冀中南平原区土壤氟元素来源分析.pdf

第39卷第3期
中国地质
Vol 39,No.3
2012年6月
GEOLOGY IN CHINA
Jun.,2012
冀中南平原区土壤氟元素来源分析
李随民1栾文楼1韩腾飞2宋泽峰1崔邢涛1
(1.石家庄经济学院资源学院,河北石家庄050031;2.河北省地质调查院,河北石家庄050035)
提要:冀中南平原区东部为河北省地方性氟中毒病的高发区。针对土壤异常高氟区,本文通过分析太行山基岩、第四纪火
山活动黄河泛滥和第四纪海侵等自然因素和大气降尘、化肥、灌溉水等人为因素,厘定了自然和人为因素对土壤中氟元
素含量的影响和控制程度。得出冀中南平原深层土壤中氟元素含量变化总体上受地质背景控制,在此基础上第四纪火山
活动、海侵和黄河泛滥对局部地区士壤氟元素含量具有较强烈影响。土壤异常区及地方病高发区土柱剖面氟及重金属元
素含量变化也显示,土壤中氟元素含量变化明显受土壤质地的控制,后期人为作用叠加量很微弱。上述认识和结论为氟中
毒地方病预防和治理提供了重要依据。
关键词:土壤;氟;来源;冀中南平原
中图分类号:X141文献标志码:A文章编号:1000~3657(2012)03-0794-10
河北省平原区在1980年至1990年10年中氟斑植物系统。人为因素引起的高氣区空间分布与人类污
牙的人数增加了317288人,氟骨症人数增加26116染具有显著的相关性,主要分布于城市、工业区及其
人。1990年至1998年期间氟斑牙的人数增加286邻近区域,从地表至深部含量变化较大門。
011人。这一现象与山东、河南类似,具有相同的变
本文通过对太行山基岩和平原区第四纪火山岩
化趋势,与黄河流域的山西、内蒙古河套地区具有一中氟元素测试分析,结合黄河泛滥和多次海侵等资
致性,构成了黄河流域区域性生态地球化学问题。由料,分析了自然地质作用对土壤氟元素含量的影响
此可见,河北省平原区高氟生态效应不可忽视,对其和控制程度;另外,从大气降尘、化肥和灌溉水三个
来源、迁移转化途径、规律以及生态效应评价应是一项方面探讨了人为源对土壤中氟元素的影响。通过分
重要的任务。河北省多目标区域地球化学调査结果显析异常区和地方病高发区土壤柱中元素含量变化,
示,冀中南平原区表层、深层土壤氟含量均显著高于中进一步厘定了土壤中氟元素的主要来源。其认识和
国平均值,表层土壤氟异常面积达1388km2。
结论为氟中毒地方病治理提供了重要依据。
土壤中氟元素主要来源于两个途径,一是自然
因素,即地质作用形成的成土母质,受地质体的本底1冀中南平原区土壤氟元素异常区
含量控制,其高含量区与人类经济活动关系不大,从
分布
地表至深部氟元素的含量变化与土壤中的矿物组分
冀中南平原区表、深层土壤数据由河北省地质
具有明显的相关性,含量随深度变化不大;二是调査院提供。表层土壤样品采样密度为1个样/km2
人为因素,即人类经济活动所产生的含氟物质。由于取样深度为0~20cm,4个土壤样组合成1个分析样
氟在工农业生产领域中广泛使用,大量的含氟废弃(即表层土壤每4/km2ー个分析样)。共分析组合样
物进入环境后,一部分氟直接或间接地进人了土壤一20029件;深层土壤样品密度为1个样/4km2,取样
收编日起:2011-09-25;改回日期:2012-02-10
基金项目:中国地质调査局“河北省农业地质调查”项目(2004142000资助。
作者简介:李随民,男,1971年生,博士,教授,主要从事地球化学和地学信息处理的教学和研究工作;E- mail: smi71163cm
第39卷第3期
李随民等:冀中南平原区土壤氟元素来源分析
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深度为150~200cm,4个土壤样组合成1个分析样为活动因素所致,而是与土壤形成时的原始沉积环
(即表层土壤每1/16km2ー个分析样),共分析组合境关系较为密切。因此深层土壤中氟元素来源及成
样5056件。样品测试由河北省地矿中心实验室(原因分析即成为解决氟中毒地方病问题的关键。
地质矿产部河北省中心实验室)完成,共分析了F2
等52个元素和pH、有机碳等54项指标。其中士壤2氟元素自然来源分析
氟元素采用极谱法(POL)测定,其分析检出限符合2.1太行山基岩
《多目标区域地球化学调查规范(DD2005-01)》要
自新生代以来,河北平原西部太行山强烈抬升
求。经中国地质调查局专家组评审认为项目样品分而受到风化剥蚀,而东部平原区则强烈下降而接受
析质量优秀,数据可靠。
沉积,致使冀中断坳区堆积了厚2005000m的
河北省地方性氟中毒高发区主要以沦州市为中新生代地层,太行山风化基岩为冀中南平原区的形
心,分布在沧州、青县、盐山县区域内。地方性氟中毒成提供了丰富的物质来源同。
中等发病区域迅速扩大,主要分布在东部至省界区
太行山隆起由一系列隆起和坳陷组成。自南而
域,沿省界呈北东向带状分布,青县一文安一永清区北为武安坳陷、赞皇隆起、井陉坳陷、阜平隆起和蔚
域沿省界呈北西向分布。
县坳陷等。总的特征是隆起与坳陷相间斜列,构造变
由于深层土壤代表了土壤原始沉积环境的地球动剧烈,地売浅部由基底(太古宇一古元古界)、盖层
化学元素含量,表层土壤含量减去深层土壤元素含(中元古一古生界)和地洼构造层(中一新生界)组
量所得的净增量在一定程度上反映了后期人为作用成,呈“三元结构”。区域构造以变质核杂岩为基本构
对表层土壤中氟元素含量的叠加程度。地方性氟中造型式。
毒与土壤氟元素浄增量高值区吻合程度较低(图
阜平隆起区位于太行山中段,构成太行山隆起
1),而与深层土壤氟元素含量之间具有较好的对应的主体,其北侧为蔚县均陷,南侧为井陉坳陷。中部
性(图2)。说明地方性氟中毒的成因可能非后期人隆起区为变质杂岩核单元,主要由太古界变质岩组
旁基
F中毒发病村庄比例
F中海发病村庄比例
0.3-0.7
0.7-.
.70.N
大于,8
大
深层土壤F
F净增量(表层一深层)
352,393~357.273
-208,Hi1=-0
357,271-120,.075
49,9H=
120.076-82.877
0,00-100
545.68-68.482
100.001248g.
608,43-793.R07
图1河北省平原区土壤氟净増量(单位:mg/kg)分布图
图2河北省平原区深层土壤氟含量(单位:ng/kg)分布图
Fig 1 Distribution of soil fluorine net increment
Fig 2 Deep-soil fluorine distribution of Hebei plain