本文關(guān)鍵詞：渭河流域地下水中氟和碘的形成機(jī)理及其對(duì)人體健康的影響

  更多相關(guān)文章： 渭河流域 地下水 氟 碘 形成機(jī)理 多重生態(tài)耦合模型 人體健康

【摘要】：渭河是黃河的一級(jí)支流，渭河流域是我國(guó)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的流域，在全國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)格局中具有重要的戰(zhàn)略地位。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的不斷增長(zhǎng)，需水量日益增加，加劇了水資源的供需矛盾。然而，流域內(nèi)部分地區(qū)的地下水由于受到自然和人為活動(dòng)的影響，存在著一些高氟、低氟、高碘、低碘等劣質(zhì)水。人們長(zhǎng)期飲用這種劣質(zhì)水，導(dǎo)致多數(shù)人患有不同程度的氟中毒和甲狀腺腫大等地方病，嚴(yán)重危害了當(dāng)?shù)厝罕姷纳眢w健康，制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，開展渭河流域地下水中氟和碘的形成機(jī)理及對(duì)人體健康的影響研究，對(duì)研究區(qū)防病改水工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文依托中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局大調(diào)查計(jì)劃項(xiàng)目“渭河流域典型地方病區(qū)生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境編圖與飲水安全研究”，以渭河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以地下水為研究對(duì)象，以水文地球化學(xué)為理論指導(dǎo)，揭示地下水中氟、碘元素的來(lái)源，分析地下水中氟、碘元素的分布規(guī)律及分異機(jī)理，研究地下水中氟、碘元素賦存的生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境及其與人體健康的關(guān)系。主要研究成果如下： （1）根據(jù)地下水系統(tǒng)劃分原則，將渭河流域劃分為以下5個(gè)二級(jí)地下水系統(tǒng)：隴西黃土高原子系統(tǒng)、隴東黃土高原子系統(tǒng)、陜北黃土高原子系統(tǒng)、關(guān)中盆地子系統(tǒng)和秦嶺北麓子系統(tǒng)。 （2）研究區(qū)水化學(xué)類型主要是以HCO3-Ca、HCO3-Na為主，而在研究區(qū)的北部和中部還分布有HCO3.SO4-Na、HCO3.SO4.Cl-Na、SO4.Cl.HCO3-Na及Cl.SO4-Na型水。研究區(qū)TDS小于1g/L的淡水，分布于渭河流域的大部分地區(qū)；1g/L＜TDS＜3g/L的弱咸水，主要分布于環(huán)江—馬蓮河一帶及洛河上游，關(guān)中盆地渭河以北涇河以東黃土臺(tái)塬及沖積平原的大部分地區(qū)。3g/L＜TDS＜10g/L的咸水，主要分布在環(huán)江的上游，關(guān)中盆地蒲城的鹵泊灘。TDS＞50g/L的強(qiáng)咸水，主要分布在陜西關(guān)中蒲城黨睦鎮(zhèn)一帶。 （3）研究區(qū)地下水化學(xué)成分的形成主要受螢石、石膏及鋁硅酸鹽的溶解，碳酸鹽（方解石、白云石）的沉淀，陽(yáng)離子交換作用的影響，還有小部分地下水化學(xué)成分受蒸發(fā)濃縮作用的影響。 （4）通過(guò)對(duì)地下水中rF-/rCa2+的比值與氟中毒發(fā)病率之間的關(guān)系，結(jié)合研究區(qū)地下水中氟的含量，對(duì)氟中毒病患病率進(jìn)行研究。當(dāng)rF-/rCa2+比值小于0.25時(shí)，人們無(wú)氟中毒病發(fā)生，主要分布于陜北黃土高原與秦嶺北麓子系統(tǒng)中；當(dāng)rF-/rCa2+比值介于0.25～1.25之間時(shí)，氟離子濃度大于1.5mg/L時(shí)，發(fā)病率一般小于5%，主要分布于隴西黃土高原的天水市甘谷、秦安及隴東黃土高原的環(huán)江—馬蓮河，，關(guān)中盆地的咸陽(yáng)禮泉、乾縣及渭南的富平、合陽(yáng)一帶；當(dāng)rF-/rCa2+比值介于1.25～2.0之間時(shí)，發(fā)病率達(dá)50～70%，主要位于大荔的朝邑鎮(zhèn)一帶；當(dāng)rF-/rCa2+比值大于2.0時(shí)，發(fā)病率可以高達(dá)70%，主要位于大荔的安仁鎮(zhèn)及兩宜鎮(zhèn)一帶。通過(guò)上述理論研究發(fā)現(xiàn)，氟離子濃度大于1.5mg/L時(shí)，才存在氟中毒病的發(fā)生，且發(fā)病率一般都小于5%，該氟離子濃度的閾值與我國(guó)國(guó)家飲水標(biāo)準(zhǔn)是不同的，擴(kuò)大了該標(biāo)準(zhǔn)的閾限，該閾限與世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲水標(biāo)準(zhǔn)一致。 （5）通過(guò)對(duì)水碘含量與甲狀腺腫患病率呈拋物線關(guān)系的研究表明，碘對(duì)人體健康的影響具有雙閾值性，研究區(qū)既存在缺碘性地甲病也存在高碘性地甲病。缺碘性地甲病主要發(fā)生在地下水的補(bǔ)給區(qū)，渭河流域的上游、六盤山分水嶺附近及秦嶺山前地帶，潛在發(fā)病率為5%～50%；高碘性地甲病主要發(fā)生在地下水的排泄區(qū)，關(guān)中盆地蒲城、大荔一帶，潛在發(fā)病率為5%～100%。 （6）研究區(qū)高氟地下水具有兩種不同的形成機(jī)制。一種高氟水主要是以溶濾作用為主，位于甘肅環(huán)江—馬蓮河的上游和關(guān)中盆地的禮泉、咸陽(yáng)一帶，其中螢石礦物的溶解對(duì)氟離子的貢獻(xiàn)量最大，分別為41.5%和62.5%。另一種高氟水則是以蒸發(fā)濃縮作用為主，位于地下水的排泄區(qū)，關(guān)中盆地蒲城、大荔一帶的低洼地，蒸發(fā)濃縮作用對(duì)氟離子的貢獻(xiàn)量最大達(dá)到57%。 （7）地下水碘缺乏區(qū)I-含量主要受溶濾作用和積極的水循環(huán)條件控制；地下水碘適宜區(qū)I-含量受較積極的水循環(huán)條件控制；地下水碘富集區(qū)主要受淺層地下水的蒸發(fā)濃縮作用、深部富含有機(jī)質(zhì)的生物降解作用以及HCO3-與I-競(jìng)爭(zhēng)吸附作用的控制。 （8）本文以研究區(qū)的水文地球化學(xué)作用、水化學(xué)組分的形成、遷移、分異特征及水化學(xué)分區(qū)為基礎(chǔ)，以生態(tài)位理論及伯特蘭德定律為指導(dǎo)，選取5個(gè)典型剖面構(gòu)建集地質(zhì)、水文地質(zhì)、水文地球化學(xué)、生態(tài)環(huán)境條件為一體的多重生態(tài)地球化學(xué)耦合模型。研究表明，水中氟、碘元素缺乏區(qū)主要位于地下水的補(bǔ)給或補(bǔ)給徑流區(qū)，屬淋濾、遷移的水文地球化學(xué)帶，地下水中的氟、碘元素含量較少，易引起缺碘性地方病及齲齒的發(fā)生；水中氟、碘元素適宜區(qū)主要位于地下水的徑流區(qū)，屬淋濾的水文地球化學(xué)帶，溶于地下水中的氟、碘元素在人體耐受量之內(nèi)，不存在由于元素豐缺所引起的地方性疾病的發(fā)生；水中氟、碘元素富集區(qū)主要位于地下水的排泄區(qū)，屬淋濾富集帶，地下水中的氟、碘元素超標(biāo)，從而引起氟中毒病及高碘性甲狀腺腫病的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：渭河流域 地下水 氟 碘 形成機(jī)理 多重生態(tài)耦合模型 人體健康
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P641.3;R188
【目錄】：

• 附件4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 選題依據(jù)13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-25
• 1.2.1 區(qū)域地下水水文地球化學(xué)研究14-20
• 1.2.2 地下水中氟和碘的水文地球化學(xué)研究20-23
• 1.2.3 地下水中氟和碘元素對(duì)人體健康影響的研究23-25
• 1.2.4 主要存在問(wèn)題25
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容25-26
• 1.4 技術(shù)路線26-27
• 1.5 創(chuàng)新點(diǎn)27-28
• 第二章 地下水水化學(xué)環(huán)境與人體健康28-35
• 2.1 地質(zhì)環(huán)境與人體健康28-30
• 2.1.1 地形地貌環(huán)境與人體健康28-29
• 2.1.2 土壤環(huán)境與人體健康29
• 2.1.3 水文地質(zhì)環(huán)境與人體健康29-30
• 2.2 地下水水化學(xué)環(huán)境與人體健康30-34
• 2.2.1 地下水化學(xué)組分與人體健康的關(guān)系30-31
• 2.2.2 地下水水化學(xué)環(huán)境區(qū)劃理論與人體健康的關(guān)系31-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景及地下水系統(tǒng)劃分35-45
• 3.1 自然地理概況35-38
• 3.1.1 地理位置35
• 3.1.2 氣象35-36
• 3.1.3 水文36-37
• 3.1.4 地形與地貌37-38
• 3.2 區(qū)域地質(zhì)條件38-42
• 3.2.1 地層巖性38-40
• 3.2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造40-42
• 3.3 區(qū)域地下水系統(tǒng)劃分42-45
• 3.3.1 地下水系統(tǒng)劃分原則42-43
• 3.3.2 區(qū)域地下水系統(tǒng)特征43-45
• 第四章 研究區(qū)地下水水化學(xué)特征及形成機(jī)制45-74
• 4.1 樣品采集及分析測(cè)試45-46
• 4.1.1 樣品采集45-46
• 4.1.2 分析測(cè)試46
• 4.2 研究區(qū)地下水水化學(xué)特征46-62
• 4.2.1 水化學(xué)類型分布特征46-49
• 4.2.2 TDS 分布特征49-50
• 4.2.3 主要水化學(xué)組分分布特征50-62
• 4.3 研究區(qū)地下水化學(xué)成分的形成機(jī)制62-73
• 4.3.1 含水層的礦物組成62-63
• 4.3.2 溶解/沉淀作用63-68
• 4.3.3 蒸發(fā)濃縮作用68-71
• 4.3.4 陽(yáng)離子交換吸附作用71-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第五章 地下水中氟和碘的水化學(xué)特征及與人體健康的關(guān)系74-94
• 5.1 研究區(qū)地下水中氟和碘的分布規(guī)律74-77
• 5.1.1 地下水中氟的分布規(guī)律74-75
• 5.1.2 地下水中碘的分布規(guī)律75-77
• 5.2 研究區(qū)地下水中氟和碘的水化學(xué)特征77-84
• 5.2.1 地下水氟的水化學(xué)特征77-81
• 5.2.2 地下水碘的水化學(xué)特征81-84
• 5.3 地下水中氟和碘元素與人體健康的關(guān)系84-92
• 5.3.1 地下水中氟含量與人體健康的關(guān)系84-88
• 5.3.2 地下水中碘含量與人體健康的關(guān)系88-92
• 5.4 本章小結(jié)92-94
• 第六章 地下水中氟和碘分異的機(jī)理研究94-111
• 6.1 地下水中氟元素分異的地球化學(xué)模擬及形成機(jī)制94-106
• 6.1.1 影響地下水中氟元素分異的水文地球化學(xué)作用94-100
• 6.1.2 地下水中氟分異的地球化學(xué)模擬及形成機(jī)制100-106
• 6.2 地下水中碘元素分異的機(jī)理研究106-109
• 6.2.1 碘缺乏區(qū)地下水中碘的成因機(jī)理107
• 6.2.2 碘適量區(qū)地下水中碘的成因機(jī)理107-108
• 6.2.3 高碘區(qū)地下水中碘的成因機(jī)理108-109
• 6.3 本章小結(jié)109-111
• 第七章 氟和碘元素多重生態(tài)地球化學(xué)耦合模型及其健康效應(yīng)111-130
• 7.1 多重生態(tài)地球化學(xué)耦合模型構(gòu)建的理論111-114
• 7.1.1 多重生態(tài)地球化學(xué)耦合模型構(gòu)建的基本理論111
• 7.1.2 多重生態(tài)地球化學(xué)耦合模型構(gòu)建的指標(biāo)111-114
• 7.2 渭河流域典型剖面多重生態(tài)地球化學(xué)模型114-127
• 7.2.1 隴東黃土高原子系統(tǒng)典型剖面多重生態(tài)地球化學(xué)模型115-117
• 7.2.2 陜北黃土高原子系統(tǒng)典型剖面多重生態(tài)地球化學(xué)模型117-119
• 7.2.3 關(guān)中盆地子系統(tǒng)典型剖面多重生態(tài)地球化學(xué)模型119-127
• 7.3 渭河流域氟和碘元素的生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境及其健康效應(yīng)127-128
• 7.3.1 水中氟、碘元素缺乏區(qū)的生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境效應(yīng)127-128
• 7.3.2 水中氟、碘元素適宜區(qū)的生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境效應(yīng)128
• 7.3.3 水中氟、碘元素富集區(qū)的生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境效應(yīng)128
• 7.4 本章小結(jié)128-130
• 結(jié)論與建議130-133
• 結(jié)論130-132
• 建議132-133
• 參考文獻(xiàn)133-148
• 附圖148-151
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果151-152
• 致謝152

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：851524