紅原—若爾蓋草原地下水水質(zhì)評價(jià)

劉 灝，梁 明

(四川省國土空間生態(tài)修復(fù)與地質(zhì)災(zāi)害防治研究院，四川 成都 610081)

1 紅原—若爾蓋草原概況

紅原—若爾蓋草原位于四川省西北部高山高原區(qū)，面積0.91×104km2，主要集中于黃河支流的黑河、白河流域，地下水類型為松散巖類孔隙水，白河流域中，下游含水層以沖洪積砂礫卵石層為主，粒徑大、含砂量少、富水性好；黑河流域、白河上游以沖洪積——湖沼相堆積為主，顆粒細(xì)、含泥重，厚度薄，富水性較差。該區(qū)含水層厚15 m左右，富水性中等，單井出水量100～1 000 m3/d，水位埋深0～2 m。受降水、融雪水及地表水入滲補(bǔ)給為主，地下水流向由南東向北西，排泄主要靠蒸發(fā)和兩河排出區(qū)外。

紅原—若爾蓋草不僅地下水資源豐富，也是地甲病、克山病的多發(fā)區(qū)，還是四川省生態(tài)環(huán)境對地下水變化最敏感的地區(qū)，而且若爾蓋草原濕地還是黃河源頭生態(tài)區(qū)之一。前人于20世紀(jì)80年代開展了若爾蓋草原水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)綜合評價(jià)報(bào)告，對該區(qū)域有了初步研究，由于該區(qū)域草地沙化現(xiàn)象嚴(yán)重，地下水監(jiān)測工作不足，為研究地下水位變化與草地沙化的關(guān)系，為調(diào)查地下水位下降的成因，防止沙化及沙化擴(kuò)展，分析開采地下水對濕地生態(tài)環(huán)境、地下水環(huán)境、牧業(yè)生態(tài)的影響程度等問題，2016-2018年，國家地下水監(jiān)測工程(國土資源部分)在紅原-若爾蓋草原共布設(shè)地下水監(jiān)測站點(diǎn)48口，監(jiān)測面積9 100 km2，實(shí)時(shí)監(jiān)測該區(qū)域地下水水位、水溫的動態(tài)變化情況，并定期取樣監(jiān)測水質(zhì)。

2 監(jiān)測站點(diǎn)布設(shè)情況

如圖1所示，本區(qū)主要監(jiān)測上部孔隙含水層的地下水動態(tài)變化情況，站點(diǎn)布設(shè)采用以平行地下水流向?yàn)橹?，控制黑河、白河流域共布?條主要控制性監(jiān)測剖面線，即：求吉南—班佑—若爾蓋—公瓦、瓦切—唐克—瞎曼—墨溪，井深為17.4～31 m。

圖1 紅原-若爾蓋草原監(jiān)測站點(diǎn)分布圖

3 地下水水質(zhì)評價(jià)

3.1 取樣方法

由于國家地下水監(jiān)測站點(diǎn)長期處于在線監(jiān)測，井口封閉，地下水封閉，因此每次采樣前通過潛水泵進(jìn)行抽水洗井，并現(xiàn)場測量水質(zhì)參數(shù)(pH值、電導(dǎo)率、溶氧、氧化還原點(diǎn)位)，直至最后三次的參數(shù)偏差符合穩(wěn)定條件以確保地下水狀態(tài)穩(wěn)定后進(jìn)行取樣(如表1所示)。

表1 參數(shù)偏差要求表

3.2 水質(zhì)評價(jià)

采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848-2017)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)指標(biāo)，包括pH值、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、耗氧量、氨氮、鈉、鉀、鈣、鎂、碳酸根、重碳酸根、偏硅酸、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氟化物、碘化物、鉻(六價(jià))、鉛、汞、砷、硒、鎘、錳、銅、共計(jì)30項(xiàng)。

紅原-若爾蓋草原48口地下水監(jiān)測站點(diǎn)共取樣53組水樣(5組平行樣)，地下水pH值5.49～7.86，大多為無色、無味，溶解性總固體小于1 000 mg/L的中性-偏酸性淡水，個(gè)別呈黃色，總硬度42.8～1 113 mg/L,地下水水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型水，其次為CO3·SO4-Ca，具體比例如圖2和圖3所示。

圖2 紅原-若爾蓋草原水化學(xué)類型圖

圖3 紅原-若爾蓋草原piper三線圖

地下水檢出值超出Ⅲ類的常規(guī)指標(biāo)包括為pH值、總硬度、溶解性總固體、鐵、錳、鋁、耗氧量等一般性化學(xué)指標(biāo)，以及亞硝酸根、硝酸鹽、氟化物、砷、鉛等毒理學(xué)指標(biāo)。

表2 紅原-若爾蓋草原2018年度地下水主要化學(xué)離子檢出情況一覽表 mg/L

3.2.1 pH值

圖4 pH值評價(jià)結(jié)果分布圖

紅原縣pH值超標(biāo)原因:紅原縣在亞熱帶濕潤氣候的影響下，氣候潮濕，雨量充沛，加之植被茂密，畜牧業(yè)的迅速發(fā)展產(chǎn)生了大量排泄物，殘?bào)w不能徹底分解，有機(jī)質(zhì)在腐化過程中產(chǎn)生形成了大量的腐植酸，導(dǎo)致該區(qū)域地表水、潛水多為酸性-弱酸性水，耗氧量超標(biāo)[1]。

紅原縣屬于若爾蓋高原泥炭沼澤分布區(qū)，紅原縣內(nèi)沼澤區(qū)面積約為1 600 km2，占紅原縣總面積的20%[2]，根據(jù)何光榮等學(xué)者在位于紅原縣城城南的泥炭地取樣測試結(jié)果，該礦區(qū)泥炭呈弱酸性，pH值一般為4.5～5.5[3]，推測由于大面積的酸性泥炭層造成了該區(qū)域地下水偏酸。不僅如此，紅原-若爾蓋草原地勢平坦，地下水循環(huán)較差，也是造成地下水PH值偏低的原因之一。

3.2.2 鐵、錳

本區(qū)內(nèi)泥炭沼澤中鐵含量達(dá)60～80 g·kg/L，少數(shù)地方高達(dá)200 g·kg/L[6]，主要由于原生環(huán)境中鐵、錳礦物含量較高造成。其分布見圖5。

圖5 鐵、錳評價(jià)結(jié)果分布圖

3.2.3 氮

氮超標(biāo)主要由于泥炭沼澤原生環(huán)境以及生活污水的排放。本區(qū)域主要為泥炭沼澤,有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)500～600 g/kg，全氮的含量也在20～ 25 g/kg左右[7]，造成地下水檢測氮含量偏高；其次，氮超標(biāo)主要原因?yàn)楣I(yè)廢水、生活污水以及化學(xué)肥料造成，但是本地區(qū)工業(yè)不發(fā)達(dá)，化學(xué)肥料使用較少，畜牧業(yè)較為發(fā)達(dá)，因此動物排泄物和植物的腐爛也是造成氮超標(biāo)的原因之一(見圖6)。

圖6 氮評價(jià)結(jié)果分布圖

4 結(jié)語

(1)紅原若爾蓋草原地下水多為HCO3-～Ca2+型水，地下水檢出值超出Ⅲ類的常規(guī)指標(biāo)包括為pH值、總硬度、溶解性總固體、鐵、錳、鋁、耗氧量等一般性化學(xué)指標(biāo)，以及亞硝酸根、硝酸鹽、氟化物、砷、鉛等毒理學(xué)指標(biāo)。

(2)根據(jù)分析，原生環(huán)境對地下水水質(zhì)產(chǎn)生了較大影響，同時(shí)畜牧業(yè)的發(fā)展、植物腐爛對地下水水質(zhì)變化也有一定作用。

(3)通過理論分析草原沼澤區(qū)泥碳質(zhì)地層原生環(huán)境以及土地沙漠化可能對地下水pH值造成的影響，未針對監(jiān)測區(qū)域(黑河流域、白河流域)河流的上中下游進(jìn)行取樣，研究河流補(bǔ)給對地下水水質(zhì)影響，同時(shí)未對沼澤區(qū)土壤進(jìn)行取樣，在未來工作中將會進(jìn)行改進(jìn)。