史俊平

（内蒙古地质调查研究院，内蒙古呼和浩特010011）

环境本底一般是指人类在某个区域进行某种社会活动行为之前的自然环境状态[1-2]。内蒙古自治区范围内部分水源地依据《地下水环境质量标准》[3]评价时，水源地水质会出现一种或多种元素超标，而确定水质超标原因时不仅要分析人类活动影响，也应分析水文地质条件及地下水水化学演化对地下水水质产生的影响。巴丹吉林地区地下水型水源地在水源地水源井例行监测过程中发现氟化物超过国家地下水质量标准III 类水限值(1.0mg/L)，因此，地下水环境本底调查研究对于科学的确定水质超标原因有着重要意义。

1 背景资料

内蒙古巴丹吉林地区地下水型水源地位于巴丹吉林镇南部，距巴丹吉林镇所在地27.8km，水源地呈沿东西展布的长方形，南北宽1600m，东西长2500m，面积4km2，将该区域作为研究区。该水源地是以解决阿拉善右旗巴丹吉林镇地区人民生活和绿化等用水为目的，水源地允许开采量为176.44 万m3/a，实际取水量为130万m3/a。水源地水质例行监测数据表明该水源氟化物超标，为科学明确水质超标原因，开展了环境本底调查研究。

2 环境本底调查

该水源地环境本底调查包括水文地质条件调查、土地使用情况调查、周边及上游污染源调查、历史监测数据调查等4个部分。

2.1 水文地质条件调查

2.1.1 地下水补给条件

该水源地地下水补给途径主要有洪水渗漏补给，沟谷潜流补给和基岩裂隙水侧向补给。根据区域水文地质调查，水源地一带地表岩性松散，颗粒粗大，地势平缓，冲沟发育有利于洪水渗入补给。水源地含水层为中、上更新统砂砾卵石，呈单一结构，颗粒粗大，较松散，上下联通性好，有利于沟谷潜流和基岩裂隙水补给。

2.1.2 开采含水层埋藏条件

根据物探和钻孔资料，该水源地含水层埋藏深度一般在150m 左右，钻孔揭露含水层厚53m左右。

2.1.3 开采含水层富水性

该水源地开采含水层为中更新统下的砂砾石，含水层颗粒粗大，泥质含量较少，透水性好，富水性好，供水能力较强。根据钻孔抽水试验资料，水位下降3.3m 时涌水量为968.42m3/d，水位下降8m，涌水量为2347.68m3/d，推算水位下降10m 条件下单井出水量可达2593～2934m3/d。

2.2 土地使用情况调查

运用遥感监测手段对研究区2009-2020年土地使用情况进行调查，2009-2020年，水源地周围土地使用情况未发生任何改变，没有受人为扰动迹象。研究区土地使用情况见下图。

2.3 周边及上游污染源调查

水源地周边以沙漠为主，不涉及工业污染源、生活污染源及农业污染源。水源地4 眼供水井均建在山前冲洪积倾斜平原的空旷地带，地面平坦开阔，地表环境条件良好。在水源井周围除了自身取水建筑物以外，周边无居民、和其他构筑物，水源地及周围未发生过污染事故。

图1 2009-2020年研究区土地使用情况调查影像图

2.4 历史监测数据调查

2015-2020 年该水源地水源井氟化物监测结果和超标倍数见表1。历年检测数据显示：该水源地氟化物存在不同程度的超标。

表1 2015-2020年水源地水质氟化物检测结果

3 氟化物环境本底判定研究

环境本底判定需要证明超过判定标准限值的监测项目仅受自然地理条件和地质条件影响而非受人类社会活动影响（或影响较小）。该水源地地下水环境拟判定本底项目为氟化物，从地形地貌、气候条件、地质条件、水文地质条件、水环境化学、土壤条件六个方面对研究区地下水氟化物的成因进行分析。

3.1 地形地貌条件

地形地貌条件是地下水补给、径流的主要控制条件，也是水中氟分散或富集的重要条件。研究区位于山前冲洪积倾斜平原，氟含量高的地下水向地形低洼平缓地区运移，水源地氟含量相对增高。

3.2 气候条件

气候是高氟地下水形成的重要因素之一。降水入渗补给和蒸发消耗对地下水的动态以及化学成分的形成都有明显影响。蒸降比较大，有利于氟的富集。研究区多年平均降水量124.28mm，蒸发量高达2097.97mm，为极其干旱的气候特征，降水稀少，水动力条件差，蒸发强烈，浓缩作用加剧，以大陆盐化为主，致使含氟矿物溶解后富集。

3.3 地质条件

研究区位于高氟地下水分布区，一方面具有提供氟源的地质背景，由于风成沙中含有云母，角闪石等矿物碎屑，因此为地下水中氟的存在提供了物质基础；另一方面又具有氟累积的化学条件，即富钙的地质环境，钙与氟结合形成氟化钙沉积下来，造成氟在土中富集。

3.4 水文地质条件

含水层颗粒越粗，水力坡度越大，径流条件越好，氟越不易富集。高氟地下水主要形成于多层结构、导水性能弱、地下水位埋藏浅、水平径流滞缓、入渗-蒸发的环境。研究区位于山前冲洪积倾斜平原，是地下水的汇流和蒸发排泄区，第四系地层广泛分布，第四系粉沙、粉土的毛细上升高度一般为1～2 m，黏土上升高度为0.5～1.0m。粉沙与粉质黏土毛细上升高度最大，地下水的蒸发作用强烈，这是高氟地下水形成的重要条件。

3.5 水化学环境

根据相关研究结果表明，地下水中氟的含量与pH值呈直线正相关关系，与钙、钙/镁呈幕函数负相关关系，与钠、(钠+镁)/钙呈对数函数正相关关系。在较高pH 值情况下，容易发生CaCO3沉淀，钙的活度降低而氟的活度增高，地下水的pH 值越高，越有利于氟的富集。研究区地下水pH 值在7.21～8.15 之间，为弱碱性水。资料显示，弱碱性水中含氟硅酸盐矿物易溶于水，导致岩石中的氟溶出。

3.6 土壤条件

浅层地下水与土壤中的化学组分会在一定条件下相互转移。含氟矿物被溶解后，氟以离子状态活跃于水体中。同时，研究区广泛分布第四系地层，地层中的土壤胶体和黏粒吸附的氟易被释放出来，这些活性氟转移到地下水中，形成含氟量高的水。

研究区水化学作用以溶滤作用为主，地下水径流过程中将岩土中的氟化物溶解，导致氟离子进入地下水。研究区上游地区周边地质形态保持良好且无污染源汇入，保持了较好的水质原始性。因此，本次研究将氟化物纳入环境本底判定范围。

4 结语

通过对研究区污染源现状、水文地质下水历史水质特征分析，排除了人类活动行为导致地表污染物迁移到地下导致条件调查及区域地水源地氟化物超标，水质氟化物指标超标受研究区的地形地貌条件、气候条件、地质条件、水文地质条件等多方面因素影响。