无锡市地下水环境质量调查与评价

顾征帆， 宋挺

(无锡市环境监测中心站，江苏 无锡 214121)



·解析评价·

无锡市地下水环境质量调查与评价

顾征帆， 宋挺

(无锡市环境监测中心站，江苏 无锡 214121)

为了解无锡市地下水水质状况，于2010年10—12月对无锡地区145口地下水井进行采样分析。以地理信息系统为技术手段，对不同土地利用类型和地下水类型的水污染物监测结果进行综合评价。结果表明，无锡全市地下水达标率为45.52%，整体水质情况处于“较好”级别；NH3-N、Mn和Fe为无锡市地下水的主要污染物；无锡市农业和建设用地区域地下水的污染程度整体要高于水体和林地区域；承压层的地下水污染较为严重。提出，无锡市管理部门应根据地下水污染现状，对地下水资源进行动态监测(包括水量和水质监测)，并采取强有力的保护与治理措施，以实现区域水资源的持续利用。

地下水；地理信息系统；土地利用；水质评价；无锡

水资源是人类生存和发展的基本要素，地下水是水资源的一个重要组成部分[1]。受原生地球化学环境和人类活动的共同影响，地下水水质表现出区域分布和演化的特点。特别是随着人类活动范围和强度的增大，在大规模开发利用地下水资源的同时，使地下水受到不同程度的污染，并引发了一系列不良后果[2-5]。为了解无锡市地下水水质状况，于2010年10—12月对无锡地区145口地下水井进行采样分析。以地理信息系统为技术手段，对不同土地利用类型和地下水类型的水污染物监测结果进行综合评价。

1 研究方法

1.1 研究区概况

考虑到地下水埋藏条件的特殊性，选取无锡地区已获得水利部门颁发取水许可证编号的145家企事业单位作为监测点位。其中，惠山区6家、锡山区20家、新区6家、滨湖区15家、宜兴市24家、江阴市74家，点位分布图见图1。

图1 地下水采集点位分布

1.3 评价标准与方法

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，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质要求，将地下水质量划分为5类。

水质评价执行《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)(以下简称《地下水》)中的Ⅲ类水质。

首先根据《地下水》的地下水质量分类指标，对各单项目组分进行评价，划分组分所属质量类别(细菌学指标不包括在内)；再对各类别按表1规定分别确定单项组分的评分值Fi，根据式(1)，计算综合评价分值F。

(1)

铜在干燥的空气中不发生化学变化，但在含有CO2的潮湿空气中表面会发生氧化反应生成碱式碳酸铜薄膜，俗称“铜绿”[2]，反应见式(4)。

Fmax——单项组分评分值中的最大值；

n——项数。

根据F值，按表2规定划分地下水水质级别，再将细菌学指标评价类别注在级别定名之后。如“优良(Ⅱ类)”“较好(Ⅲ类)”。

表1 单项组分评价分值

表2 地下水质量级别分类

2 结果分析

2.1 区域尺度下的地下水评价

无锡全市地下水综合评价分值F为3.63，整体水质状况“较好”。各区县中，除宜兴市整体水质状况“较差”(F值为4.75)外，惠山区、江阴区、新区、锡山区和滨湖区的F值分别为4.04、3.57、3.21、3.11、2.81，整体水质状况均“较好”。各区县不同质量级别的监测井数见表3，无锡市“优良”和“良好”级别水质所占比例为45.52%，其中，滨湖区“优良”和“良好”级别水质所占比例最高(73.33%)，锡山区次高(65.0%)，新区、江阴和惠山分别为50.0%、40.54%和33.33%，新区“优良”和“良好”级别点位所占比例最低，仅为29.17%。

表3 各区县不同质量级别的监测井数 个

N污染可能是由于农业生产中化肥、农药和污灌水的使用；Mn、Fe、总硬度和溶解性总固体污染可能是因为地下水的过量开采引发水位的持续下降，形成地下水降落漏斗，先前的饱水带变成包气带，大气的进入促使土体中的有机物分解， 增大了土体中CO2的分压，含有碳酸的地下水经过地层的渗透和过滤，能逐渐溶解岩层中二价Mn和Fe的氧化物和原本难溶的方解石、白云石等矿物，造成地下水的Mn、Fe、总硬度和溶解性总固体的升高；重金属污染可能是引用磷肥厂、皮革厂和电化厂的废水直接灌溉，造成了土壤重金属污染，在雨季降水淋滤下其渗入地下水中，导致地下水重金属污染；细菌污染则可能是城镇生活污水的排放和农业灌溉引起。

在调查地下水采样点分布图的基础上，将主要污染物NH3-N、Mn、Fe的监测浓度和各监测点的综合评价结果(F值)进行克里金插值(由于宜兴点位布置较少，西南区域不参与插值)，得到无锡市地下水NH3-N、Mn和Fe的浓度和综合评价结果分布见图2(a)(b)(c)(d)。

图2 无锡市地下水主要污染物浓度和综合评价结果

2.2 与土地利用相结合的地下水评价结果分析

2010年无锡市土地利用类型主要有耕地、林地、河流、湖泊和居民点等，见图3。从区域范围看，土地利用类型对地下水的影响方式是耕地、居民点上的抽水及灌溉水入渗；林地的蒸散及降水和凝结水入渗；裸岩石砾地和工矿用地上的陆面蒸发和降水、凝结水入渗等。

图3 2010年无锡市土地利用

调查的点位均位于企事业单位及其周边，土地利用类型较为单一，为对土地利用类型与地下水主要污染物和评价结果进行综合分析，将各监测点位做如下处理：以各点位为中心，做半径1 km的缓冲区处理，将得到的缓冲区域与土地利用图层做叠加分析后，得到每个缓冲区域内的各土地利用类型构成情况。

将土地利用类型归并为4大类：农用地、建设用地、水体和林地，根据缓冲区域内主要的土地利用类型(为充分使用监测点位，设主要土地类型为该土地类型面积占缓冲区面积的40%以上)，将145个监测点位分为农用地、建设用地、水体和林地四种类型，根据这4种类型，统计出各类型的污染物监测值和地下水综合评价结果F平均值，见表4。

由表4可见，无论是化学污染还是细菌污染，无锡市农业用地和建设用地区域地下水的污染程度整体都要高于水体和林地区域。

表4 按土地类型分类的地下水监测项目与综合评价结果平均值 mg/L

①L-1；②无量纲。

(2) 居民和工业区对地下水质量的影响。居民区和商业区的地下水普遍受到无机物和有机物的污染；垃圾填埋场、废水排放及管道渗漏影响地下水水质，城市草坪施肥、喷洒农药和杀虫剂等，也对地下水水质安全构成威胁；各类工厂排放含有害物质的污水直接渗入地下，或者污染地表水后又通过地表水与地下的联系而污染地下水体。大量的地表污染水随着特殊的水循环极易污染地下水，使地下水环境恶化，天然水化学成分因此改变。

水体和林地区域，由于人类活动相对较弱，地下水质量的情况也相对较好，地下水综合评价结果的F平均值分别为2.734和2.752，要好于农用地(3.819)和建设用地(3.435)的评价结果。

2.3 依据地下水类型评价结果分析

水利部门将这145个监测点地下水类型大致分为了4类：潜水层、基岩裂隙水、承压一层和承压二层。根据4种分类，统计出各类型的污染物监测值和地下水综合评价结果F平均值，见表5。

由表5可见，承压二层地下水综合评价结果F平均值最高，达到了4.248；潜水层次高，为3.658；承压二层较低，为3.557；基岩裂隙水最低，为2.852。从理论上来说，潜水层位于第一个隔水层之上，由大气降水和地表水补给、埋藏浅、易受污染；而承压水位于2个隔水层之间，由潜水补给、埋藏深、不易受污染，水质较好。出现这种承压层与潜水层水质情况倒挂的现象，可能是由于大量开采地下水，从而引发地下水位持续下降，形成地下水降落漏斗。水动力条件的改变使不同含水层之间发生联系，最明显的后果就是导致极易被污染的浅层潜水越流补给下伏承压含水层，使本不易受人类排污影响的中深层孔隙水也遭受污染；或在承压含水层隔水顶板不稳定的地段或钻孔成井工艺差的地段，已被污染的潜水可进入承压含水层，使中深层承压水也遭受污染。而基岩裂隙水处于第二隔水层(基岩)之间，地下水水质情况也相对较好。

表5 按地下水类型分类的地下水监测项目与综合评价结果平均值 mg/L

①单位为L-1；②无量纲。

3 结论

(1)无锡市地下水综合评价分值F表明，整体水质“较好”。各区县中，除宜兴市整体水质状况“较差”外，其余区县整体水质状况均“较好”;

(3)无锡市农业用地和建设用地地下水的污染程度整体高于水体和林地，人类活动对地下水质量影响较大;

(4)承压层的地下水污染较为严重，比潜水层还略差，这可能与地下水的过量开采和井口封闭不严有关;

(5)无锡市管理部门应根据地下水污染现状，对地下水资源进行动态监测(包括水量和水质监测)，并采取强有力的保护与治理措施，以实现区域水资源的持续利用。

[1] 韩炜,孟庆江,杨靖.徐州市市区地下水水质状况分析[J].环境科技,2009,2(22):108-109.

[2] 苏耀明,苏小四.地下水水质评价的现状与展望[J].水资源保护,2007,23(2):4-9.

[3] 井柳新，刘伟江，王东，等.中国地下水环境监测网的建设和管理[J].环境监控与预警，2013,5(2):1-4.

[4] 金辉，韩增玉.宁夏石空工业园区地下水质量状况调查[J].环境监控与预警，2013,5(5):50-53.

[5] 王敏，孙敏，曾睿.美国Surfer 8.0软件在地下水环境质量评价中的应用[J].环境监控与预警，2011,3(4):30-34.

[6] 杨彦，于云江，王宗庆，等.区域地下水污染风险评价方法研究[J].环境科学，2013(2):653-661.

[7] 周仰效，李文鹏.地下水水质监测与评价[J].水文地质工程地质，2008(1)：1-11.

[8] BOHLKE J K.Groundwater recharge and agricultural contamination[J].Hydrogeology Journal,2002,10(1):153-179.

Investigation and Evaluation on Groundwater Quality in Wuxi City

GU Zheng-fan,SONG Ting

(WuxiEnvironmentalMonitoringCenter,Wuxi,Jiangsu214121,China)

To learn more about the groundwater resources of Wuxi city, the groundwater from 145 wells in Wuxi was sampled and analyzed from Oct to Dec, 2010. The comprehensive analysis and evaluation on the results of water pollutants was accomplished based on different types of land use and ground water using Geographic Information System (GIS). The results showed that 45.52% of the groundwater samples met the quality standard, and the overall water quality was good. The main pollutants were NH3-N、Mn and Fe. Groundwater from agricultural land and from land for construction purposes had an overall higher degree of pollution than the entire water body as well as the water from forest regions in this city. Groundwater pollution was much more serious in the pressure-bearing ground layer. Present situation of groundwater pollution urged the management department of Wuxi to conduct dynamic monitoring of groundwater resources (including water quantity and water quality monitoring), and to take strong protection and control for sustainable utilization of regional water resources.

Groundwater; Geographic Information System; Land use; Evaluation on water quality; Wuxi

2015-01-20；

2015-02-01

江苏省环境监测科研基金资助项目(1001)

顾征帆(1970—)，男，高级工程师，学士，从事环境监测工作。

X523；X824

B

1674-6732(2015)02-0038-04