天津經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北區(qū)淺層地下水地球化學(xué)特征研究

郝凌霄 朱立 周亞紅

Geochemical Characteristics of Shallow Groundwater in the Norhern Area of

Tianjin Economic Development Zone

摘要：本文主要通過(guò)溶解性總固體、常量組分以及化學(xué)類型、總硬度以及γMg/γCa系數(shù)特征的研究對(duì)天津經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北區(qū)淺層地下水的水文地球化學(xué)特征進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明其主要的化學(xué)類型為Cl-Na·Mg以及Cl·HCO3-Na。

Abstract： This paper mainly studies the hydrogeochemical characteristics of shallow groundwater in the northern area of Tianjin Economic Development Zone through the study of total dissolved solids， major components， chemical types， total hardness and γMg/γCa coefficient characteristics. The results showed that the main chemical types are Cl-Na·Mg and Cl·HCO3-Na.

關(guān)鍵詞：天津經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)；淺層地下水；水文地球化學(xué)；γMg/γCa系數(shù)；水化學(xué)特征

Key words： Tianjin Economic Development Zone；shallow groundwater；hydrogeochemistry；γMg/γCa coefficient；water chemical characteristics

中圖分類號(hào)：S273.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）15-0216-02

0 引言

水文地球化學(xué)的研究主要是研究地下水中污染組分隨著地下水的遷移而遷移，同時(shí)與圍巖產(chǎn)生吸附、離子交換等生物化學(xué)作用。研究某地區(qū)的水文地球化學(xué)特征是研究該區(qū)域地下水資源的基礎(chǔ)，是開發(fā)利用地下水資源的理論保障[1-2]。

研究區(qū)位于天津市漢沽區(qū)和塘沽區(qū)之間，總面積約83.18km2。研究區(qū)北部為漢沽區(qū)城區(qū)，東南部為渤海灣，薊運(yùn)河自北向南從研究區(qū)西部穿過(guò)，西南部以永定新河為界。研究區(qū)西北部為化工區(qū)，為多家擬建和正在建設(shè)的工廠，面積約5.18km2；中西部為度假村，包括五七村和東風(fēng)村，面積4.6km2；度假村南面過(guò)去為營(yíng)城水庫(kù)，現(xiàn)在基本干涸，部分地區(qū)已經(jīng)回填，擬作為建筑用地，面積7.9km2；向西南緊鄰營(yíng)城水庫(kù)是漢沽污水庫(kù)，庫(kù)中存放大量污水，面積3.7km2；薊運(yùn)河以西地區(qū)為養(yǎng)蝦池和養(yǎng)魚池，總面積14km2；東部除了天津國(guó)際游樂(lè)港占地4.9km2外，其他地區(qū)均為大片鹽池，面積42.9km2。研究區(qū)瀕臨渤海，除了降雨和蒸發(fā)濃縮影響外，東部淺層地下水化學(xué)組分主要受海侵和鹽田影響，淺層地下水中含鹽量較高，為鹽鹵水；西部淺層地下水化學(xué)組分主要受海侵、薊運(yùn)河道和水庫(kù)側(cè)滲等多種因素的共同影響，含鹽量相對(duì)較低，為咸水。中部的營(yíng)城水庫(kù)和漢沽污水庫(kù)對(duì)淺層地下水化學(xué)組分也有明顯影響。故研究該區(qū)域水文地球化學(xué)特征具有一定的實(shí)際意義，為該區(qū)域水資源的開發(fā)利用奠定一定的基礎(chǔ)[3]。

1 研究區(qū)水文地球化學(xué)研究

1.1 溶解性總固體

溶解性總固體（TDS）是指水中溶解組分的總量。本區(qū)淺層地下水的TDS總體上較高，變化范圍2.34-172g/L，為咸水-鹵水。TDS總體上呈現(xiàn)出西低東高的變化規(guī)律，最高值出現(xiàn)在東北部的鹽場(chǎng)附近，與海水蒸發(fā)濃縮有關(guān)；最低值出現(xiàn)在五七度假村，推測(cè)與生活用水和農(nóng)田灌溉使用淡水有關(guān)。

1.2 常量組分和水化學(xué)類型

一般地下水中常量組分有Cl-、SO42-、CO32-、HCO32-、Na+、Ca2+、Mg2+、K+。Cl-和Na+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)是本區(qū)淺層地下水的組分特征，并且Cl-和Na+均與TDS呈現(xiàn)明顯正相關(guān)（圖1），其中Na+占陽(yáng)離子總量的66-77.5%，Cl-占陰離子總量的56.5-92.5%。

陽(yáng)離子中Mg2+占第二位，占陽(yáng)離子總量的15.2-30.2%，其次是Ca2+和K+，Ca2+占陽(yáng)離子比例變化較大，占陽(yáng)離子總量的1.5-12.8%，與含鹽量多少有關(guān)，一般含鹽量低的水中Ca2+比例偏高。K+占陽(yáng)離子比例較小，變化也不大，占陽(yáng)離子總量的1.0-2.0%之間。

陰離子中SO42-占第二位，占陰離子總量的4.2-24.1%，西部的BQ7和西北部的BQ1兩個(gè)樣品中SO42-比例偏高。HCO3-占陰離子總量的比例一般低于1%，化工區(qū)、五七度假村、污水庫(kù)和營(yíng)城水庫(kù)附近淺層地下水含鹽量較低，HCO3-占陰離子總量的比例偏高，最高的采樣點(diǎn)水樣HCO3-占陰離子總量達(dá)39.3%。

Cl-Na型水是本區(qū)淺層地下水的主要化學(xué)類型，只有北部鹽場(chǎng)的BQ2和BQ5附近為Cl-Na·Mg型水；五七度NH4+假村附近為Cl·HCO3-Na型水。

1.3 總硬度

硬度反映水中含鹽量的特性指標(biāo)。其值為Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+等溶解鹽類的含量。天然水的硬度差別很大，雨水的硬度一般很低，靠雨水或融化雪水補(bǔ)給的河流，水硬度都比較低。一般來(lái)說(shuō)，隨著含鹽量的增加，水硬度也增大。海水的硬度很大，以鎂離子為主。國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定總硬度小于0.45g/L。

本區(qū)淺層地下水硬度較高，變化范圍大，有從西北向東南逐漸增高的趨勢(shì)。西北部的化工區(qū)、五七度假村、污水庫(kù)和營(yíng)城水庫(kù)附近淺層地下水總硬度低于5g/L，最低（BQ8）硬度為0.5g/L；硬度大于10g/L的高硬度水均分布在鹽場(chǎng)附近，本區(qū)組成硬度的離子中以鎂離子為主。

1.4 γMg/γCa系數(shù)特征

γMg/γCa系數(shù)是Mg2+和Ca2+毫克當(dāng)量比值，因?yàn)楹Ｋ蠱g2+總比Ca2+大得多，約為5.5，因此可以用γMg/γCa系數(shù)判斷海水入侵范圍和程度。

本區(qū)γMg/γCa系數(shù)變化范圍為1.56-17.5，有從西向東增大的趨勢(shì)。西部薊運(yùn)河閘以北的河道及污水庫(kù)附近γMg/γCa系數(shù)小于2，表明海侵對(duì)淺層地下水影響較小，河道和水庫(kù)水的側(cè)滲對(duì)淺層地下水影響較大；東部地區(qū)γMg/γCa系數(shù)普遍大于10，最高值17.5位于北部鹽場(chǎng)，明顯高于海水的γMg/γCa系數(shù)，表明東部地區(qū)除了受海侵影響外，鹽場(chǎng)的鹵水對(duì)淺層地下水側(cè)滲影響也較大。

1.5 中微量組分特征

淺層地下水是與大氣降水、地表水有直接補(bǔ)排關(guān)系且具有自由水位的潛水和與當(dāng)?shù)貪撍灿幸粋€(gè)自由水位的弱承壓水。淺層地下水直接通過(guò)包氣帶與大氣圈水、地表水發(fā)生水力聯(lián)系，化學(xué)組分變化較大。淺層地下水沒有隔水頂板，極易受污染。造成地表水污染的各類污染源都可能下滲到淺層地下水中，受污染的地表水成為二次污染源影響淺層地下水的水質(zhì)。

本區(qū)地處海積平原，薊運(yùn)河由北向南從本區(qū)西部穿過(guò)，土地利用方式復(fù)雜，鹽田、海水養(yǎng)殖、大型污水庫(kù)、化工區(qū)、村莊等給淺層地下水帶來(lái)不同程度的污染。加之淺層地下水氧化還原條件變化較大，造成本區(qū)淺層地下水微量組分成分復(fù)雜，規(guī)律性不明顯。中微量組分的檢出情況見表1。

2 結(jié)論

①工作區(qū)淺層地下水為咸水-鹽鹵水，溶解性總固體（TDS）、總硬度和Cl-、SO42-、Na+、Mg2+、K+等指標(biāo)含量高，變化范圍也較大。總體上呈現(xiàn)出西低東高的變化規(guī)律。

②Cl-Na型水是本區(qū)淺層地下水的主要化學(xué)類型，只有北部鹽場(chǎng)附近為Cl-Na·Mg型水，五七度假村附近為Cl·HCO3-Na型水。

③γMg/γCa系數(shù)研究表明，西部地區(qū)河道和水庫(kù)水的側(cè)滲對(duì)淺層地下水組分影響較大；東部地區(qū)除了受海侵影響外，鹽場(chǎng)鹵水的側(cè)滲對(duì)淺層地下水組分影響也較大。

④本區(qū)淺層地下水微量組分成分復(fù)雜，規(guī)律性不明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]Reimann C， Banks D. Setting action levels for drinking water： are we protecting our health or our economy （or our backs?。?？[J]. Science of the Total Environment， 2004， 332（1-3）：13.

[2]Asghari M A， Fijani E. HYDROGEOLOGICAL AND HYDROCHEMICAL STUDIES OF BASALTIC AND KARSTIC AQUIFERS IN MAKU AREA IN RELATION TO GEOLOGICAL FORMATIONS[J]. 2008.

[3]王大純.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].地質(zhì)出版社，2002.