蚌埠市河漫灘區(qū)淺層地下水質量及污染評價

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(1.安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000)

蚌埠市河漫灘區(qū)淺層地下水質量及污染評價

陳雪梅1，張劉柱1，鄭立博1，席愷1，張成銀2

(1.安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000)

利用2012-2017年蚌埠市城市地質調查地下水水樣測試結果，采用單項組分評價法和綜合評價法進行地下水質量評價，采用單要素污染指數(shù)和迭加型指數(shù)法進行污染評價。地下水質量綜合評價結果顯示，蚌埠市河漫灘區(qū)淺層孔隙水Ⅳ、Ⅴ類水所占比重較大。地下水污染評價結果顯示，未受污染的占11.54%，輕度污染的占23.08%，中度污染的占15.38%，重度污染的占50.00%。蚌埠市河漫灘區(qū)淺層地下水污染形勢總體較為嚴峻，應加強區(qū)域地下水保護，編制專項水污染防治規(guī)劃，加強地下水監(jiān)測，建立并完善地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡，提升地下水污染防治能力，遏制地下水污染惡化，改善水環(huán)境質量，有效保護蚌埠市河漫灘區(qū)地下水資源的質量。

河漫灘；地下水質量；地下水污染

地下水具有水資源和礦產(chǎn)資源的雙重屬性，以其易采易補、調節(jié)能力強、水質好和動態(tài)資源等優(yōu)勢，成為工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)建設和生活飲用的主要供水水源。但近些年隨著該地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，當?shù)氐乇硭廴救找鎳乐兀藗儗Φ叵滤囊蕾嚫用黠@[1]。地下水對研究區(qū)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活等起著十分重要的作用，因此，了解研究區(qū)的地下水質量和地下水污染情況具有十分重要的意義。本次將2012-2017年開展的蚌埠市城市地質調查地下水水樣測試結果，對研究區(qū)的河漫灘區(qū)淺層地下水質量和污染情況進行分析和評價。

1 區(qū)域水文地質概況

研究區(qū)處在淮北平原和江淮波狀平原兩大地貌單元的交接地帶。研究區(qū)受地質構造影響，尤其是燕山期以后的新構造運動，奠定了近東西向的緯向構造和北北東向的新華夏構造兩種構造體系的復合與迭加，同時在很大程度上控制著不同時期沉積物的分布[2]。自晚第三紀以來，大致以淮河為界，淮河以南整體以上升為主，表現(xiàn)為間歇性和震蕩性，松散巖層沉積厚度一般小于30 m，缺失晚第三紀和早更新世地層，而且中上更新世地層不連續(xù)。淮河以北整體以下降為主，且具有自東向西、自南向北沉降幅度增大的不均勻性特點，松散巖層沉積厚度在淮河北岸一般大于50m，由南向北逐步增厚。這些特性控制著研究區(qū)內(nèi)含水巖組的發(fā)育與分布，決定著地下水的運移與埋藏。研究區(qū)內(nèi)河漫灘區(qū)土體類型為粘性土、砂性土雙層或多層土體，巖性主要為灰黃-棕黃色粉質粘土、粉土，灰黃-灰黑色粉土、粉砂和淤泥質粉質粘土、粉土。粉土和粉砂結構松散，粘性土體一般呈軟塑狀態(tài)，土體水平層理發(fā)育，單層厚度較薄，呈雙層或多層結構，有利于地表水體下滲。

根據(jù)以往研究，區(qū)域水文地質條件可分為松散巖類孔隙含水巖組和塊狀巖石裂隙含水巖組。蚌埠市松散巖類孔隙水劃分為四個含水層組，分別為第一層含水層組(Q4、Q3)、第二層含水巖組(Q3)、第三層含水巖組(Q2、Q1)和第四層含水巖組(N2、N1)。第一層含水巖組由粉砂層組成，富水性變化較大；第二層含水層組由多層中細砂層組成，含水豐富，作為主要供水目的層；第三層含水層組由中細砂組成，含水較豐富；第四層含水巖組含礫中粗砂組成，富水性中等。本次主要研究第一層和第二層含水巖組地下水質量和地下水污染。

2 評價方法

2.1 樣品采集與測試

2.1.1 樣品采集

2014年9月至2015年4月蚌埠市河漫灘區(qū)淺層地下水進行采樣。簡分析樣品數(shù)70組，全分析樣品數(shù)26組。簡分析測試指標包括：pH、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、溶解性總固體等；全分析測試指標包括：pH、NH4+、Cl-、SO42-、F-、NO2-、NO3-、COD、總硬度、溶解性總固體、Pb、Cd、Mn、As、Hg、Cr6+、Fe、CN-、酚等。

2.1.2 測試

水樣測試由安徽水文工程勘察研究院實驗檢查中心測定。各項目以GB/T8538-2008《飲用天然礦泉水檢驗方法》為監(jiān)測依據(jù)。對所有水樣測試結果進行可靠性檢驗，均滿足相對誤差限值。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

本文地下水質量評價采用單項組分評價法和綜合評價法。常用的綜合評價方法有內(nèi)梅羅指數(shù)法、模糊綜合評價法、BP、Hopfiled神經(jīng)網(wǎng)絡評價法等[3-4]。本文采用單因子確定地下水質量類別。即按指標或組分值所在的指標或組分限制區(qū)間確定地下水質量類別，不同地下水質量類別的指標限制相同時，從優(yōu)不從劣。地下水質量綜合評價采用內(nèi)梅羅指數(shù)法，根據(jù)指數(shù)計算結果確定地下水質量級別[5]。

淺層地下水污染評價采用單要素污染指數(shù)和迭加型指數(shù)法。根據(jù)工作區(qū)地下水的背景值或對照值進行研究區(qū)地下水污染現(xiàn)狀進行評價。

3 結果與討論

3.1 地下水質量評價

3.1.1 單項組份檢出率

工作區(qū)地下水組份檢出率除Hg、Cr6+和酚外，基本在32%以上。其中Hg的檢出率為1%，Cr6+和酚含量均小于檢出限。

3.1.2 單項組份超標率

單項組份超標率占樣本數(shù)10%以上的地下水水樣從大至小分別為Mn、總硬度、溶解性總固體、Fe，在10 %以下的從大至小分別為Pb、NH4+、NO3-、SO42-、Cl-、COD、As、F-和pH；未超標組份為NO2-、Cd、Hg、Cr6+、CN-和酚。

單項指數(shù)P>5和3

3.1.3 綜合評價

本次淺層孔隙水水樣共計26個，其中評價質量級別為良好(Ⅱ)水樣點8個，占水樣總數(shù)的30.78%；評價質量級別為較差(Ⅳ)的水樣點9個，占水樣總數(shù)的34.61%；評價質量級別為極差(Ⅴ)的水樣點9個，占水樣總數(shù)的34.61%。可以看出研究區(qū)內(nèi)淺層孔隙水Ⅳ、Ⅴ類水所占比重較大，影響質量的主要因子主要為NH4-、NO3-、Cl-、SO42-、總硬度、溶解性總固體、Pb 等，總體淺層孔隙水質量較差。見表1。

3.2 地下水污染評價

根據(jù)本次地下水質量評價結果選取在地下水中檢出率高和在水質評價中超標率高的組分或指標進行地下水污染評價，分析組分或指標為：pH、NH4+、Cl-、SO42-、F-、NO2-、NO3-、COD、總硬度、溶解性總固體、Pb、Cd、Mn、As、Cr6+、Fe共16項。

特點是Cl-、NO3-、F-、總硬度、溶解性總固體含量普遍升高，污染程度屬中等或嚴重。鄉(xiāng)鎮(zhèn)村所在地、尤其是排污溝兩側及垃圾填埋場地段地下水污染嚴重，污染組份較為復雜地下水污染嚴重，污染組份較為復雜。

單要素污染指數(shù)評價結果表明：淺層孔隙水污染較嚴重的組分或指標為SO42-、Cl-、NO3-、總硬度、溶解性總固體、Mn、Fe、COD、NH4+等。利用迭加型污染指數(shù)進行綜合評價，調查區(qū)淺層孔隙水普遍受到污染，未受污染的累計樣本數(shù)占其評價樣本總數(shù)的11.54%，輕度污染的累計樣本數(shù)占其評價樣本總數(shù)的23.08%，中度污染的累計樣本數(shù)占其評價樣本總數(shù)的15.38%，重度污染的累計樣本數(shù)占其評價樣本總數(shù)的50.00%，見圖1。在所評價的十六項組份中均有不同程度的變異(表2)；污染的地表水體對周圍地下水主要是引起溶解性總固體、總硬度的升高。但對某一地段，尤其是地表水體周圍的地下水中組份的變異原因較為復雜，可能是多種污染源的污染組份綜合作用的結果。

圖1 迭加型污染指數(shù)綜合評價結果

3.3 主要污染組份存在的形式及其來源

3.3.1 總硬度、溶解性總固體、CI-、SO42-污染

總硬度、溶解性總固體、CI-、SO42-污染，這四個污染指數(shù)往往具有明顯地相關性，具體的說硬度升高是地下水上述幾項組份污染的特征參數(shù)。工作受這種污染的地區(qū)主要是城鎮(zhèn)村所在地，其污染來源多半是生活廢水和生活垃圾。

地下水硬度(以CaCO3計)升高，通過鈣及鎂離子的升高來體現(xiàn)。由于地表環(huán)境的污染，有機物分解產(chǎn)生的大量CO2溶于水，使下滲水的CO2分壓增加，同時水中HCO3-含量升高，pH值降低，使難溶的鈣鎂碳酸鹽產(chǎn)生溶解。在城市垃圾或受污染的表層土壤都積聚著的易溶鹽，隨水入滲增加了地下水中鈣鎂離子的含量。同時水滲過包氣帶時常常產(chǎn)生水中的鉀鈉與土壤或沉積物中的交換性鈣鎂產(chǎn)生交換，同樣也使地下水的Ca2+、Mg2+含量升高。經(jīng)歷上述三種反應，使固相中的鈣鎂轉到液相(地下水)中去，主要使地下水Ca2+、Mg2+增加，其次是CI-、SO42-、NO3-增加，再者是HCO3-、Na+和K+增加，結果使可溶性總固體增加。

3.3.2 NO3-N污染

在地下水中NO3-N是溶解狀態(tài)氮的主要形式，其來源主要是土壤中的有機氮、硝酸鹽及 “三廢”及化肥等，工作區(qū)淺層孔隙水NO3-N含量升高原因主要是人為污染引起的。

人類活動引起了環(huán)境的變化，尤其是人類排出的有機質含量很高的廢棄物與環(huán)境發(fā)生一系列物理化學和生物化學作用，有利于其它形態(tài)的氮向NO3-N轉化，在局部地段過量富集，使自然界正常的氮循環(huán)遭到破壞。大氣降水和各類地表水在重力作用下運載NO3-N沿土壤和地層的孔隙及地質結構被破壞所提供的通道進入含水層。調查區(qū)既有污染源又有進入含水層的途徑和載體，也具備了發(fā)生硝化作用的反應物和條件。隨著人為影響因素的逐漸加強，上述作用逐漸增大，從而使各類不同環(huán)境條件下、尤其是淺層孔隙水中NO3-N含量不斷升高。

3.3.3 鐵、錳污染

研究區(qū)Mn、Fe的超標主要是自然異常，地下水中的鐵、錳來源，一方面是由于區(qū)內(nèi)地層存在有富含鐵、錳的礦物，另一方面除天然成因外，含鐵、錳的工業(yè)廢水污染也會導致淺層地下水中鐵錳離子含量的增高。由于區(qū)內(nèi)淺層地下水普遍受到污染，其中微生物的增加、在其分解有機物的過程中能使含水層中的不溶性錳還原為可溶狀態(tài)，同時釋放出二氧化碳。區(qū)內(nèi)部分地段地下水PH值的降低、在還原條件下，促使鐵呈二價鐵被溶解，且二價鐵的化合物的溶解度要比三價鐵高得多，使每升地下水中的鐵含量高達數(shù)毫克。

表1 淺層孔隙水質量評價結果表

表2 蚌埠市河漫灘區(qū)淺層孔隙水污染特點

4 結語

(1)通過城市地質調查的地下水調查評價工作，在地下水污染野外調查、樣品采集、測試、數(shù)據(jù)分析等方面形成了一套比較成熟的技術方法體系。

(2)通過收集研究區(qū)地下水測試的數(shù)據(jù)，分析評價研究區(qū)地下水質量和地下水污染，為后續(xù)與水工環(huán)地質調查相關的科學研究工作提供了基礎依據(jù)。

(3)評價結果顯示研究區(qū)河漫灘區(qū)地下水質量總體不容樂觀，污染形式嚴峻。建議加強地下水的保護工作：嚴格按照蚌埠市水污染防治工作方案，防治地下水污染，改善水環(huán)境質量；盡快編制并組織實施淮河流域蚌埠段水污染防治“十三五”規(guī)劃；建立地下水保護體系，加強地下水監(jiān)測，建立和完善地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡。盡快推進地下水污染調查評價及地下水脆弱性評價工作，為提升地下水污染防治基礎能力、保護地下水資源與環(huán)境提供理論依據(jù)。

[1]候香夢. 皖江城市帶地下水質量與污染評價[J].長春工程學院學報.2016.17(2)，56-59.

[2]李振江, 夏重順，等.安徽省蚌埠市供水水文地質勘探報告(1：25000)[R].安徽省地質礦產(chǎn)局第一水文地質工程地質隊.1986，22-23.

[3]盧文喜，李迪，張蕾，等.基于層次分析法的模糊綜合評價在水質評價中的應用[J]節(jié)水灌溉.2011.(3):25-28.

[4]初海波，盧文喜，尹津航，等．BP網(wǎng)絡、Hopfield網(wǎng)絡在水質評價應用中的比較研究[J].中國農(nóng)村水利水電.2011.(10):70-72.

[5]文冬光，林良俊，孫繼朝，等.中國東部主要平原地下水質量與污染評價[J].中國地質大學學報.2012.37(2)：220-228.

QualityandpollutionassessmentofshallowgroundwaterinfloodplainareaofBengbuCity

CHENXue-mei1，ZHANGLiu-zhu1，ZHENGLi-bo1，XIKai1，ZHANGCheng-yin2

(1.The first hydrogeological engineering geological survey bureau of Anhui Geological Prospecting Bureau, Bengbu, Anhui 233000, China；2.Water conservancy Research Institute of Huaihe Water Conservancy Committee of Anhui Province, Bengbu, Anhui 233000, China)

Using the test results of groundwater samples in Bengbu city geological survey in 2012-2017, Single component evaluation method and comprehensive evaluation method were adopted to evaluate groundwater quality. Single factor pollution index and superposition index method were adopted to evaluate the pollution of groundwater. The comprehensive evaluation of groundwater quality shows that the proportion of shallow pore water IV and V water in the floodplain area of Bengbu is larger. Groundwater pollution assessment showed that 11.54% of non polluted, 23.08% of moderate pollution, 15.38% of moderate pollution, 50% of heavy pollution. Bengbu, the floodplain area of shallow groundwater pollution situation is more serious, should strengthen regional groundwater protection, compile special planning of water pollution control, strengthen groundwater monitoring, establish and improve the groundwater monitoring network, enhance the ability of prevention and control of groundwater pollution,curb the deterioration of groundwater pollution and improve the quality of water environment, and effectively protect the quality of groundwater resources in the floodplain of Bengbu River.

river flat；groundwater quality；pollution assessment

P641.8

A

1004-1184(2017)05-0034-04

2017-04-25

蚌埠市城市地下水調查項目(2012-g-28)

陳雪梅(1984-)，女，安徽宿州人，工程師，主要從事水工環(huán)地質調查研究工作。