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氟是一种人体生长过程中必需的微量元素,摄入适量的氟可以有效地预防龋齿,但氟又是亲骨性元素,摄入过量会引起氟斑牙、氟骨症等常见的地氟病。地氟病在世界上分布很广,华北地区饮用高氟水人口绝对数量和相对比例都居于全国首位,属于高氟水重灾区。该地区土壤和地下水中氟超标,已引起政府和科学家们的高度关注。目前,有关华北平原水—土系统中氟的赋存形态特征及迁移转化规律研究尚不多见。因此,本研究在华北平原选择廊坊、沧州、衡水、禹城四个典型研究区,以种植小麦—玉米的农田土壤为研究对象,通过野外样品采集和室内实验,研究华北平原典型区水—土系统中氟的分布及迁移转化规律。本文的研究可为氟的污染防治提供理论依据,也为土壤氟的迁移、土壤氟对生态和环境的影响研究奠定了理论基础。本文通过野外调查取样和室内实验分析,研究了华北平原典型区小麦—玉米农田土壤中氟的形态及其分布特征、土壤氟的吸附解吸特征以及地下水中氟的分布及其对土壤氟释放量的影响,得出的主要结论有：1.通过对研究区地下水氟的分布特征分析,得出不同典型区中深、浅层地下水氟含量差异较大,总体来说沧州地区深层地下水氟含量要显著高于廊坊地区。研究区地下水化学成分复杂多样,但以有利于氟迁移和富集的Na+、Mg2+、HCO3-、SO42-为主。地下水中氟含量与地下水其它化学组分相关性研究表明：Ca2+对浅层地下水中氟含量影响最大。对于深层地’下水,影响F含量的主要阳离子是Na+,主要阴离子是HC03-。地下水的氟含量与地下水pH呈显著正相关关系。2.通过对研究区小麦—玉米农田耕作层土壤总氟和各形态氟含量分析,结果表明总氟的含量范围为338.31～781.67mg·kg-1,平均含量为430.46mg·kg-1。土壤氟各形态以残余态含最最高,其含量为402.73mg·kg-1,其次为水溶态,平均含量为14.39mg·kg-1,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响；再次为有机态和铁锰结合态,其平均含量分别为8.90mg·kg-1和4.10mg·kg-1可交换态含量最低,其平均含量为0.33mg·kg-1。3.通过对研究区小麦—玉米农田耕作层土壤各形态氟含量与土壤理化性质相关性分析,结果表明该地区耕作层土壤水溶性氟含量与土壤pH值、CEC呈显著正相关,与土壤黏粒的含量呈显著负相关；土壤铁锰结合态氟与土壤pH值、CEC、土壤砂粒含量呈正相关,与土壤黏粒的含量呈负相关。逐步回归分析结果表明土壤pH值对土壤水溶态氟和铁锰结合态氟含量影响最显著,土壤CEC对土壤总氟和残余态氟含量影响最为显著。4.土壤剖面总氟含量受土壤岩性变化控制,随着岩性的变化而变化,在包气带中呈现峰谷交替的变化特征。土壤剖面水溶态氟含量受土壤岩性变化较小,受十壤pH影响较大,土壤剖面水溶态氟含量与pH值呈显著和极显著正相关关系,其变化主要表现在靠近地表0～100cm处。土壤岩性不同,氟含量亦有显著的差异,总氟平均含量主要表现为粉质壤土>壤土>砂质壤土>壤质砂土,水溶态氟平均含量主要表现为壤土>粉质壤十>砂质壤土>壤质砂土。5.外源氟进入土壤中时,在初始氟浓度较低的情况下,土壤氟呈负吸附现象,即土壤中的氟离子释放到水溶液中。对于不同类型的土壤,氟吸附现象不是立即开始的,而是经过一段时间后,土壤才开始对氟进行吸附。随着时间的延长,氟吸附量呈增加趋势,初始氟浓度越高,负吸附的时间越短,平衡吸附量也越大。土壤氟的吸附动力学实验表明,在初始氟浓度为5mg·L-1和100mg·L-1时,用二级动力学方程是拟合土壤S14(壤土)氟吸附过程的最优模型；而初始氟浓度为50mg·L-l时,Elovich模型拟合上壤S14氟吸附过程最优。在初始氟浓度较高的情况下(50和100mg.L"1),二级动力学方程拟合S13土壤氟吸附动力学行为最优。6.当初始氟浓度为7-100mg.L-1范围时,土壤岩性不同,氟的吸附能力也不同,表现为粉质壤土>壤土>砂质壤士。研究区三种岩性的土壤对氟的吸附等温线均可以用线性等温吸附方程、Freundlich方程和Dubinin-Radushkevich方程进行拟合。从拟合的整体效果来看,Freundlich方程拟合的效果最好,Dubinin-Radushkevich方程拟合的效果最差,而Langmuir方程则不适合描述研究区土壤对氟的吸附现象。pH值对氟离子在水土系统中的迁移影响较大,pH值的降低有利于碱性土壤对氟离子的吸附。7.通过对各典型区深、浅层地下水不同比例混合对土壤氟的浸提实验,结果表明廊坊典型区(S01-S03),随着深层地下水比例的增大,浸提液中氟离子浓度相对于浸提前混合溶液的氟离子浓度增大更快,衡水典型区(S11)则表现为相反的趋势；沧州典型区(S04-S07),随着深层地下水比例的增大,浸提前后溶液中氟离子浓度变化不大。不同体积比的深浅层地下水中的氟离子浓度影响土壤氟释放量,廊坊典型区土壤氟释放量是随着混合地下水中氟浓度的增加而增加。浸提液pH、电导率,主要阴、阳离子对上壤中氟离子的释放均有一定影响,三个典型区浸提液中F浓度与pH值呈较强正相关性；廊坊和沧州典型区浸提后溶液中F浓度与电导率呈极显著负相关关系,而在衡水典型区表现为极显著正相关关系；不同典型区,浸提液中F-浓度与主要阴、阳离子的相关性表现出规律不一致。本文的特色在于采用野外调查、室内实验、测试分析与数理统计相结合的方法,揭示了华北平原典型区土壤氟的形态及其分布规律,通过氟的等温吸附-解吸实验和吸附动力学实验,研究了典型区不同岩性土壤氟的静态吸附和解吸特征以及吸附动力学特征,探讨了深、浅层地下水混合水质对土壤氟释放的影响。