珲春盆地潜水地下水质量及其影响因素分析

2016-05-23郭晓东赵海卿

地下水 2016年2期

关键词：河北区珲春盆地

郭晓东，赵海卿

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110032；2.吉林大学环境与资源学院，吉林长春 130021)

珲春盆地潜水地下水质量及其影响因素分析

郭晓东1，2，赵海卿1

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110032；2.吉林大学环境与资源学院，吉林长春 130021)

[摘要]研究珲春盆地地下水水质状况，保护地下水资源，对珲春盆地地下水进行取样分析。分析结果表明：珲春地下水水质普遍较差，以Ⅳ类水为主，主要超标因子为TFe、Mn2-以及NO3-，TFe和Mn2-超标的原因主要由于区域地下水开采量小，地下水环境比较封闭，处于相对还原环境，造成Fe和Mn富集；NO3-超标主要是由于该区域含水层防污性能差，加之城乡垃圾和生活污水的无序排放、地表河流的污染以及煤矸石的堆放和化肥的大量使用，造成了NO3-为代表的N含量升高。

[关键词]珲春盆地；地下水水质；还原环境；煤矸石

珲春市作为我国图们江区域国际合作示范区，是长吉图开发开放的先导区，又是吉林省重要的煤炭能源基地，发展潜力巨大，地下水环境质量受到高度关注。为了查明珲春市的地下水以及地质环境现状，2011年中国地质调查局部署了长吉图地质环境调查评价与区划项目，沈阳地调中心组织实施并开展了珲春市水工环综合调查。本文以此项目为基础，评价了珲春盆地地下水环境质量现状，分析了主要影响因素，提出了防治建议。

1研究区概况

1.1自然地理

珲春盆地位于珲春河下游，盆地西邻图们江、北东南三面低山丘陵环抱，珲春河自东北向西南横贯盆地中部汇入图们江。地貌类型为冲洪积河谷平原，地形平坦，两侧向河谷微倾斜，从河谷到山前波状台地之间，形成了河漫滩、一、二、三级阶地，沿河谷两侧呈条带状对称分布。气候属中温带近海洋性季风气候，多年平均降雨量为618 mm，多年蒸发量为1 301.2 mm[1]。

1.2水文地质

珲春盆地地下水主要为第四系孔隙潜水。含水层岩性以粗砂、砂砾石、卵砾石为主，沿河漫滩到三级阶地，颗粒逐渐变细，单井涌水量从1 500～3 000 m3/d减小为<500 m3/d。地下水从南北两侧山前向珲春河汇流并并向下游流动，径流条件较好，水位埋深在多小于3 m，在二级阶地后缘和三级阶地3～5 m，局地5 m以上。

珲春盆地地下水主要靠大气降水和灌溉回渗补给，与珲春河水力联系紧密，水位变化幅度在3.5 m以内，河漫滩及一级阶地变化幅度小于1 m。排泄途径主要为潜水蒸发和人工开采。

1.3矿产开发与农业生产

珲春盆地煤炭储量丰富，累计查明储量8亿多 t，共有18家煤炭企业，年生产原煤500多万 t。产生大量煤矸石，珲春盆地有大型矸石堆4处，主要分布在英安镇、板石镇、珲春城西等地，另有较多小型矸石堆零星分布。农业以水稻和玉米为主，珲春市耕地2.5万hm，其中水田0.7万hm。

2研究方法

2012年6月项目组采集了珲春盆地79组样品，样品点覆盖珲春盆地全部区域，采集样品同时进行了机民井调查，采样井多为民井，以压水井为主，个别为机井，井深多在5～10 m之间，个别点10～20 m。采样过程严格按照有关规范操作，现场测试pH值、氧化还原电位、电导率、浊度等指标，样品进行了水质全分析，分析单位为国土资源部东北矿产资源监督检测中心。采样点位见图1。

在采样分析的基础上，采用《GB/T 14848-93地下水质量标准》对珲春盆地地下水进行了评价。由于珲春河东北-西南走向将珲春盆地一分为二，形成了两个相对独立的水文地质单元，所以对珲春河河北区与河南区分别进行了评价[2]。

图1　珲春盆地取样点分布图

3结果讨论与原因分析

3.1结果讨论

图2　珲春盆地地下水质量评价结果图

采用综合指数法对珲春盆地的地下水质量进行了评价，评价结果见图2。由图2可以看出，珲春地下水以Ⅳ类水为主，主要分布在广大的河南区，以及河北区的自兴村到新华村一带，八连城村到英安镇一带以及三家子乡的古城村到河口村一带，约占研究区总面积的60%，其次为Ⅱ类水，主要分布在珲春城区以及周边，哈达门乡周边地以及珲春河三家子以上河段两侧区域，约占研究区总面积的36%。Ⅴ类水主要分布在电线村周边以及太阳村以北地区，约占总面积的6%左右。总体来说河南区水质较河北区差。

图3　总铁评价结果分布图

对珲春盆地潜水水质资料进行统计分析，结果见表1，TFe以及NO3-(以N记)含量分布图见图3和图4。对具体指标进行分析之后，结果显示研究区TFe、Mn2+和NO3-(以N记)含量比较高，TFe超标区主要分布在河南区中部广大地区，以及河北区的自兴村以北地区。NO3-(以N记)的超标区面积较少，主要分布在板石镇周边、孟岭村周边以及沙陀子周边地区。

对河北区与河南区分别进行分析对比，如下：河北区TFe含量0.01～4.78 mg/L，超标率为39.5%。Mn2+含量0～7.5 mg/L，超标率为23.3%，NO3-(以N记)含量0～47.06 mg/L，超标率为9.3%。南区TFe含量0.05～17.34 mg/L，Mn2+含量0～1.82 mg/L，NO3-(以N记)含量0～46.78 mg/L，超标率分别为：80.56%、77.78%和16.67%，超标比较严重。TFe超标最大为南区s0024点，超标57.8倍，Mn2+超标最大为北区gs055点，达到75倍，NO3-(以N记)超标最严重为南区s0005点，超标2.3倍。

图4　NO3-评价结果分布图

3.2原因分析

根据钻孔资料分析珲春盆地第四系比较薄，厚度普遍在40 m以内，分布有比较完整的卵砾、砂砾石层，上覆粉质粘土，该层厚薄不均，多在15 m以内，南北两侧盆地边缘较厚，但不超过30 m，在珲春河及其主要支流河漫滩处又有缺失，这就造成了珲春盆地地下水环境比较脆弱，极易发生污染风险，应该高度重视地表污染源的控制。

人类活动是造成地下水污染的主要驱动因素。由于河北区地下水开发利用程度较大，时间较长，潜水径流交替作用较好，pH在6.64～9.95之间，均值为7.53，相对河南区的7.19而言，pH稍高，呈现明显的人类活动的作用。南区地下水开发利用强度较小，基本行处于封闭状态，河南区EH值平均值为22.41 mv，较河北区的24.83 mv稍低，地下水氧化性较弱。研究区超标指标中TFe和Mn2+主要受原生环境的影响，特别是在地下水开采量小，还处于还原环境情况下，易发生富集，从图2可以看出，TFe富集区主要分布于河南区南部山前地带，沿向河流方向逐渐降低，具有明显的分带性。NO3-(以N记)超标主要是由于生活垃圾无序排放，农田大量使用化肥以及煤矸石堆放溶滤作用等造成。从图3可以看出，NO3-富集区主要分布在板石镇、英安镇等煤矿长期开采区，煤矸石大量堆积。沙陀子地区含量升高可能与图们江污染物入侵有关，而图们江由于受开山屯造纸厂、石岘造纸厂以及朝鲜茂山铁矿未处理污水直接排放而污染严重。其他地区的NO3-含量的升高与地下水环境从山前到珲春河氧化性升高有关，在氧化环境下，NH4+和NO2-被氧化为NO3-，形成了NO3-在该地区的富集。