朱國華

（忻州市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)控中心,山西 忻州 034000）

鐵礦資源是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，我國作為世界范圍內(nèi)的鋼鐵大國和強(qiáng)國，每年需要開采大量的鐵礦資源以供社會(huì)使用[1]。鐵礦資源雖然為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了非常重要的貢獻(xiàn)，但也要清醒地認(rèn)識(shí)到，在對(duì)鐵礦資源進(jìn)行開發(fā)利用的過程中，會(huì)對(duì)附近的水文地質(zhì)條件造成一定程度的影響，如果處理不當(dāng)會(huì)帶來一系列的水文地質(zhì)問題[2-3]。所以，針對(duì)鐵礦區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)于水害防治工作具有非常重要的意義，基于調(diào)查研究結(jié)果可以制定中長期的防治措施，以便將危害程度控制在最低水平[4-5]。本文主要以某鐵礦區(qū)為例，對(duì)其地下水環(huán)境基本情況進(jìn)行了調(diào)查研究，并對(duì)地下水污染情況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。對(duì)于做好鐵礦區(qū)地下水環(huán)境的治理工作，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 鐵礦區(qū)水文地質(zhì)基本情況

本文主要以鐵礦區(qū)的水環(huán)境為研究對(duì)象，該鐵礦區(qū)處在亞熱帶地區(qū)，整個(gè)研究區(qū)域范圍內(nèi)每年的平均降雨量和蒸發(fā)量分別為1 563.12 mm 和1 512.39 mm。地形地貌方面整體上呈現(xiàn)出丘陵低山的狀態(tài)，通過前期的地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)地形上出現(xiàn)了明顯的割裂現(xiàn)象，內(nèi)部的溝谷縱橫交錯(cuò)發(fā)育，地質(zhì)結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，斷裂構(gòu)造尚未發(fā)育。礦區(qū)范圍內(nèi)主要以花崗巖為主，還包含一部分斑巖和混合巖。礦區(qū)下的地下水主要分為兩種類型，分別為松散巖類孔隙水以及風(fēng)化帶裂隙水，富水性不是很好。鐵礦資源開發(fā)為本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了非常重要的貢獻(xiàn)，但是在對(duì)鐵礦資源進(jìn)行開發(fā)時(shí)，對(duì)附近區(qū)域的地下水環(huán)境造成了一定程度的污染。地下水是人們生活用水的主要來源，如果地下水出現(xiàn)污染，就會(huì)對(duì)附近地區(qū)人們的身體健康造成一定程度的威脅?；诖耍斜匾獙?duì)地下水環(huán)境污染情況進(jìn)行調(diào)查分析，為后續(xù)的治理工作奠定良好的基礎(chǔ)。

2 地下水環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)及監(jiān)測方法

2.1 監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

為了得到真實(shí)準(zhǔn)確的地下水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果，在布置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)需要遵循功能性原則和控制性原則，要求所有的監(jiān)測點(diǎn)布置在監(jiān)測區(qū)域范圍以內(nèi)，且所選的點(diǎn)需要有一定的代表性，確?？梢苑从车叵滤奈廴厩闆r。另外，選擇的監(jiān)測井點(diǎn)的層位應(yīng)該控制在具有開發(fā)利用價(jià)值的水層或者潛水層。同時(shí)，要求潛水監(jiān)測井必須控制在潛水層，不應(yīng)該穿過隔水底板，承壓水監(jiān)測層監(jiān)測部位必須具備良好的止水性。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)每層監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)不得少于5 個(gè)。

2.2 監(jiān)測方法

根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)級(jí)別為二級(jí)的監(jiān)測，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)只需要取一個(gè)水質(zhì)樣品即可。具體的取樣方法如下：首先對(duì)井孔進(jìn)行徹底清洗，要求排出的水量大于井孔容積的3 倍以上。然后，利用水樣對(duì)取樣瓶、瓶塞和取樣器進(jìn)行蕩洗3 次以上。最后，利用小直徑支管在泵的出水口部位取樣，取樣時(shí)要求支管深入采樣瓶的底部區(qū)域，待水灌滿采樣瓶后緩慢取出支管。所有取樣點(diǎn)利用GPS 進(jìn)行定位，準(zhǔn)確記錄取樣的地理位置。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測要求，需要對(duì)地下水水質(zhì)中的20 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析檢測。具體檢測指標(biāo)見第312 頁表1，表1 中還列出了不同指標(biāo)的檢測分析方法。

表1 地下水水質(zhì)檢測指標(biāo)及其檢測分析方法

2.3 地下水環(huán)境調(diào)查監(jiān)測結(jié)果分析

獲得水質(zhì)樣品以后，嚴(yán)格按照對(duì)應(yīng)檢測方法及其操作流程，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測。本研究中共設(shè)置了5 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都進(jìn)行取樣，監(jiān)測點(diǎn)的20 項(xiàng)指標(biāo)檢測結(jié)果如表2 所示。由表2 可知，地下水的pH 值平均為7.68，整體上呈現(xiàn)出弱堿性，在國家標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍以內(nèi)。其他各項(xiàng)指標(biāo)中，鐵元素和錳元素的濃度超過了國家標(biāo)準(zhǔn)要求值。其中，鐵元素的質(zhì)量濃度平均值為9.336 mg/L，錳元素的質(zhì)量濃度平均值為0.15 mg/L。在國家標(biāo)準(zhǔn)要求中，以上兩種元素的質(zhì)量濃度大小臨界值分別為0.3 mg/L 和0.1 mg/L?？梢?，地下水中鐵元素質(zhì)量濃度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家標(biāo)準(zhǔn)值，錳元素的超出范圍相對(duì)較小。其他指標(biāo)都沒有超過國家標(biāo)準(zhǔn)值。

表2 地下水水質(zhì)指標(biāo)檢測結(jié)果 mg·L

3 地下水評(píng)價(jià)方法與結(jié)果

3.1 地下水污染評(píng)價(jià)方法

基于以上的鐵礦區(qū)地下水水質(zhì)檢測指標(biāo)結(jié)果，通過修改后的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)方法，對(duì)地下水的水質(zhì)污染情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析[6]。式（1）所示為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的評(píng)價(jià)模型。

式中：Ci和C0分別表示第i 個(gè)指標(biāo)實(shí)際測量得到的濃度大小和國家標(biāo)準(zhǔn)值，Ni表示第i 個(gè)指標(biāo)的污染指數(shù)；Ri和Cmax分別表示第i 個(gè)指標(biāo)的最大污染指數(shù)和實(shí)際測量濃度的最大值；Wi表示在所有的污染因素指標(biāo)中，第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

根據(jù)污染指數(shù)大小可以對(duì)其污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。具體如下：污染指數(shù)超過3.96 為極差程度；污染指數(shù)在1.00～3.96 為較差程度；污染指數(shù)在0.75～1.00范圍為較好程度；污染指數(shù)在0.59～0.75 范圍為良好程度；污染指數(shù)小于0.59 時(shí)為良好程度。根據(jù)以上的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)污染指數(shù)超過1.00 時(shí)，說明存在對(duì)應(yīng)的污染情況，且污染指數(shù)越大，污染情況越嚴(yán)重；相反的，污染指數(shù)小于1.00 時(shí)，說明不存在對(duì)應(yīng)的污染情況，且污染指數(shù)越小，污染情況越良好。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

基于以上理論計(jì)算公式，可以得到地下水20 個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的污染指數(shù)及其對(duì)應(yīng)的權(quán)重大小，如圖1所示為地下水各檢測指標(biāo)的污染指數(shù)情況。由圖1可知，地下水中鐵元素的污染程度處于極差狀態(tài)，污染指數(shù)達(dá)到了4.45；鉛元素和錳元素的污染程度處于較差狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的污染指數(shù)分別為2.4 和1.5；高錳酸鹽指數(shù)和pH 值的污染程度處于良好狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的污染指數(shù)分別為0.85 和0.96；其他各項(xiàng)指標(biāo)全部處在優(yōu)良狀態(tài)。綜上，鐵礦區(qū)地下水環(huán)境中，鐵、鉛、錳元素的濃度相對(duì)較高，超過了國家標(biāo)準(zhǔn)值，存在不同程度的污染情況，其他各項(xiàng)指標(biāo)均正常。

圖1 地下水各檢測指標(biāo)的污染指數(shù)

為了進(jìn)一步分析鐵礦區(qū)地下水環(huán)境中不同檢測指標(biāo)對(duì)整體污染情況的貢獻(xiàn)程度?；谝陨侠碚撃Ｐ?，計(jì)算了所有污染因素指標(biāo)中各個(gè)指標(biāo)所占據(jù)的權(quán)重大小，結(jié)果如圖2 所示。由圖2 中數(shù)據(jù)可以看出，地下水各檢測指標(biāo)中，鐵元素的污染程度對(duì)整體污染的貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到了37.22%，其次為鉛元素，權(quán)重大小為18.82%，再次為錳元素，其權(quán)重大小為11.29%。

圖2 地下水各檢測指標(biāo)對(duì)整體污染程度的權(quán)重

結(jié)合上文的計(jì)算結(jié)果可知，鐵、鉛、錳元素存在不同程度的污染，并且其污染程度依次降低，所以在開展地下水污染治理工作時(shí)，首要考慮的是鐵元素污染治理，其次為鉛元素，再次為錳元素。另一方面，pH 值和高錳酸鹽指數(shù)雖然還沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)值，但是與國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)非常接近，有存在污染的風(fēng)險(xiǎn)。pH 值和高錳酸鹽指數(shù)對(duì)整個(gè)地下水污染程度的權(quán)重大小分別為6.13%和6.06%，在對(duì)鐵礦區(qū)地下水環(huán)境進(jìn)行治理時(shí)，以上兩個(gè)指標(biāo)也是需要考慮的對(duì)象。

4 結(jié)論

本文主要以鐵礦區(qū)地下水環(huán)境為調(diào)查研究對(duì)象，基于調(diào)查研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地下水環(huán)境中存在鐵、鉛、錳元素的污染情況。鐵元素污染情況最為嚴(yán)重，污染指數(shù)達(dá)到了4.45，處于極差狀態(tài)，在整個(gè)地下水污染程度中占據(jù)的權(quán)重大小為37.22%。鉛和錳元素的污染情況次之，污染指數(shù)分別為2.4 和1.5，處于較差狀態(tài)，占據(jù)的權(quán)重大小分別為18.82%和11.29%。在開展地下水污染治理工作時(shí)，需要依次將以上3 種元素的污染情況作為重點(diǎn)。另外，地下水的pH 值和高錳酸鹽指數(shù)雖然沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但與其非常接近，在開展地下水污染治理工作時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注。