徐永新

(許昌學(xué)院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與園林學(xué)院,河南 許昌 461000)

氟是人體中一種重要的非金屬鹵族元素，飲用水是人體攝氟的主要方式之一，飲用水中氟含量的高低直接影響著人體健康.當(dāng)飲用水中含有適量的氟時(shí)，可促進(jìn)骨骼和牙齒的健康生長(zhǎng)發(fā)育，也有利于神經(jīng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)和酶系統(tǒng)的正?；顒?dòng)；而當(dāng)飲用水中氟含量超標(biāo)時(shí)，人體將出現(xiàn)氟中毒現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為氟骨病和氟斑牙[1，2].根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，全國范圍內(nèi)共查出近1 000個(gè)縣中71 000多個(gè)自然村有氟中毒發(fā)病現(xiàn)象，受威脅人口達(dá)到727萬，氟斑牙患者2 100多萬人，氟骨病患者100多萬人[3].

河南省是地氟病患病大省，雖然地氟病近些年來得到一定的控制，但是總體情況依然不容樂觀[4].許昌市屬于飲水型地方性氟中毒病區(qū)，申寶霞的研究表明，許昌市在20世紀(jì)80年代就開始興建降氟改水工程，通過降低飲水氟含量防治地氟病取得了一定成效，但是，對(duì)鄢陵縣、建安區(qū)、長(zhǎng)葛市以及魏都區(qū)4個(gè)縣(市、區(qū))所有已建降氟改水工程進(jìn)行調(diào)查表明，水氟超標(biāo)現(xiàn)象依然存在，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康[5].因此，為保障居民生活、工業(yè)化及農(nóng)業(yè)化的正常運(yùn)行，有必要對(duì)許昌市區(qū)不同地點(diǎn)的地下水氟含量特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，有助于了解許昌市地下水氟含量特征并提出相應(yīng)的防治依據(jù).

1 材料和方法

2016年3月5日至15日進(jìn)行地下水樣采集，根據(jù)許昌市區(qū)的區(qū)域范圍、地下水的用途及氟中毒分布等因素設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)，將水樣采集區(qū)劃分為北、西、中、西南、東南五個(gè)區(qū)域，共設(shè)置20個(gè)采樣點(diǎn).采樣點(diǎn)分別位于許昌市區(qū)的半截河鄉(xiāng)、文峰街道、丁莊街道、西大街街道、高橋營街道、七里店街道、許昌經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)七個(gè)街道辦事處(圖1).

本研究所采集的地下水主要用途是居民飲用水、農(nóng)業(yè)用水以及日常飲食三種形式.采樣容器選用聚乙烯塑料瓶，采樣前，用采樣水反復(fù)清洗5次，再進(jìn)行取樣，每個(gè)采樣點(diǎn)取1個(gè)平行樣品.取樣后，立即用蠟封好瓶口，貼上標(biāo)簽并盡快放置實(shí)驗(yàn)室冰箱待測(cè).樣品中氟含量采用氟離子選擇性電極法測(cè)試.

2 結(jié)果與分析

2.1 許昌市區(qū)地下水氟含量水平特征

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，許昌市區(qū)地下水中均檢測(cè)出氟化物，檢出率為100 %.總體而言，許昌市區(qū)氟含量為0.04～1.27 ug·mL-1，最高值與最低值相差約30倍，平均值為0.78 ug·mL-1，氟含量值見表1，地下水氟含量超標(biāo)率為25 %.同時(shí)，對(duì)20份樣品的平行樣品進(jìn)行檢測(cè)，平行樣品與原樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果一致.

圖1 許昌市地下水采樣點(diǎn)

編號(hào)街道辦事處(鄉(xiāng)、鎮(zhèn))采樣點(diǎn)氟含量/(ug·mL-1)1半截河鄉(xiāng)焦莊0.802申莊0.043馬崗村1.094文峰街道毓秀新區(qū)0.835丁莊街道洞上村0.686北關(guān)村0.577半截河鄉(xiāng)趙灣村0.718西大街街道關(guān)帝新村0.929高橋營街道老吳營村0.4610板橋村1.0911俎莊0.6812七里店街道五郎廟村0.8113吳莊1.2714孫莊0.7915付夏齊0.9216孫廟村0.8617許昌經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)徐莊1.1018羅莊1.1319七里店街道董莊0.5820新興街道裴山廟0.29平均值0.78變異系數(shù)38.36%

生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)規(guī)定，飲用水中氟含量<1.0 ug·mL-1為正常，≥1為高于國家飲用水氟含量標(biāo)準(zhǔn)[6].由表1可以看出，研究區(qū)地下水氟含量的平均值為0.78 ug·mL-1，低于國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，20個(gè)樣品氟濃度變異系數(shù)為38.36%，說明地下水氟濃度較為均勻.在20個(gè)水樣中，氟濃度低于1.0 ug·mL-1的樣品有15個(gè)，占全部的75%；氟濃度高于1.0 ug·mL-1的水樣有5個(gè)，占全部的25%，超標(biāo)水樣氟濃度平均值為1.14 ug·mL-1，濃度值介于1.09～1.27 ug·mL-1，變異系數(shù)為6.73%，說明超標(biāo)水樣氟濃度變化很小.水樣中氟濃度最高的點(diǎn)位于七里店街道的吳莊村，為1.27 ug·mL-1；最低點(diǎn)位于半截河鄉(xiāng)的申莊村，為0.04 ug·mL-1.

2.2 許昌市區(qū)地下水pH值水平特征

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：研究區(qū)地下水樣pH值為7.10～7.78，平均值為7.40，其中最高值為7.78，位于新興街道裴山廟村；最低值為7.10，位于許昌經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)徐莊.20個(gè)水樣pH值的變異系數(shù)2.06%，說明水樣pH值變化差異性很小(見表2).20個(gè)水樣中7.0～7.3的有5個(gè)，占全部水樣的25%；大部分水樣pH值集中在7.3～7.6，有水樣14個(gè)，占全部水樣比例的70%，平均值為7.21；在7.6～7.8這個(gè)較高范圍內(nèi)，只有一個(gè)水樣，位于新興街道裴山廟村.依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(5749-2006)中規(guī)定pH值國家規(guī)定范圍在6.5～8.5，表明研究區(qū)地下水樣pH值均在正常范圍之內(nèi)，符合國家標(biāo)準(zhǔn)[6].

表2 許昌市區(qū)地下水pH值水平統(tǒng)計(jì)表

2.3 許昌市區(qū)地下水氟含量與pH值相關(guān)性分析

已有研究表明，pH值是直接影響地下水氟含量的重要因素[7].在中性與偏堿性地下水中，氟的存在形式有10多種，隨著pH值的增大，F(xiàn)-所占的百分比也將增大.水中的Ca2+的活度在堿性、偏堿性水的影響下降低，因此，地下水中F-的聚集因抑制作用減弱，從而有利于地下水中F-的增多.由圖2可以看出，許昌市區(qū)地下水的pH值在7.0～8.0之間，而且，pH值與水氟含量的相關(guān)性不顯著.相關(guān)性分析表明，許昌市區(qū)地下水氟含量與pH值相關(guān)系數(shù)為-0.293 4，呈弱相關(guān)，即研究區(qū)域內(nèi)pH值不直接影響水氟含量，而只是其中一個(gè)影響因素.

圖2 pH值與F-的關(guān)系

3 討論

3.1 許昌市區(qū)地下水氟含量水平及防治措施

許昌市區(qū)屬于地方性氟中毒地區(qū)，病區(qū)所覆蓋的人數(shù)較多，為了解決當(dāng)?shù)胤卸镜挠绊?，?0世紀(jì)80年代，在政府主導(dǎo)下進(jìn)行改水工程，經(jīng)過三十年的努力，通過降低飲水中氟含量大大提高了農(nóng)村居民飲用水質(zhì)量，地方性氟中毒情況得到了很大的改善，控氟和降氟取得了很大的成績(jī).本次研究結(jié)果表明：許昌市區(qū)地下水氟含量水平基本正常，濃度變化范圍在0.04～1.27 ug·mL-1之間，平均值為0.78 ug·mL-1，低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)氟化物毒理指標(biāo)1.00 ug·mL-1，屬于達(dá)標(biāo).但在研究過程也發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)的20個(gè)采樣點(diǎn)中，其中5個(gè)采樣點(diǎn)的氟含量指標(biāo)大于1.00 ug·mL-1，它們分別是馬崗村、板橋村、五郎廟、吳莊村、徐莊村和羅莊村，超標(biāo)率為25%.這說明地氟病控制在取得較大成功的同時(shí)，部分地區(qū)仍然不容樂觀，特別是改水工程已經(jīng)不能正常運(yùn)行且地下水氟含量超標(biāo)地區(qū).地下水氟含量的高低關(guān)系著千家萬戶的健康，因此需要建立可持續(xù)的地下水氟含量監(jiān)測(cè)和管理機(jī)制，是今后地氟病防治工作中應(yīng)值得高度重視的課題.另外，各級(jí)政府應(yīng)當(dāng)高度重視此項(xiàng)工作，加大管理力度；同時(shí)，各級(jí)部門和疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)地氟病危害的宣傳教育，使人民群眾了解地氟病防治知識(shí)，同時(shí)應(yīng)教育病區(qū)群眾自覺維護(hù)并管理好降氟改水工程,從而達(dá)到防治地氟病的目的[8].

3.2 許昌市區(qū)地下水氟含量超標(biāo)成因淺析

在野外調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析研究，許昌市區(qū)20個(gè)采樣點(diǎn)中部分采樣點(diǎn)地下水的氟含量超標(biāo)或低于正常水平，其中水氟超標(biāo)的有半截河鄉(xiāng)轄區(qū)的馬崗村，高橋營轄區(qū)的板橋村，七里甸轄區(qū)的吳莊村，許昌經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的吳莊村和徐莊村.水氟含量過低的有半截河鄉(xiāng)轄區(qū)的申莊村，高橋營街道轄區(qū)的老吳營村，新興街道轄區(qū)的裴山廟村.許昌市區(qū)地下水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的分布面積占全區(qū)面積的70%左右，而且主要分布在許昌市區(qū)內(nèi)部區(qū)域.氟化物超標(biāo)的地區(qū)主要分布在許昌市區(qū)的周邊地區(qū)；低氟地區(qū)主要分布在研究區(qū)的北部、東南、南部地區(qū).水氟超標(biāo)原因是許昌市區(qū)為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，在此氣候影響下，多年平均降水量為703.30 mm，多年平均水面蒸發(fā)量為1 200 mm,多年平均陸面蒸發(fā)量為550 mm.由于蒸發(fā)量大于降水量，區(qū)內(nèi)蒸發(fā)濃縮作用十分強(qiáng)烈，從而使氟在地下水中富集；該地區(qū)為平原區(qū)，由于地勢(shì)平坦，地下水徑流非常緩慢，加上研究區(qū)地下水水位埋藏較淺，氟離子在蒸發(fā)作用下便在淺層地下水中濃縮富集；人類活動(dòng)對(duì)地下水的過度開采破壞了含水層結(jié)構(gòu)，改變了氟的遷移途徑進(jìn)而使低氟含水層中氟含量增加[9].河南省高氟水源主要分布在河南省東部、東南部和東北部大范圍的黃河沖擊平原，以淺層地下水為主，許昌市區(qū)氟含量超標(biāo)飲用水也以淺層地下水為主，分布范圍位于河南省高氟水源范圍內(nèi)[10].

此外，通過本次研究對(duì)采集的地下水樣的酸堿度的進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)許昌市區(qū)地下水酸堿度正常，研究區(qū)域內(nèi)地下水的pH值范圍在7.10～7.18之間，平均值為7.40，符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(5749-2006).通過對(duì)酸堿度與氟含量水平的相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)為-0.293 4，說明pH值對(duì)氟含量水平的影響不明顯.

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