桂林市东区农村岩溶地下饮用水安全分析研究*

2011-11-15陈余道

采矿技术 2011年3期

关键词：东区桂林市硝酸盐

黄旋，陈余道

(桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林市 541004)

桂林市东区农村岩溶地下饮用水安全分析研究*

黄旋，陈余道

(桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林市 541004)

通过现场调查及室内分析，对桂林市东区54个农村的地下水污染状况进行了研究.结果表明，该区地下水污染以硝酸盐为主并且污染程度较高，其中33%的区域地下水达到世界卫生组织规定的饮用水标准(≤10 mg/L)，70%的区域达到我国地下水水质指标(≤20 mg/L)。同时分析了其地下水硝酸盐含量空间分布特征及硝酸盐污染的主要成因，提出了保护农村饮用水水源的相应措施及建议，对桂林市东区农村饮用水安全体系的建立具有积极意义。

岩溶地下水;硝酸盐污染;水质安全

0 引言

桂林市属于岩溶盆地，目前对于地下水污染的研究范围主要集中在整个市区的地下水污染问题及相关的环境质量评价，水质安全研究还是一个相对薄弱的环节，尤其对于农村岩溶地下水水质安全研究的相关报道甚少[1]。近几十年来，随着桂林市社会经济的发展，人类活动对桂林市岩溶地下水水质的变化产生了重要影响。由于工业及城市污染大量向农村转移，农村点源污染与面源污染交错，生活污染和工业污染叠加，各种新旧污染相互交织，村镇水环境恶化、局部突发性恶性水污染事件经常发生，大范围出现的水源污染和水环境破坏，对广大农民群众身体健康、生命安全构成严重威胁，影响社会稳定，已成为制约农村经济社会可持续发展的重要因素。

1 研究区概况

桂林市位于桂林—阳朔岩溶盆地的北端中部，其东区地处低纬度，属亚热带季风气候区，气候温和、湿润、雨量充沛，多年平均降雨量为1889.4 mm[1]。桂林东区地处桂林岩溶断陷盆地东部，西起漓江沿岸，东至皎霞轮胎厂一线，北至大河一线，南至穿山横塘农场一线[2]。研究区东部为中低山地形，属峰丛洼地区，峰丛林立，洼地绵延，有利于大气降水的补给和地下水的循环交替。西部是漓江峰林平原区，漓江是本区地表水和地下水的最低排泄基准面。二者之间的盆地中主要是峰林平原和孤峰平原，平原地势平坦开阔，距地面以下20 m左右，碳酸盐岩均匀裂隙化或洞穴化，有利于地下水的汇集和储存。

该区碳酸盐岩广布，层厚且质纯。纯碳酸盐岩含水层包括泥盆系融县组(D3r)、桂林组(D3g)和东岗岭组(D2d)等地层。该含水层组在盆地内部连续分布，并且层间很少有隔水的夹层，是1个水力联系密切的含水层组。地下水的补给、排泄和运动均有统一的循环系统[3]。地表水和地下水之间极易发生物质迁移和能量交换。

2 调查方法

2.1 水样的采集

2010年9月初，以漓江为界，对桂林市东区农村进行布点，水样均采用农民压水井直接取样，共采集了54个具有代表性的地下水样，水样盛放在经过消毒的棕色瓶(V=30 mL)中，水样取回后迅速带回实验室放冰箱4℃保存，并于24 h快速分析测定其中的硝酸盐及其他离子含量。

2.2 水样分析

对于该水样，主要进行无机成份的分析。乙酸、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、溴离子等采用离子色谱(DIONEX ICS－1000 IC)测定。色谱条件:柱温30℃，池温 35℃，抑制器类型:ASRS_4 mm，SRS电流50 mA，淋洗液(3.5 mmol Na2CO3，1 mmol NaHCO3)流速 1.20 mL/min，进样量 25 μL，水样需要作预处理，先用滤纸过滤，然后使用0.2 μm滤膜过滤，如果样品浓度太高还需稀释合适的倍数。乙酸的最低检测限为0.50 mg/L，硝酸盐、亚硝酸盐的最低检测限为0.05 mg/L，溴离子的最低检测限为0.10 mg/L。最后对试验数据进行了统计学分析。

3 结果与讨论

3.1 岩溶地下水硝酸盐的含量统计分析

本次采样点为桂林市东区农村，包括东区所有的城中村，如花园村、彭家岭、阳家里等，测样结果表明:桂林市东区农村岩溶地下水硝酸盐含量为4.47 ～41.36 mg/L，均值为 16.07 mg/L，硝酸盐污染程度较高。从表1可以看出，硝酸盐范围值为4～10，10～15，15～20，20～25，25 ～30及﹥ 30 mg/L的村子比例分别为33.3%，20.4%，14.8%，14.8%，9.3%，7.4%。其中33%的区域地下水达到世界卫生组织规定的饮用水标准(≤10 mg/L)，按照我国地下水水质指标(≤20 mg/L)来说，70%的区域达标。

表1 岩溶地下水中不同硝酸盐含量统计

3.2 岩溶地下水硝酸盐污染空间分布特征

桂林市东区农村岩溶地下水硝酸盐含量空间分布如图1所示。由于桂林市东区农村社会经济、土地利用方式存在差异，从而使得地下水中硝酸盐的含量在空间上也存在差别。把东区分成上、中、下3部分，从图1中等值线可知:

图1 桂林市东区农村岩溶地下水硝酸盐含量空间分布

(1)东区上部农村地下水中硝酸盐的平均含量为14.086 mg/L，其中部分农村地下水中硝酸盐含量为4～10 mg/L，部分为10～20 mg/L，而白竹干村地下水中硝酸盐含量达到38.76 mg/L，其附近的陈家村硝酸盐含量也达到了24.83 mg/L，远远超出世界卫生组织规定的饮用水标准。

(2)东区中部农村地下水中硝酸盐的平均含量为16.76 mg/L，其中小部分农村地下水中硝酸盐含量为4～10 mg/L，大部分为10～20 mg/L，部分位于工厂企业的村子浅层地下水硝酸盐污染状况非常严重，如朝阳区的半塘尾、欧家村，其硝酸盐含量均超过了40 mg/L。可知东区中部农村地下水硝酸盐污染相当严重。

(3)东区下部农村地下水中硝酸盐的平均含量为17.20 mg/L，均高于上部和中部。其中小部分农村地下水中硝酸盐含量为5～10 mg/L，大部分为10～25 mg/L，其中吴家里地下水中硝酸盐含量达到33.07 mg/L。从整体上来说，该部农村地下水硝酸盐污染比较严重。

3.3 地下水硝酸盐污染主要成因

3.3.1 井深对地下水中硝酸盐的影响关系

桂林市东区农村地下水压水井一般井深为3～7 m左右，浅层地下水极易受到污染，由表2可知，研究区地下水硝酸盐浓度达到世界卫生组织标准的井深为6～7 m，占33.4%，66.6%的井水－N尚未达标，其含量大于10 mg/L。这表明，研究区浅层地下含水层中硝酸盐含量较高，井深对地下水中硝酸盐浓度是有影响的。

3.3.2 土地利用与地下水中硝酸盐含量的关系

浅层地下水水质在很大程度上受到土地利用及其类型的影响[4]。桂林市东区农村土地利用类型主要有:居民区、农田和坡旱地、林地和果园、养殖场。

(1)农村居民生活污水、垃圾和粪便的随意排放与堆放，特别是采用化粪池排放污水和粪便的污染物会通过化粪池流入地下，在土壤的微生物作用下，转变成硝酸盐渗入地下水，污染浅层地下水。由表2可知，东区农村居民区地下水压水井一般井深为5～7 m，井水中硝酸盐含量为 6.30～13.81 mg/L，平均值为10.53 mg/L。经调查可知，由于一些农民没有科学用水意识，一般化粪池离压水井很近，一般不会超过10 m范围，这样，被污染的浅层地下水被抽出，用于饮用水，对人体健康造成危害。

表2 研究区井深与地下水硝酸盐含量关系

(2)取样点水井附近一般都围绕着农田、坡旱地和果园、林地等，由于一些农民一味的追求经济利益，大量施用农药和化肥，而化肥的利用率一般只有20% ～30%左右，并且表施多于深施，是研究区地下水硝酸盐污染的重要来源。本次调查结果表明，该土地利用类型中地下水硝酸盐含量为18.90～23.21 mg/L，平均值为20.56 mg/L。农地过量施用化肥和农药，直接导致地下水中硝酸盐含量偏高。

(3)生畜粪便的随意排放，造成了水体的污染。调查结果表明，16%的村子附近存在养殖场，大量的畜禽粪便没有得到很好的处理，养殖场附近的井水中硝酸盐含量平均值为38.48 mg/L，可知研究区养殖场对地下水水质造成了很大的污染。该地区地下水遭受硝酸盐的污染非常严重，已经不能直接饮用。

3.3.3 地下水中硝酸盐污染成因分析

桂林市东区地质、地貌环境分别为峰林平原、谷地半覆盖型污水易下渗区及河谷阶地浅覆盖型污水较易下渗区，分别处在地下水的径流区和排泄区。地表土层覆盖浅，隔水性能差，地下水埋深多为1～7 m，大气降水和地表水可迅速转化为地下水，隔污条件差，农村生活、生产污水、污物易下渗污染地下水。地表水与地下水之间有着良好的水力联系，这更进一步的加剧了农村地下水污染。目前桂林市东区农村环境污染已经成为威胁广大农村居民饮水安全的主要因素，且呈不断扩大趋势。