徽縣向陽山西部鉛鋅礦水文地質特征及地下水環境質量評價

劉成龍

（甘肅省有色金屬地質勘查局 蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州730046）

徽縣向陽山西部鉛鋅礦礦區行政隸屬徽縣江洛鎮管轄，受污染水系為東河三級支流（東河為一級）閆家溝地表水。 為了給后期治理提供技術依據，本文對徽縣向陽山西部鉛鋅礦水文地質特征及地下水環境質量進行評價。

1 地質概況

礦區在大地構造上處于秦嶺東西緯向構造體系與武都山字型構造體系前弧東翼的復合部位，構造形跡以近東西或北東之間為主，由成鳳向斜和紫柏山斷裂帶、江洛—廟埡斷裂帶、麻沿河—高橋—太陽寺斷裂帶三條斷裂帶組成區內基本構造骨架［1］。區內出露地層以泥盆、新第三系分布最為廣泛。 按照巖石強度、結構以及成因類型可將區內巖體劃分為：碎裂狀較軟花崗巖強風化巖組；薄層稀裂狀較硬板巖、砂巖組；層狀稀裂弱巖溶化硬灰巖組；中薄層稀裂狀硬砂巖、板巖組；厚層較軟砂巖組等五大巖組。 區內土體可分粉質土單層土體和砂卵石、中細砂雙層土體兩類。

2 水文地質特征

2.1 地下水類型

（1）松散巖類孔隙潛水。 主要分布于溝谷底部及溝谷兩側，沿溝谷呈帶狀分布。 含水層為坡洪積砂層、碎石土層，以碎石為主，厚約2 ～5 m。 其中含孔隙潛水，水位埋深0.4 ～2.5 m，埋藏較淺，其埋藏深度規律不明顯，基本隨地形起伏變化。 據現場調查和測量，單泉涌水量為0.03～0.1 L／ s；區內含水層相對厚度小、埋藏淺，單井涌水量小于100 m3／ d，富水性較貧乏。 含水層滲透系數為40～100 m／ d，礦化度0.25 g／ L，水質以HCO3－-SO42－-Ca2＋型淡水為主［2］。

（2）碳酸鹽巖巖溶裂隙潛水。 含裂隙潛水或裂隙脈狀水的薄層大理巖含水組，厚度變化大，富水性中等，出露泉水流量0.11 ～2.18 L／ s，水質為HCO3－-Ca2＋型淡水。 含巖溶裂隙水或巖溶水的大理巖、結晶灰巖含水組，可見巖溶、溶洞，富水性強，井泉流量0.1～10 L／ s，水質為HCO3－-Ca2＋及HCO3－-Ca2＋-Mg2＋型淡水。 白云巖、結晶灰巖和灰巖透鏡體含水組，含裂隙脈狀水或裂隙潛水，涌水量為0.24 ～0.47 L／ s，水質為HCO3－-Ca2＋及HCO3－-Mg2＋-Ca2＋型淡水。

（3）基巖裂隙潛水。 主要為花崗巖、花崗閃長巖等塊狀為主的巖石，含裂隙潛水或裂隙脈狀水，富水性弱，井泉流量小于0.1 L／ s。

2.2 地下水補給徑流與排泄

（1）松散巖類孔隙潛水。 松散巖類孔隙潛水的補給來源主要為大氣降水和周圍巖溶裂隙水及基巖裂隙水的側向滲流。 由于溝谷山大溝深，植被覆蓋率高，所以巖溶裂隙水和基巖裂隙水對谷底松散巖類孔隙潛水的補給量很大。 孔隙潛水沿溝谷從上游向下游徑流，受地勢和地層巖性影響，在部分地段出露為地表水，在部分地段潛流于地面以下，區內的地下水和地表水為統一的含水體系，常相互轉化。 孔隙潛水在地勢較低或斷裂破碎帶處會以下降泉的形式出露，其余的順溝潛流。

（2）碳酸鹽巖巖溶裂隙潛水。 巖溶裂隙潛水的補給來源主要為大氣降水，部分為周圍基巖裂隙水的側向滲流。 由收集到的資料知地表徑流系數為0.36～0.41，所以有較多大氣降水轉為地下水。 地下水在灰巖、大理巖中富水性差異較大，其徑流方式主要在溶蝕孔隙、裂隙中徑流移動，流動方向趨向溝谷，并以下降泉向溝谷或斷裂破碎帶排泄，井泉的流量為0.01～10.0 L／ s，變化較大、規律性較差。

（3）基巖裂隙潛水。 基巖裂隙潛水的補給來源主要為大氣降水，部分為周圍巖溶水的側向滲流。由收集到的資料知地表徑流系數為0.36 ～0.41，所以有較多大氣降水轉為地下水。 地下水沿基巖的風化裂隙和構造裂隙通道潛流，向低處和下游溝谷排泄，并在較低處或巖體較破碎的地方以下降泉的方式出露。 因植被覆蓋率較高，所以蒸發排泄量較小。

2.3 地下水水化學特征

本次研究的重點是谷底的松散巖類孔隙潛水。因地下水和地表水有統一的含水系統，在區內常相互轉化，所以地下水與地表水的化學類型可統一進行分析。 根據水質分析可知，閆家溝上游近溝腦處水質較好，礦化度低；在中游、中下游段水質礦化度升高，水質轉變為微咸水，特別是在廢棄礦渣大量堆積的上游左支溝溝內和環境點15 原礦區大門口附近處，水質差，礦化度高，礦化度＞3 g ／ L，但水體向下游徑流過程中，受到土壤、植被等的過濾作用，礦化度降低，水質再次轉變為1～3 g ／ L 的微咸水。

3 水環境評價

3.1 水環境背景值

評價區內松散巖類孔隙潛水的環境背景值中，僅高錳酸鹽指數和亞硝酸鹽為Ⅳ類指標，其余33 項指標質量均為Ⅰ～Ⅲ類。 水體中個別元素的本底值偏高，系地下水形成環境影響所致，而非污染造成的結果［3］。

3.2 水化學類型及礦化度的變化

區內的水化學類型主要為HCO3－-SO42－-Ca2＋型、SO42－-HCO3－-Ca2＋型、SO42－-Mg2＋和SO42－-Ca2＋型4 種類型；按礦化度分，有＜1 g ／ L 的淡水、1 ～3 g ／ L的微咸水、＞3 g ／ L 的咸水。 區內水質變化規律為：閆家溝上游近溝腦處水質好，礦化度低；在中游、中下游段礦化度升高，水質轉變為微咸水，特別是在廢棄礦渣大量堆積的上游左支溝溝內（點08）和下游溝道 （ 點15） 等 地 段， 水 質 差， 礦 化 度 高 （ 點08（SY06）的礦化度達8.55 g ／ L，點15（SY11） 處礦化度為3.12 g ／ L），水體轉變為礦化度＞3 g ／ L 的咸水，但向下游徑流過程中，受土壤、植被等的過濾作用，礦化度降低，水質再次轉變為微咸水（圖1）。

3.3 超標指標及評價分析

圖1 研究區水污染分布規律示意圖

對采取的7 組地下水和4 組地表水進行化學成分分析，最后對各種超標離子進行疊加，可以得出水體污染離子分布的大致規律（圖1）：（1） 在閆家溝上游范圍，污染離子的數量較少，為2 ～3 種，主要為氟、鎘或鋅、鎘、鈹，僅在局部地段（環境點04周圍）污染離子多達6 種，分別為鎳、氟、銅、鋅、鎘、鈹，分析原因：04 點在左側無名支溝的下游溝口處，而左側無名支溝中堆有大量的廢棄礦渣；（2） 閆家溝上游左側支溝中，水體中含有的污染離子數量較多，達6～7 種，主要為銅、鎘、砷、鈹、鎳、汞及鉛離子，分析原因：支溝中堆有大量的廢棄礦渣；（3）在上游與支溝交匯處地段，污染離子的數量減少至4 種，主要為氟、鉛、鎳、鈹；（4） 在閆家溝中上游、支溝交匯處下游范圍，污染離子經過富集，在環境點12、點13、點14 附近達到了最大濃度，多達6 ～8 種，主要為鎘、氟、鉛、鎳、鈹、鋅，及汞、銅離子；（5）在閆家溝中游、環境點15 地段，污染離子的濃度有所降低，減為5種，主要為鎘、氟、鉛、鎳、鈹；（6） 在閆家溝中下游、環境點16 附近地段，污染離子濃度較反常地增加至6 種，與上述中游環境點15 一帶相比較，水體中增加了鋅離子；（7） 至閆家溝下游、環境點17 附近范圍，污染離子降低為5 種，主要為鎘、鉛、鎳、鈹、鋅；（8）閆家溝下游至溝口范圍、環境點18 附近，水體中超標的污染離子降低為1 種，僅為鋅離子超標。

通過現場調查，評價區內除了人工開礦外，再沒有其他人類工程活動，而礦洞廢棄了多年，人員早已離開評價區范圍，僅溝道中堆填的廢棄礦渣殘留。通過室內試驗的統計分析可知，礦渣在淋濾作用下，會產生大量超標的銅、鋅、氟化物、汞、砷、鎘、鉛、鈹、鎳離子。 因此可以判斷：區內水體中的污染離子是溝道中廢棄礦渣在長期淋濾等作用下產生并進入水體，但水體在沿溝道向下游徑流排泄過程中，沿途的土壤、植被及周圍的環境對其中的污染離子有一定的吸附、過濾和凈化作用，因此在閆家溝溝口處，檢測出的水體僅鋅離子超標，其余離子均符合環境背景值的要求。

4 土壤污染評價

對土壤樣品檢測結果進行統計，并與土壤的環境背景值相對照，若污染指數＜1，表示土壤中的離子濃度小于環境背景值，土壤達標；若污染指數＞1，表示土壤中的離子濃度大于環境背景值，土壤可能已受到污染。 得出土壤中污染的重離子分布的大致規律：

（1）在閆家溝左支溝中下游段、環境點08 附近一帶，土壤中超標的污染離子為2 種，主要為砷和鎘，超標的污染指數為4.60 ～9.64，其中砷離子的污染指數高達9.64。

（2）在閆家溝中游至中下游段、環境點16 及點17 的右岸附近一帶，土壤中超標的離子有3 種，主要為砷、鎳、鉻，其中砷的超標污染指數為1.27 ～1.30，鎳的超標污染指數為1.01 ～1.04，鉻的超標污染指數為1.11～1.21。

（3） 在閆家溝中下游、環境點17 的左岸，土壤受污染程度小，土壤中超標的離子僅為鉻，超標的污染指數為1.21。

（4）在閆家溝溝口、與冉家河交匯處，環境點19周圍一帶，其右岸檢測出土壤中的超標離子僅為鉻，超標污染指數為1.42；左岸檢測出土壤中的超標離子為砷和鉻，超標污染指數為1.03 ～1.10，其中砷的超標污染指數為1.03，鉻的超標污染指數為1.10。考慮到環境點19 左岸現已被人工改造為農田，在人類開墾種植的長時間活動中，農藥等物質的使用均可能增加土壤中砷的含量，所以綜合考慮溝口附近土壤的污染離子僅為鉻。

可以看到在閆家溝上游段，特別是左支溝內土壤中超標的污染離子主要為砷和鎘2 種；在中下游段土壤中的污染離子為砷、鎳和鉻3 種，其左岸則降低為鉻1 種；在溝口附近土壤中的超標離子僅為鉻1 種，超標指數為1.10～1.42。

通過現場調查及取樣分析，可以推知區內對土壤產生污染的污染源應為溝道中堆積的大量廢棄礦渣，礦渣淋濾出的重金屬離子進入土壤使土壤中的部分離子超標，如砷、鎘、鎳、鉻，但土壤及周圍環境對重金屬離子有吸附和凈化作用，所以在溝口附近超標的離子僅為鉻，污染離子的種數及含量遠遠小于閆家溝中游及上游土壤中的種數及含量。