礦區地下水污染的原因、特征及治理措施

羅 晛

（江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030）

我國地下水存在水量日益減少、水質不斷惡化等問題，特別是我國北方地區，水質日益變差，社會各界及相關人士也愈來愈關注[1]。受礦區地質條件的影響，地下水資源具有一定的脆弱性，因此應加大對地下水受污染原因的研究力度，了解礦區地下水污染的主要原因，并深入分析地下水污染產生的影響，從而通過采取相關的治理措施，緩解礦區地下水污染情況，更好地保護水資源。

1 巖溶區礦區地下水污染的主要原因

1.1 自然因素導致的巖溶區礦區地下水污染

（1）巖溶區礦區防污水平不高，土壤覆蓋層相對較薄。由于碳酸鹽巖含有的酸不溶物相對較少，造成成土速度較慢，從而出現土層覆蓋不連續、土層薄以及土壤少的現象。碳酸鹽巖越純的地層，土層就會越薄，成土速度也會更慢。受土地資源先天不足的影響，再加上礦企開采活動對原生態植物進行過度破壞，導致水土流失現象不斷加劇，大幅度降低了土壤覆蓋層的抗污染能力[2]。不僅如此，巖溶區礦區土壤直接覆蓋在堅硬的碳酸鹽巖上，土壤與基巖間缺少過渡層，在巖土界面形成了優先流，由于沒有土壤層的過濾，這些地表水經過巖土界面-裂隙-落水洞后直接進入地下含水層。除此以外，基巖缺少土壤層的覆蓋，造成地表水將污染物直接帶入含水層，導致巖溶區礦區地下水污染。

（2）含水層具有較強的滲透性能。因為碳酸鹽巖中的含水介質不均勻且存在多元含水介質，再加上礦區土壤覆蓋層薄等因素的影響，會形成溶洞、管道、溶隙以及溶孔。在上述現象中，雖然管道占有的比例相對較小，但管道中的地下水流速較快，可以將大部分水資源匯集到一起。管道的存在，不但提高了地下水的循環轉換速度，還提升了含水層的滲透性。

（3）地下含水層具有一定的開放性。地下含水層開放性高主要表現在含水巖層滲透性強以及土壤覆蓋層薄等方面，所以含水層極易受到外界因素的影響，這也造成了含水系統穩定性差。

1.2 人為因素導致的地下水污染

（1）在社會的快速發展下，地下水污染物無論是數量還是種類都在不斷增長，使得地下水污染情況愈來愈嚴重。通常來說，礦區地下水化學類型主要為Ca-HCO3。隨著污染問題的日益嚴峻，相關節能技術的使用在一定程度上減少了Ca-HCO3型水在地下水中的占有比例。但是，以硫酸鹽型水為主的化學類型不斷增多，快速增加了地下水中F-、NO3-、C1-、SO42-、TDS以及總硬度等無機物濃度，單環芳烴、鹵代烴以及揮發酚等有機物質的檢出率也有了明顯升高。

（2）近年來，在人類過多采礦、隧道建設以及大量開采地下水的情況下，地下水水量不斷減少，并且地下水水質越來越差。結合近三十年相關數據（如圖1）可知，地下水水質在三十年前較好，以I-III類水質較多，但隨著時代的進步與經濟的發展，從2001年起，IV-V類水質與劣V類水質愈來愈多，說明水質正在逐年變差。水資源具有環境、資源雙重屬性，在水資源缺乏合理利用的情況下，地下水的環境容量也會相應降低。地下水量減少，從而削弱了地下水對污染物的分解與容納能力。

圖1 近三十年地下水水質級別變化圖

2 巖溶區礦區地下污染的特征

（1）污染物擴散迅速。由于缺少巖溶區礦區地表覆蓋層的緩沖保護，而含水介質中有較強的導水性，從而造成礦區地下水的循環、徑流以及入滲速度相對較快，隨著地下水流動，污染物進入含水層后的擴散速度十分迅速，污染范圍也迅速增大。例如，某地在2016年出現了鎘污染事件，導致該事件污染的原因為采礦企業將高鎘生產廢水向龍江上游的落水洞進行了大量排放，地下河中有廢水灌入后迅速污染了龍江地帶，造成當地居民出現恐慌性屯水購水行為，也在一定程度上造成了漁民的損失。

（2）有較強的隱蔽性。從結構來看，地下水污染區域多屬于地表和地下雙層結構。在我國西南地區，地表普遍發育為漏斗、谷地以及洼地，底部連接著地下管道。洼地四周有較大的容納能力，極易被人們當成選礦廢渣、生產廢料以及生活垃圾的堆放地，從表現上看其已成為堆放廢水廢渣的好去處。但是這些有毒有害的污染物在洼地底部的落水洞會隨著水流進入到地下，導致地下水污染。地下水污染不同于地表污染，其具有較強的隱蔽性，難以被發現，想要發現被污染的地下水難度更大。

（3）污染源頭過于復雜。①工礦污染。西南地區作為我國有色金屬資源分布比較集中的地區之一，在該區域的經濟發展中，礦產開發已成為重中之重。但是為了降低開采成本和獲取更大的經濟效益，采礦企業在有色金屬礦產的開采及加工時的排污處理不達標，造成地下含水層不斷有污染物排入，加上采礦污水消減難度較大，使得地下水水質惡化愈來愈嚴重，對當地居民健康造成了嚴重的威脅。北方地區含水層主要以奧陶系灰巖為主，地下含水層頂板與下組礦層間的距離，中間厚度不足50m，但依然會被斷裂構造打破，使得兩者形成對接現象，此時地下水突水會對礦山開采造成安全隱患。采礦行為使得各種有毒有害物質進入地下含水層，加劇了礦坑污水和地下水的融合。除此以外，采空區在煤礦作業停止后，還會形成礦坑污水，極易成為永久性污染源，使地下含水層污染具有持續性特點。在電力、化工、冶金等工業生產中產生大量的工業廢水，其中含有豐富的NO3-和SO42-、有機物、重金屬的廢水，對地下水造成了嚴重的污染。②農業污染。西南地區土地資源匱乏，地形破碎化嚴重，多分布于各級高原，受“水在樓下、土在樓上”的影響，加劇了地下水的保護難度。近年來，西南地區農業發展中，為了在僅有的土地上實現農業生產，提升農民的收入水平，通過使用農藥、化肥來提升土地復種率，進而造成地下水受到農藥化肥、高強度耕作等行為的影響，日益擴大了污染范圍。

（4）治理十分困難。地下水污染具有污染源多而分散、污染物擴散迅速快、污染來源隱蔽性強、自身脆弱易被污染等特點。同時，含水層介質發育尚不均勻，結構十分復雜，管道分布空間繁瑣，難以確認污染分布情況。加上地下水存在和多個水資源的補排關系，經過不斷地轉化，想要明確其污染情況已是困難重重，若想要對污染的地下水進行治理更是難上加難。

3 地下水污染的影響

（1）地下水污染會對供水造成影響。北方地區受地下水污染的影響，水質性抽水現象十分明顯。工業化發展使北方地下水污染日益嚴重，加上區域地下水位下降，一些以往的水源地和水井已無法實現供水。雖然我國西南地區地下水資源較為豐富，總流量達到了黃河的多年平均流量，但部分地區依舊面臨著地表缺水，地下水開采成本較高的危機。近年來，盡管我國一直在大力推動扶貧、抗旱找水等工程，緩解了部分地區的取水問題，但卻未重視地下水污染，將造成該地區工程性缺水向水質性缺水的轉變，甚至嚴重威脅人們的用水安全。

（2）破壞生態環境。地下水受富含氮磷物質的污染，不僅會破壞水生態平衡，改變生態系統中的種群種類，還會使得藻類大量繁殖。在地下水系統中，有毒有害污染物的不斷擴散與傳播，將直接造成礦區周圍的植物瀕危死亡。

4 巖溶區礦區地下水污染的有效治理措施

（1）開展詳細的水文地質環境調查和綜合治理。應以地下流域為單元，綜合考慮區域地質特點，開展水文地質環境調查，充分考慮邊界含水層的問題，掌握地下水系統發育的程度、地下河流分布的規律、污染地區和污染源分布區域等，并做好地下水脆弱性的評價工作，劃分含水層的主體功能，以保護地下水資源為基礎，一方面，為土地資源的科學合理規劃和利用提供依據，另一方面為地下水系統遭受突發性污染事件時做出相應的綜合治理對策提供有利條件。

（2）綜合治理礦山開采區周邊的生態環境及地下水污染治理技術攻關。針對目前礦山開采區周邊存在生活廢水、垃圾隨意排放、堆放等問題，應以區域建設為契機，統一規劃，建設生活廢水統一的排放點、垃圾固定的存放點，修建統一污水排放的渠道，并相應提高溝渠防滲的標準。另外，由于地表水和地下水交換比較迅速，地表土壤等過濾層相對缺失，地表污染物可以直接污染地下水，應該以礦區水環境的特殊性為依據，有針對性地加強投入，努力研究地下水污染治理的相關技術。比如，地下水污染的風險評價和檢測，污染物的擴散遷移途徑，地下水污染的數值模擬，地下水污染的同位元素研究等相關技術。

（3）對巖溶區礦區開展地下水的水質監測、評估并查清污染現狀。應依據礦區地下水水文地質的結構特點，在典型部位建立監測站，形成高效監測網絡，并根據監測結果適當地調整監測指標和監測結果，做好區域內地下水自凈能力評估工作、水質評價工作。同時，構建完善的監測和評價數據庫，以此為依據，找到污染源與污染的類型，明確地下水污染的現狀，在第一時間開展詳細的調查，及時編制出科學合理的地下水綜合治理與保護規劃方案，為巖溶區礦區地下水污染治理提供科學的依據。

5 結語

有效防治巖溶區礦區地下水污染的前提是明確污染原因，只有掌握這些污染源特征，通過采取切實可行的治理措施，才能提升污染治理效果。在此過程中，需要相關部門做到統籌水資源管理與監測，及時解決礦區地下水面臨的難題，以此提升巖溶區礦區地下水的利用效率，為巖溶區礦區生態環境保護與經濟可持續發展夯實基礎。