貴州水城石橋村鉛鋅礦山淺層地下水化學(xué)特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)

陳淼,吳永貴

(貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550003)

鉛鋅礦的開采對(duì)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的污染破壞,其中重金屬污染是鉛鋅礦區(qū)最為典型的現(xiàn)象.重金屬污染物有毒且具有長(zhǎng)期效應(yīng),可通過(guò)吸附、螯合、重力沉降、地表徑流等多種物理、化學(xué)方式進(jìn)入環(huán)境,影響更大區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng),且可通過(guò)食物鏈(以溶解態(tài)為主)的富集作用對(duì)生物體,尤其是人類的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害和影響.

1 研究區(qū)概況

貴州水城位于貴州省西部邊緣,東鄰六枝特區(qū)和納雍縣,西接威寧縣和云南省宣威市,南抵盤縣和普安縣,北與赫章縣毗鄰.山高、坡陡、谷深,土地貧瘠,境內(nèi)山巒起伏,海拔高差大,最高海拔2 861 m,最低海拔633 m,屬溫涼濕潤(rùn)的高原亞熱帶季風(fēng)氣候,冬無(wú)嚴(yán)寒,夏無(wú)酷暑,氣候溫和,雨量充沛,年平均氣溫12 ℃,年平均降雨量1 100～1 300 mm.水城礦產(chǎn)資源豐富,探明的礦產(chǎn)有煤、鐵、鉛、鋅等26種.水能資源富集,全年平均水能資源總量2.7×109m3,地下水豐富,北盤江、三岔河穿境而過(guò).貴州水城是貴州鉛鋅礦分布的主要地區(qū),區(qū)內(nèi)巖石以海相碳酸鹽巖夾碎屑巖為主[1].

2 樣品采集與數(shù)據(jù)分析

2.1樣品采集對(duì)貴州水城石橋村鉛鋅礦山進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘,可見(jiàn)正在開采的有青山鉛鋅礦廠(簡(jiǎn)稱青山礦)以及開采停止約3年左右的大井鉛鋅礦(簡(jiǎn)稱大井礦)廢棄礦井,兩礦場(chǎng)相距約2 500 m.青山礦采礦點(diǎn)200 m處有一礦渣堆場(chǎng),采礦點(diǎn)附近地表有大量未處理的鉛鋅礦渣,對(duì)以青山礦場(chǎng)為中心3 000 m范圍內(nèi)的地下水源點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)地下水源主要為井水,采集調(diào)查范圍內(nèi)所有地下水源點(diǎn)樣品共7個(gè).采樣區(qū)域位置及布點(diǎn)如圖1.采樣點(diǎn)W1、W7相距約200 m,W1、W7距青山礦采礦點(diǎn)約1 000 m,W2、W3距青山礦采礦點(diǎn)分別為1 500 m、1 800 m左右；W1與W2、W2與W3、W5與W6相距約500 m.2011年1月(枯水期)前往研究區(qū)——貴州水城石橋村鉛鋅礦山采集地下水樣.

2.2測(cè)試指標(biāo)及方法測(cè)試指標(biāo)除pH、溫度、電導(dǎo)率、DO進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定外,其余參數(shù)均在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)定;Cd、Pb、As、Cr等為(ICP-MS)/X SERIES 2測(cè)定儀測(cè)定,其余指標(biāo)均用等離子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)/IRIS Intrepid II測(cè)定;監(jiān)測(cè)方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第3版)規(guī)定的方法[2]進(jìn)行.水樣分析結(jié)果(連續(xù)3天采樣,取平均值)見(jiàn)表1.

圖1 采樣區(qū)區(qū)域位置及采樣點(diǎn)分布圖

表1 各水樣點(diǎn)水質(zhì)測(cè)試指標(biāo)

pH 無(wú)量綱,溫度單位為℃,EC 單位為μS/cm,其他單位均為 mg/L,“-”為低于檢測(cè)限.

3 淺層地下水水質(zhì)分析

3.1水化學(xué)成分特征利用SPSS軟件對(duì)7個(gè)水樣點(diǎn)測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,超標(biāo)率根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)[3]進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表2.由表2得出：各水樣點(diǎn)水質(zhì)pH值在2.05～7.14之間,普遍偏低,其中4個(gè)水樣點(diǎn)的pH值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)規(guī)定的不小于6.5的限值,平均為4.86,呈酸性.TDS、總硬度(以CaCO3計(jì))、Fe、NO3-、SO42-指標(biāo)含量變化范圍較大,其標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)較高,說(shuō)明這些指標(biāo)具有較大的分散性.污染因子主要為硬度、硫酸鹽、Fe、Pb、Cr、Be、Zn、Ni等.

表2 各水樣點(diǎn)測(cè)試指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

“-”表示未超標(biāo),超標(biāo)率是指測(cè)試指標(biāo)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的次數(shù)與測(cè)試總次數(shù)的比率.

圖2 淺層地下水Piper三線圖

式中:P—綜合指數(shù)；Ci—某因子的實(shí)測(cè)值；C0—某因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值；n—評(píng)價(jià)因子項(xiàng)數(shù).

表3 各水樣點(diǎn)的綜合指數(shù)P值

評(píng)價(jià)結(jié)果(見(jiàn)表3)顯示：水樣點(diǎn)W1、W7 的P值分別為9.450、10.765,遠(yuǎn)大于3,水質(zhì)狀況最差,屬Ⅳ類水,基本上不適宜人們飲用,否則需做凈化處理；W2點(diǎn)的P值為1.439,水質(zhì)中等,屬Ⅱ類水；其余點(diǎn)P值均小于1,水質(zhì)較好,屬Ⅰ類水.W1、W7距青山礦采礦點(diǎn)較近(約1 000 m),且在其附近有大量隨處可見(jiàn)的尾礦石、礦渣；W2距青山礦較W1、W7遠(yuǎn)(約1 500 m),水質(zhì)中等；W4為青山礦廠內(nèi)地下水點(diǎn),距青山礦采礦點(diǎn)最近(約10 m),水質(zhì)卻較好,屬Ⅰ類水.由此可知,鉛鋅礦的開采對(duì)地下水的污染主要是由于尾礦石、礦渣等暴露于地表,在表生氧化、淋濾及地表水的沖刷等作用下,有毒物質(zhì)進(jìn)入地表水,進(jìn)而污染地下水質(zhì)；且離采礦點(diǎn)越遠(yuǎn),受污染程度越小.

4 討論及結(jié)論

貴州水城石橋村鉛鋅礦山淺層地下水監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)可知：

(3)金屬陽(yáng)離子污染主要為Fe、Pb、Cr、Be、Zn、Ni 等.鉛鋅礦開采導(dǎo)致大量尾礦石、廢礦石等堆積暴露于地表,在表生氧化、淋濾及地表水的沖刷等作用下,大量有毒金屬元素進(jìn)入地表水,進(jìn)而污染地下水質(zhì).

(4)水質(zhì)綜合指數(shù)評(píng)價(jià)表明：占本次采樣的28.57%的淺層地下水水質(zhì)污染較嚴(yán)重,超過(guò)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,這與調(diào)查中村民反映的水質(zhì)情況吻合,據(jù)調(diào)查,所采集的水樣點(diǎn)1、2、7處井水酸得甚至可以直接用來(lái)做酸菜,村民現(xiàn)已自行停止飲用.占本次采樣的57.14%的水質(zhì)良好,其余水質(zhì)中等.

從評(píng)價(jià)結(jié)果可知,開采完有價(jià)值的鉛鋅礦并不是過(guò)程的終極,而對(duì)廢礦區(qū)尾礦、礦渣等的安全處置、土壤植被的生態(tài)恢復(fù)更是重中之重.鉛鋅礦開采導(dǎo)致的鉛鋅鎘等有害物質(zhì)進(jìn)入地表水,若不采取相應(yīng)的環(huán)保措施,對(duì)下游區(qū)域的水體、生態(tài)環(huán)境將造成嚴(yán)重污染.因此,加強(qiáng)廢礦區(qū)尾礦、礦渣及礦井水的污染治理,加強(qiáng)各地下水點(diǎn)周圍的環(huán)境治理與保護(hù),避免更大范圍的水質(zhì)污染,這對(duì)于保護(hù)礦區(qū)水質(zhì)、減少人群健康風(fēng)險(xiǎn)十分重要.

[1] 余未來(lái),范良伍. 黔西北地區(qū)典型鉛鋅礦床地質(zhì)特征分析及找礦思路[J].礦物學(xué)報(bào), 2007,27(3):461-465.

[2] 國(guó)家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì). 水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].3版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1998.

[3] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)[S].2006.

[4] 馮慧芳,賀秋芳,謝世友,等.重慶巖溶山區(qū)農(nóng)村飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)及分析——以南川區(qū)南平鎮(zhèn)石慶村為例[J].地球與環(huán)境,2010,38(1):54-58.

[5] 宋曉梅,李定龍,周曉燕.礦業(yè)城市淺層地下水污染機(jī)制研究[J]. 能源環(huán)境保護(hù),2003,17(3):22-25.

[6] Fryar A E, Mullican W F, Macko S A. Groundwater recharge and chemical evolution in the southern High Plains of Texas[J]. Hydrogeology Journal, 2001, 9(6)：522-542.

[7] Aris Z. Controlling factors of groundwater hydrochemistry in a small island’s aquifer[J]. Environ Sci Tech, 2007(4)：441-450.