桂林市東區(qū)地下水硝酸鹽污染現(xiàn)狀與成因分析
——以白竹干村為例

(廣東省化工地質(zhì)勘查院，廣東 廣州 510800)

桂林市東區(qū)是指桂林市區(qū)漓江以東、堯山以西范圍，面積110.63 km2面積，處于北回歸線附近的低緯度地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，雨量充沛，多年平均降雨量為1 889.4 mm，最大年降雨量為2 910.9 mm，最小年降雨量為1 342.3 mm[1]。區(qū)域上研究區(qū)處于南嶺山地西段向貴州高原過(guò)渡地帶，為湘南紅色丘陵、黔東山原與桂中喀斯特盆地三大地貌單元的結(jié)合部位，地貌形態(tài)眾多，類型復(fù)雜。研究區(qū)東部為侵蝕-構(gòu)造剝蝕成因的中低山，中部及東南部為溶蝕堆積而成的峰叢洼地和峰林平原，西部為漓江沖積形成的河流階地，總體上，桂林市東區(qū)地勢(shì)東高西低，由北向南微微傾斜。研究區(qū)內(nèi)出露地層主要為東部堯山區(qū)域內(nèi)的紫紅色砂巖和漓江兩岸及峰林平原區(qū)出露的第四系粉質(zhì)粘土和卵礫石層，其余區(qū)域均為灰?guī)r。地下水包含松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水及巖溶水三類，以大氣降雨補(bǔ)給為主，沿地層孔隙、裂隙及溶隙隨地形由東向西向漓江排泄。

白竹干村位于桂林市東區(qū)中上部的一個(gè)村莊，地理坐標(biāo)為25°18′29″，N，110°20′16″E，處于漓江一級(jí)階地上，該村地下水主要類型為松散巖類孔隙水，自東向西流，其地下水位埋深約為5 m，接受大氣降水和來(lái)自堯山碎巖溶亞區(qū)地表水、地下水的補(bǔ)給。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，白竹干村沒(méi)有通自來(lái)水，該村村民和外來(lái)人員均是飲用由自家壓水井抽提上來(lái)的淺層地下水，其淺層地下水的好壞直接關(guān)系到該村所有人的健康，基于此，本次針對(duì)該村淺層地下水硝酸鹽含量展開(kāi)調(diào)查，以期對(duì)該村整體地下水硝酸鹽污染狀況地了解。

1 采樣方法

1.1 水樣的采集

分別在枯水期與豐水期，對(duì)白竹干村主要飲用水井進(jìn)行為期兩次的淺層地下水硝酸鹽含量的調(diào)查，枯水期選在2016年12月初進(jìn)行水樣的采集，豐水期是在2016年6月進(jìn)行；水樣均是直接從居民區(qū)飲用水井抽提上來(lái)的淺層地下水，共采集水樣16個(gè)。水樣盛放在容量為30 ml的棕色瓶中，并滴兩滴氯化汞進(jìn)行滅菌處理，水樣取回后迅速保存在處于4℃的冰箱里，在24 h之內(nèi)對(duì)水樣進(jìn)行硝酸鹽等組分的含量監(jiān)測(cè)分析。

1.2 水樣的分析

用離子色譜儀(DIONEX ICS-1000IC)分析檢測(cè)NO3-、NO2-、CH3COO-濃度，其分析方法可參考文獻(xiàn)[2]。

2 東區(qū)及白竹干村地下水NO3-污染歷史與現(xiàn)狀

2.1 東區(qū)地下水NO3-污染歷史

據(jù)黃旋和陳余道對(duì)桂林市2001-2008年枯水期地下水水質(zhì)檢測(cè)資料的收集，結(jié)果顯示，桂林城區(qū)地下水硝酸鹽氮的含量全部達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[3](≤20 mg/L)。由于城市化向東發(fā)展，導(dǎo)致東區(qū)淺層地下水硝酸鹽含量出現(xiàn)大幅增加，而據(jù)其2010年對(duì)桂林市東區(qū)硝酸鹽采樣調(diào)查，結(jié)果表明，該區(qū)地下水硝酸鹽氮含量介于4.47～41.36 mg/L，均值為16.7 mg/L[4]，因此可知，桂林市東區(qū)硝酸鹽污染程度較高。而其中污染最嚴(yán)重的當(dāng)屬北部地區(qū)的白竹干村以及朝陽(yáng)區(qū)的半尾塘、歐陽(yáng)家，其地下水硝酸鹽含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 白竹干村地下水硝酸鹽污染現(xiàn)狀

a豐水期 b枯水期

桂林市東區(qū)白竹干村地下水硝酸鹽含量分布如圖1所示，其中圖1a為豐水期，圖1b為枯水期。該村居民區(qū)主要集中在村中部，養(yǎng)殖場(chǎng)與農(nóng)田主要集中在村東部，把該村分為東、西兩部分來(lái)進(jìn)行分析，由圖1可知：

(1)該村東部豐水期地下水硝酸鹽的平均含量為37.05 mg/L，枯水期為41.68 mg/L。最高濃度為枯水期時(shí)的70 mg/L，其硝酸鹽含量沒(méi)有超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的限制值(<20 mg/L，以N計(jì))。

(2)該村居民區(qū)集中在該村的中西部，由圖1可以看出，村西部豐水期地下水硝酸鹽的平均含量為66.74 mg/L，枯水期為80.55 mg/L，其中村中居民集中區(qū)地下水硝酸鹽含量最高，豐水期達(dá)到116.22～117.58 mg/L，枯水期可達(dá)到122.98～142.95 mg/L，由此可以看出，該村居民區(qū)地下水硝酸鹽含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我國(guó)規(guī)定的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)比較圖1a與圖1b可以看出，白竹干村地下水硝酸鹽在枯水期的污染程度要比豐水期的污染程度大，這與枯水期地下水的補(bǔ)給量少有關(guān)。整體而言，白竹干村地下水遭受硝酸鹽的污染程度較為嚴(yán)重，且存在硝酸鹽含量局部很高的現(xiàn)象，主要集中在居民集中區(qū)，可見(jiàn)該村地下水中的硝酸鹽污染時(shí)時(shí)刻刻都在威脅著居民的身體健康。

3 該村地下水硝酸鹽污染成因分析

淺層地下水受硝酸鹽污染的原因是多方面的，主要集中在居民生活污水、垃圾的不恰當(dāng)處理和動(dòng)植物糞便長(zhǎng)時(shí)間的堆積和排放，也有研究表明土地利用及其類型很大程度上影響著地下水的水質(zhì)[5]。

3.1 生活污水、垃圾對(duì)地下水中硝酸鹽影響的關(guān)系

由于該村居民區(qū)較集中，且人口居住較密集，這樣居民生活產(chǎn)生的污水、垃圾的不合理處置，隨著雨水的淋慮作用入滲到淺層地下水，從而影響淺層地下水的水質(zhì)，尤其是該村居民建有大量的化糞池，采用該方式排放污水與糞便會(huì)通過(guò)化糞池流入地下，經(jīng)過(guò)土壤微生物作用后轉(zhuǎn)變成硝酸鹽，從而污染淺層地下水，有研究表明動(dòng)物糞便會(huì)引起地下水硝酸鹽的污染[6]。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該村村民將化糞池建在離飲用水井一般不超過(guò)10 m的距離，同時(shí)，該村的自家壓水井井深一般為3～7 m，這樣被化糞池污染的淺層地下水經(jīng)過(guò)水井抽出后用于生活飲用水，對(duì)人的身心健康造成極大的危害。

3.2 養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展對(duì)地下水中硝酸鹽影響的關(guān)系

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該村東部存在兩個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)，該養(yǎng)殖場(chǎng)所產(chǎn)生的污水直接排入養(yǎng)殖場(chǎng)外的水溝，這樣大量的禽畜糞便沒(méi)有得到合理的處置，導(dǎo)致禽畜糞便入滲至地下，引起地下水硝酸鹽含量的增高，這樣被硝酸鹽污染的地下水經(jīng)過(guò)徑流流入村西，使得村西淺層地下水硝酸鹽總體含量偏高。

3.3 土地利用及其類型地下水中硝酸鹽影響的關(guān)系

Bedessem的研究認(rèn)為在農(nóng)田中大量使用化肥可以導(dǎo)致地下水硝酸鹽污染增加[7]。白竹干村土地利用類型一般為農(nóng)田、果園、林地等，一些村民為了追求一時(shí)的利益，大量施用化肥和農(nóng)藥，有研究表明，農(nóng)作物對(duì)氮肥的吸收率不高，僅為30%～40%[8]，這樣殘留的氮肥會(huì)隨著雨水入滲到地下，導(dǎo)致地下水硝酸鹽的污染。本次在農(nóng)田的一個(gè)取水點(diǎn)取樣檢測(cè)，結(jié)果表明，在豐水期該點(diǎn)硝酸鹽的含量為52.6 mg/L，枯水期為70 mg/L。農(nóng)田過(guò)量施用化肥直接引起淺層地下水硝酸鹽含量的提高。

4 結(jié)語(yǔ)

桂林市漓江東區(qū)及其白竹干村地區(qū)地下水受硝酸鹽污染較為嚴(yán)重，尤其是居民區(qū)集中的地方，當(dāng)?shù)卣痛迕駪?yīng)引起重視。政府應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，對(duì)生活污水、垃圾以及禽畜糞便進(jìn)行妥善處理，村民應(yīng)合理施肥，控制氮肥和農(nóng)藥的用量，達(dá)到改善當(dāng)?shù)仫嬘盟l(wèi)生狀況的目的。