琿春盆地潛水地下水質(zhì)量及其影響因素分析

郭曉東，趙海卿

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110032；2.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林 長春 130021)

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琿春盆地潛水地下水質(zhì)量及其影響因素分析

郭曉東1，2，趙海卿1

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110032；2.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林 長春 130021)

[摘要]研究琿春盆地地下水水質(zhì)狀況，保護(hù)地下水資源，對琿春盆地地下水進(jìn)行取樣分析。分析結(jié)果表明：琿春地下水水質(zhì)普遍較差，以Ⅳ類水為主，主要超標(biāo)因子為TFe、Mn2-以及NO3-，TFe和Mn2-超標(biāo)的原因主要由于區(qū)域地下水開采量小，地下水環(huán)境比較封閉，處于相對還原環(huán)境，造成Fe和Mn富集；NO3-超標(biāo)主要是由于該區(qū)域含水層防污性能差，加之城鄉(xiāng)垃圾和生活污水的無序排放、地表河流的污染以及煤矸石的堆放和化肥的大量使用，造成了NO3-為代表的N含量升高。

[關(guān)鍵詞]琿春盆地；地下水水質(zhì)；還原環(huán)境；煤矸石

琿春市作為我國圖們江區(qū)域國際合作示范區(qū)，是長吉圖開發(fā)開放的先導(dǎo)區(qū)，又是吉林省重要的煤炭能源基地，發(fā)展?jié)摿薮螅叵滤h(huán)境質(zhì)量受到高度關(guān)注。為了查明琿春市的地下水以及地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，2011年中國地質(zhì)調(diào)查局部署了長吉圖地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價(jià)與區(qū)劃項(xiàng)目，沈陽地調(diào)中心組織實(shí)施并開展了琿春市水工環(huán)綜合調(diào)查。本文以此項(xiàng)目為基礎(chǔ)，評價(jià)了琿春盆地地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，分析了主要影響因素，提出了防治建議。

1研究區(qū)概況

1.1自然地理

琿春盆地位于琿春河下游，盆地西鄰圖們江、北東南三面低山丘陵環(huán)抱，琿春河自東北向西南橫貫盆地中部匯入圖們江。地貌類型為沖洪積河谷平原，地形平坦，兩側(cè)向河谷微傾斜，從河谷到山前波狀臺(tái)地之間，形成了河漫灘、一、二、三級階地，沿河谷兩側(cè)呈條帶狀對稱分布。氣候?qū)僦袦貛ЫＱ笮约撅L(fēng)氣候，多年平均降雨量為618 mm，多年蒸發(fā)量為1 301.2 mm[1]。

1.2水文地質(zhì)

琿春盆地地下水主要為第四系孔隙潛水。含水層巖性以粗砂、砂礫石、卵礫石為主，沿河漫灘到三級階地，顆粒逐漸變細(xì)，單井涌水量從1 500～3 000 m3/d減小為<500 m3/d。地下水從南北兩側(cè)山前向琿春河匯流并并向下游流動(dòng)，徑流條件較好，水位埋深在多小于3 m，在二級階地后緣和三級階地3～5 m，局地5 m以上。

琿春盆地地下水主要靠大氣降水和灌溉回滲補(bǔ)給，與琿春河水力聯(lián)系緊密，水位變化幅度在3.5 m以內(nèi)，河漫灘及一級階地變化幅度小于1 m。排泄途徑主要為潛水蒸發(fā)和人工開采。

1.3礦產(chǎn)開發(fā)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

琿春盆地煤炭儲(chǔ)量豐富，累計(jì)查明儲(chǔ)量8億多 t，共有18家煤炭企業(yè)，年生產(chǎn)原煤500多萬 t。產(chǎn)生大量煤矸石，琿春盆地有大型矸石堆4處，主要分布在英安鎮(zhèn)、板石鎮(zhèn)、琿春城西等地，另有較多小型矸石堆零星分布。農(nóng)業(yè)以水稻和玉米為主，琿春市耕地2.5萬hm，其中水田0.7萬hm。

2研究方法

2012年6月項(xiàng)目組采集了琿春盆地79組樣品，樣品點(diǎn)覆蓋琿春盆地全部區(qū)域，采集樣品同時(shí)進(jìn)行了機(jī)民井調(diào)查，采樣井多為民井，以壓水井為主，個(gè)別為機(jī)井，井深多在5～10 m之間，個(gè)別點(diǎn)10～20 m。采樣過程嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范操作，現(xiàn)場測試pH值、氧化還原電位、電導(dǎo)率、濁度等指標(biāo)，樣品進(jìn)行了水質(zhì)全分析，分析單位為國土資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心。采樣點(diǎn)位見圖1。

在采樣分析的基礎(chǔ)上，采用《GB/T 14848-93地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對琿春盆地地下水進(jìn)行了評價(jià)。由于琿春河?xùn)|北-西南走向?qū)q春盆地一分為二，形成了兩個(gè)相對獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，所以對琿春河河北區(qū)與河南區(qū)分別進(jìn)行了評價(jià)[2]。

圖1　琿春盆地取樣點(diǎn)分布圖

3結(jié)果討論與原因分析

3.1結(jié)果討論

圖2　琿春盆地地下水質(zhì)量評價(jià)結(jié)果圖

采用綜合指數(shù)法對琿春盆地的地下水質(zhì)量進(jìn)行了評價(jià)，評價(jià)結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，琿春地下水以Ⅳ類水為主，主要分布在廣大的河南區(qū)，以及河北區(qū)的自興村到新華村一帶，八連城村到英安鎮(zhèn)一帶以及三家子鄉(xiāng)的古城村到河口村一帶，約占研究區(qū)總面積的60%，其次為Ⅱ類水，主要分布在琿春城區(qū)以及周邊，哈達(dá)門鄉(xiāng)周邊地以及琿春河三家子以上河段兩側(cè)區(qū)域，約占研究區(qū)總面積的36%。Ⅴ類水主要分布在電線村周邊以及太陽村以北地區(qū)，約占總面積的6%左右?？傮w來說河南區(qū)水質(zhì)較河北區(qū)差。

圖3　總鐵評價(jià)結(jié)果分布圖

對琿春盆地潛水水質(zhì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1，TFe以及NO3-(以N記)含量分布圖見圖3和圖4。對具體指標(biāo)進(jìn)行分析之后，結(jié)果顯示研究區(qū)TFe、Mn2+和NO3-(以N記)含量比較高，TFe超標(biāo)區(qū)主要分布在河南區(qū)中部廣大地區(qū)，以及河北區(qū)的自興村以北地區(qū)。NO3-(以N記)的超標(biāo)區(qū)面積較少，主要分布在板石鎮(zhèn)周邊、孟嶺村周邊以及沙陀子周邊地區(qū)。

對河北區(qū)與河南區(qū)分別進(jìn)行分析對比，如下：河北區(qū)TFe含量0.01～4.78 mg/L，超標(biāo)率為39.5%。Mn2+含量0～7.5 mg/L，超標(biāo)率為23.3%，NO3-(以N記)含量0～47.06 mg/L，超標(biāo)率為9.3%。南區(qū)TFe含量0.05～17.34 mg/L，Mn2+含量0～1.82 mg/L，NO3-(以N記)含量0～46.78 mg/L，超標(biāo)率分別為：80.56%、77.78%和16.67%，超標(biāo)比較嚴(yán)重。TFe超標(biāo)最大為南區(qū)s0024點(diǎn)，超標(biāo)57.8倍，Mn2+超標(biāo)最大為北區(qū)gs055點(diǎn)，達(dá)到75倍，NO3-(以N記)超標(biāo)最嚴(yán)重為南區(qū)s0005點(diǎn)，超標(biāo)2.3倍。

圖4　NO3-評價(jià)結(jié)果分布圖

3.2原因分析

根據(jù)鉆孔資料分析琿春盆地第四系比較薄，厚度普遍在40 m以內(nèi)，分布有比較完整的卵礫、砂礫石層，上覆粉質(zhì)粘土，該層厚薄不均，多在15 m以內(nèi)，南北兩側(cè)盆地邊緣較厚，但不超過30 m，在琿春河及其主要支流河漫灘處又有缺失，這就造成了琿春盆地地下水環(huán)境比較脆弱，極易發(fā)生污染風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該高度重視地表污染源的控制。

人類活動(dòng)是造成地下水污染的主要驅(qū)動(dòng)因素。由于河北區(qū)地下水開發(fā)利用程度較大，時(shí)間較長，潛水徑流交替作用較好，pH在6.64～9.95之間，均值為7.53，相對河南區(qū)的7.19而言，pH稍高，呈現(xiàn)明顯的人類活動(dòng)的作用。南區(qū)地下水開發(fā)利用強(qiáng)度較小，基本行處于封閉狀態(tài)，河南區(qū)EH值平均值為22.41 mv，較河北區(qū)的24.83 mv稍低，地下水氧化性較弱。研究區(qū)超標(biāo)指標(biāo)中TFe和Mn2+主要受原生環(huán)境的影響，特別是在地下水開采量小，還處于還原環(huán)境情況下，易發(fā)生富集，從圖2可以看出，TFe富集區(qū)主要分布于河南區(qū)南部山前地帶，沿向河流方向逐漸降低，具有明顯的分帶性。NO3-(以N記)超標(biāo)主要是由于生活垃圾無序排放，農(nóng)田大量使用化肥以及煤矸石堆放溶濾作用等造成。從圖3可以看出，NO3-富集區(qū)主要分布在板石鎮(zhèn)、英安鎮(zhèn)等煤礦長期開采區(qū)，煤矸石大量堆積。沙陀子地區(qū)含量升高可能與圖們江污染物入侵有關(guān)，而圖們江由于受開山屯造紙廠、石峴造紙廠以及朝鮮茂山鐵礦未處理污水直接排放而污染嚴(yán)重。其他地區(qū)的NO3-含量的升高與地下水環(huán)境從山前到琿春河氧化性升高有關(guān)，在氧化環(huán)境下，NH4+和NO2-被氧化為NO3-，形成了NO3-在該地區(qū)的富集。

表1　琿春盆地潛水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征值一覽表　除pH外單位為：mg/L

注：NO3-以N記

4結(jié)語

琿春盆地地下水質(zhì)量總體較差，以Ⅳ類水為主，其中河南區(qū)較河北區(qū)更差。主要超標(biāo)物質(zhì)為Fe、Mn2+和NO3-，除受地質(zhì)構(gòu)造等含水層固有因素的影響外，人類對地下水的開采以及污染物的無序排放是引發(fā)地下水質(zhì)變異的主要驅(qū)動(dòng)力。

建議對琿春盆地Fe、Mn2+較高的區(qū)域進(jìn)一步加大地下水資源開發(fā)，通過加快地下水的循環(huán)與更新，提高地下水氧化性，從而降低水中Fe、Mn2+含量。另外還要控制生活污水的亂排亂放，改善農(nóng)村環(huán)境，推進(jìn)農(nóng)村公廁建設(shè)以及垃圾清運(yùn)，控制化肥的過量使用。從而減少地下水污染的外界負(fù)荷，防止地下水污染。

參考文獻(xiàn)

[1]王舉,王佰友. 琿春盆地地下水化學(xué)特征與環(huán)境質(zhì)量評價(jià)[J].長春工程學(xué)院(自然科學(xué)版).2004,5(3):39-42.

[2]國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T14848-93地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].1993.

[中圖分類號]P641.132

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0044-02

[作者簡介]郭曉東(1981-)，男，河南襄縣人，工程師，主要從事地下水調(diào)查與評價(jià)研究工作。

[基金項(xiàng)目]中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目資助(1212011140027)

[收稿日期]2015-11-16