某大型铁钛矿区地下水环境现状调查与评价

周晓雪，孙建明，刘建霞

（青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266071）

某大型铁钛矿区地下水环境现状调查与评价

周晓雪，孙建明，刘建霞

（青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266071）

根据该矿区重点部位地下水质分析数据，采用单因子标准指数法对该矿区地下水质进行了分析，显示除亚硝酸盐和高锰酸盐指数有超标现象外，该矿区地下水其余指标均能达到《地下水质量标准》中Ⅲ类标准水质要求，说明该矿区内地下水环境质量总体状况较好。

铁钛矿；地下水；质量评价

某大型铁钛矿区位于沂水县，距沂水县城约20km。通过对该铁钛矿矿区进行水文地质勘察，重点是对该矿区地下水环境现状进行评价，以便预测和评价该铁钛矿在建设实施过程中对地下水环境可能造成的影响和危害，为该铁钛矿在建设过程中，项目选址决策、工程设计、预防与控制环境恶化、保护地下水资源等方面提供科学依据[1]。

1 矿区水文地质概况

（1)气象

矿区属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬季盛行西北风，较干冷，夏季东南风湿热，春秋季节多干旱。多年平均降水量760.4 mm，降雨集中在7-9月份。年平均气温12.3℃，极端最高气温39.2℃，最低气温-20.2℃。无霜期年均206天，一般无大雪。春夏多雨，多南风，秋冬多西北风。

（2)地形地貌

该区地处丘陵地带，地形起伏较大，海拔高度最高395.5 m，最低为163 m，相对高差232.5 m，地形变化为北高南低。矿区植被较发育，主要发育黑山松、茅草，并有大片农田。

（3)地质构造

区内构造较发育，有塑性构造和脆性断裂构造两种。区内塑性构造较发育，主要分布于傲徕山超单元的二长花岗岩体内，另在泰山群雁翎关组地层也有少量分布。区内断裂构造主要分布在上峪西岭、江家官庄西冲沟处以及魏家沟村西侧。

（4)地下水类型

根据地下水的分布规律及其赋存条件，地层、岩性、水力特征，将矿区地下水划分为3类。第四系松散岩类孔隙潜水（Ⅰ）：含水岩性为冲积砂质粘土、砂砾石等，结构松散，透水性好；碎屑岩类裂隙水（Ⅱ）：含水层为寒武系馒头组砂质页岩、粉-细砂岩等；基岩裂隙水（Ⅲ）：主要指埋藏于风化带中的网状基岩裂隙水。

（5)地下水补给、径流、排泄特征

该矿区地下水补给来源主要为大气降水，地下水位动态随季节变化明显，年变幅1 m。其中第四系孔隙水除接受大气降水的补给外，还接受基岩裂隙水的侧向补给。第四系松散岩类孔隙潜水：水位埋深1.5～2.5 m，年变幅1.0 m左右，随季节变化明显；碎屑岩类裂隙水：水位埋深1～5 m，单井涌水量小于100 m3/d。根据调查观测地下水由北东向南西方向径流。沿矿区内上峪小河径流排泄补给地表水体跋山水库，上峪小河是一条季节性河流，丰水期流量一般500～1500 m3/d。

2 评价标准与方法

(1)评价标准

依照《地下水质量标准》(GB/T14848)对该地区的地下水进行现状评价，其水质分类是依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照生活饮用水、工业、农业用水水质要求，将地下水质量划分为5类[2][3]。

I类 主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。

II类 主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。

III类 以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

IV类 以工业和农业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。

V类 不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。

根据建设项目及周边地下水的用途，确定保护目标为III类；评价方法采用单因子标准指数法。

该矿区所涉及的含水层主要是潜水。

(2)评价方法

本项目采用单因子标准指数法对各污染物进行评价，具体为：

Pi=Ci/Csj

式中：

Pi——第i个水质因子的标准指数，量纲为-；

Ci——第i个水质因子的监测质量浓度值（mg/L）

Csi——第i个水质因子的标准质量浓度值（mg/L）

pH标准指数计算公式为：

PpH=(7.0-pH)/(7.0-pHsd) PH≤7时

PpH=(pH-7.0)/(PHsu-7.0) pH＞7时

式中：

PpH——pH的标准指数。量纲为-；

pH——pH监测值；

pHsu——标准中pH的上限值；

pHsd——标准中pH的下限值。

水质参数的标准指数大于1时，表明该水质参数超过了规定的水质标准。

3 分析仪器

PE- AA400原子吸收光谱仪、PE- AA600石墨炉原子吸收光谱仪、SCI2100离子色谱系统、AFS-930型双道原子荧光光度计。

4 地下水环境现状监测

（1）监测点设置

结合该矿区地面工程建设布置、地下水埋藏特征、区域地下水流向，采用控制性布点和功能性布点相结合的原则，在评价区内共布设了18个地下水监测点进行取样分析并最终选取矿区周围8个点作为重点分析点。

枯水期地下水采样时间为2012年3月20日，丰水期地下水采样时间为2011年9月12日。

（2）监测因子

根据《地下水监测技术规范》（HJ/T 164-2004），结合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）和项目潜在污染特征因子考虑，监测项目包括pH、Cd、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NO3-、F-、NO2-、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、PO43-、CODMn、溶解性总固体、总硬度和矿化度，共19项[4]。监测数据分析结果见表1。

5 水质评价

按照单因子标准指数法对各污染物进行评价，枯水期和丰水期地下水环境质量现状评价结果统计见表2。

由地下水质量现状评价结果可知，枯水期该评价区潜水含水层地下水中pH、硝酸盐、亚硝酸盐、高锰酸盐指数和总硬度有超标现象。污染物以地下水质量Ⅲ类标准为阈值，其中pH的超标率为5.56%，最大超标倍数为1.07倍；硝酸盐的超标率为27.78%，最大超标倍数为1.53倍；亚硝酸盐的超标率高达为100%，最大超标倍数为97.55；高锰酸盐指数94.44%，最大超标倍数为2.85；总硬度的超标率为5.56%，最大超标倍数为1.23。pH、硝酸盐、高锰酸盐指数和总硬度超标地区主要处于第四系松散岩类水文地质分区，地下水化学类型主要为NO3·HCO3-Ca·Mg型。由于生活和农业排放污水，导致地下水中亚硝酸盐背景值超过地下水质量标准Ⅴ类，属于重度污染。

表1 地下水环境质量现状监测分析结果（单位mg/L）

由于丰水期水量较大，硝酸盐、总硬度和pH值均未超标。地下水中亚硝酸盐和高锰酸盐指数有超标现象。高锰酸盐超标指数94.44%，最大超标倍数为2.87；亚硝酸盐的超标率高达为100%，最大超标倍数为8.30，部分监测点亚硝酸盐地下水质量达到Ⅴ类标准。

从水质现状分析可以看出，矿区周围含水层地下水水质除个别指标不能达标外，其余指标均符合《地下水质量标准》(GB/T14848)中III类标准要求，说明评价区内地下水环境质量本底值总体环境状况较好。

6 结论

现状调查评价区地下水中枯水期pH、硝酸盐、亚硝酸盐、高锰酸盐指数和总硬度有超标现象，主要分布于第四系松散岩类水文地质分区，其中亚硝酸盐背景值超过地下水质量标准Ⅴ类，属于重度污染，地下水化学类型主要为NO3·HCO3-Ca·Mg型；丰水期硝酸盐、总硬度和pH未超标，亚硝酸盐和高锰酸盐指数有超标现象。其余项目均符合《地下水质量标准》(GB/T14848)中III类标准要求，评价区内地下水环境质量本底值总体环境状况较好。

表2 地下水环境质量现状评价结果统计表

[1]王建权．南水北调中线总干渠邢石段地下水水质分析[J] ．水科学与工程技术，2012，2：66～67．

[2]李厚洪，路小强．富湾银矿区地下水环境质量评价[J] ．采矿技术，2011，11（3）：83～85．

[3]何春桂，宋晓梅，刘 辉．淮南市采矿煤塌陷区水域环境现状调查与评价[J] ．矿业安全与环保，2005，32（6）：43～45．

[4]魏 嘉，魏 媛．山东省地下水环境质量评价与污染物防治对策[J] ．科技信息，2006，10：224．

Groundwater Environment Survey and Quality Evaluation for A Large Irontitanium Mining Area

ZHOU Xiaoxue，SUN Jianming，LIU Jianxia

(Qingdao Geological Engineering Investigation Institute, Qingdao 266071)

According to the analysis data of the groundwater state in a large-scale iron-titanium mining area, we adopt a single factor standard index method to study in detailed groundwater quality. Our study result shows that the other indexes are accordance with the Third-level standard in The Groundwater Quality Standards besides the nitrites and permanganate salts. Consequently, the groundwater environment quality in the mining area is generally in good condition.

Iron-titanium deposit；Groundwater；Quality evaluation

X820.3

A

1007-1903（2013）03-0035-04

周晓雪（1984- ）， 女，本科，助工，主要从事地质试验、水质分析、水文地质等工作。E-mail ：jojodk1122@163.com