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德州地区水文地球化学环境与地方病


  文 冯娟赵全升蔡文晓

  近年来,由于工农业用水量的持续增加,德州市浅层地下水被大量超采,局部区域已形成了地下水降落漏斗。德州地区浅层地下水大部分区域为V类水,V类水面积7596平方公里,95.70%的区域水质达不到生活饮用水标准。由于地表水和浅层淡水资源的严重不足,深层承压水成为德州地区的主要开采层。由于超量开采深层地下水,地下水位持续下降,已处于严重的超采状态。深层地下水水质具有高氟、高碘、低钙、低硬度、偏碱性的水化学特征,其中氟含量一般大于3.0毫克/升。

  地氟病的分布

  氟斑牙是一种地方性氟中毒疾病(以下简称地氟病),其主要原因是在牙齿发育钙化期间,由于机体长期摄入过量的氟,导致牙釉质发育不全,从而形成氟斑牙。每个正常人体中氟含量有65%来自饮水,35%来自食物。综合国内各地流行病学调查资料表明,我国不同成因的地氟病以水源型分布最广,占患病人口总数的80%,氟斑牙患病率与饮水中氟浓度相关系数高达0.90~ 0.97,其次为生活燃煤型,茶水型则零星分布。

  根据卫生部门的调查资料,地氟病是德州地区较为广泛流行的疾病。德州地区患病村88个,其中重病村14个、中病村68个、轻病村6个。重病村分布于宁津、乐陵的部分村庄,以氟斑牙为主,亦有氟骨症发生。中病村分布于德城区、庆云、乐陵等县城和村庄,患病者以氟斑牙为主,偶有氟骨症发生。轻病区分布于武城县附近。根据当地卫生和水利部门统计资料分析,德州地区的氟斑牙属于饮水型地氟病。

  高氟地下水的水文地球化学环境因素

  高氟地下水的形成与岩土中含氟矿物的富集、地下水的补给来源及所处地理位置等环境地质条件有关,其中,氟矿物富集和特定的水文地球环境是形成高氟水的基本条件。

  德州地区深层高氟地下水的形成主要有以下因素:根据区内重矿物分析资料,含水层组地层中普遍含有氟矿物,尤以云母、磷、灰石突出,从而构成了地下水中氟的物质基础。上新世以前,以冲积相、湖积相及冲洪积相的交互沉积为主,该时期的地下水循环、交替条件较好,形成的地下水矿化度较低,水质偏淡;更新世,以冲积相、冲洪积相及湖沼相的沉积为主,并伴随东部地区的火山喷发、阻隔和多次海侵,使侵蚀基准面上升,造成内陆地区的排水不畅,形成的地下水矿化度偏高,水质偏咸。区内深层地下水水化学类型主要为重碳酸钠型,钠离子含量占阳离子总量的90%以上,碳酸氢根含量占阴离子总量的50%—60%。碳酸氢根是弱酸根,与钠离子的水溶液发生水解反应,决定了深层地下水具有偏碱性的水化学环境。在碱性环境中,氟的溶出强度增加,同时,有利于钙离子与碳酸根结合成碳酸钙沉淀,从而使得钙在水中缺乏,减少了氟与钙形成氟化钙沉淀的机会,继而有利于氟与钠结合,使水中的氟富集。上述一系列的水文地球化学反应,使深层地下水在偏碱性环境中具有了高氟、低钙的水化学特征。综上所述,德州地区氟斑牙病主要是长期饮用高氟的深层地下水所致。

  防治地氟病的措施

  一是高氟发病区的最理想防治措施是选择低氟安全水源地,包括通过开采低氟深水井、建设平原水库蓄水(窖水)等方法集中供水。

  二是应积极开展饮水降氟试验研究,采用先进工艺降低氟含量,如应用活性矾土或活性骨炭等物理化学方法去除水源中过量的氟,以达到饮用水水质的要求,同时应降低成本以便于应用推广。

  三是尽量少吃高氟食品,使用不含氟或低氟牙膏,同时补充摄入适量的抗氟元素如钙、镁等和充足的维生素A、D,可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性,提高机体抗氟能力,降低氟的毒性。

  (作者单位:冯娟,中国海洋大学环境科学与工程学院;赵全升,青岛大学环境科学系;蔡文晓,山东省德州市环境保护局)

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