神府矿区地下水有机污染现状及其分布规律研究

2016-06-15冯加远刘博榕

地下水 2016年1期

关键词：甲苯黄土矿区

唐　欢，马　莉，冯加远，郭　康，刘博榕

(西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069)

神府矿区地下水有机污染现状及其分布规律研究

唐欢，马莉，冯加远，郭康，刘博榕

(西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069)

[摘要]以2012年在神府矿区所取72组地下水样的微量有机测试结果为数据基础，全面认识该区地下水有机污染现状，并讨论其分布特征与地质地貌及地下水水位埋深之间的关系，进一步研究其分布规律，这对保障矿区人民生命安全和身体健康具有重要的价值和现实意义。结果显示，72组地下水水样中，有29组出现有机检出现象，检出率为40.3%，有机检出物种类高达7项，其中甲苯和邻二甲苯的检出组数最多；整个区域的河谷地区是最易检出有机指标的地方，其次是沙盖黄土区，以及黄土和沙漠地区，最后是滩地区；浅层地下水是最容易受到有机物的污染，有机指标检出点基本分布于地下水水埋深0～20 m范围内。

[关键词]神府矿区；地下水；有机污染现状；分布规律

随着工业的发展和人民生活水平的提高，地下水污染问题逐步威胁到人们的日常生活，特别是地下水有机污染所造成的威胁日益受到重视。本文通过对神府矿区地下水有机污染的取样调查研究，查明整个神府矿区内地下水有机污染的检出特征，分析其检出物与地形地貌及水位埋深之间的关系，并详细讨论了区内有机污染的分布特征规律，为该矿区地下水污染防治、地下水资源保护以及保障饮水安全提供理论依据。

1神府矿区概况

神府矿区位于陕西省最北端神木、府谷两县境内，地处毛乌素沙漠与黄土高原接壤地带，属大陆性干早、半干早气候，是我国新建的一个特大型现代化煤矿区。

1.1地质地貌特征

矿区地貌分为两大类，西部为风积沙地貌(毛乌素沙地前滩)，地形较平缓，相对高差不大；东部及北部为黄土梁峁丘陵地貌，侵蚀沟谷与黄土梁峁相间分布，纵横交错，地形起伏。具体将其可分为五大不同地貌类型，分别为黄土区、沙盖黄土区、沙漠区、滩地区和河谷区(图1)。

1.2水文地质特征

神府矿区地下水主要赋存于第四系萨拉乌苏组(Qs4)和侏罗系烧变岩(J2y)中[6]。萨拉乌苏组是一套河湖相沉积的，岩性以细砂、中砂为主，厚度差异较大，一般在古沟槽及低洼中心沉积最厚，它不仅是维系沙漠生态环境的重要因子，也是区内大型煤炭基地建设的主要供水水源，其水文地质、生态环境及其意义重大。

研究区长城沿线以北的毛乌素沙漠滩地区表土疏松、地形平缓，十分有利于大气降水的入渗补给与储存；长城沿线以南的黄土丘陵沟壑区地形破碎，以黄土梁峁为主，沟谷深切至基岩，补给条件差，排泄条件好，不利于地下水的储存。研究区除较宽阔的河谷川道、沙漠滩地区较为富水外，其他地区均属贫水或极贫水区。

图1　神木地质地貌图

2神府矿区地下水有机污染现状

2.1有机采集与测试

2012年在神府矿区1:25万2 500 km2的调查面积内取地下水样72组。按照中国地质调查局《地下水污染调查评价规范》[12]的有关规定，神府矿区地下水水质分析微量有机指标有39项，其中：半挥发性有机物12项，挥发性有机物27项。

样品委托有资质的测试中心测试，检测依据EPA8260和EPA8270方法测定。主要的检测仪器是气相色谱-质谱联用仪，型号为Trace ds9和GCMS-QP2010。

2.2神府矿区地下水有机指标检出状况

神府矿区分析地下水有机样品72组，其中有机检出为29组，检出率40.3%。有机分析样品中的半挥发性有机物没有检出，挥发性有机物检出7项(检出率为17.9%)；共检出三大类有机污染物，分别是卤代烃类检出2项、氯代苯类检出3项、单环芳烃类检出2项；检出项目为1,1-二氯乙烯、三氯甲烷、氯苯、1,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯、甲苯、邻二甲苯；其中检出的属于中国优先污染物的有5种[3]，属于美国EPA优控有机污染物的也有5种(表1)。甲苯和邻二甲苯的检出率最高，都达19.44%，其余5项指标的检出率均小于5% (图2、表2)。所有微量有机检出项均未超国家饮用水卫生标准。

表1　神府矿区有机检出物特征表

表2　神府矿区地下水微量有机指标检出超标统计表

3神府矿区地下水有机物分布规律研究

3.1有机检出物分布与地貌之间的关系

根据对整个神府矿区的调查，区内主要的地质地貌类型有河谷、黄土、沙盖黄土、沙漠和滩地五大类(如图1)。通过对7种被检出微量有机指标的检出地点的研究对比，结果如表3。从表中可以看出河谷地区检出的有机指标数量和种类都最多，除了1,2,4-三氯苯外，其他有机指标均有检出；其次是沙盖黄土区，然后是黄土与沙漠地区，最后是滩地检出的有机指标相对最少。从有机指标类型来看，可知邻二甲苯在所有地貌类型都有一定的检出，甲苯除了在滩地未检出外，其余地貌都有不同程度的检出。

由此可见，整个区域的河谷地区是最易检出有机指标的地方，其次是沙盖黄土区，以及黄土和沙漠地区，最后是滩地区；而且从有机污染物的检出情况来看，检出率较高的邻二甲苯和甲苯在整个区域基本都有分布。

图2　神府矿区地下水微量有机项目

河谷黄土沙盖黄土沙漠滩地合计甲苯533314邻二甲苯81212141,4-二氯苯112三氯甲烷221,1-二氯乙烯11氯苯111,2,4-二氯苯11合计16574234

3.2有机检出物的分布与地下水位埋深的关系

从各类别单项有机污染物在不同埋深的检出情况来看，绘出不同检出微量有机指标与埋深的关系；其中，检出限为各个指标的最低检出值，低于检出限属于未检出的点，统一绘制在0刻度线上，高于检出限按照不同检出值绘出其与埋深的散点关系图，如下图3和图4。

图3　甲苯的检出值与水位埋深的关系

由于五种有机检出物(1,1-二氯乙烯、三氯甲烷、氯苯、1,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯)的检出率不高，在整个研究区范围内，检出的井点只有一个或两个，受影响的因素很多，规律不明显，这很可能是由于当时特定的污染源或水文地质条件引起，不能全面反映区域地下水有机污染的特征。

所以本文着重研究甲苯和邻二甲苯的检出值与埋深之间的关系，反映了它们的污染具有普遍性,从而找到相应的污染规律。

从图3和图4的分布情况来看，可以得出一个共同的规律：有机污染物检出的地点的地下水埋深都很浅，基本分布于地下0～20 m左右范围内。由此可见，浅层地下水是最容易受到有机物的污染，越往深处，有机污染程度相对越轻。

综上所诉，地下水有机污染的检出特征是检出点的水文地质特征和包气带的性质综合作用的结果，包括地貌类型、地下水埋深以及包气带岩性。对于地貌类型，河谷、滩地是比较容易检出的；对于同一个污染源，普遍规律是埋深越浅，检出率越高；对于包气带性质来说，则是渗透性大，吸附性小的砂类是最容易被有机物质“穿过”而污染地下水的。

图4　邻二甲苯的检出值与埋深的关系

4结论与建议

4.1结论

(1) 研究区的地下水微量有机指标检出率较低，为17.9%，有机分析样品中的半挥发性有机物没有检出，挥发性有机物检出7项；有机组分除甲苯和邻二甲苯的检出率相对较高(分别达19.44%)，其余各项的检出率普遍较低，均小于5%。所有微量有机检出项均未超国家饮用水卫生标准。总的来说，研究区地下水已经出现了明显的有机污染，但污染程度相对较轻。

(2)整个区域的河谷地区是最易检出有机指标的地方，其次是沙盖黄土区，以及黄土和沙漠地区，最后是滩地区；而且从有机污染物的检出情况来看，检出率较高的邻二甲苯和甲苯在整个区域基本都有分布。

(3)有机污染物检出在地下水埋深很浅的地方，均分布于地下0～20 m范围内。由此可见，浅层地下水是最容易受到有机污染的影响，越往深处，有机污染程度相对越浅。

4.2建议

即使矿区内地下水有机污染相对较轻，所有微量有机检出项均未超国家饮用水卫生标准。但是我们还是应该积极采取适当的措施来控制地下水有机污染的扩散，保障当地以及附近居民的饮用水安全。

(1) 地表堆放的煤矿和生活垃圾被雨水淋滤而将其中的有机污染质代入地下水中，造成地下水有机污染。我们应该规划堆放煤矿以及生活垃圾的区域，让其离地下水系远一些；还应该在堆放的煤矿底部做好防渗措施，以免与地下水联通。

(2) 尽快采取措施治理工业企业污水的不合理排放、加快区域内地面排污河的治理工作，以减少其污染带对地下水的污染。

(3)要减少工业“三废”，科学使用农药、化肥。

参考文献

[1]蒋泽泉.神府矿区地下水环境质量评价[J].陕西煤炭技术.2000, (1):10-12.

[2]Paul J Squillace, Michael J Moran, Wayne W Lapham, et al.Volatile organic compounds in untreated ambient groundwater of the United States ,1985-1995[J];Environ. Sci. Technical.1999,33(3):4176-4187.

[3]周文敏，傅德黔，孙宗光.水中优先控制污染物黑名单[J].中国环境监测.1990,6(4):1-3.

[4]陈鸿汉，何江涛，刘菲，等.太湖流域某地区浅层地下水有机污染特征[J].地质通报.2005, 24(8)：735-739.

[5]王力，卫三平，王全九.榆神府煤田开采对地下水和植被的影响[J].煤炭学报.2008,33(12)：1408-1414.

[6]崔邦军.神府矿区浅层地下水开发利用的新途径[J].陕西煤炭技术.1999，(3)：23-25.

[7]崔邦军，王西泉，蒋泽泉.榆神府矿区萨拉乌苏组的水文地质条件分析[J].地下水.2011,33(4)：93-95.

[8]史毓敏.从神府矿区地下水环境质量看水资源保护的重要性[J].地下水.2006,28(5)：67-69.

[9]王昭，王慧珍，石建省，等.地下水有机污染研究进展[J].勘察科学技术.2008，(6)：23-27.

[10]Patrick, R., Ford, E. , Quarles , J. Groundwater Contamination in the U.S.A.[J];University of Pennsylvania Press:Philadephia,1987:538.

[11]汪珊，孙继朝，张宏达，等.珠江三角洲环境有机污染现状与防治对策[J].环境与可持续发展.2006，(4)：28-31.

[12]中国地质调查局. 地下水污染调查评价规范(1∶50000-1∶250000)[S].

[13]李金柱.上海地区浅层地下水有机污染基本特征[J].上海国土资源.2012,33(2)：25-28.

[14]王东辉，陈晓枫.浅层地下水有机污染研究[J].化学工程师.2001,(1)：60-61.