氟在土中的吸附运移规律探讨

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摘 要：氟是自然界中广泛存在的元素，也是人体需要的微量元素，但是体内氟含量过高会引起氟斑牙、氟骨症等常见的地氟病。土壤的性质不同，氟含量就有显著的差异，不同类型的土壤以及土中各类化学元素的含量差异对氟的吸附及迁移有不同影响，而且随着温度、时间等物理条件的变化，氟的含量也有明显变化。文章对氟及氟化物在各种类型的土壤中的吸附迁移规律及其影响因素进行综述，为研究氟在土壤中的迁移规律提供理论依据，对预防地氟病提供帮助。

关键词：氟；土；吸附；迁移规律

氟是人体所必须的微量元素之一，身体主要通过饮用水来补充氟，体内氟含量过多或过少都会对身体健康产生很大影响。氟主要通过土壤进入水中，当土壤中氟含量较低时，进入到地下水中氟就会更少，人类长期引用这类水，会导致身体缺氟，影响牙齿和骨骼的生长，当土壤中氟含量较高时，进入到地下水中的氟也会偏高，含氟量偏高的饮用水导致人体内氟过量而造成氟中毒[1]。随着社会的发展和经济的增长，排放的各种含氟的污染物使土壤和地下水受到了不同程度的污染，严重威胁着人类的生命健康。

土壤中的氟主要来源于岩土矿物的风化、大气以及人类活动产生的氟类污染物。含氟矿物风化后进入到土壤中，是土壤中氟的主要来源，人类生产生活所产生的含氟废物进入到大气或土壤中，当有降水时，大气中的氟便进入到土壤中[2]。由于氟具有特殊的化学性质，氟进入到土壤中的方式不同，氟在各种环境中的存在形式不同，这些存在形式在土壤中都可能存在。所以，氟在土壤中的存在形态比较复杂，在不同类型的土壤中，氟的存在形态、含量及迁移情况各不相同。

氟在土壤中有两种主要的迁移类型：一种是氟在同一种介质中的迁移，从这个介质中的一个位置移动到另一个位置，另一种是氟元素从一种介质中运动到另一种不同的介质中[3]。一般情况下，在氟的迁移过程中，同时发生迁移和转化两种反应，就是伴随着氟由一种氟化物转化为另一种氟化物，其迁移和转化的能力受土壤pH值，土壤中化学物质，迁移方向，及土壤吸附能力等因素的影响[4]。已有研究表明，在酸性条件下，氟的活性较小，氟离子不易迁移到地下水中[5]。如果土壤中盐度较高，因长期蒸发，土壤的盐度上升，会使地下水中氟含量增加，刘金华等采用土柱淋洗法，施硫酸铝于苏打盐碱土上，淋洗液pH值明显降低，并且随着铝相对含量和淋洗次数的增加，淋洗液的pH值逐渐降低，氟在土体中的迁移过程中，硫酸铝起抑制作用，并且能降低氟在土壤中的总淋失量，也可以减少土体中的氟进入到地下水中[6]。

在河流域水土、盆地、水稻土、矿砂、全氟化合物生产工厂附近不同类型土壤中氟的分布情况不同：

在河流域水土中，从山前洪积砾质倾斜平原到冲洪积平原，氟质量浓度的迁移分布明显具有溶滤-强烈蒸发浓缩、淋溶-径流、径流-淋溶蒸发三个水文地球化学分带，山前倾斜平原中氟的含量相对于冲洪积平原较低，氟的含量在砂层中相对较小，在细粒粘土粉土中氟相对较大，而在洪积扇中相对较低；无论是哪一种岩性结构，氟质量浓度在地下潜水位附近相对较高[7]。

在一些氟污染的盆地地区，氟离子化学性质活泼，不同质地的土壤在不同污染物浓度条件下，氟离子在土壤中迁移情况也各不相同，氟离子在向下迁移的过程中，吸附作用的影响较大，垂向迁移距离比较短，因此氟离子很难通过直接垂向运动的方式进入到浅层地下水中[8]。

在水稻土中，由于常年水稻生长，施用化肥，土壤肥沃，土壤母质决定土壤的全氟含量，不同母质的土壤中，全氟含量最高的是河相沉积物发育的水稻土[9]。

然而在砂矿中，由于砂矿物成分中正长石和铁绿泥石等粘土矿物含量较高，这些矿物容易吸附氟，所以尾矿库淋滤液中氟垂向迁移的土柱淋滤试验过程中，解吸-吸附作用是主要影响因素，上部尾矿砂中主要是解吸作用，下部尾矿砂中主要是吸附作用，深度越深，氟含量越高，说明了尾矿砂的矿物成分和黏粒含量对氟的迁移起决定性作用[10]。

在全氟化合物生产工厂附近的土壤中，氟的浓度在垂直方向自下到上逐渐增加，短链的全氟化合物的迁移能力比较强，在影响全氟化合物在土壤中的迁移因素中，总有机碳比pH的作用强[11]。

另外，针对不同类型的土壤，氟的迁移情况也各不相同。张红梅、速宝玉在室内采用垂直土柱易混置换实验，研究氟化物迁移转化的机理。对所得的实验数据用拟合穿透曲线法求溶质运移参数，得出氟在土中以扩散、对流和水动力弥散三种方式运移。此外，还受物理的、化学的固定、吸附作用及自身稳定性等因素的影响。通过改变中粗砂与高岭土的比例来形成对比，发现土壤中的黏粒含量越高，弥散强度越大，对氟的吸附性也越大，还发现钠离子对氟离子的解吸和迁移有明显的辅助作用[12]。万红友等采用室内试验方法研究了紫色土、石灰土、黄壤、红壤这四种土壤对氟的吸附的特性，发现当初始浓度较高时，氟的吸附量也明显较高，解吸量、净吸附量也较高，由小到小大的顺序：黄壤、红壤、紫色土、石灰土，当氟加入浓度增大，土壤吸附氟后的平衡溶液pH值也变大，此外，土壤中氧化物是氟的重要吸附剂，对土壤吸附有重要贡献。

文章主要针对氟在土壤中的吸附迁移规律进行了探讨，介绍了氟在不同地区、不同质地的土壤中的情况。在不同地区、不同质地的土壤中，氟的分布情况、迁移规律各不相同，不仅受温度、时间、土壤颗粒大小、土壤性质等因素的影响，污染物浓度、酸碱性、土壤中的某些矿物的特殊性质对氟的迁移也有显著作用。

参考文献

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[12]张红梅，速宝玉.氟在非饱和分层土壤中迁移规律的试验研究[J].工程勘察，2005，9（22）：440-444.