三塘湖地區(qū)地下水污染特征研究

榮富強(qiáng)，黃繼超

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450003）

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于三塘湖鄉(xiāng)北約20.30 km處。西南距巴里坤縣直線距離約93.80 km。中心處地理位置坐標(biāo)為北緯44°24′27.96″，東經(jīng)93°18′11.16″。研究區(qū)地貌上屬莫?dú)J烏拉山山前洪積傾斜積平原，地勢(shì)開(kāi)闊，地形有起伏，總體地勢(shì)為南高北低，高程在786～777 m之間。地面坡降一般8‰～12‰左右，總體地形較為平坦。地表多為第四系洪積礫石，現(xiàn)為戈壁荒灘，植被不發(fā)育，偶見(jiàn)梭梭、駱駝刺等植物。研究區(qū)屬大陸干旱荒漠氣候，年溫差和晝夜溫差變化很大，5-8月為夏季，高溫炎熱。11月至次年3月為冬季，氣候嚴(yán)寒，多年平均降水量為25～50 mm，多年平均蒸發(fā)量高達(dá)3 785.50 mm，降水量分布季節(jié)性變化明顯，6-8月降水量占全年降水量的55%，春季約占20%，秋季最少。極端最高氣溫40.30℃，冬季寒冷，極端最低氣溫-28.50℃，年平均氣溫8℃。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

2.1 基巖裂隙水

分布在三塘湖地下水系統(tǒng)南北兩側(cè)山區(qū)，地下水類型以層狀巖類裂隙水為主，含水層巖性為石炭系、泥盆系及二疊系的凝灰砂巖、凝灰?guī)r等。零星分布?jí)K狀巖類裂隙水，含水層巖性為華力西期的花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖。地下水賦存于風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，富水性取決于裂隙發(fā)育程度和降水滲入補(bǔ)給條件的優(yōu)劣。按照單泉流量，可以劃分為＜0.10 l/s和0.10～1 l/s二個(gè)富水性等級(jí)。水化學(xué)類型主要為HCO3·SO4-Ca·Na型，礦化度小于1 g/L。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

分布在北部山前洪積平原和南部白依山山前洪積平原，為分為侏羅碎屑巖類孔隙裂隙水和古近系-新近系碎屑巖類孔隙裂隙水兩個(gè)亞類。侏羅系頭屯河組為一套湖相雜色碎屑巖沉積，主要由雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，主要分布在調(diào)查區(qū)南部，鉆孔控制地層厚度約50～300 m，總體呈南厚北薄特點(diǎn)，其地層富水性差。新近系和古近系厚度變化較大，一般在50～200 m，最大厚度可達(dá)250 m，其間賦存有碎屑巖類孔隙裂隙水，富水性不均勻，含水層巖性為砂礫巖、砂巖、礫巖等，水位埋深20～110 m，含水層厚度50～150 m，隔水層巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖。新近系和古近系碎屑巖類孔隙裂隙水具有承壓性，承壓水頂板埋深92.70～101.35 m。單井涌水量可以劃分為q＞1 000 m3/d、q=100～1 000 m3/d、q=10～100 m3/d、q＜10 m3/d四個(gè)富水性等級(jí)，水化學(xué)類型主要為SO4-Na·Ca型和SO4·CL-Na型，礦化度1～3 g/L。

新近系和古近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水富水性不均勻，在紅砂山東南、紅疙瘩以北一帶富水性強(qiáng)；條湖以及木炭窯以北富水性中等；紅砂山以西、木炭窯以東富水性弱；北側(cè)山前富水性極弱。

2.3 第四系松散巖類孔隙潛水

分布在三塘湖地下水系統(tǒng)北部和南部的洪積平原。第四系厚度由山前向排泄區(qū)逐漸減小，山前第四系厚度200～300 m，鉆孔揭露最大厚度為139.73 m。該地段賦存有第四系松散巖類孔隙潛水，含水層巖性為卵礫石、砂礫石和含礫中粗砂，含水層厚度30～120 m，水位埋深由山前向排泄帶逐漸減小。富水性在北部山前呈現(xiàn)弱-強(qiáng)-弱的規(guī)律，在南部山前呈現(xiàn)由弱到強(qiáng)的規(guī)律。近山前地帶為透水不含水層。三塘湖以北洪積平原第四系為透水不含水層，局部低洼地段含水富水性中等。單井涌水量100～1 000 m3/d，水化學(xué)類型主要為Cl·SO4-Na，礦化度3～10 g/L。

3 地下水環(huán)境現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)

3.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

根據(jù)實(shí)際情況，共取得水樣2組，水質(zhì)檢測(cè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括：pH、溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、總硬度、砷、硫酸鹽、揮發(fā)酚、汞、六價(jià)鉻、鉛、氟、高錳酸鹽指數(shù)、大腸菌數(shù)、氰化物、鎘、鐵、錳共20項(xiàng)，石油類因無(wú)標(biāo)準(zhǔn)不做評(píng)價(jià)。水化學(xué)分析成果，見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)分析成果表

3.2 評(píng)價(jià)依據(jù)與背景值確定

研究區(qū)的地下水污染類型主要為碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。污染組分評(píng)價(jià)項(xiàng)目是：PH值、總硬度、TDS、Fe2+、Cl-、SO42-、N-NO32、F-等20個(gè)。地下水污染組分背景值采用已取得的2組水質(zhì)分析結(jié)果，參照地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-2017）三類水的標(biāo)準(zhǔn)值作背景值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.3 污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法

地下水污染現(xiàn)狀分析采用綜合污染指數(shù)法中內(nèi)梅羅污染指數(shù)法。內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的計(jì)算公式中包括了評(píng)價(jià)參數(shù)中最大的單項(xiàng)污染分指數(shù)，其突出了污染指數(shù)最大的污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響和作用，克服了平均值法中各個(gè)污染物分擔(dān)的缺陷。按照綜合污染指數(shù)PI可劃分出四個(gè)污染級(jí)別，具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 地下水污染級(jí)別分類表

3.4 污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

根據(jù)水樣實(shí)測(cè)值按照評(píng)價(jià)方法步驟計(jì)算綜合污染指數(shù)PI，將每個(gè)水樣點(diǎn)的綜合污染指標(biāo)PI根據(jù)表2分級(jí)，利用MPGIS圈出現(xiàn)階段完成的水樣分析中地下水污染程度。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果（見(jiàn)表3）可以看出，研究區(qū)內(nèi)地下水已受到嚴(yán)重污染。

表3 現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表

3.5 地下水污染分析

由于地下水補(bǔ)給量極小，徑流速度慢，導(dǎo)致地下水水質(zhì)礦化度較大，因此研究區(qū)地下水污染較嚴(yán)重，且可以知道，區(qū)內(nèi)地下水基本未開(kāi)采，故地下水污染與地下水開(kāi)采無(wú)關(guān)。

3.6 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)因子選取：pH、溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、總硬度、砷、硫酸鹽、揮發(fā)酚、汞、六價(jià)鉻、鉛、氟、高錳酸鹽指數(shù)、大腸菌數(shù)、氰化物、鎘、鐵、錳共20項(xiàng)。評(píng)價(jià)方法：采用綜合評(píng)價(jià)方法。依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，按標(biāo)準(zhǔn)確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi，計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F，各種水質(zhì)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)F值，詳見(jiàn)表4。

表4 單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值表

3.7 評(píng)價(jià)結(jié)果

從評(píng)價(jià)結(jié)果（表5）來(lái)看，根據(jù)各水樣水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析可知，據(jù)01、02鉆孔水樣各離子含量監(jiān)測(cè)值與背景值比較，總?cè)芙夤腆w、硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮均超標(biāo)，其中亞硝酸鹽超標(biāo)較為嚴(yán)重且基本各鉆孔均有超標(biāo)現(xiàn)象，為重度污染項(xiàng)。其他項(xiàng)目均未超標(biāo)。地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)為極差水。

表5 水質(zhì)分析評(píng)價(jià)結(jié)果表

由表5可見(jiàn)，現(xiàn)狀條件下地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，01地下水取樣點(diǎn)的水樣總?cè)芙夤腆w、硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮均超標(biāo)，其中硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮指標(biāo)的水質(zhì)類別為Ⅴ類；總?cè)芙夤腆w指標(biāo)的水質(zhì)類別為Ⅳ；鐵、錳、氟化物、砷、六價(jià)鉻、總大腸菌群均達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)。02地下水取樣點(diǎn)的水樣硫酸鹽、錳、亞硝酸鹽均超標(biāo)，其中硫酸鹽、亞硝酸鹽的水質(zhì)類別為Ⅴ類；錳指標(biāo)的水質(zhì)類別為Ⅳ；鐵、氟化物、砷、六價(jià)鉻、總大腸菌群均達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)。此外，現(xiàn)狀條件01及02地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，地下水含油量均小于0.05。其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求。所取的2個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水樣水質(zhì)質(zhì)量均為極差（Ⅴ類），其中01點(diǎn)達(dá)到Ⅴ類的監(jiān)測(cè)指標(biāo)較多，水質(zhì)較灰場(chǎng)區(qū)更差。

4 環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題

研究區(qū)位于三塘胡盆地地區(qū)，具有荒漠氣候特點(diǎn)，氣溫高、溫差大、降水少的特點(diǎn)。無(wú)植被分布，均呈荒漠化，該區(qū)域呈現(xiàn)荒漠化主要和所處的地理位置和氣候有關(guān)；區(qū)內(nèi)無(wú)固定居民點(diǎn)，距研究區(qū)南界僅8 km處，即為三塘湖鄉(xiāng)農(nóng)灌區(qū)，在區(qū)內(nèi)南部有風(fēng)電場(chǎng)，另在西南部有一小型煤礦（鑫源煤礦），現(xiàn)已停采。自2009年，三塘湖煤田開(kāi)始進(jìn)行整體勘查后，研究區(qū)及周邊人類活動(dòng)增多。現(xiàn)狀條件下條湖一礦正在進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)等工作。

根據(jù)研究區(qū)資料分析，碎屑巖類裂隙孔隙水富水性差，水質(zhì)屬于極差水，含水層滲透系數(shù)0.06～0.08 m/d。水質(zhì)化驗(yàn)顯示現(xiàn)狀條件下地下水水質(zhì)均為極差（Ⅴ類）。區(qū)內(nèi)地下水由于水質(zhì)污染嚴(yán)重，且地下水埋深大，水量小，因此基本沒(méi)有開(kāi)采，所以在研究區(qū)內(nèi)不存在因開(kāi)采地下水而形成的降落漏斗。

5 結(jié)語(yǔ)

研究區(qū)地貌上屬莫?dú)J烏拉山北麓洪積平原，地勢(shì)開(kāi)闊，地形有起伏，總體地勢(shì)為南高北低，高程在786～777 m之間。地表坡降一般8‰～12‰左右，總體地形較為平坦；區(qū)內(nèi)地下水為碎屑巖類孔隙裂隙水。含水層巖組為古近系系巖，含水層巖為砂巖，裂隙較發(fā)育，富水性弱。含水層揭露厚度為5.50～6.00 m，單井涌水量＜100 m3/d，屬于富水性貧乏；研究區(qū)碎屑巖類孔隙裂隙水水質(zhì)較差，超標(biāo)項(xiàng)較多，大多數(shù)不滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類生活飲用水及工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)的要求。地下水總體上水質(zhì)差，其中01超標(biāo)項(xiàng)有：總?cè)芙夤腆w、硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮；02超標(biāo)項(xiàng)有：硫酸鹽、錳、亞硝酸鹽；礦化度0.93～1.64 g/l，水質(zhì)極差，為微咸水。

建議項(xiàng)目建設(shè)期間應(yīng)對(duì)施工的鉆孔進(jìn)行保留并保護(hù)作為生產(chǎn)運(yùn)行后水質(zhì)監(jiān)測(cè)孔。