內蒙古自治區克什克騰旗有色金屬集中區地下水重金屬污染分析

白巖

摘 要： 針對工業原因造成的重金屬元素排放入地下水導致的地下水重金屬污染情況進行分析研究，對內蒙古自治區重要冶金工業基地赤峰市克什克騰旗20家企業進行調查研究，通過對水樣化驗得到重金屬含量變化范圍，對22個地下水取樣點進行重金屬污染研究發現：（1）克什克騰旗地下水中重金屬超標金屬含量依次是：鉛、鎘）>砷>（鉻、汞）；（2）22個調查點中，6個調查點（占比27.30%）的調查點地下水中受到不同程度的重金屬污染，其余16個調查點未受到污染；（3）鉛（Pb）、鎘（Cd）在克什克騰旗超標取樣點中所占比例較大；其中單項污染指數最大的元素為鉛，其最大值為8.000；（4）鉻和汞元素的單項污染指數均小于1，即二者含量均未超過國家地下水質量Ⅲ類標準值。對于砷元素，只有內蒙古銀都礦業有限責任公司尾礦庫環保局測井的單項污染指數大于1，其值為1.664。

關鍵詞：有色金屬； 地下水； 重金屬污染； 現狀

1. 前言

近年來，我國工業化步伐的加速造成涉及重金屬元素排放的行業越來越多，這些行業包括礦山開采、金屬選冶、化工印染、皮革鞣制、農藥飼料等。被稱為“化學定時炸彈”的重金屬元素在生產中會隨尾砂、礦塵、廢水、廢氣等進入礦區或廠區及其周邊的土壤和地下水中，造成嚴重的土壤和地下水重金屬污染，危及生態環境甚而危害人體健康。我國重金屬污染中，最嚴重的是鎘污染、汞污染、血鉛污染和砷污染。據初步統計，已發生的鎘污染事件，包括2005年的廣東北江韶關段鎘嚴重超標事件，2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故，2009年的湖南省瀏陽市鎘污染事件等，而其它重金屬污染事件，僅“血鉛超標”事件一項，就已涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、江蘇、山東等多地。

為了解內蒙古赤峰市克什克騰旗有色金屬集中開采區地下水環境重金屬污染情況，本文采取單項污染指數評價法和綜合污染指數評價法對克什克騰旗水樣中的重金屬含量變化及污染現狀進行研究分析。

2. 研究區概況

2.1 氣象

克什克騰旗地處中緯度中溫帶半干旱大陸性季風氣候區，具有冬季寒冷、干燥、少雪，多偏北風；春季風大、干旱、多寒潮；夏季短促炎熱、降水集中，晝夜溫差較大；秋季涼爽、霜凍早的氣候特征。

全旗年平均氣溫多在1.0～4.0℃之間，極端最高氣溫38℃，極端最低氣溫-45.5℃；最大凍土深度2.90m，風速3.2～4.2m/s。年均降水量多在400～490mm之間，年平均蒸發量多在1590～1680mm之間。

2.2 水文

克什克騰旗境內水系發育，包括外流水系與內陸河水系兩部分。

外流水系包括西拉沐倫河及其支流，分布于境內中部、東部與南部，該流域的河流均屬西遼河流域，為西拉沐倫河水系的上游段。

內陸河流域水系包括達來諾爾水系與錫林郭勒水系，分布于境內西部與北部。達來諾爾水系位于境內西部，包括達來諾爾湖、崗更諾爾湖、貢格爾河等，以達里諾爾湖為最大，是赤峰市境內最大的湖泊，面積達250km2，崗更諾爾湖、鯉魚泡子、貢格爾河、央森郭勒河、薩林郭勒河、耗來河等均注入達來諾爾湖，注入量為1.62m3/s。

2.3 地形地貌

克什克騰旗位于大興安嶺山系與內蒙高原的過渡帶，其東南部為大興安嶺山脈，西北部為內蒙高原。全旗地勢中部高，東、西兩側低，自然形成中山、低中山、波狀高平原、玄武巖臺地、河谷沖積平原、湖積平原、風積沙地幾種地貌類型。境內最高點在中南部的大光頂子山山峰，海拔2067m；最低點在東部的西拉沐淪河下游處，海拔800m。

2.4 土壤和地下水類型

根據國家土壤分類標準，全旗土壤共有12個土類，25個亞類，81個土屬，149個土種。據農業自然資源調查，全旗土壤主要以分布在西部高原的淋溶黑鈣土、暗栗鈣土和草甸土為主。宜林土壤主要分布在中部中山山地，以暗灰色森林土、灰色森林土和淋溶黑鈣土為主。宜農土壤主要分布在東部及中部的河谷平川地和臺地漫甸上，以暗栗鈣土、黑鈣土、草甸土為主。

全旗地下水按含水巖類及賦存特征，可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水，其富水性變化較明顯。

3. 重金屬污染研究

3.1 樣品采集及評價方法

樣品采集：采樣點重點位于地下水徑流方向的下游處或風向的下游處，共設置22個水樣控制點，對企業或選礦區水井、下游居民用水井、農灌井等進行了地下水樣品采集。

地下水環境重金屬污染現狀評價按照《地下水質量標準》（GB/T14848-93）、《地下水污染地質調查評價規范》（DD2008-01）中的方法進行初步評價。

測試指標：水樣測試指標包括五大重金屬元素汞、砷、鉻、鎘、鉛在內的水質全分析。

根據區內地下水水質和污染特點，選取的汞、砷、六價鉻、鎘、鉛等5種組分的評價標準值見表1。

表1 本次評價所采用的地下水標準值（單位：mg/L）

[項目＼&汞＼&砷＼&六價鉻＼&鎘＼&鉛＼&Ⅲ類標準＼&0.001＼&0.05＼&0.05＼&0.01＼&0.05＼&]

評價方法

本次地下水污染現狀評價，采用單項指標的污染指數和綜合污染指數法評價。

（1）單項指標的污染指數求取

計算公式為： （1）

式中：—某項污染物的污染指數；—某項污染物的實測含量；—某項污染物的背景值（背景值指地下水Ⅲ類標準）。

（2）多項指標的綜合污染指數求取

計算公式為： （2）

（3）

式中：—多項污染物的綜合污染指數；—各單項組分評分值的平均值；

—單項組分評分值的最大值；—項數。

地下水污染分級

根據值計算結果，按下表2規定劃分地下水污染級別。

表2 地下水污染級別分類

[級別＼&未污染＼&輕微污染＼&中等污染＼&嚴重污染＼&＼&≤1＼&1<≤2.5＼&2.5<≤5＼&>5＼&]

3.2 污染現狀

根據《內蒙古自治區重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》，赤峰市克什克騰旗為全區重金屬重點防控區之一，其中調查工作涉及到的3個旗有色金屬集中開采區面積共計1647km2，涉及鄉鎮、蘇木7個，涉及人口2.64萬人，涉重企業20家。工作區簡要情況詳見下表3。

利用單項指標污染指數和綜合污染指數對赤峰市克什克騰旗22個取樣點進行污染評價，評價結果見表4。其中嚴重污染取樣點1個，中等污染取樣點2個，輕度污染取樣點3個，其余16個地下水取樣點未受到污染。

圖1 克什克騰旗各取樣點五大重金屬元素單項污染評價圖

由圖1可知，在克什克騰旗的22個地下水取樣點中，鉻和汞元素的單項污染指數均小于1，即二者含量均未超過國家地下水質量Ⅲ類標準值。對于砷元素，只有內蒙古銀都礦業有限責任公司尾礦庫環保局測井的單項污染指數大于1，其值為1.664。有6個取樣點的鉛元素單項污染指數大于1，其中最大值出現在赤峰中核鈾業有限公司附近的大浩來圖村，其值為8.000。有8個取樣點的鎘元素單項污染指數大于1，其中最大值出現在克什克騰旗金星礦業有限責任公司的礦區用水，其值為5.500。

圖2 克什克騰旗各取樣點五大重金屬元素綜合污染評價圖

如圖2所示，克什克騰旗22個地下水取樣點中，對于綜合污染級別，有1個取樣點（赤峰中核鈾業有限公司附近的大浩來圖村）為嚴重污染，其綜合污染指數為5.791；有2個取樣點為中等污染，分別為內蒙古銀都礦業有限責任公司環保局測井和克什克騰旗金星礦業有限責任公司礦區用水，其綜合污染指數分別為3.537和4.003；有3個取樣點為輕微污染，分別為內蒙古興業集團股份有限公司大新鉛鋅礦（開元實業）尾礦庫南300m住戶、開元采礦區山腳下的石匠山村和克什克騰旗天太皮毛有限責任公司自用井，其綜合污染指數分別為1.885、1.275和1.048；其余16個取樣點均為未污染。

五大重金屬元素對地下水的污染主次在不同的取樣點之間存在一定的差異，但其主次順序大體上遵循這一規律，即（鉛、鎘）>砷>（鉻、汞），其中鉛、鎘為主要污染元素。單項污染指數最大的元素為鉛，其最大值為8.000，在克什克騰旗的赤峰中核鈾業有限公司附近的大浩來圖村出現。

同土壤重金屬污染來源相似，有色金屬的開采和冶煉是鉛、鎘、砷污染的主要來源途徑。但究其根本，鎘、砷往往與鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦等共生，在開采、選冶焙燒這些礦石時，不達標工業廢水的排放、土壤和工業廢渣中重金屬經降水淋濾作用溶出、原生環境中的沉積物在特定的環境條件下釋放，都會導致涉重企業周邊的土壤和地下水受到鉛、鎘、砷等重金屬的污染。

4. 結果

（1）克什克騰旗地下水重金屬現狀研究結果表明，地下水中重金屬超標金屬含量依次是：鉛、鎘）>砷>（鉻、汞）；

（2）克什克騰旗22個調查點中，6個調查點（占比27.30%）的調查點地下水中受到不同程度的重金屬污染，其余16個調查點未受到污染；

（3）鉛（Pb）、鎘（Cd）在克什克騰旗超標取樣點中所占比例較大；其中單項污染指數最大的元素為鉛，其最大值為8.000；

（4）在克什克騰旗的22個地下水取樣點中，鉻和汞元素的單項污染指數均小于1，即二者含量均未超過國家地下水質量Ⅲ類標準值。對于砷元素，只有內蒙古銀都礦業有限責任公司尾礦庫環保局測井的單項污染指數大于1，其值為1.664。

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