宋仁亮，王少龍，陳 干，王志強，解會存

(1.安徽省合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院，安徽 合肥230009;2.安徽省地勘查局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠233000)

舒城縣東部地區(qū)位于大別山區(qū)東麓，古巢湖湖盆西部;區(qū)域地勢平坦，河漫灘地貌［1］。地表河流均發(fā)源于大別山區(qū)，有杭埠河、豐樂河;上世紀五十至七十年代，沿河群眾與水爭地，任意圈圩造田，形成圩區(qū)洼地遍布、堤梗縱橫的現(xiàn)狀布局［2］。該地區(qū)總面積 213.8 km2，分布有桃溪、杭埠、千人橋三鎮(zhèn)，總?cè)丝诩s14.8萬人，村鎮(zhèn)居民日常生活用水主要為開采松散巖類孔隙水。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，人類經(jīng)濟活動造成的廢液、廢渣大量排放以及化肥、農(nóng)藥大量使用，直接導致該地區(qū)地表水水質(zhì)惡化，由于該地區(qū)松散巖類孔隙水埋藏淺，地下水直接接受大氣降水和地表水滲透補給，易受污染，加之原生地質(zhì)環(huán)境地下水 Fe、Mn等超標異常［3］［4］，進一步造成地下水水質(zhì)惡化，地下水水體功能下降。

1 第四紀地層特征

1.1 第四紀地層巖性

全區(qū)地表普遍出露新生界第四紀全新世豐樂鎮(zhèn)組(Q4f)地層，厚度30.0～35.7 m。巖性淺部以灰黃、灰白色粉質(zhì)粘土、粘土、砂質(zhì)粘土為主，深部以淺灰、灰黃色粉砂、細砂、粉細砂、粘土質(zhì)砂、含礫中粗砂為主，底部以棕黃色砂礫石、含礫粗砂為主。巖性自上向下，砂性增強，砂礫增多。

1.2 土壤母質(zhì)

全區(qū)土壤為潮土類型，土壤母質(zhì)為河流沉積物［5］。潮土母質(zhì)有兩種來源:一是杭埠河沉積物，主要來自于大別山區(qū)的花崗巖、片麻巖等酸性結(jié)晶巖類風化物，石英顆粒含量高，質(zhì)地輕，結(jié)構(gòu)差;二是豐樂河的沉積物，土壤粘多砂少，物理性粘粒含量60%左右。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 地下水類型

松散巖類孔隙水主要為淺層水和深層水。

2.1.1 淺層水

頂板埋深 1.00～1.50 m、底板埋深 10.00 ～13.80 m，含水層巖性為豐樂鎮(zhèn)組(Q4f)的粉砂、中細砂，單井出水量97.86～293.76 m3/d，水量中等;該層為潛水，極易受污染;居民日常用水主要開采該層水。

2.1.2 深層水

頂板埋深13.00～15.34 m、底板埋深 35.00 m 以淺，含水層巖性為豐樂鎮(zhèn)組(Q4f)的粉砂、中粗砂、含礫中粗砂、砂礫石，單井出水量 88.13～542.59 m3/d，水量中等;該為微承壓水，相對受污染較輕。

2.2 地下水補給、逕流和排泄

2.2.1 地下水補給

大氣降水是松散巖類孔隙水的主要補給來源，其次是地下徑流和上游地表徑流的滲入補給，地下水與河水存在密切互補關(guān)系。淺層水直接接受大氣降水補給，深層水即接受淺層水補給還接受地下徑流補給。

2.2.2 地下水逕流和排泄

區(qū)域位于古巢湖湖盆西部，盆地的水文地質(zhì)條件受區(qū)域地形地貌、地層分布、地質(zhì)構(gòu)造所控制，區(qū)域地下水總的流向自地勢高的地區(qū)向地勢低的地區(qū)徑流。地下水的排泄方式主要為蒸發(fā)排泄和人工開采。

2.3 地下水環(huán)境特性

現(xiàn)場測定的地下水氧化還原電位值為+6～－62(見圖1)，負值居多，說明地下水環(huán)境以還原性為主［6］。

2.4 地層防污性能

全區(qū)松散巖類地層，由經(jīng)過搬運再堆積形成，地下水包氣帶由粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘土組成，土體砂性增強，結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，連通性好，同時由于淺層水與深層水之間的砂質(zhì)粘土隔水層較薄、隔水作用甚小，地層總體防污性能較差，松散巖類孔隙水存在受污染影響現(xiàn)象。

圖1 地下水氧化還原電位示意圖

3 地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價

3.1 評價標準及評價因子

3.1.1 評價標準

評價標準采用《地下水質(zhì)量分類標準》(GB/14848－93)中各項目標準值，見表1。

3.1.2 評價因子

地下水水質(zhì)分類評價時，根據(jù)分析測試單項組分檢出率大于50%、單項組分對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響的重要性等相關(guān)要求，選出 pH、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鉀指數(shù)、SO42－、Cl－、NH4+、NO3－、NO2－、F－、Fe、Mn、Al、Hg、As、Cd共16個單項組分作為評價因子［6］。

3.1.3 綜合評價分級

綜合評價分級是在地下水質(zhì)量分類評價基礎(chǔ)上進行綜合評價分級。按最大隸屬原則，從優(yōu)不從劣地評判其相應(yīng)的地下水質(zhì)量分級。全區(qū)地下水質(zhì)量分為較好(Ⅲ類)、較差(Ⅳ類)、極差(Ⅴ類)三個級別。

表1 地下水質(zhì)量分類標準 mg/L

3.2 地下水主要影響因素

全區(qū)地下水各項組分指標中，F(xiàn)e、Mn、Al、NH4+和Hg的含量相對較高，是影響地下水水質(zhì)的主要影響因素，含量特征圖見圖2至圖6。

圖2 Fe含量特征圖

圖3 Mn含量特征圖

圖4 Al含量特征圖

圖5 NH4+含量特征圖

圖6 Hg含量特征圖

3.3 現(xiàn)狀評價

按埋深10 m以淺、10 m以深，全區(qū)共選用78個地下水樣，采用模糊數(shù)學法進行地下水質(zhì)量評價。

3.3.1 埋深10 m以淺的地下水質(zhì)量評價

埋深10 m以淺的地下水質(zhì)量評價結(jié)果(見表2)表明:地下水質(zhì)量分為Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級三類，主要是 Fe、Mn、Al、Hg、NO3－和氨氮等超標;總體而言，埋深10 m以淺的地下水水質(zhì)大部分較差—極差，基本不能達到人體健康基準值。

3.3.2 埋深10 m以深的地下水質(zhì)量評價

埋深10 m以深的地下水水質(zhì)綜合評價結(jié)果(見表3)表明:地下水質(zhì)量分為Ⅳ級和Ⅴ級兩個類型，主要是Mn和Al超標;埋深10 m以深的地下水較差—極差，不能達到人體健康基準值。

表2 埋深10 m以淺地下水質(zhì)量評價結(jié)果

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表3 埋深10m以深地下水質(zhì)量評價結(jié)果

3.3.3 地下水質(zhì)量總體評價

全區(qū)地下水(松散巖類孔隙水)水質(zhì)狀況不容樂觀，地下水整體水質(zhì)狀況大部分較差－極差。

3.4 地下水環(huán)境質(zhì)量分區(qū)評價

3.4.1 分區(qū)評價方法

基于地下水質(zhì)量評價，根據(jù)人體健康基準值以及地下水開采利用現(xiàn)狀等綜合條件，進行地下水質(zhì)量分區(qū)，然后采用克里格插值法編制地下水環(huán)境質(zhì)量評價分區(qū)圖［6］(圖7)。

3.4.2 分區(qū)及分區(qū)評價

全區(qū)地下水質(zhì)量分為水質(zhì)較好區(qū)(Ⅲ類)、水質(zhì)較差區(qū)(Ⅳ類)和水質(zhì)極差區(qū)(Ⅴ類)三個分區(qū)。

1)水質(zhì)較好區(qū)(Ⅲ類)

該區(qū)主要位于桃溪鎮(zhèn)中部龍舒－四圩。該區(qū)原生地質(zhì)環(huán)境和次生人類活動影響相對較小，評價因子單項組分均未超過地下水Ⅲ類標準限值。地下水水質(zhì)總體較好。

2)水質(zhì)較差區(qū)(Ⅳ類)

該區(qū)主要分布在桃溪鎮(zhèn)中北部、西南部，千人橋鎮(zhèn)西北部和杭埠鎮(zhèn)北部、南部。該區(qū)由于地下水徑流較緩慢，地下水環(huán)境以還原性為主，主要受原生地質(zhì)環(huán)境影響較大;原生地質(zhì)環(huán)境中富集的鐵、錳、鋁離子含量較高，且部分點超過地下水Ⅲ類標準限值、達到Ⅳ類標準限值;次生人類經(jīng)濟活動產(chǎn)生的高錳酸鉀指數(shù)、酚類、氨氮僅有個別點超標。地下水水質(zhì)總體較差。

3)水質(zhì)極差區(qū)(Ⅴ類)

該區(qū)主要分布在千人橋鎮(zhèn)、杭埠鎮(zhèn)境內(nèi)。該區(qū)由于地下水徑流緩慢，循環(huán)交替遲滯，與空氣接觸面小，地下水長期處于還原環(huán)境中，極有利于地下水和含水層介質(zhì)“水－巖作用”的發(fā)生和元素的富集［4］;地層防污性能相對較差，地下水直接接受大氣降水和地表水補給較強烈，地表水地下水水力聯(lián)系較強、相互補給密切，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染物較易進入地下水;故該區(qū)主要受原生地質(zhì)環(huán)境和次生人類活動影響均較大。原生地質(zhì)環(huán)境中富集的鐵、錳離子含量高，普遍超過地下水Ⅳ類標準限值、達到Ⅴ類標準限值;次生人類經(jīng)濟活動產(chǎn)生的高錳酸鉀指數(shù)、酚類、硝酸根離子、汞離子有個別點超標。地下水水質(zhì)總體極差。

4 地下水污染分析

4.1 污染原因

4.1.1 原生地質(zhì)環(huán)境對地下水的影響

該地區(qū)地下水環(huán)境的Fe、Mn、Al、Hg的超標異常，與原生地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)。

全區(qū)松散巖類孔隙水含水巖組主要由杭埠河沉積物和豐樂河沉積物組成，杭埠河沉積物遠源區(qū)為大別山的巖漿巖和變質(zhì)巖，豐樂河沉積物近源區(qū)為丘陵地區(qū)的“紅層”碎屑巖類。有關(guān)研究資料表明:大別山在地質(zhì)構(gòu)造史上曾發(fā)生的劇烈地質(zhì)構(gòu)造運動［7］，可使環(huán)境富集大量的 Fe、Mn、Al、As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、F、Se、S、Si等多種元素，在“水 － 巖作用”下，這些元素進入地下水中。有關(guān)研究資料表明:在內(nèi)陸盆地干熱氣候條件下沉積形成的“紅層”巖石中的Fe3O4、MnO2等物質(zhì)，在“水－巖作用”下，重新進入地下水中，使之Fe、Mn含量也相對形成高異常。

區(qū)域古巢湖湖盆西部特有的西高東低且逐漸變緩的地勢及圩區(qū)洼地遍布的河漫灘地貌，使得地下水動力條件隨地形自西向東由相對強烈轉(zhuǎn)變?yōu)檫t緩，有利于元素的遷移、聚集，對腐殖質(zhì)的形成、堆積和流動有重要的影響［8］。加之第四紀全沖積成因地層，結(jié)構(gòu)松散，滲透性好，有利于元素的遷移、沉淀富集。

4.1.2 人類經(jīng)濟活動對地下水的影響

人類經(jīng)濟活動造成的廢渣、廢液、生活垃圾的大量排放和化肥、農(nóng)藥的大量使用，直接導致區(qū)內(nèi)地表水水質(zhì)惡化;地表水地下水水力聯(lián)系較強，地表水與地下水相互補給密切，有利于地表水和地下水間的溶質(zhì)運移和交換，地下水水質(zhì)也更容易受到地表水水質(zhì)及人類經(jīng)濟活動的影響。

4.2 污染途徑

4.2.1 連續(xù)入滲型

主要是無襯砌的明渠、排水渠長期排放污水途徑。全區(qū)居民及上游的城區(qū)生活污水年排量達1 211.8萬t，直接排至杭埠干渠等水渠，最終匯入豐樂河和杭埠河;由于杭埠干渠、豐樂河和杭埠河的河(渠)底及河(渠)坡自然土層裸露的河底及河坡自然土層裸露，不具備防滲能力，污水滲入地下，污染地下水。

4.2.2 間歇入滲型

主要是無襯砌的露天生活垃圾堆場和煤渣堆放場途徑。全區(qū)鎮(zhèn)政府駐地每年產(chǎn)生生活垃圾約2 190 t，分別堆積于3個無襯砌、未經(jīng)防滲處理的露天生活垃圾堆場;全區(qū)7處輪窯廠，累計粉煤灰50萬t左右，均堆放在無襯砌、未經(jīng)防滲處理的的露天煤渣堆放場。污染物通過大氣降水或灌溉水的淋濾，使固體廢物及包氣帶中的有害有毒成分，周期性的滲入地下含水層中，污染地下水。

4.2.3 徑流型

該區(qū)位于古巢湖湖盆西部，地下水接受西部地勢較高地區(qū)的地下水徑流和上游地表徑流的滲入補給。區(qū)內(nèi)松散巖類由經(jīng)過搬運再堆積形成，結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，連通性好，有利于地下水徑流補給。上游區(qū)外污染物通過各種徑流進入含水層后，通過地下水徑流，進入?yún)^(qū)內(nèi)地下水含水層中。

4.2.4 越流型

1)包氣帶為透水性較好的粉質(zhì)粘土、砂性土，也是地下水污染的又一主要通道。區(qū)內(nèi)微地貌類型是近代豐樂河和杭埠河的河漫灘，地層經(jīng)過搬運再堆積形成，地下水包氣帶結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，連通性好，同時區(qū)內(nèi)淺層水與深層水之間的砂質(zhì)粘土隔水層薄、隔水作用甚小，這均為地表污染物滲入地下水含水層造就了主要通道。

2)地下水開采方式不合理的途徑。該地區(qū)仍有46個行政村居民長期開采淺松散巖類孔隙水作為生活用水，年開采量約405 600 m3。居民自備水井基本是一戶一井，自備水井結(jié)構(gòu)不合理或長期使用年久破損，或是混合開采或是止水不好，造成地表污染物通過越流從結(jié)構(gòu)不合理的管井、破損老管井形成的“天窗”進入含水層中，污染地下水。

5 結(jié)論與建議

舒城東部地區(qū)桃溪、杭埠、千人橋三鎮(zhèn)地下水水環(huán)境綜合評價結(jié)果表明:全區(qū)地下水水質(zhì)較差－差，絕大部分為Ⅳ類、Ⅴ類水，地下水污染非常嚴重，主要污染因素是Fe、Mn、Al、Hg、NO3－和氨氮等。埋深10 m以淺的地下水水質(zhì)主要是 Fe、Mn、Al、Hg、NO3－和氨氮等超標，受人類經(jīng)濟活動和原生地質(zhì)環(huán)境共同影響;埋深10 m以深的地下水水質(zhì)主要是Fe、Mn、Al超標，受原生地質(zhì)環(huán)境影響較大。通過對地下水質(zhì)量分區(qū)研究和地下水環(huán)境污染源、污染途徑分析表明，該地區(qū)松散巖類地下水污染不僅與區(qū)域特有的原生地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)，還與人類經(jīng)濟活動造成的廢渣、廢液、生活垃圾的大量排放和化肥、農(nóng)藥的大量使用有關(guān)。

［1］張崇岱，潘寶林.巢湖湖盆及其變遷研究［J］.安徽省師范大學學報(自然科學版)，1990，(1):48 －56.

［2］賈鐵飛，戴雪榮，張衛(wèi)國，等.全新世巢湖沉積記錄及其環(huán)境變化意義［J］.地理科學，2006，26(6):706－711.

［3］安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊.合肥幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報告［R］.蚌埠市:安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，1981.

［4］安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊.六安幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報告［R］.蚌埠市:安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，1981.

［5］張海林.安徽杭埠河流域土地利用變化及其環(huán)境效應(yīng)研究［D］.上海:華東師范大學，2005.

［6］安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院.舒城縣桃溪、杭埠、千人橋三鎮(zhèn)地下水環(huán)境質(zhì)量調(diào)查評價報告［R］.蚌埠市:安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，2011.

［7］安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社，1987.

［8］林年豐，等.環(huán)境水文地質(zhì)學［M］.北京:地質(zhì)出版社，1990.