撫順市新賓鎮(zhèn)地下水水化學(xué)特征

呂東霖，馬 瑞，劉寶華，艾福開，張化南，何海波

（遼寧省第十地質(zhì)大隊，遼寧 撫順113007）

新賓鎮(zhèn)作為新賓縣的中心鎮(zhèn)，其位置位于大伙房水庫上游的蘇子河沿岸，是大伙房水庫重要的補給來源，其地下水水質(zhì)的好壞直接影響著沈撫地區(qū)用水安全。本文結(jié)合由中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心實施的 《渾河上游水源涵養(yǎng)區(qū)1∶10萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查》 項目，根據(jù)實際采集地上水樣品的測試成果，闡述新賓鎮(zhèn)地下水化學(xué)特征，主要水化學(xué)成分及其分布狀況，主要水化學(xué)成分之間的相互關(guān)系，對保護地下水環(huán)境有著重要意義。

1 研究區(qū)概況

遼寧省新賓滿族自治縣新賓鎮(zhèn)位于遼寧省東部，隸屬新賓縣管轄。新賓縣境內(nèi)構(gòu)成了以龍崗山脈為地體骨架的中山、低山、丘陵、切割谷地、斷陷盆地等地貌形態(tài)類型，鑲嵌為地貌復(fù)合區(qū)。總的地勢傾斜為東高西低，由東、北、南向中間傾斜，向西緩漸次降低。屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫5.7 ℃，1月平均氣溫-14.7 ℃，最熱7月平均氣溫22.6 ℃；新賓滿族自治縣水系發(fā)育，蘇子河是新賓縣境內(nèi)最大河流。

蘇子河是渾河流域內(nèi)較大支流，流域內(nèi)植被覆蓋率60%以上［1］。

2 水文地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)出露地層為太古代變質(zhì)上殼巖石棚子巖組普遍含輝石、 角閃石的斜長角閃巖、 變粒巖夾淺粒巖、磁鐵石英巖；侏羅系上統(tǒng)小東溝組紫色砂巖、頁巖偶夾凝灰?guī)r透鏡體； 白堊系小嶺組流紋巖、 安山巖、玄武巖、角礫巖及凝灰?guī)r；梨樹溝組凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，頁巖及含礫砂巖；聶耳庫組頁巖、粉砂巖夾凝灰質(zhì)砂巖、煤層；第四系更新統(tǒng)冰水堆積物，砂、砂礫石、黑色泥炭、亞砂土。出露侵入巖有新賓片麻巖單位云英閃長質(zhì)、 奧長花崗質(zhì)、 二長花崗質(zhì)片麻巖；網(wǎng)戶片麻巖單位灰色英云閃長質(zhì)片麻巖、白色花崗閃長質(zhì)片麻巖組成； 平嶺后片麻巖單位暗灰色石英閃長質(zhì)片麻巖。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水賦存條件、水力性質(zhì)、含水介質(zhì)及含水空間特征等，可將區(qū)內(nèi)地下水劃分為：松散巖類孔隙潛水、 碎屑巖類孔隙裂隙層間水及基巖裂隙水等。

3 地下水化學(xué)成分特征

本次共采集地下水樣31件，采樣點位主要布置在農(nóng)村機井及泉水點，如圖1。

圖1 研究區(qū)采樣點

樣點布設(shè)與研究區(qū)水系分布及人類生活影響程度有關(guān)，水樣測試指標包括Na+，K+，Ca+，Mg+，Cl-，總硬度，pH，COD，溶解性總固體，Mn，TFe如表1。

表1 研究區(qū)離子含量特征

變異系數(shù)（CV）能夠反映數(shù)據(jù)的相對離散程度，通常認為CV≤0.1為弱變異性，0.1＜CV＜1為中等變異性，CV≥1為強變異性［2］。從原始數(shù)據(jù)來看Mn，，變異系數(shù)超過1，尤其Mn，變異系數(shù)超過3，表明上述元素在空間上變化強烈。其余元素在0.1～1之間，說明這些元素在空間上分布比較穩(wěn)定。的變異系數(shù)1.036，僅達到強分異的范圍，但檢出樣品最低值0.12，最高值0.199，相差1658倍，說明元素可能受外界影響，出現(xiàn)單點元素富集的情況，Mn共有16個樣品未檢出，檢出樣品最低值0.01，最高值0.816，相差80余倍，說明雖然Mn在區(qū)內(nèi)有低背景，但局部地段會形成高含量區(qū)，仍會影響著地下水水質(zhì)。

4 水化學(xué)類型

圖2中以陽離子和陰離子每毫克當(dāng)量百分數(shù)表示，直觀反映出該區(qū)水化學(xué)特征［3］。根據(jù)地下水化學(xué)的測試數(shù)據(jù)將測試結(jié)果投繪到piper三線圖上，圖解分析可知研究區(qū)地下水大部分位于1，3，5區(qū)，其余則位于4，9區(qū)內(nèi)。對于陽離子，堿土金屬濃度Ca2+，Mg2+均超過堿金屬濃度Na+，K+，主導(dǎo)離子是Ca2+，總毫克當(dāng)量百分比超過60%。對于陰離子，弱酸根離子濃度均超過強酸根離子（Cl-+），主導(dǎo)陰離子是總毫克當(dāng)量百分比超過50%。

圖2 研究區(qū)地下水piper圖

5 地下水質(zhì)量情況

5.1 評價方法與結(jié)果

依據(jù)我國地下水水質(zhì)狀況和人體健康風(fēng)險，參照生活飲用水和工業(yè)、農(nóng)業(yè)等用水水質(zhì)要求，依據(jù)各組分含量高低（pH值除外），分為5類［4］。

Ⅰ類：地下水化學(xué)組分含量低，適用于各種用途。

Ⅱ類：地下水化學(xué)組分含量較低，適用于各種用途。

Ⅲ類：地下水化學(xué)組分含量中等，以生活飲用水衛(wèi)生標準為依據(jù)主要適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水。

Ⅳ類：地下水化學(xué)組分含量較高，以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水質(zhì)量要求以及一定水平的人體健康風(fēng)險為依據(jù)，適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。

Ⅴ類：地下水化學(xué)組分含量高，不宜作生活飲用水，其他用水可根據(jù)使用目的選用。

按上述評價方法，評價結(jié)果為：Ⅰ類水0組、Ⅱ類水4組、Ⅲ類水17組、Ⅳ類水8組、Ⅴ類水2組。其中Ⅳ類超標元素為，TFe，Mn，Al，Ⅴ類水最高類別指標以超標為主。

新賓縣地區(qū)水質(zhì)主要以Ⅲ類水及Ⅳ類水為主，占81%，如圖3。具體分布情況如下：Ⅱ類水質(zhì)點主要分布在離人類活動頻繁區(qū)域有一定距離、 村莊邊緣且地勢較高的地區(qū)，如小荒溝—砬咀一帶；類水質(zhì)點分布較廣，Ⅲ主要分布于村莊人口較多、地勢較低、離河流較近及大面積農(nóng)田等地區(qū)；Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)點主要分布于礦山下游，人類居住地周圍。

圖3 地下水水質(zhì)分類

5.2 水質(zhì)超標情況

通過計算Ⅳ類、Ⅴ類地下水的超標率及貢獻率，直觀分析出區(qū)域主要超標組分如圖4。

圖4 元素超標情況

地下水超標率如式（1）：

地下水超標組分貢獻率如式（2）：

新賓鎮(zhèn)Ⅳ、Ⅴ類地下水的超標組分有：硝酸鹽、鋁、鐵、錳，以硝酸鹽超標為主。其中硝酸鹽超標點位6個，鐵4個，錳2個，鋁1個。硝酸鹽超標水點分布相對零散，超標原因主要由于農(nóng)村生活污水隨意排放、人畜糞便隨意排放、化肥的過度使用等形成。鐵錳超標點集中在黃旗后堡—佟家村一帶，超標原因主要是由于區(qū)內(nèi)鐵錳背景值偏高。Mn最高只出現(xiàn)在7號點，該取樣點上游為鐵礦選廠及黏土礦廠，影響該點地下水質(zhì)量。

6 水化學(xué)成因［5］

本次選取Na，K，Ca，Mg，CL-，總硬度，pH值，COD，溶解性總固體，TFe14個指標作為相關(guān)分析和因子分析的初始變量，通過對原始數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計分析將大量的變量綜合為少數(shù)幾個因子，從而再現(xiàn)原始變量因子之間的相關(guān)關(guān)系如表2，以便于清晰地認識地下水化學(xué)組分的主要影響因子，揭露水化學(xué)成因［6］。

表2 研究區(qū)水化學(xué)成分相關(guān)系數(shù)

研究區(qū)化學(xué)成分選取特征值大于1的因子為主因子，荷載值大于0.6作為荷載變量進行分析，如表3。

表3 特征值大于旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

由表3可看出主因子數(shù)4個，累積方差貢獻率80.661%，說明這4 個因子反映了水化學(xué)組分的80.661%的信息。第一主因子F1主要由Na，Ca，Mg，，總硬度，溶解性固體組成，Ca，Mg在地下水中的行為受水溶CO2的影響非常大，鈉、鉀一般來源于硅酸鹽地層及易溶鹽類地層；CL-來源于巖鹽的溶解，總硬度本身就與Ca，Mg含量有關(guān)，相關(guān)性可達0.964和0.805，溶解性固體的計算也與Ca，Mg，Na等離子數(shù)量有關(guān)，研究區(qū)內(nèi)巖性以花崗類巖類、花崗片麻巖類及碎屑巖類為主，而云母類、長石類礦物地下水作用時本身就容易產(chǎn)生Ca，Mg，Na等金屬陽離子，因此認為F1因子主要反映了巖石溶解作用對地下水的影響；F2因子主要以K、耗氧量為主，這兩種離子來源主要是區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用磷鉀肥料引起的，耗氧量與水中有機物和微生物有關(guān)，表明F2因子與農(nóng)業(yè)活動關(guān)系密切；F3因子由TFe與組成，但是從相關(guān)關(guān)系來看兩者并沒有很好的相關(guān)性，懷疑與部分地區(qū)TFe的背景值或者氧化還原環(huán)境改變有關(guān)；F4因子為pH值，區(qū)內(nèi)pH值在6.5～8.5之間，比較穩(wěn)定，受其他離子影響較小，故F4因子主要為區(qū)內(nèi)酸堿度。

7 結(jié)語

（3）新賓縣地區(qū)水質(zhì)主要以Ⅲ類水及Ⅳ類水為主，占81%，其中Ⅳ類超標元素為，TFe、Mn，Al，導(dǎo)致水質(zhì)較差原因主要是人類生產(chǎn)生活的影響。

（4）巖石溶濾作用與農(nóng)業(yè)活動是影響區(qū)內(nèi)水化學(xué)形成的主要因素，其中溶濾作用為主導(dǎo)，農(nóng)業(yè)活動次之。