赣州兴国盆地浅层地下水中氟的分布特征研究

李林波 易绍林 黄国芳

(云南省水利水电工程有限公司，云南 昆明 650000)

我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中氟化物标准以1.00mg/L为限值。一般认为，氟对人体健康具有双侧阈浓度的性质，长期饮用氟浓度低于0.50mg/L的水易造成身体缺氟，形成龋齿；长期饮用高于1.00mg/L的水易使体内氟含量超标，产生氟斑牙或氟骨症等病变[1-2]。

兴国县地貌以低山、丘陵为主，研究地下水中的氟含量对赣南扶贫找水、促进当地水环境保护与经济建设具有重要意义，可为饮用水安全开发利用提供依据。

1 水文地质概况

1.1 地理位置

兴国盆地地处江西省赣州市兴国县北部，总面积约200km2。盆地东缘为石村—王竹坑断裂(F19)，其长度约为22km，宽度一般在30～50m之间，最宽达到200m，分布在王竹坑地区。盆地西缘为竹高山—金坑子断裂(F18)，区内延长为13km，宽3～6m，最宽约15m。其南部跨入兴国县，北部边界跨入崇贤乡。行政区域主要涉及高兴镇和长冈乡。

1.2 地质特征

兴国盆地主要发育白垩系砾岩、粉砂岩，主要出露宏冈组、云楼组、小山下组及周田组。宏冈组分布于盆地东北部，出露面积71.7km2，岩层主要为暗红色块状含(漂砾)卵砾粗砾岩、中细砾岩，顶部由中—厚层状细粒岩屑砂岩组成；云楼组分布于河江坝、仙湖等地，出露面积43.5km2，岩层主要由砖红色中厚—块状细粒长石岩屑杂砂岩与含钙粉砂岩或钙质含砂泥岩组成；小山下组分布于北部小山下附近，出露面积9.4km2；周田组分布于石溪—铜锣窝一带，呈南北向展布，出露面积33.4km2。第四系不发育，出露面积约43.0km2，其成因类型多为河流冲积相，主要分布于盆地中部高多—高兴—蒙山—长冈一带，呈狭长条带状或枝杈状遍布于岁水河沿岸，构成河谷Ⅰ～Ⅱ级阶地。

1.3 水动力特征

从地下水动力条件来看，兴国盆地西部地下水流向总体为自西向东，西部山区地下水接受大气降水补给，部分排泄于山间溪流或以井、泉形式排泄于地表，进入盆地后最终排入岁水河；东部的狮子岩以北地区地下水接受大气降水补给后，由东南至西北方向流经震旦系变质岩区，进入白垩系后，在长连洞流向转为由东北向西南方向流动，最后流入岁水河中；狮子岩以南地区地下水流向大致为东北至西南方向，补给区为该系统东部丘陵区，地下水流经盆地后在蒙山、长冈一带排入岁水河。

2 水样采集与测试

2.1 水样采集

兴国盆地地下水露头条件有限，天然露头主要为泉，人工露头主要为民井，区内居民的日常生活饮用水大多来自浅层地下水。

2017年6月23日至8月23日，高兴幅、均村幅1∶50000水文地质调查项目组赴江西兴国北部地区，开展了全面的水文地质、环境水文地质调查工作。取样点布置综合考虑区内地下水露头条件、地质及水文地质条件、居民集中饮用水源点分布情况、交通便利情况，并结合均匀分布原则，力求使所取样品具有代表性，能准确地反映区内地下水的水文地球化学特征。在区内选取了303个取样点，分别采集300mL水样并装瓶封存，其中井水261组，泉水42组。取样点位置见图1。

2.2 水样测试

氟浓度测试在室内进行，测试仪器为便携式可见光谱分光光度计，波长范围为340～900nm，带宽为5nm，氟浓度测试精度为0.01mg/L，测试下限为0.02mg/L，以直接浓度单位提供数字式读数。

采集的303个水样中，有114个位于兴国盆地，通过对该114个水样测试结果进行分析后得知：兴国盆地地下水中氟浓度平均为0.14mg/L，其中112个水样氟浓度介于0～0.42mg/L，为低氟水，占样品总数的98.2%；其余2个样品氟浓度大于1.00mg/L，为高氟水，占样品总数的1.8%。表明该地区以低氟地下水为主，局部出现氟含量超标情况。

图1 取样点位置

3 氟分布特征及成因分析

相关研究表明，南方地区气候湿润，降水充足，且地形起伏较大，地下水动力条件较好，因此水中氟含量普遍较低[3-4]。如环鄱阳湖地区地下水中氟浓度变化范围为0.001～0.418mg/L，平均值为0.089mg/L[5]；徐州丰、沛、铜地区地下水中氟浓度一般介于0.200～0.600mg/L之间[6]。

3.1 氟分布特征

根据野外调查数据和氟浓度测试结果，利用origin软件绘制得到兴国盆地地下水氟浓度等值线图，见图2。

图2 兴国盆地地下水氟浓度等值线图

从图2可以看出，该区地下水中氟含量主要在0.02～0.30mg/L之间，为低氟水。这是因为兴国盆地属亚热带季风湿润气候，雨量充沛，多年平均降雨量为1560mm，水系发育，河网密布。虽然研究区发育一定量的含氟矿物岩石，但湿润的气候背景及以低山丘陵为主的地形条件，导致地下水动力条件活跃，水交替强烈，不利于氟在地下水中富集。这与陈格君等[5]、范少强等[6]的研究结论相一致。

氟浓度从岁水流域上游至下游呈逐渐升高趋势，且从盆地边缘到盆地中心呈逐渐升高趋势。表明氟含量增高方向与地下水径流方向大致相同[7]，地下水在流动过程中携带的氟同样随着地下水径流发生迁移富集。兴国盆地西南部的隆坪、南部的潋江、东部的杨村地区氟含量相对较高，局部地区氟含量超过1.00mg/L，分布面积分别在0.08km2、0.32km2左右，影响范围较小，氟含量高的异常点与当地萤石矿开发及深部高氟水有关[8]。

3.2 氟成因分析

为深入研究水动力因素对地下水中氟富集的影响情况，从303个水样中选取78个水样，按地面高程、地形等条件将其分为3组：ⓐ海拔低于250m的为地形平缓区，多位于兴国盆地及山间谷地；ⓑ海拔介于250～400m的为地形较陡区，属丘陵地貌；ⓒ海拔高于400m的为地形陡峭区，主要位于西部中低山区。

从图3可以看出:松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布在地形平缓区；花岗岩类裂隙水和变质岩类裂隙水则在3类地形区均有分布。其中地形平缓区水中氟含量为0.19～0.51mg/L；地形较陡区水中氟含量普遍低于平缓区，为0.05～0.29mg/L；地形陡峭区则更低，为0.01～0.15mg/L。可见，地形在由平缓过渡到陡峭的过程中，地下水动力条件变好，水岩相互作用时间变短，溶解到水中的氟也逐渐变少。因此，水动力条件越好，地下水中的氟含量越低。

图3 氟含量与地面海拔关系

综合兴国盆地地形地貌、地质及水文地质特征和氟浓度的分布特征，得到该地区隆坪—杨村一带地下水中氟富集模式，见图4。

图4 隆坪—杨村一带地下水中氟富集模式

从图4可以看出：永丰岩体位于兴国盆地西南部隆坪地区，其地形地貌为低山，其地下水中的氟主要来源于花岗岩中氟矿物溶解，大气降水在入渗过程中将氟带入地下水。隆坪萤石矿丰富的氟源是氟富集的优势条件，其地下水中氟含量较高，平均为0.26mg/L。地下水在重力作用下向东流入兴国盆地，少量氟在盆缘地区和泉水一起排泄到地表水中，一部分随地下水继续流入盆地。

杨村岩体位于兴国盆地东北部杨村地区，其地形地貌以丘陵为主，花岗岩中氟矿物，如黑云母、磷灰石等是其主要氟源，水中氟含量平均为0.17mg/L。岩石中氟通过溶滤作用进入地下水，部分在山前以泉的形式排出，少量流入兴国盆地。

兴国盆地表层土壤岩性颗粒较细，多为亚黏土、亚砂土，易吸附氟离子，其地下水中的氟除氟矿物溶解外，部分来源于侧向径流输送，水中氟含量平均为0.19mg/L。下部白垩系含水层中的氟源自矿物溶解及径流的补给，但总体较低，平均为0.16mg/L。

综上所述，该地区地下水中的氟主要来源于含氟矿物的溶解，受地层岩性、地形、水动力条件等因素影响，不同地貌区地下水中氟含量有所差异[9]。

4 结 语

兴国盆地地下水中的氟主要来源于岩石中含氟矿物的溶解，盆地东北部及西南部发育的花岗岩体是其富集的优势条件，但较好的水动力条件使氟在地下水中的含量依然很低，地下水中的氟浓度受水动力条件影响较大，局部氟浓度异常与当地萤石矿开发及深部高氟水有关。该研究确定了兴国盆地浅层地下水中氟的分布特征及成因，为当地制定安全合理的地下水开发措施提供了借鉴，对饮水安全及水环境保护具有重要意义。