新疆地下水化學(xué)特征的認(rèn)識和分析

程曉黎

（新疆塔城地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，新疆烏蘇833000）

新疆地下水化學(xué)特征的認(rèn)識和分析

程曉黎*

（新疆塔城地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，新疆烏蘇833000）

依據(jù)10年（2001～2010年）的地下水觀測資料，采用數(shù)理統(tǒng)計等分別對新疆山區(qū)和盆地平原區(qū)地下水的水質(zhì)動態(tài)變化情況進(jìn)行了分析研究。近十年來隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展使得農(nóng)村、城市的地下水水質(zhì)都存在不同的污染,在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,論述了新疆地下水水質(zhì)現(xiàn)狀及變化規(guī)律,較全面地闡述了地下水中各離子的化學(xué)特征的研究情況,并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡單的論述。

地下水；化學(xué)；特征

新疆屬于西北干旱區(qū)，地下水的水化學(xué)特征受水文地球化學(xué)條件制約，與地勢地貌、地質(zhì)構(gòu)造、含水層巖性和地下水的補給、徑流、排泄條件密切相關(guān)。在山區(qū)和盆地平原區(qū)，尤其受懸殊的氣候條件和水熱條件等各種自然因素綜合作用所控制，地下水水化學(xué)特征表現(xiàn)出明顯的差異性：山區(qū)水化學(xué)規(guī)律垂直變化較為明顯，盆地平原區(qū)則明顯表現(xiàn)出水平分帶的水化學(xué)規(guī)律。

1 山區(qū)地下水的水化學(xué)特征

山區(qū)是地下水的形成區(qū)，同時又是地下水的徑流區(qū)和排泄區(qū)。西北干旱地區(qū)的降水量有隨海拔高度升高而增大的總趨勢，雖然盆地平原區(qū)降水稀少，但在高山區(qū)降水量則成倍或幾倍增加。山區(qū)氣候條件濕潤，相對豐沛的降水成為山區(qū)地下水的主要補給來源。在地質(zhì)構(gòu)造上山區(qū)處于地槽褶皺區(qū)，構(gòu)造運動作用強烈，巖石節(jié)理裂隙十分發(fā)育，使地下水接受豐沛降水入滲補給后，經(jīng)過短途徑流，在深切的溝谷中即以下降泉形進(jìn)行排泄，水交替作用十分強烈。由于地下水和地表水的徑流條件好，水交替作用強烈，使山區(qū)成為地球化學(xué)元素的淋溶區(qū)。山區(qū)水文地球化學(xué)作用以溶濾作用為主，地下水中溶濾的化學(xué)元素成分和濃度均與含水巖組的巖性條件、礦物成分及其物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。在上述水文地球化學(xué)環(huán)境的制約下，山區(qū)巖土中的鈣（Ca）和重碳酸根（HCO3）首先被淋溶，使之成為山區(qū)地下水的標(biāo)型元素，形成重碳酸鈣（HCO3-Ca）型水。

山區(qū)地下水的化學(xué)類型，在昆侖山—阿爾金山、天山、阿爾泰山中高山區(qū)分布的凍結(jié)層水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙水一般均為二元水，多以HCO3-Ca型水為主，水中含鹽量（礦化度）一般都很低，凍結(jié)層水礦化度多小于0.2g/L，基巖裂隙水和碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙水礦化度多在0.2～0.5g/L左右。到低山丘陵區(qū)，隨著海拔高度的降低和降水量的減小以及地下水徑流途徑的加長，地下水中溶濾的化學(xué)元素成份和濃度逐漸增加，水化學(xué)類型漸變復(fù)雜，地下水中的含鹽量也隨之有所增大。尤其是在碎屑巖類裂隙孔隙水含水巖組分布區(qū)，受含水巖組中地層巖性條件和易溶鹽成分的影響，地下水化學(xué)類型變?yōu)槎嘣泻}量也明顯增高。在非碎屑巖類裂隙孔隙水分布的低山丘陵區(qū)，雖然地下水中含鹽量有所增加，但一般仍在淡水范圍內(nèi)變化，礦化度多小于1g/L，部分地區(qū)（如吐魯番—哈密盆地）大于1g/L。盆地平原區(qū)地下水的水化學(xué)特征明顯表現(xiàn)出水平環(huán)帶狀或條帶狀變化規(guī)律。地下水主要接受地表河流出山口后的入滲和前山帶暴雨洪流入滲及少量的降水入滲補給。據(jù)計算，平原區(qū)各類地表水的轉(zhuǎn)化補給占平原區(qū)地下水總補給量的73.36%以上。

在山前傾斜平原中上部，松散沉積物顆粒粗大，地下水徑流暢通，為水資源轉(zhuǎn)化徑流帶。其水化學(xué)作用突出表現(xiàn)在2個方面：一是山前地表水大量入滲形成的溶濾作用，二是對山區(qū)地下水帶來的化學(xué)元素的搬運遷移作用。這里水交替仍然比較強烈。因此，山前礫質(zhì)傾斜平原地帶地下水水質(zhì)一般較好，水化學(xué)成分與地表水相似，多為二元水和三元水，水化學(xué)類型多為HCO3-Ca型或HCO3-Ca·Mg型水，礦化度一般小于1g/L。向盆地腹部隨著徑流途經(jīng)的加長，地下水中溶濾含水介質(zhì)中的易溶鹽份逐漸增加，水化學(xué)類型漸變復(fù)雜，由二元水、三元水漸變?yōu)槎嘣泻}量也逐漸增大。到傾斜平原前緣地帶，礫質(zhì)平原逐漸被細(xì)土平原所取代，地下水徑流條件明顯變差，地下水埋葳深度變淺直至溢出帶以泉的形式排泄于地表，地下水的溶濾作用逐漸被蒸發(fā)濃縮作用所取代。從溢出帶向盆地腹部為細(xì)土平原，地層由單一礫石層轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)，表層細(xì)土層中地下水徑流遲緩，到盆地中部低洼地帶甚至滯流，垂直蒸發(fā)成為地下水的主要排泄方式，強烈的蒸發(fā)濃縮作用使地下水的含鹽量急劇增加和匯集，水化學(xué)類型由山前傾斜平原的HCO3-Ca型或HCO3-Ca·Mg型（塔里木盆地南緣多為HCO3·SO4-Ca型）到細(xì)土平原逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO3·SO4-Ca·Na型或SO4·HCO3-Na·Ca型、HCO3·SO4·Cl（SO4·HCO3· Cl）-Na·Ca·Mg型，最后到盆地中心地帶轉(zhuǎn)變SO4· Cl-Na型和Cl-Na型，氯（Cl）和鈉（Na）成為平原區(qū)腹地地下水的標(biāo)型元素。地下水以礦化度分類，由山前傾斜平原小于1g/L的淡水逐漸過渡為1～3g/L的微咸水（低礦化水）、3～10g/L的咸水（中礦化水）、10～50g/L的鹽水（高礦化水）直至大于50g/L的鹵水。

在現(xiàn)代河床兩側(cè)和古河道中，含水層顆粒相對較粗，地下水徑流條件較好，水質(zhì)相對較好，以Cl·SO4· HCO3—Na型、Cl·SO4·HCO3—Na·Mg型或Cl·SO4—Na·Mg型、Cl·SO4—Na型水為主，礦化度＜1g/L或1～3g/L。向古河道兩側(cè)含水層顆粒變細(xì)，地下水徑流條件變差，水質(zhì)逐漸變差，水化學(xué)類型逐漸過渡為Cl· SO4—Na型或Cl—Na型，礦化度逐漸增大到3～5g/L和5～10g/L。

2 平原區(qū)地下水化學(xué)特征

平原區(qū)地下水化學(xué)特征的水平分帶變化，是遵循干旱區(qū)地下水水質(zhì)變化規(guī)律的。地下水中的常量組分一般包括重碳酸根（HCO-3）、硫酸根（SO2-4）、氯離子（Cl-）和鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）、鈉加鉀離子（Na++K+）等6種主要離子。其中重碳酸根離子的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在補給區(qū)含量高主要是受補給源所影響。硫酸根離子化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，其含量變化呈現(xiàn)出與HCO-3相反的規(guī)律。氯離子的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與堿金屬（K、Na）和堿土金屬（Ca、Mg）組成的鹽類易溶于水，且不易被含水介質(zhì)所吸附。鈣離子來源豐富，且與HCO-3、CO2-3、SO2-4等組成的鹽類難溶于水，被介質(zhì)吸附的能力也較Na+大。鎂離子來源貧乏，性質(zhì)與Ca2+接近，其含量變化有與Ca2+相近的規(guī)律。鈉加鉀離子的各種鹽類易溶于水，易和介質(zhì)礦物中的化學(xué)成分發(fā)生交替和吸附于介質(zhì)顆粒表面，其含量變化有與Ca2+、Mg2+相近的規(guī)律，但其增速要比Ca2+、Mg2+大得多。正是由于上述地下水中主要離子的化學(xué)性質(zhì)所決定，隨著地下水運移途徑增加，HCO-3逐漸被SO2-4和Cl-所取代，最終由易溶于水的穩(wěn)定的Cl-和易與介質(zhì)礦物中的化學(xué)成分發(fā)生交替且增速遠(yuǎn)比Ca2+、Mg2+離子大得多的Na++K+占據(jù)地下水中化學(xué)成分的主導(dǎo)地位，成為平原區(qū)腹部地下水的標(biāo)型元素，并且使地下水中的含鹽量（礦化度）迅速增加和聚集。

3 結(jié)論

新疆地下水水質(zhì)污染呈逐漸增加的趨勢,部分地區(qū)已經(jīng)不適合飲用,今后的污染有進(jìn)一步擴大的可能。地下水水質(zhì)污染防治工作將是新疆的一項長期而艱巨的任務(wù)。為了保護(hù)作為主要飲用水源之一的地下水,必需開展地下水污染防治工作。這是地下水污染防治的重要意義之一。

[1]張鴻義，許風(fēng)林.塔克拉瑪干沙漠中的古河道與地下水[J].新疆地質(zhì)，1994，12（3）：249-258.

[2]肖令才.新疆奎屯—烏蘇地區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測報告[R].2006.

[3]程曉黎.新疆奎屯—烏蘇地區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測報告[R].2010.

P641

A

1004-5716(2015)12-0155-02

2015-01-15

2015-01-16

程曉黎（1977-），男（漢族），新疆烏魯木齊人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。