陳亞楠，朱國(guó)仙，倪江河

(江蘇省地質(zhì)環(huán)境勘查院，江蘇 南京 211102)

1 概述

南通地區(qū)地下水開采歷史較長(zhǎng)，自二十世紀(jì)五十年代開始，城鄉(xiāng)普遍開采地下水作為生活、工業(yè)、養(yǎng)殖用水。二十世紀(jì)九十年代達(dá)到開采高峰，但主要開采層位是第Ⅲ承壓含水層。潛水含水層由于富水量相對(duì)較少，僅上世紀(jì)70年代有少數(shù)民井開采。而近些年，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求愈發(fā)無(wú)法得到滿足，而地下水超采問題及由此引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題則越發(fā)嚴(yán)重，南通地區(qū)實(shí)施區(qū)域供水，深層地下水實(shí)行控制開采。深層地下水資源作為寶貴的淡水資源被嚴(yán)格保護(hù)的同時(shí)，淺部的潛水和第Ⅰ承壓微咸水資源的開發(fā)利用越發(fā)受到重視和鼓勵(lì)。近些年，隨著洗車、紡織行業(yè)的迅速發(fā)展，開采潛水用于洗車和紡織廠房冷卻，一定程度上緩解了地下水資源的供需矛盾。

潛水是指埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上，且具有自由水面的重力水。潛水作為一個(gè)開放的含水層，上層無(wú)隔水層，與地表水、大氣降水、農(nóng)田灌溉水聯(lián)系密切，極易受到人類活動(dòng)影響，這也為潛水污染創(chuàng)造了便利的條件。而南通市域由于潛水資源量較少，開發(fā)利用價(jià)值較低，歷史調(diào)查資料較少，含水層流場(chǎng)特征、水文地質(zhì)參數(shù)以及水化學(xué)特征等研究較少。因此開展南通市淺層地下水水質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)迫在眉睫。

根據(jù)調(diào)查需要，本次對(duì)南通市城區(qū)淺層地下水進(jìn)行了調(diào)查取樣，采取42件，依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)確定測(cè)試指標(biāo)共計(jì)11項(xiàng)，并對(duì)區(qū)域淺層地下水水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)區(qū)域范圍南通市城區(qū)，包括南通市崇川區(qū)、港閘區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)和通州區(qū)平潮鎮(zhèn)、先鋒街道、川港鎮(zhèn)、張芝山鎮(zhèn)及興仁鎮(zhèn)和城區(qū)的部分區(qū)域，面積約800 km2。

2 淺層地下水含水層地質(zhì)特征

南通市城區(qū)潛水含水層由全新統(tǒng)三角洲相粉土、粉砂、粉細(xì)砂組成，含水層厚度一般20～30 m，區(qū)內(nèi)廣泛分布。含水層巖性變化較大，開發(fā)區(qū)南興往東一帶含水砂層分上、下兩層，下層厚度10～20 m，中間為亞粘土，下層水具微承壓性。潛水水位埋深一般0.45～2.88 m，水位動(dòng)態(tài)受降水年周期變化的影響，沿江一帶與潮水位的漲落密切相關(guān)。單井涌水量一般為300～1 000 m3/d，在任港街道、文峰街道、狼山街道一線的單井涌水量為100～200 m3/d，通州區(qū)金新街道局部地區(qū)單井涌水量約為1 200 m3/d。

調(diào)查區(qū)潛水水位主要隨大氣降水變化，豐水期最高，平水期水位緩慢下降，至枯水期最低。同時(shí)潛水與長(zhǎng)江水力聯(lián)系密切，呈互補(bǔ)關(guān)系，即豐水期長(zhǎng)江水補(bǔ)給地下水，枯水期地下水補(bǔ)給長(zhǎng)江水。

3 淺層地下水水化學(xué)特征

3.1 淺層地下水水化學(xué)類型

(1)本次對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)22個(gè)深度小于10 m潛水井和20個(gè)井深30 m(過慮器10～30 m)潛水井的地下水進(jìn)行取樣分析，按舒卡列夫分類法對(duì)地下水類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，結(jié)果表明調(diào)查區(qū)內(nèi)潛水(小于10 m)水質(zhì)類型有7種類型，以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg、HCO3-Na·Ca、HCO3-Na·Ca·Mg、HCO3-Na·Mg、HCO3-Na型水為主，占81.82%；其次為HCO3·Cl-Na·Ca型水，占9.09%；HCO3·SO4·Cl-Na·Ca·Mg型水和HCO3·SO4-Na·Ca型水，均占4.55%。

潛水(10～30 m)水質(zhì)類型較復(fù)雜，共有10種類型，以HCO3·Cl-Na·Mg、HCO3·Cl-Na、HCO3·Cl-Na·Ca·Mg、HCO3·Cl-Na·Ca型水為主，占60%；其次為Cl-Na型水，占15%；HCO3-Na·Ca、HCO3-Na·Ca·Mg、HCO3-Na·Mg型水占15%；HCO3·SO4·Cl-Na·Mg型水占5%。(表1、圖1、圖2)。

圖1 潛水(小于10m)水化學(xué)類型圖 圖2 潛水(10～30m)水化學(xué)類型圖

表1 舒卡列夫分類表(地下水類型統(tǒng)計(jì)，單位：個(gè))

(2)根據(jù)主要陽(yáng)離子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)和陰離子(HCO3-+CO32-、SO42-、Cl-)的毫克當(dāng)量濃度，將大于25%毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)的離子參與水化學(xué)類型的分類命名，對(duì)潛水水質(zhì)繪制Piper三線圖。

從Piper三線圖(圖3)分析可得，潛水(小于10 m)水化學(xué)類型基本屬于HCO3-，潛水(10～30 m)水化學(xué)類型基本屬于HCO3-·Cl-型水。水化學(xué)分類較多，說明該含水層受地表水水質(zhì)的影響較大，深度小于10 m地下水受大氣降水影響，地下水淡化，大部分區(qū)域地下水為淡水。深度大于10 m地下水受大氣降水影響較弱，地下水礦化度仍較高。

圖3 潛水水化學(xué)類型圖

3.2 礦化度、總硬度、pH值及各化學(xué)組分分布特征

3.2.1 礦化度

潛水(小于10 m)水質(zhì)受大氣降水影響，水循環(huán)較快，基本已淡化，礦化度即礦化度為1 g/L左右。深部潛水的水質(zhì)較復(fù)雜，在垂向上及水平方向上變化極大，有淡水、微咸水、局部為鹽水。受長(zhǎng)江水補(bǔ)給，長(zhǎng)江沿線一帶水質(zhì)小于1 g/L，礦化度向東逐漸增大，竹行、先鋒、興仁礦化度3～10 g/L，川姜鎮(zhèn)北部局部礦化度達(dá)12 g/L(見圖4)。

圖4 潛水(10～30m)礦化度分區(qū)圖 圖5 潛水(10～30m)Cl-濃度分區(qū)圖

3.2.2 總硬度

潛水(小于10 m)總硬度107.6～590.0 mg/L，潛水(10～30 m)總硬度濃度232～2 920.0 mg/L，硬度較高，在東方紅農(nóng)場(chǎng)一線以南以及川姜鎮(zhèn)北部地區(qū)為特硬水。

3.2.3 pH值

潛水PH值均在7.1～7.76之間，屬中性水。綜合對(duì)比分析全區(qū)潛水水化學(xué)特征，長(zhǎng)江沿線一帶水質(zhì)較好，自西向東水質(zhì)逐漸變差。

3.2.4 氯離子

潛水(小于10 m)Cl-濃度為12.4～226.9 mg/L，總體較低；潛水(10～30 m)Cl-濃度95～7 038.6 mg/L，自西向東濃度逐漸增大，長(zhǎng)江沿線一帶的Cl-濃度最低，川姜鎮(zhèn)一帶的Cl-濃度最高(圖5)。

3.2.5 重碳酸根離子

潛水(小于10 m)水質(zhì)HCO3-濃度為268.5～814.6 mg/L，區(qū)域上濃度變化不大；潛水(10～30 m)HCO3-濃度516.2～1 661.6 mg/L，自西北向東南濃度逐漸變大，在東方紅農(nóng)場(chǎng)以南、江心沙一帶濃度最高，長(zhǎng)江沿線一帶HCO3-濃度在500～600 mg/L。

3.2.6 硫酸根離子

區(qū)內(nèi)潛水的SO42-濃度較低，大部分地區(qū)SO42-濃度低于250 mg/L，達(dá)到Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，僅金沙街道北部出現(xiàn)異常，SO42-濃度較高，達(dá)到499.5 mg/L(圖6)。

圖6 潛水(10～30m)SO42-濃度分區(qū)圖(單位：mg/L)

4 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本次評(píng)價(jià)采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)，該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)我國(guó)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)，并參照生活飲用水、工業(yè)農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)要求制定，比較全面。

《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將地下水質(zhì)量劃分為五類，各類的水質(zhì)特征：

Ⅰ、Ⅱ類水主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景值(Ⅰ類為天然低背景值)，水質(zhì)適用于各種用途；

Ⅲ類水是以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)，適用于生活飲用及工農(nóng)業(yè)供水；

Ⅳ類水是以工農(nóng)業(yè)用水要求為依據(jù)，水質(zhì)適用于工農(nóng)業(yè)供水，經(jīng)適當(dāng)處理后也可作為生活供水水源；

Ⅴ類水不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。

4.2 評(píng)價(jià)方法

本次依照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)，采用單指標(biāo)評(píng)價(jià)和質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)法。

單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)：按指標(biāo)值所在的限值范圍確定地下水質(zhì)量類別，指標(biāo)限值相同時(shí)，從優(yōu)不從劣。

質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)：按單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果最差的類別確定，并指出最差類別的指標(biāo)。

4.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

按照上述地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，潛水(井深小于10 m)水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類水占27.3%，Ⅳ類型水占36.4%，V類水占36.3%，主要為氨氮、硝酸鹽氮、總硬度超標(biāo)；潛水(井深10～30 m)水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類水占5.0%，V類水占95.0%，水質(zhì)較差，僅有1件水樣為III類水。

潛水中主要超標(biāo)指標(biāo)為耗氧量、氨氮、氯離子、礦化度、總硬度、鈉離子超標(biāo)(見表2，圖7、圖8)。潛水(井深小于10 m)水質(zhì)優(yōu)于潛水(井深10～30 m)，影響10 m以下潛水水質(zhì)的指標(biāo)主要為耗氧量、氯離子、礦化度、鈉離子，10 m以上潛水由于受大氣降水影響，逐漸淡化，氯離子、礦化度、鈉離子等指標(biāo)降低，使其水質(zhì)優(yōu)于10 m以下地下水。

表2 潛水含水層深井水取樣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)一覽表

圖7 潛水(小于10m)水質(zhì)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)圖 圖8 潛水(10～30m)水質(zhì)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)圖

綜合分析，潛水(井深小于10 m)部分可以作為生活飲用及工農(nóng)業(yè)供水，主要分布于沿江一帶～文峰街道、金沙鎮(zhèn)及川姜鎮(zhèn)，平潮鎮(zhèn)～劉橋鎮(zhèn)、興仁街道及工作區(qū)東南角水質(zhì)多為Ⅳ類水，可用于工農(nóng)業(yè)供水，經(jīng)適當(dāng)處理后也可作為生活供水水源；中部地區(qū)潛水(井深小于10 m)水質(zhì)較差，為Ⅴ類水，不宜飲用。

潛水(井深10～30 m)以Ⅴ類水為主，不宜飲用。

4.4 潛水水質(zhì)惡化原因分析

南通地區(qū)潛水受全新統(tǒng)沉積環(huán)境影響，其含水砂層海相沉積砂層為主，導(dǎo)致潛水水質(zhì)總體較差，礦化度、氯離子、鈉離子及總硬度等本底值偏高，但由于可直接接受當(dāng)?shù)卮髿饨邓霛B補(bǔ)給，并與地表水產(chǎn)生較頻繁的補(bǔ)徑排關(guān)系，水交替循環(huán)周期短，因而西部地區(qū)淺層水的水質(zhì)逐年向好的方向發(fā)展，表現(xiàn)在礦化度、總硬度逐漸降低。另一方面，也正是由于淺層水容易獲得補(bǔ)給，故也易遭受污染，水中“三氮”含量較高。

結(jié)合以往的研究基礎(chǔ)可以得出本區(qū)潛水中硝酸鹽具有以下特征：

(1)硝酸鹽的來源主要是積肥、混合肥料，包括人畜糞便，動(dòng)植物殘骸，垃圾、污物以及土壤中的有機(jī)結(jié)合氮；(2)硝酸鹽在地域上呈點(diǎn)狀污染；(3)硝酸鹽含量隨時(shí)間變化幅度較大，同一年份一般是豐水期較高，枯水期較低，8月份豐水期后出現(xiàn)高值；(4)硝酸鹽含量也同潛水位有關(guān)，水位上升硝酸鹽含量增大，水位下降硝酸鹽含量減少，二者具有一致性。

綜上所述，地下水中三氮、硫酸鹽等指標(biāo)的增加，主要是人類活動(dòng)引起的。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)南通地區(qū)淺層地下水分小于10 m潛水和10～30 m潛水兩層區(qū)，潛水(小于10 m)水質(zhì)總體優(yōu)于潛水(10～30 m)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，潛水(井深小于10 m)水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類水僅占27.3%；潛水(10～30 m)水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類水占5.0%，V類水占95.0%，總體水質(zhì)較差。

(2)綜合分析南通地區(qū)淺層地下水水質(zhì)，潛水(小于10 m)水質(zhì)總體優(yōu)于潛水(10～30 m)少量可用于居民飲用水，部分可用于工業(yè)農(nóng)業(yè)用水。潛水(10～30 m)水質(zhì)以Ⅴ類水為主，不宜飲用。

(3)南通地區(qū)潛水水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)主要為耗氧量、氨氮、氯離子、礦化度、總硬度、鈉離子超標(biāo)。其中氯離子、礦化度、總硬度、鈉離子超標(biāo)由于其沉積環(huán)境導(dǎo)致本底值偏高，氨氮及硝酸鹽偏高主要與人類活動(dòng)等息息相關(guān)。