六安市地下水現(xiàn)狀與污染評價分析

劉傳奇

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊，安徽 六安 237000)

0 引言

地下水環(huán)境質(zhì)量與人民生活健康和城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。由于地下水污染具有分散性和隱蔽性的特點[1-2]，治理與恢復(fù)過程十分艱難。地下水評價對地下水污染明確和防治具有重要意義，現(xiàn)開展城市地下水調(diào)查工作，查明六安市地下水現(xiàn)狀，對地下水環(huán)境做出評價，為城市建設(shè)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 工作區(qū)概況

本次研究工作范圍為六安市規(guī)劃區(qū)范圍，總面積1 096.8 km2。地理坐標(biāo)東經(jīng)116°18′42″～116°45′57″，北緯33°33′35″～31°54′12″。其中，重點工作區(qū)范圍為中心城區(qū)規(guī)劃范圍：北至合武高速，南至寧西鐵路，東到三元河，西到商景高速?？偯娣e為120 km2。

六安市地形總體趨勢為南高北低，地面標(biāo)高一般在35～232 m，具有明顯的山地、丘陵、平原的地貌單元特征。研究區(qū)水資源較豐富，具有淠河、灃河、杭埠河、豐樂河、淠東干渠等重要河水資源較豐富。研究區(qū)巖性組成主要為侏羅-第三系砂礫巖、砂巖等。

2 技術(shù)路線

2.1 資料收集

全面收集工作區(qū)內(nèi)已有的地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)及氣象、水文、城市規(guī)劃、遙感影象、土地、水利、環(huán)境監(jiān)測等資料。

2.2 監(jiān)測井布設(shè)

2019年1月-2019年3月，根據(jù)地下水污染現(xiàn)狀，包括地下水污染范圍、含水層位、主要超標(biāo)物質(zhì)成份、含量及分布等特點，項目組對工作區(qū)內(nèi)31處監(jiān)測井取樣并進(jìn)行污染指標(biāo)測試，樣品涵蓋了六安市規(guī)劃區(qū)全部范圍，采樣點多為機(jī)井、民井，機(jī)井深度在3～20 m之間，民井深度在2～10 m之間。工作中嚴(yán)格按照《水文地質(zhì)手冊( 第二版) 》中的要求采集、保管和運輸樣品，分析單位為通過國家計量認(rèn)證的安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊和六安市環(huán)保局環(huán)保站測試中心。監(jiān)測井按網(wǎng)格進(jìn)行布置，用以了解工作區(qū)內(nèi)的地下水污染情況。根據(jù)本區(qū)的地下水的賦存規(guī)律，水理性質(zhì)，含水介質(zhì)及水力特征，將地下水劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水2個類型。

2.3 地下水水質(zhì)評價參數(shù)選擇

按《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)的要求，以城市生活用水為用途，選擇與身體健康密切相關(guān)的SO42-、Cl-、NO3-、NO2-、Cu、Pb、Cd、Hg、Na+、Cr6+、Mn、As、Fe、氰化物、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、陰離子表面活性劑、pH、總硬度(以CaCO3計)、溶解性總固體等20項作為地下水水質(zhì)評價參數(shù)[1-4]。

3 地下水質(zhì)量評價

3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

地下水質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)采用國家標(biāo)準(zhǔn)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)，參考《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-85)。

表1 單項組份評價分值(Fi)表

3.2 評價方法

3.2.1 單項評價法

地下水質(zhì)量單項組分評價，按國家標(biāo)準(zhǔn)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)所列分類指標(biāo)(五類，表1)進(jìn)行評價。

3.2.2 綜合評價法

地下水質(zhì)量綜合評價，首先進(jìn)行各單項組分評價，劃分組分所屬質(zhì)量類別，對各類別按表1分別確定單項組分評價分值Fi。

然后按以下公式計算綜合指數(shù)(F)：

(1)

(2)

再根據(jù)F值將地下水水質(zhì)劃分五級，見表2。

表2 地下水水質(zhì)級別分類表

表3 地下水質(zhì)量現(xiàn)狀檢測結(jié)果及單項評價法結(jié)果

3.3 地下水質(zhì)量評價結(jié)果

對31個監(jiān)測井水質(zhì)進(jìn)行分析統(tǒng)計，包括松散巖類孔隙水水樣9個，碎屑巖類孔隙裂隙水水樣22個。地下水質(zhì)量現(xiàn)狀檢測結(jié)果及單項評價法結(jié)果詳見表3，根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)標(biāo)準(zhǔn)，31個監(jiān)測井水樣中，NO3-、Cu、Na+、Cr6+、Mn、As、揮發(fā)酚達(dá)到所列分類指標(biāo)的Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)；SO42-、氰化物達(dá)到所列分類指標(biāo)的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)；Cl-、NO2-、Fe、陰離子表面活性劑、pH、溶解性總固體達(dá)到所列分類指標(biāo)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；Pb、Hg、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度達(dá)到所列分類指標(biāo)的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)；Cd達(dá)到所列分類指標(biāo)的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。其中，96.7%的樣品中Pb達(dá)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。僅局部樣品中Hg、Cd、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度達(dá)Ⅳ-Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)單項組分評價結(jié)果，對工作區(qū)地下水質(zhì)量進(jìn)行綜合評價。工作區(qū)內(nèi)綜合水質(zhì)指數(shù)F值范圍為：4.34～4.26(表4)，按表2地下水水質(zhì)級別分類屬較差，即工作區(qū)內(nèi)地下水總體質(zhì)量較差，而影響地下水水質(zhì)較差的主要因子為Pb、Cd、Hg、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度等指標(biāo)。結(jié)合表3單項評價結(jié)果，可知Cd、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度超標(biāo)樣本在地下水類型上均表現(xiàn)為碎屑巖類孔隙裂隙水，Hg超標(biāo)樣本在地下水類型上表現(xiàn)為松散巖類孔隙水。

表4 地下水質(zhì)量綜合評價結(jié)果

4 地下水污染現(xiàn)狀評價

4.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評價規(guī)范》(DD2008-01)，地下水污染評價評價標(biāo)準(zhǔn)：無機(jī)組份，采用對照值；微量有機(jī)污染物組份，采用生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值；指標(biāo)不足部分參照國際公認(rèn)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。工作區(qū)內(nèi)松散巖類孔隙水和新近紀(jì)正陽關(guān)組的碎屑巖類孔隙裂隙水，在突發(fā)情況下，可作為應(yīng)急水源開采，以保障城市用水安全。因此本次松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水均采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)作為背景值進(jìn)行污染性評價。

4.2 評價方法

4.2.1 單項指標(biāo)的污染指數(shù)

對于標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定含量上限的指標(biāo)，計算公式為：

(3)

式中：I為某項污染物的污染指數(shù)；Ci為某項污染物的實測含量；C0為某項污染物的Ⅲ、Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

對于評價標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)間值的水質(zhì)因子(如pH值)，計算公式為：

(4)

(5)

式中：pH為pH監(jiān)測值；pHsu為標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值；pHsd為標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值。

評價時，以I<1為未污染，I>l為污染，且I值越大污染越重。

4.2.2 多項指標(biāo)的綜合污染指數(shù)

評價方法采用內(nèi)梅羅指數(shù)法，內(nèi)梅羅指數(shù)(P)計算按下列公式確定：

(6)

(7)

根據(jù)P值計算結(jié)果，按表5規(guī)定劃分地下水污染級別。

表5 地下水污染程度級別分類表

圖1 工作區(qū)水污染分區(qū)圖

4.3 地下水污染現(xiàn)狀評價結(jié)果

地下水污染程度單項指標(biāo)污染指數(shù)結(jié)果詳見表5，可見工作區(qū)內(nèi)普遍存在Pb污染，Pb污染指數(shù)I值：0.95～4.48>l，局部樣品中存在Cd、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度、Hg、Mn污染。 結(jié)合表6地下水類型，可知Cd、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度污染樣本在地下水類型上均表現(xiàn)為碎屑巖類孔隙裂隙水，Hg、Mn污染樣本在地下水類型上表現(xiàn)為松散巖類孔隙水。

表6 地下水污染程度綜合污染指數(shù)一覽表

根據(jù)多項指標(biāo)的綜合污染指數(shù)結(jié)果(表6)，按地下水污染程度級別分類(表5)可以看出，工作區(qū)地下水綜合污染指數(shù)P值為：4.74～1.02，即工作區(qū)地下水現(xiàn)狀存在污染現(xiàn)象，主要污染程度級別可分為輕污染和中污染。結(jié)合監(jiān)測井的布設(shè)和地下水綜合污染指數(shù)P值，對工作區(qū)地下水污染進(jìn)行分區(qū)，由圖1可知，工作區(qū)地下水污染可分為輕污染和中污染兩個區(qū)。其中輕污染區(qū)面積為673.8 km2，占工作區(qū)總面積的61.43%，區(qū)域上主要為主城區(qū)、東部的(三十鋪、椿樹鎮(zhèn))、西部的分路口及西南側(cè)的蘇家埠等區(qū)域，區(qū)域上城鎮(zhèn)化土地占主要部分；中污染區(qū)面積為423 km2，占工作區(qū)總面積的38.57%，區(qū)域上農(nóng)墾區(qū)占主要部分。

根據(jù)收集資料分析，工作區(qū)可能造成地下水污染的污染源類型主要有工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)面源污染源、生活污染源三類[5]。工業(yè)污染主要來源于工業(yè)“三廢”排放，據(jù)2018年資料，全市廢水排放總量9 794.5萬 t，工業(yè)固體廢物生產(chǎn)量968.92萬 t，工業(yè)污染源主要分布在城市中心區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和城南開發(fā)區(qū)等城鎮(zhèn)化區(qū)域，導(dǎo)致該區(qū)域Pb、Cd、Hg、Mn超標(biāo)。農(nóng)業(yè)面源污染主要來源于化肥農(nóng)藥的大量施用[6]，主要分布在各類農(nóng)用地分布區(qū)，過量施肥導(dǎo)致肥料中的Pb、Cd、Hg污染地下水。生活污染源主要來源于生活垃圾的隨意堆放以及生活污水、人畜糞便的不當(dāng)處置，主要分布在城區(qū)、人口密集地區(qū)以及農(nóng)村地區(qū)。其次，工作區(qū)高錳酸鹽指數(shù)、總硬度污染主要存在碎屑巖類裂隙水，其主要的補給來源是大氣降水，地下水的排泄主要有垂直排泄-蒸發(fā)。工作區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，雨水充沛，一方面溶濾作用使總硬度增加，另一方面蒸發(fā)使高錳酸鹽指數(shù)增高。

5 結(jié)語

(1)工作區(qū)內(nèi)地下水(松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水)總體質(zhì)量較差，影響地下水水質(zhì)的主要因子有Pb、Hg、Cd、高錳酸鹽指數(shù)、總硬度(CaCO3計)等指標(biāo)，Pb超標(biāo)占多數(shù)。

(2)工作區(qū)地下水存在污染?？傮w上分為輕污染和中污染兩個區(qū)，其中，輕污染區(qū)占工作區(qū)總面積的61.43%，主要為主城區(qū)等區(qū)域，區(qū)域上城鎮(zhèn)化土地占主要部分；中污染區(qū)占工作區(qū)總面積的38.57%，區(qū)域上農(nóng)墾區(qū)占主要部分。

(3)可能造成工作區(qū)地下水污染的污染源類型主要有工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)面源污染源、生活污染源三類。輕污染區(qū)中工業(yè)污染源聚集，工業(yè)排放導(dǎo)致該區(qū)地下水重金屬污染；中污染區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染源密布，過量施肥造成該區(qū)地下水重金屬污染。工作區(qū)內(nèi)錳酸鹽指數(shù)、總硬度污染主要源于原生地質(zhì)環(huán)境。