Risikobewertung für Fluorid im Grundwasser des Mihe-Weihe-Flussbeckens – einer Region mit hohem Fluorgehalt

Aufgrund der unklaren Verteilungseigenschaften und Ursachen von Fluorid im Grundwasser des Mihe-Weihe-Flussbeckens (China) besteht ein höheres Risiko für die zukünftige Entwicklung und Nutzung des Grundwassers. Basierend auf der systematischen Probenahme und Analyse untersuchte ein Forscherteam der Shandong University of Science and Technology die Verteilungsmerkmale und Anreicherungsmechanismen für Fluorid im Grundwasser mithilfe der grafischen Methode, der hydrogeochemischen Modellierung, des Proportionalitätsfaktors zwischen herkömmlichen Ionen und der Faktoranalyse.

Ihre Analyse wird in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen der Umweltwissenschaft und -technik.

Fluor ist eines der essentiellen Spurenelemente für den Menschen und wirkt sich positiv auf den Stoffwechsel aus und trägt zur Vorbeugung von Krankheiten bei. Allerdings kann eine langfristige Überdosierung mit Fluorid die für den Vitaminstoffwechsel notwendigen Enzyme zerstören; Fluorid kann nicht nur unsere Knochen schädigen, sondern auch zur Degeneration des Gehirngewebes, der Niere und des Zentralnervensystems führen, was schlicht als „Fluorose“ bekannt ist.

Fluor kann über Trinkwasser, Nahrung und Luft in den Menschen gelangen, die Absorptionsrate ist jedoch in jedem Medium unterschiedlich. Das Fluor im Trinkwasser kann vom größten Teil des menschlichen Körpers verdaut und absorbiert werden, daher ist das Trinken von Wasser mit hohem Fluoridgehalt die Hauptursache für „Fluorose“.

Gegenwärtig sind die globalen Wasserressourcen mit einer extremen Verknappung konfrontiert, was dazu geführt hat, dass flaches Grundwasser in vielen Ländern und Regionen, insbesondere in den trockenen und semiariden nördlichen Regionen Chinas, nach und nach als Trinkwasserquelle genutzt wird. Derzeit werden mehr als 70 % des Trinkwassers aus oberflächennahem Grundwasser bereitgestellt. Grundwasser spielt eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung der positiven Entwicklung des Ökosystems und der Aufrechterhaltung der grundlegenden Lebenssicherheit der Menschen.

Mit dem rasanten Wachstum von Industrie und Landwirtschaft, insbesondere der kontinuierlichen Beschleunigung des Städtebaus und der kontinuierlichen Verbesserung der Industrialisierung, wird die Verschmutzung des flachen Grundwassers jedoch immer schwerwiegender. Insbesondere der Fluorgehalt in einem großen Gebiet übersteigt die Norm, was eine ernsthafte Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellt.

Daher ist die Aufklärung der Verteilungsmerkmale und Anreicherungsmechanismen von Fluor im Grundwasser die Grundlage für die Lösung von Trinkwasserproblemen in Fluorose-gefährdeten Gebieten und gehört auch zu den wichtigen Aufgaben bei der Behandlung endemischer Fluorose.

Das Einzugsgebiet des Mihe-Weihe-Flusses ist eine Region mit einem hohen Fluorgehalt im Grundwasser der Shandong-Halbinsel in China und ist Teil des endemischen Fluorosegebiets, da es seit langem von fluorreichem Wasser überschwemmt wird. Die Bewohner sind seit langem stark von fluorhaltigem Wasser betroffen, weshalb es sich um einen Schlüsselbereich für die Prävention und Bekämpfung der endemischen Fluorose in der Provinz Shandong handelt.

Der Standard (GB17018-1997) für die Klassifizierung endemischer Fluorose besagt, dass der Fluorgehalt mehr als 1,0 mg/L beträgt, was auf ein Gebiet mit geringer Inzidenz hinweist; ein Fluorgehalt von mehr als 2,0 mg/L weist auf einen Bereich mit mäßiger Inzidenz hin; Ein Fluorgehalt von mehr als 4,0 mg/L weist auf ein Gebiet mit schwerer Inzidenz hin.

Basierend auf der Untersuchung des Fluorgehalts im Trinkwasser gab es im Einzugsgebiet 34.585 Trinkwasserquellen und durchschnittlich 6–7 Haushalte verfügten über einen Brunnen, von denen 562 Brunnen als Wasserquellen mit hohem Fluorgehalt identifiziert wurden (Gebiet mit hoher Inzidenz). ); Diese Brunnen forderten 550.000 Opfer, was 55,9 % der Gesamtbevölkerung ausmachte; 238 Wasserbrunnen wurden als mäßig erkrankte Wasserquellen (Gebiet mit mittlerer Inzidenz) identifiziert, was 42,35 % der Gesamtzahl der erkrankten Gebiete ausmacht.

Basierend auf der Untersuchung der endemischen Fluorose hatten 4520 Kinder im Alter von 8–12 Jahren und 2002 Patienten eine Zahnfluorose, mit einer Prävalenzrate von 44,3 %. Es gab 36802 Erwachsene über 16 Jahre und 700 Patienten mit Skelettfluorose, mit einer Prävalenzrate von 1,9 %. Die Anreicherung von Fluorid im Grundwasser stellt eine große Bedrohung für das Überleben der Anwohner und die nachhaltige Entwicklung der Wirtschaft dar.

Derzeit mangelt es jedoch an Untersuchungen zur Migration und Anreicherung von Fluor im flachen Grundwasser im Einzugsgebiet des Mihe-Weihe-Flusses sowie an der Bewertung der Umweltqualität und der menschlichen Gesundheit, die durch Fluorverschmutzung verursacht werden. Die negativen Auswirkungen der Fluorbelastung im flachen Grundwasser sind unklar. Die Arbeit des Teams von Professor Peihe Zhai schließt diese Lücke.

In dieser Studie stellte das Forscherteam fest, dass das Grundwasser im Einzugsgebiet des Mihe-Weihe-Flusses durch einen hohen TDS und eine schwache Alkalität gekennzeichnet ist und die Fluoridkonzentration im Grundwasser im Allgemeinen hoch ist, wobei eine große Fläche Wasser mit mittlerem Fluorgehalt (0,50 mg) aufweist /L–1,00 mg/L). Wasser mit hohem Fluorgehalt kommt hauptsächlich im Nordosten (interfluviales Tiefland und alluvial-marinische Ebenen) vor, wobei es sich um Wasser vom Typ HCO3·Cl-Na und HCO3-Na handelt.

In vertikaler Richtung nimmt die Fluoridkonzentration mit zunehmender Tiefe des Grundwasserspiegels ab. Der Fluorreichtum in der Regenzeit wird hauptsächlich durch die Verwitterung des Gesteins und die Auflösung fluorhaltiger Mineralien kontrolliert, und die schwach alkalische Umgebung, reich an Natrium und arm an Kalzium, ist der Hauptgrund für den Fluorreichtum in der Trockenzeit.

Die Ergebnisse der Kontaminationsbewertung deuten darauf hin, dass das Grundwasser im Nordosten des Einzugsgebiets des Mihe-Weihe-Flusses stark verschmutzt ist und Regenzeit > Trockenzeit ist. Es gibt weniger ökologische Risiken, aber die Gesundheitsrisiken für Erwachsene und Kinder sollten beachtet werden, insbesondere in den Wasserquellengebieten Weihan und Changyi während der Regenzeit.

Die Arbeit zur Vermeidung von Fluorid und zur Verbesserung der Grundwasserqualität im Einzugsgebiet des Mihe-Weihe-Flusses wurde in einer wissenschaftlichen und rationalen Richtung entwickelt, und die für die lokale Situation geeigneten Methoden zur Ausbeutung, Nutzung und Bewirtschaftung sind zu einem wichtigen Forschungsinhalt geworden.

Die Ergebnisse dieser Arbeit können nicht nur eine wissenschaftliche Grundlage für die nachhaltige Nutzung lokaler Grundwasserressourcen und die Verbesserung der Wasserqualität liefern, sondern haben auch große richtungsweisende Bedeutung für die Behandlung von Fluorbelastungen im lokalen flachen Grundwasser und die regionale Umweltplanung.