4 mg/L ，而第Ⅸ含水层水温一般在30℃左右，含氟量达1.60～3.0 mg/L。

2.3 Fˉ与 pH 值的关系

呈碱性、偏碱性的水有利于含氟矿物的解吸及溶解。Fˉ(0.133 nm)与 OHˉ(0.14 ～0.16 nm)半径相近，电价相等，因而在矿物晶格中可发生置换，OHˉ较多，易于置换含氟矿物中的氟离子;并且碱性、偏碱性水有利于含氟矿物萤石(CaF2)的溶解。在碱性水环境中，有利于呈吸附态氟的解吸与富集，氟以离子形态存在并迁移.扶沟上部浅层地下水中pH值平均为7.1，属偏碱性.据计算，在中性和偏碱性水中(pH:7 ～8)，氟的存在形式有 10 余种，Fˉ，BF(OH)3、HFaq、CaF+、AlF2+、MgF+、等，其中 F－、CaF+、MgF+主要形式，一般F占总氟的79% ～96%，且随着pH值的上升，Fˉ占百分比上升。碱性、偏碱性水使水中的Ca2+度降低，利于氟离子在地下水中的富集。

2.4 Fˉ与(Na++K+)/Ca2+值的关系

水化学类型和化学组成对氟含量形态也有影响。有人研究了地下水饱和差(按CaF2的容度积4×10ˉ11为计算的实际含氟量与理论含氟量之差)与(Na++K+)/Ca2+的相关关系后发现，当其他条件相同时，地下水使围岩中氟释放出来并富集于水中的潜力随水中(Na++K+)/Ca2+的比值提高而提高，即氟离子与该值成一定正相关关系。(Na++K+)/Ca2+该值不同时，地下水中的优势离子不同，其化学类型不同;比值小时，优势离子为Ca2+，氟离子与钙离子生成CaF2，而 CaF2为难溶物质(溶度积为 1.46×10ˉ10)，所以 Ca2+的含量制约着氟离子的含量。

3 降低高氟水的对策

扶沟、西华、太康由于其地质结构特征导致浅层地下水含氟量较高，而深层地下水的含氟量反而较低，超标率不高，因此这3个县农村人畜饮水最好采取打深层地下井的办法。对于个别深层地下水仍超标的井水，采用降氟炉等仪器对超标的井水进行处理，水质合格后人畜才能饮用。其他各县的高氟井水最好都采用降氟炉等仪器对不合格水进行处理。