蔣 晶，柴 森

（1.山西省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊檢測中心，山西 侯馬 043007；2.內(nèi)蒙古大學生態(tài)與環(huán)境學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

水作為人們生活與工作正常運行的保障資源，其質(zhì)量狀況影響著人們正常用水安全。尤其對于水資源短缺的山西省內(nèi)大部分礦區(qū)，實施礦區(qū)地下水資源特征研究與水質(zhì)檢測常量分析，一定程度上緩解礦區(qū)及城市地下水供給緊張狀況，也可以較大程度降低礦區(qū)開采對水資源的威脅，促進該地區(qū)經(jīng)濟快速發(fā)展。隨著工業(yè)化經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，礦產(chǎn)資源的利用開發(fā)促進了當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的同時帶動了當?shù)鼐用裆钏降挠行岣摺５?，大力開發(fā)當?shù)氐V產(chǎn)資源一定程度上導致礦山環(huán)境受到嚴重污染，破壞了當?shù)刈匀毁Y源的平衡，尤其是地下水資源受到重金屬的污染。由于礦山大量開采使得原有深埋于山體中的礦石裸露于地表之上，提升了礦石中的大量重金屬元素向周圍環(huán)境釋放的可能性；開采礦產(chǎn)所產(chǎn)生的廢渣、廢水滲透進周圍地表，與地下水、土壤結合，給當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成重金屬污染，并經(jīng)由地下水系統(tǒng)進入人們?nèi)粘Ｉ?，最終將危害人們身體健康。

從地下水重金屬污染特征角度進行分析，對礦石產(chǎn)量大省的山西大同進行研究，并對該水質(zhì)進行檢測，通過利用常量分析手段對地下水進行研究總結。

1 地下水重金屬污染特征

1.1 地理位置分析

山西省作為金屬礦石開采大省，一直關注于地下水資源的污染與防治工作。由于其地下水資源各市區(qū)分布不均，全省每年約有90億立方米的地下水資源，開采量僅占總量四分之一，隨著山西各地經(jīng)濟的不斷發(fā)展，其地下水資源的開發(fā)也在不斷加大，地下水重金屬污染比重也在不斷提升。金屬礦石開采一定程度上改變了礦石含水層及其地下水原有的流動性條件和地表河流流動條件，出現(xiàn)了地下水斷流、含水層水量下降等環(huán)境問題。礦產(chǎn)資源的過度開發(fā)引起地下水資源循環(huán)遭到破壞，導致地表河流水量降低、水位下降甚至枯竭，這將使得該地區(qū)居民使用水資源困難。隨著礦山礦產(chǎn)的不斷開采，地下水資源所面臨的問題日漸嚴峻。另一方面，工業(yè)廢水也造成該地區(qū)重金屬污染范圍擴大，大量的細菌和有害物質(zhì)進入河流，匯入地下水循環(huán)系統(tǒng)，造成大面積地下水重金屬污染，也在一定程度上造成了該地區(qū)環(huán)境污染。

大同市由于落后的礦產(chǎn)開發(fā)技術與相對松散的管理技術水平使得該地區(qū)出現(xiàn)嚴重的地下水污染問題。礦產(chǎn)資源在開采、選礦、冶煉、運輸?shù)倪^程中，不能避免產(chǎn)生廢水、固體廢物等含有重金屬的污染物。據(jù)資料表明，從礦山中開采出的金屬原石到進入冶煉工程的過程中產(chǎn)出約80%的金屬廢棄物，大多數(shù)金屬礦山堆積了大量的廢棄物，給周圍環(huán)境積聚了巨大的污染物質(zhì)。由于金屬廢棄物堆積時間過長，一部分重金屬污染物經(jīng)由雨水、河流進入到地下水循環(huán)系統(tǒng)，隨著流動的地下水向周圍環(huán)境擴散，造成大面積區(qū)域重金屬污染，并逐步危及人們身體健康。

1.2 地下水重金屬污染途徑

金屬礦區(qū)地下水重金屬污染途徑一般是污染物經(jīng)由土壤進入到地下水循環(huán)系統(tǒng)所經(jīng)過的途徑，針對地下水重金屬污染途徑的分析有利于進一步確定該礦區(qū)地下水污染的影響因素，進而深入分析研究金屬污染在地下水循環(huán)系統(tǒng)的特征。

重金屬污染物經(jīng)由雨水的作用，在地表堆放的廢棄物或是周期性有害成分通過間歇滲入到土壤含水層。這種間歇滲入多呈現(xiàn)不飽和水狀態(tài)滲流形式，經(jīng)由明顯的季節(jié)性變化，淺層地下水均會受到重金屬的污染。連續(xù)滲入則是重金屬有害污染隨各種滲透液滲入土壤含水層，連續(xù)滲入呈現(xiàn)連續(xù)流動滲入形式，其污染對象同樣作用在淺層含水層。而越流型則是重金屬污染物通過土壤層級之間進行滲入到不同含水層，一般是通過人為的方式或者金屬礦石開采引起的地下水流動條件的改變，使得金屬污染物經(jīng)由大面積含水層流轉至其他層級間。這種金屬污染途徑擴大了污染面積卻無法確認污染物來源，一定程度上難于查明污染的具體來源和污染范圍，給后續(xù)的工作提升了一定難度。

1.3 地下水重金屬污染特征分析

由于含水層隱藏在土壤包氣帶下，而大同地區(qū)礦山眾多，不同區(qū)域的包氣帶深度不同，地下水的位置也各不相同。一方面來說，地下水與地表河流在一定程度上是互不聯(lián)系的；另一方面，地下水又與河流之間相互補給。地下水流速慢、隱蔽性高，故地下水重金屬污染具有隱蔽性、延時性、復雜多變性與不可逆性四大特征。

由于地下水存在于包氣帶下，當?shù)叵滤艿街車h(huán)境中的重金屬污染時，人們很難從外在現(xiàn)象特征得知該地區(qū)地下水是否遭到重金屬污染，只能依靠專門的水質(zhì)檢測才能得知重金屬污染程度。重金屬污染物滲入進土壤后，需要一段時間遷移至含水層才會造成該區(qū)域地下水重金屬污染。而重金屬污染后的地下水通過人們的飲用或使用途徑進入人體，殘留在人體各個臟器中，在較短時間內(nèi)不會對人體顯現(xiàn)出重金屬危害，表現(xiàn)出其延時性。重金屬污染物進入到土壤—地下水的過程中發(fā)生遷移轉化；重金屬污染物中含有的離子間相互作用絡合成絡合離子，提升了重金屬污染的復雜程度。特別是汞這一類重金屬，其離子狀態(tài)進入地下水循環(huán)系統(tǒng)會與內(nèi)部微生物作用形成重金屬混合物，提升危害系數(shù)。雖然地下水自身具有一定的自凈力，但重金屬污染超過其地下水的閾值時則仍然顯示地下水重金屬污染。在較短時間內(nèi)降低地下水的重金屬污染即使花費巨大的資金治理該區(qū)域，其效果仍是微乎其微。因此，由于地下水重金屬污染的不可逆性，預防重金屬污染的發(fā)生才是治理該區(qū)域污染的最有效方法。

2 大同市金屬礦區(qū)地下水水質(zhì)檢測常量分析

山西大同四面環(huán)山，其金屬礦山地層含水性能較差，地下水主要由降水或越流水補給。地下水主要受到其山區(qū)地形、地貌構造與水文多方面影響。據(jù)研究資料表明，大同礦區(qū)地下水由北至南形成一個較為完整且獨立的地下水循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將接受雨水補給后從東部沿地表層補給礦區(qū)內(nèi)部的同時與片麻巖形成隔水邊界；越流水通過潛流方法匯聚礦區(qū)盆地，提升地下水含量。針對大同地區(qū)地下水水質(zhì)進行檢測，并通過檢測結果進行水質(zhì)常量分析。

2.1 地下水水質(zhì)樣品采集與水質(zhì)檢測

為了更好地對大同市礦區(qū)進行重金屬污染分析以及水質(zhì)檢測，文章依據(jù)調(diào)研成果，選取大同市地區(qū)煤峪口礦、達子溝礦、燕子山礦、白洞礦、同忻礦五處礦區(qū)進行地下水水質(zhì)樣品采集，對其PH值、水體溫度、水質(zhì)導電性、固體總含量進行測定，后將五份樣品放置10min后，吸取水質(zhì)檢測樣本5ml的水于試管中，進行水質(zhì)常量檢測，并按照100：1的比例添加濃 HNO3，使樣品溶液離子化，利用等離子譜對水質(zhì)檢測常量樣品中的常規(guī)離子（如：SO42-、NO3-、Mg2+、Na+等）進行酸堿中和檢測方法進行測定；對于水質(zhì)中重金屬微量元素（鐵、錳）利用離子發(fā)射質(zhì)譜儀進行檢測。利用相關常量檢測儀器檢測水質(zhì)樣品中一般化學指標（如：溶解氧、懸浮物、磷、亞硝酸鹽、重金屬含量等）[4,5]。

根據(jù)上述流程完成地下水水質(zhì)樣品采集與水質(zhì)檢測，并對其展開相應的分析。

2.2 地下水含有重金屬水質(zhì)檢測常量結果分析

根據(jù)《地下水資源質(zhì)量標準》，檢測結果中含有大量重金屬錳元素與鐵元素。雖然錳作為人體必需的微量元素，但過多的錳元素會對人體造成很多不利的影響；鐵也是含量較多的微量元素之一，同時鐵元素是人體細胞、血紅蛋白的組成成分。

表1 大同五處煤礦水樣檢測結果

通過上表中得出結論可知，大同市礦區(qū)地下水中含有錳、鐵兩種重金屬元素，隨著大量雨水沖刷地層表面，將錳、鐵兩種重金屬元素帶入土壤中，并隨著地下水流動至周邊區(qū)域，使得整個地下水系重金屬元素超標。特別是其中的鐵元素，在地下水中被化學物質(zhì)氧化成Fe3+，使得地下水水質(zhì)渾濁、色度升高，嚴重時使得水體發(fā)臭，一定程度上給大同當?shù)啬酥林車用裨黾恿擞盟y度，需引起重視。

3 結束語

地下水作為人們?nèi)粘９ぷ魃畈豢苫蛉钡奈镔|(zhì)，地下水重金屬污染已經(jīng)成為大同礦區(qū)地區(qū)乃至整個煤礦行業(yè)亟待解決的問題，由于大力開采煤炭礦產(chǎn)，該地區(qū)地下水資源污染日趨嚴重，周圍居民的生活、生產(chǎn)用水也遭到一定程度的污染，一旦水質(zhì)遭到污染，將會給使用者帶來巨大的危害。因此，加強對礦區(qū)礦產(chǎn)資源開采排污管理及地下水凈化處理，可一定程度降低地下水重金屬污染問題，改善地下水水質(zhì)狀況。同時，應健全該區(qū)域地下水水質(zhì)檢測與監(jiān)測平臺建設，定期對水質(zhì)進行檢測分析，提高地下水水質(zhì)管理透明度，加大社會對地下水監(jiān)管力度，保障居民安全用水。