黃 旋，陳余道

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 廣西桂林市 541004)

桂林市東區(qū)農(nóng)村巖溶地下飲用水安全分析研究*

黃 旋，陳余道

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 廣西桂林市 541004)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及室內(nèi)分析，對(duì)桂林市東區(qū)54個(gè)農(nóng)村的地下水污染狀況進(jìn)行了研究.結(jié)果表明，該區(qū)地下水污染以硝酸鹽為主并且污染程度較高，其中33%的區(qū)域地下水達(dá)到世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)(≤10 mg/L)，70%的區(qū)域達(dá)到我國(guó)地下水水質(zhì)指標(biāo)(≤20 mg/L)。同時(shí)分析了其地下水硝酸鹽含量空間分布特征及硝酸鹽污染的主要成因，提出了保護(hù)農(nóng)村飲用水水源的相應(yīng)措施及建議，對(duì)桂林市東區(qū)農(nóng)村飲用水安全體系的建立具有積極意義。

巖溶地下水;硝酸鹽污染;水質(zhì)安全

0 引言

桂林市屬于巖溶盆地，目前對(duì)于地下水污染的研究范圍主要集中在整個(gè)市區(qū)的地下水污染問(wèn)題及相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，水質(zhì)安全研究還是一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，尤其對(duì)于農(nóng)村巖溶地下水水質(zhì)安全研究的相關(guān)報(bào)道甚少[1]。近幾十年來(lái)，隨著桂林市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)桂林市巖溶地下水水質(zhì)的變化產(chǎn)生了重要影響。由于工業(yè)及城市污染大量向農(nóng)村轉(zhuǎn)移，農(nóng)村點(diǎn)源污染與面源污染交錯(cuò)，生活污染和工業(yè)污染疊加，各種新舊污染相互交織，村鎮(zhèn)水環(huán)境惡化、局部突發(fā)性惡性水污染事件經(jīng)常發(fā)生，大范圍出現(xiàn)的水源污染和水環(huán)境破壞，對(duì)廣大農(nóng)民群眾身體健康、生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，影響社會(huì)穩(wěn)定，已成為制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

1 研究區(qū)概況

桂林市位于桂林—陽(yáng)朔巖溶盆地的北端中部，其東區(qū)地處低緯度，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和、濕潤(rùn)、雨量充沛，多年平均降雨量為1889.4 mm[1]。桂林東區(qū)地處桂林巖溶斷陷盆地東部，西起漓江沿岸，東至皎霞輪胎廠一線，北至大河一線，南至穿山橫塘農(nóng)場(chǎng)一線[2]。研究區(qū)東部為中低山地形，屬峰叢洼地區(qū)，峰叢林立，洼地綿延，有利于大氣降水的補(bǔ)給和地下水的循環(huán)交替。西部是漓江峰林平原區(qū)，漓江是本區(qū)地表水和地下水的最低排泄基準(zhǔn)面。二者之間的盆地中主要是峰林平原和孤峰平原，平原地勢(shì)平坦開闊，距地面以下20 m左右，碳酸鹽巖均勻裂隙化或洞穴化，有利于地下水的匯集和儲(chǔ)存。

該區(qū)碳酸鹽巖廣布，層厚且質(zhì)純。純碳酸鹽巖含水層包括泥盆系融縣組(D3r)、桂林組(D3g)和東崗嶺組(D2d)等地層。該含水層組在盆地內(nèi)部連續(xù)分布，并且層間很少有隔水的夾層，是1個(gè)水力聯(lián)系密切的含水層組。地下水的補(bǔ)給、排泄和運(yùn)動(dòng)均有統(tǒng)一的循環(huán)系統(tǒng)[3]。地表水和地下水之間極易發(fā)生物質(zhì)遷移和能量交換。

2 調(diào)查方法

2.1 水樣的采集

2010年9月初，以漓江為界，對(duì)桂林市東區(qū)農(nóng)村進(jìn)行布點(diǎn)，水樣均采用農(nóng)民壓水井直接取樣，共采集了54個(gè)具有代表性的地下水樣，水樣盛放在經(jīng)過(guò)消毒的棕色瓶(V=30 mL)中，水樣取回后迅速帶回實(shí)驗(yàn)室放冰箱4℃保存，并于24 h快速分析測(cè)定其中的硝酸鹽及其他離子含量。

2.2 水樣分析

對(duì)于該水樣，主要進(jìn)行無(wú)機(jī)成份的分析。乙酸、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、溴離子等采用離子色譜(DIONEX ICS－1000 IC)測(cè)定。色譜條件:柱溫30℃，池溫 35℃，抑制器類型:ASRS_4 mm，SRS電流50 mA，淋洗液(3.5 mmol Na2CO3，1 mmol NaHCO3)流速 1.20 mL/min，進(jìn)樣量 25 μL，水樣需要作預(yù)處理，先用濾紙過(guò)濾，然后使用0.2 μm濾膜過(guò)濾，如果樣品濃度太高還需稀釋合適的倍數(shù)。乙酸的最低檢測(cè)限為0.50 mg/L，硝酸鹽、亞硝酸鹽的最低檢測(cè)限為0.05 mg/L，溴離子的最低檢測(cè)限為0.10 mg/L。最后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 巖溶地下水硝酸鹽的含量統(tǒng)計(jì)分析

本次采樣點(diǎn)為桂林市東區(qū)農(nóng)村，包括東區(qū)所有的城中村，如花園村、彭家?guī)X、陽(yáng)家里等，測(cè)樣結(jié)果表明:桂林市東區(qū)農(nóng)村巖溶地下水硝酸鹽含量為4.47 ～41.36 mg/L，均值為 16.07 mg/L，硝酸鹽污染程度較高。從表1可以看出，硝酸鹽范圍值為4～10，10～15，15～20，20～25，25 ～30及﹥ 30 mg/L的村子比例分別為33.3%，20.4%，14.8%，14.8%，9.3%，7.4%。其中33%的區(qū)域地下水達(dá)到世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)(≤10 mg/L)，按照我國(guó)地下水水質(zhì)指標(biāo)(≤20 mg/L)來(lái)說(shuō)，70%的區(qū)域達(dá)標(biāo)。

表1 巖溶地下水中不同硝酸鹽含量統(tǒng)計(jì)

3.2 巖溶地下水硝酸鹽污染空間分布特征

桂林市東區(qū)農(nóng)村巖溶地下水硝酸鹽含量空間分布如圖1所示。由于桂林市東區(qū)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地利用方式存在差異，從而使得地下水中硝酸鹽的含量在空間上也存在差別。把東區(qū)分成上、中、下3部分，從圖1中等值線可知:

圖1 桂林市東區(qū)農(nóng)村巖溶地下水硝酸鹽含量空間分布

(1)東區(qū)上部農(nóng)村地下水中硝酸鹽的平均含量為14.086 mg/L，其中部分農(nóng)村地下水中硝酸鹽含量為4～10 mg/L，部分為10～20 mg/L，而白竹干村地下水中硝酸鹽含量達(dá)到38.76 mg/L，其附近的陳家村硝酸鹽含量也達(dá)到了24.83 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

(2)東區(qū)中部農(nóng)村地下水中硝酸鹽的平均含量為16.76 mg/L，其中小部分農(nóng)村地下水中硝酸鹽含量為4～10 mg/L，大部分為10～20 mg/L，部分位于工廠企業(yè)的村子淺層地下水硝酸鹽污染狀況非常嚴(yán)重，如朝陽(yáng)區(qū)的半塘尾、歐家村，其硝酸鹽含量均超過(guò)了40 mg/L?？芍獤|區(qū)中部農(nóng)村地下水硝酸鹽污染相當(dāng)嚴(yán)重。

(3)東區(qū)下部農(nóng)村地下水中硝酸鹽的平均含量為17.20 mg/L，均高于上部和中部。其中小部分農(nóng)村地下水中硝酸鹽含量為5～10 mg/L，大部分為10～25 mg/L，其中吳家里地下水中硝酸鹽含量達(dá)到33.07 mg/L。從整體上來(lái)說(shuō)，該部農(nóng)村地下水硝酸鹽污染比較嚴(yán)重。

3.3 地下水硝酸鹽污染主要成因

3.3.1 井深對(duì)地下水中硝酸鹽的影響關(guān)系

桂林市東區(qū)農(nóng)村地下水壓水井一般井深為3～7 m左右，淺層地下水極易受到污染，由表2可知，研究區(qū)地下水硝酸鹽濃度達(dá)到世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)的井深為6～7 m，占33.4%，66.6%的井水－N尚未達(dá)標(biāo)，其含量大于10 mg/L。這表明，研究區(qū)淺層地下含水層中硝酸鹽含量較高，井深對(duì)地下水中硝酸鹽濃度是有影響的。

3.3.2 土地利用與地下水中硝酸鹽含量的關(guān)系

淺層地下水水質(zhì)在很大程度上受到土地利用及其類型的影響[4]。桂林市東區(qū)農(nóng)村土地利用類型主要有:居民區(qū)、農(nóng)田和坡旱地、林地和果園、養(yǎng)殖場(chǎng)。

(1)農(nóng)村居民生活污水、垃圾和糞便的隨意排放與堆放，特別是采用化糞池排放污水和糞便的污染物會(huì)通過(guò)化糞池流入地下，在土壤的微生物作用下，轉(zhuǎn)變成硝酸鹽滲入地下水，污染淺層地下水。由表2可知，東區(qū)農(nóng)村居民區(qū)地下水壓水井一般井深為5～7 m，井水中硝酸鹽含量為 6.30～13.81 mg/L，平均值為10.53 mg/L。經(jīng)調(diào)查可知，由于一些農(nóng)民沒(méi)有科學(xué)用水意識(shí)，一般化糞池離壓水井很近，一般不會(huì)超過(guò)10 m范圍，這樣，被污染的淺層地下水被抽出，用于飲用水，對(duì)人體健康造成危害。

表2 研究區(qū)井深與地下水硝酸鹽含量關(guān)系

(2)取樣點(diǎn)水井附近一般都圍繞著農(nóng)田、坡旱地和果園、林地等，由于一些農(nóng)民一味的追求經(jīng)濟(jì)利益，大量施用農(nóng)藥和化肥，而化肥的利用率一般只有20% ～30%左右，并且表施多于深施，是研究區(qū)地下水硝酸鹽污染的重要來(lái)源。本次調(diào)查結(jié)果表明，該土地利用類型中地下水硝酸鹽含量為18.90～23.21 mg/L，平均值為20.56 mg/L。農(nóng)地過(guò)量施用化肥和農(nóng)藥，直接導(dǎo)致地下水中硝酸鹽含量偏高。

(3)生畜糞便的隨意排放，造成了水體的污染。調(diào)查結(jié)果表明，16%的村子附近存在養(yǎng)殖場(chǎng)，大量的畜禽糞便沒(méi)有得到很好的處理，養(yǎng)殖場(chǎng)附近的井水中硝酸鹽含量平均值為38.48 mg/L，可知研究區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)地下水水質(zhì)造成了很大的污染。該地區(qū)地下水遭受硝酸鹽的污染非常嚴(yán)重，已經(jīng)不能直接飲用。

3.3.3 地下水中硝酸鹽污染成因分析

桂林市東區(qū)地質(zhì)、地貌環(huán)境分別為峰林平原、谷地半覆蓋型污水易下滲區(qū)及河谷階地淺覆蓋型污水較易下滲區(qū)，分別處在地下水的徑流區(qū)和排泄區(qū)。地表土層覆蓋淺，隔水性能差，地下水埋深多為1～7 m，大氣降水和地表水可迅速轉(zhuǎn)化為地下水，隔污條件差，農(nóng)村生活、生產(chǎn)污水、污物易下滲污染地下水。地表水與地下水之間有著良好的水力聯(lián)系，這更進(jìn)一步的加劇了農(nóng)村地下水污染。目前桂林市東區(qū)農(nóng)村環(huán)境污染已經(jīng)成為威脅廣大農(nóng)村居民飲水安全的主要因素，且呈不斷擴(kuò)大趨勢(shì)。

4 桂林市東區(qū)農(nóng)村飲水安全措施

巖溶區(qū)地下水硝酸鹽污染是一個(gè)日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，必須實(shí)施行之有效的水資源保護(hù)措施，防止地下水進(jìn)一步惡化。為進(jìn)一步的保障桂林市東區(qū)農(nóng)村地下水飲水安全，提出以下安全措施:

(1)政策管理。對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，應(yīng)普及保護(hù)地下水資源的宣傳教育，進(jìn)一步加大力度做好自來(lái)水管網(wǎng)入村工程，增加公共排污設(shè)施，減少?gòu)U水的排放量，減少現(xiàn)有的污水滲井，加強(qiáng)廁所、排污渠的防滲能力。

(2)改善和提高飲用水衛(wèi)生狀況，做好水源選擇，嚴(yán)格消毒，以保障人民群眾的生命安全。

(3)強(qiáng)化水質(zhì)監(jiān)測(cè)。加強(qiáng)對(duì)供水水源地的監(jiān)測(cè)工作，此外，還要建立嚴(yán)格的水源取樣、檢測(cè)、化驗(yàn)制度。應(yīng)該在法律或法規(guī)中規(guī)定衛(wèi)生防疫站和環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)站的法律地位和職責(zé)，同時(shí)規(guī)定對(duì)飲用水的全程監(jiān)控制度，即制水、供水、取水都要在法律中明確規(guī)定[5，6]。

(4)合理施肥、配方施肥，控制氮肥的施用量，提高氮肥的利用率，以防氮流失污染地下水。

(5)灌溉農(nóng)田的工業(yè)廢水和生活污水都要進(jìn)行處理。生活污水灌前要沉淀，工業(yè)廢水必須在廠內(nèi)排出前進(jìn)行回收處理，灌前要進(jìn)行分析化驗(yàn)，符合灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，方可用于灌溉，以免污染巖溶地下水及農(nóng)作物。對(duì)采用污水灌溉的耕地，除了污水必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)該注意地質(zhì)條件是否適于污水灌溉。

(6)合理開采巖溶地下水，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)地下水開采利用的科學(xué)管理，控制開采漏斗的進(jìn)一步擴(kuò)展，保護(hù)水源地，防止地下水污染。對(duì)于地下水要以防為主，以治為輔。

5 結(jié)論

本文以硝酸鹽為例，對(duì)桂林市東區(qū)農(nóng)村巖溶地下水水質(zhì)安全進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明:

(1)該區(qū)地下水污染以硝酸鹽為主并且污染程度較高，硝酸鹽的均值達(dá)16.07 mg/L(－N以N計(jì))，只有33%的區(qū)域地下水硝酸鹽達(dá)了世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。這表明桂林東區(qū)農(nóng)村大部分地區(qū)地下水遭受硝酸鹽的污染，個(gè)別地區(qū)污染極為嚴(yán)重，甚至不能直接飲用。

(2)研究區(qū)中地下水硝酸鹽含量與農(nóng)村地區(qū)面源污染、土地利用類型以及井深有著密切關(guān)系，其中土地利用類型對(duì)巖溶地下水中硝酸鹽含量影響最突出，養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)巖溶地下水硝酸鹽含量的影響也是不容忽視的。

(3)桂林市東區(qū)獨(dú)特的地質(zhì)地貌使得地表土層中的硝酸鹽會(huì)向淺層地下含水層遷移，地表水與地下水之間良好的水力聯(lián)系也加劇了地下水中硝酸鹽污染。

[1] 巖溶地質(zhì)研究所.桂林巖溶環(huán)境水文地質(zhì)與水資源保護(hù)的研究[R].桂林:巖溶地質(zhì)研究所，1984.

[2] 賈亞男，袁道先，何多興.桂林東區(qū)土地利用變化對(duì)淺層巖溶地下水質(zhì)的影響[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，8(4):167－171.

[3] 廣西地礦局.桂林幅1∶20萬(wàn)水文地質(zhì)普查報(bào)告[R].南寧:廣西地礦局，1983.

[4] 賈亞男，刁承泰，袁道先.土地利用對(duì)埋藏型巖溶區(qū)巖溶水質(zhì)的影響——以涪陵叢林巖溶槽谷區(qū)為例[J].自然資源學(xué)報(bào)，2004，19(4):455 －461.

[5] 袁春生，劉 瓊，等.農(nóng)村飲用水安全問(wèn)題及其對(duì)策[J].人民珠江，2008，(2):75 －76.

[6] 楊元清，龐清汪，等.我國(guó)農(nóng)村飲用水水質(zhì)安全探討[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39(1):119 －124.

巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助(桂科能:0842008).

2010－01－10)

黃 旋(1983－)，女，碩士研究生，主要從事巖溶水污染研究，Email:wonder37@163.com。