高氟地下水形成的水化学类型演化

如题所述

通过第六节的讨论,得出了在水化学相空间中,可以近似得出不同区域出现高氟地下水的概率,半定量地描述了高氟地下水出现所需要的钙钠条件。但在高氟地下水形成的过程中水化学类型是否存在一个演化系列,以往研究的结果认为,从低氟地下水到高氟地下水,水化学类型是由HCO3→SO4→Cl演变的,但这种情况却不是绝对的,以下将在水化学相图的基础上来研究高氟地下水形成过程中水化学类型的演化。

具体做法为:将所有水样按照改进的水化学类型分类方法进行划分,但只各取一个阴离子和一个阳离子,阴阳离子的毫克当量百分含量都为同类的最高值,共划分出9种水化学类型,见表7-18。

表7-18 水化学类型划分表

将这些水样点投到和水化学相图一样的坐标系中,将同种水化学类型圈划出来,用一种颜色来表示,同时用不同的颜色将高氟地下水(氟离子含量≥1mg/L)与低氟地下水样(氟离子含量<1mg/L)分开,就此可得到一张水化学类型分异图,如图7-7所示。

图7-7 水化学类型分异图

从图7-7中大致可以看出以下几点:

(1)从整体上来看,在坐标系中,以横坐标为起始点,顺时针方向,水化学类型大概由HCO3-Na向HCO3-Mg和HCO3-Ca演化;另外水化学类型在坐标系中的分布大概是以原点为中心,向四周辐射,水化学类型为HCO3-Ca→Cl-Ca,HCO3-Mg→HCO3-Na→Cl-Na和HCO3-Na→Cl-Na。

(2)水化学类型分区之间存在交叉重叠现象。HCO3-Mg型水分别斜插在HCO3-Na和HCO3-Ca型水中。

(3)从所圈出的高低氟地下水分布范围来看,低氟地下水主要分布在图的左下方,以及右侧的左侧,在高氟地下水的分布范围内也零星分布有低氟地下水。中间区域高氟地下水和低氟地下水共同存在。

(4)在高氟地下水出现的中间区域,各种水化学类型混杂,主要为HCO3-Na,HCO3Mg和HCO3-Ca,另外还有少量Cl-Na和Cl-Ca型水。

(5)在低氟地下水向高氟地下水的转变中,水化学类型的演化比较复杂,大概可以看出从低氟地下水到高氟地下水,水化学类型依次为Cl-Ca,HCO3-Ca,HCO3-Mg,HCO3-Na和Cl-Na,符合一般规律,其中HCO3-Na型的高氟地下水最多。

但也存在一些特别的现象,HCO3-Mg型水被HCO3-Ca型水隔开,被隔开的小块区域,其中一部分属于低氟地下水,另一部分属于高氟地下水。同样,Cl-Na型水被HCO3-Na型水分割为上下两部分,大部分处于高氟区,部分为低氟区。

这种现象可由协同学理论来解释,这里引入一个名词——“电话线效应”,高氟地下水的形成是由多种离子组分共同作用的,这些组分之间的关系并不是线性的、平行的,而是交织在一起,就像电话线一样,经过多次旋转、缠绕,拧结在一起,当把这个电话线放在平面上时,我们看到的是各个组分被断断续续地分割开来,呈现出斑块状分布的现象。

影响氟离子形成的因子有很多,而在二维平面内展示出的因子有限,同种水化学类型出现高低不同两种现象可能是因为有些微量离子组分没有被考虑进去,例如Mn和Fe等,正是这些微量组分对氟离子的形成起着重要的作用,可能直接参与有关氟的化学反应,也可能只是起催化的作用。这就造成了斑块状分布的水化学类型,氟含量不一定相同。

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