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

蚌埠市河漫灘區(qū)淺層地下水質(zhì)量及污染評(píng)價(jià)

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(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000)

利用2012-2017年蚌埠市城市地質(zhì)調(diào)查地下水水樣測(cè)試結(jié)果，采用單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)，采用單要素污染指數(shù)和迭加型指數(shù)法進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)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(píng)價(jià)結(jié)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(shì)總體較為嚴(yán)峻，應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域地下水保護(hù)，編制專項(xiàng)水污染防治規(guī)劃，加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)，建立并完善地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，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(zhì)量，有效保護(hù)蚌埠市河漫灘區(qū)地下水資源的質(zhì)量。

河漫灘；地下水質(zhì)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(bǔ)、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、水質(zhì)好和動(dòng)態(tài)資源等優(yōu)勢(shì)，成為工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)建設(shè)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(jì)的快速發(fā)展，當(dāng)?shù)氐乇硭廴救找鎳?yán)重，人們對(duì)地下水的依賴更加明顯[1]。地下水對(duì)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(zhì)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(kāi)展的蚌埠市城市地質(zhì)調(diào)查地下水水樣測(cè)試結(jié)果，對(duì)研究區(qū)的河漫灘區(qū)淺層地下水質(zhì)量和污染情況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

1 區(qū)域水文地質(zhì)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(zhì)構(gòu)造影響，尤其是燕山期以后的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，奠定了近東西向的緯向構(gòu)造和北北東向的新華夏構(gòu)造兩種構(gòu)造體系的復(fù)合與迭加，同時(shí)在很大程度上控制著不同時(shí)期沉積物的分布[2]。自晚第三紀(jì)以來(lái)，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(jì)和早更新世地層，而且中上更新世地層不連續(xù)?；春右员闭w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(diǎn)，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(yùn)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(zhì)粘土、粉土，灰黃-灰黑色粉土、粉砂和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土。粉土和粉砂結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，有利于地表水體下滲。

根據(jù)以往研究，區(qū)域水文地質(zhì)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(gè)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(xì)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(xì)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(zhì)量和地下水污染。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 樣品采集與測(cè)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(jìn)行采樣。簡(jiǎn)分析樣品數(shù)70組，全分析樣品數(shù)26組。簡(jiǎn)分析測(cè)試指標(biāo)包括：pH、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、溶解性總固體等；全分析測(cè)試指標(biāo)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(cè)試

水樣測(cè)試由安徽水文工程勘察研究院實(shí)驗(yàn)檢查中心測(cè)定。各項(xiàng)目以GB/T8538-2008《飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》為監(jiān)測(cè)依據(jù)。對(duì)所有水樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)，均滿足相對(duì)誤差限值。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

本文地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)采用單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法。常用的綜合評(píng)價(jià)方法有內(nèi)梅羅指數(shù)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、BP、Hopfiled神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法等[3-4]。本文采用單因子確定地下水質(zhì)量類別。即按指標(biāo)或組分值所在的指標(biāo)或組分限制區(qū)間確定地下水質(zhì)量類別，不同地下水質(zhì)量類別的指標(biāo)限制相同時(shí)，從優(yōu)不從劣。地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)采用內(nèi)梅羅指數(shù)法，根據(jù)指數(shù)計(jì)算結(jié)果確定地下水質(zhì)量級(jí)別[5]。

淺層地下水污染評(píng)價(jià)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?qū)φ罩颠M(jìn)行研究區(qū)地下水污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與討論

3.1 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)

3.1.1 單項(xiàng)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(xiàng)組份超標(biāo)率

單項(xiàng)組份超標(biāo)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(biāo)組份為NO2-、Cd、Hg、Cr6+、CN-和酚。

單項(xiàng)指數(shù)P>5和3

3.1.3 綜合評(píng)價(jià)

本次淺層孔隙水水樣共計(jì)26個(gè)，其中評(píng)價(jià)質(zhì)量級(jí)別為良好(Ⅱ)水樣點(diǎn)8個(gè)，占水樣總數(shù)的30.78%；評(píng)價(jià)質(zhì)量級(jí)別為較差(Ⅳ)的水樣點(diǎn)9個(gè)，占水樣總數(shù)的34.61%；評(píng)價(jià)質(zhì)量級(jí)別為極差(Ⅴ)的水樣點(diǎn)9個(gè)，占水樣總數(shù)的34.61%?？梢钥闯鲅芯繀^(qū)內(nèi)淺層孔隙水Ⅳ、Ⅴ類水所占比重較大，影響質(zhì)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(zhì)量較差。見(jiàn)表1。

3.2 地下水污染評(píng)價(jià)

根據(jù)本次地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果選取在地下水中檢出率高和在水質(zhì)評(píng)價(jià)中超標(biāo)率高的組分或指標(biāo)進(jìn)行地下水污染評(píng)價(jià)，分析組分或指標(biāo)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(xiàng)。

特點(diǎn)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(yán)重。鄉(xiāng)鎮(zhèn)村所在地、尤其是排污溝兩側(cè)及垃圾填埋場(chǎng)地段地下水污染嚴(yán)重，污染組份較為復(fù)雜地下水污染嚴(yán)重，污染組份較為復(fù)雜。

單要素污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明：淺層孔隙水污染較嚴(yán)重的組分或指標(biāo)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(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，調(diào)查區(qū)淺層孔隙水普遍受到污染，未受污染的累計(jì)樣本數(shù)占其評(píng)價(jià)樣本總數(shù)的11.54%，輕度污染的累計(jì)樣本數(shù)占其評(píng)價(jià)樣本總數(shù)的23.08%，中度污染的累計(jì)樣本數(shù)占其評(píng)價(jià)樣本總數(shù)的15.38%，重度污染的累計(jì)樣本數(shù)占其評(píng)價(jià)樣本總數(shù)的50.00%，見(jiàn)圖1。在所評(píng)價(jià)的十六項(xiàng)組份中均有不同程度的變異(表2)；污染的地表水體對(duì)周圍地下水主要是引起溶解性總固體、總硬度的升高。但對(duì)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(fù)雜，可能是多種污染源的污染組份綜合作用的結(jié)果。

圖1 迭加型污染指數(shù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3 主要污染組份存在的形式及其來(lái)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(gè)污染指數(shù)往往具有明顯地相關(guān)性，具體的說(shuō)硬度升高是地下水上述幾項(xiàng)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(lái)源多半是生活廢水和生活垃圾。

地下水硬度(以CaCO3計(jì))升高，通過(guò)鈣及鎂離子的升高來(lái)體現(xiàn)。由于地表環(huán)境的污染，有機(jī)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(shí)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(shí)水滲過(guò)包氣帶時(shí)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(yīng)，使固相中的鈣鎂轉(zhuǎn)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(jié)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(lái)源主要是土壤中的有機(jī)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(dòng)引起了環(huán)境的變化，尤其是人類排出的有機(jī)質(zhì)含量很高的廢棄物與環(huán)境發(fā)生一系列物理化學(xué)和生物化學(xué)作用，有利于其它形態(tài)的氮向NO3-N轉(zhuǎn)化，在局部地段過(guò)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(yùn)載NO3-N沿土壤和地層的孔隙及地質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞所提供的通道進(jìn)入含水層。調(diào)查區(qū)既有污染源又有進(jìn)入含水層的途徑和載體，也具備了發(fā)生硝化作用的反應(yīng)物和條件。隨著人為影響因素的逐漸加強(qiáng)，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(biāo)主要是自然異常，地下水中的鐵、錳來(lái)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(huì)導(dǎo)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(jī)物的過(guò)程中能使含水層中的不溶性錳還原為可溶狀態(tài)，同時(shí)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(jià)鐵被溶解，且二價(jià)鐵的化合物的溶解度要比三價(jià)鐵高得多，使每升地下水中的鐵含量高達(dá)數(shù)毫克。

表1 淺層孔隙水質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果表

表2 蚌埠市河漫灘區(qū)淺層孔隙水污染特點(diǎn)

4 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)城市地質(zhì)調(diào)查的地下水調(diào)查評(píng)價(jià)工作，在地下水污染野外調(diào)查、樣品采集、測(cè)試、數(shù)據(jù)分析等方面形成了一套比較成熟的技術(shù)方法體系。

(2)通過(guò)收集研究區(qū)地下水測(cè)試的數(shù)據(jù)，分析評(píng)價(jià)研究區(qū)地下水質(zhì)量和地下水污染，為后續(xù)與水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查相關(guān)的科學(xué)研究工作提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

(3)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示研究區(qū)河漫灘區(qū)地下水質(zhì)量總體不容樂(lè)觀，污染形式嚴(yán)峻。建議加強(qiáng)地下水的保護(hù)工作：嚴(yán)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(zhì)量；盡快編制并組織實(shí)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(hù)體系，加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)，建立和完善地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。盡快推進(jìn)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)及地下水脆弱性評(píng)價(jià)工作，為提升地下水污染防治基礎(chǔ)能力、保護(hù)地下水資源與環(huán)境提供理論依據(jù)。

[1]候香夢(mèng). 皖江城市帶地下水質(zhì)量與污染評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào).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(zhì)勘探報(bào)告(1：25000)[R].安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì).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(píng)價(jià)在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)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(luò)、Hopfield網(wǎng)絡(luò)在水質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)用中的比較研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電.2011.(10):70-72.

[5]文冬光，林良俊，孫繼朝，等.中國(guó)東部主要平原地下水質(zhì)量與污染評(píng)價(jià)[J].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào).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(diào)查項(xiàng)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(zhì)調(diào)查研究工作。