贵州清水河流域地下水质量现状与保护对策

2017-06-27杨秀丽罗和平

环保科技 2017年3期

关键词：岩溶污水水质

犹俊杨秀丽罗维罗和平

(贵州省地质环境监测院，贵阳 550004)

贵州清水河流域地下水质量现状与保护对策

犹俊杨秀丽罗维罗和平

(贵州省地质环境监测院，贵阳 550004)

文章按水文地质条件将全区划分为19个地下水系统，并选择80组控制性水点在平水期进行有机和无机样品采集与测试。在此基础上对研究区地下水质量进行了评价，划分出水质区域，并以地下水系统为单元对污染物的来源和污染途径进行了分析。结果显示，80组地下水样品：不经任何处理可以直接饮用的Ⅰ～Ⅲ类水点中，无Ⅰ类水点，Ⅱ、Ⅲ类水点共70组，占总水点的87.5%；经适当处理可以饮用的Ⅳ类水点6组，占总水点的7.5%；需经专门处理后才可饮用的Ⅴ类水点4组，占总水点5%。在水质分区中，无Ⅰ类地下水区域，Ⅱ、Ⅲ类地下水区域占总面积的93.84%，Ⅳ、Ⅴ类地下水区域占总面积的6.16%。影响地下水天然化学组分主要为“三氮”(NO3-、NO2-、NH4+)、总硬度、铁、锰、铝等无机指标，无有机指标检出。19个地下水系统中，6个系统的部分区域水质差，污染物多来自煤矿、养殖场及城镇生活排污，以污染物通过落水洞、洼地等进入地下水系统为主要的污染途径。针对以上污染特征，提出加强煤矿、养殖场和城镇生活污水处理，划定地下水饮用水源保护区等对策建议。

清水河；地下水；质量；保护

目前国内对地下水质量的无机污染指标研究较多，有机污染指标研究较少。尽管地下水中微量有机物和持久性有机物已被部分检出[1]，但在2011年之前贵州都未曾开展过针对有机污染指标的地下水水质调查评价工作。为此，2011-2015年中国地质调查局下达了“西南地区岩溶地下水污染调查评价”、“西南主要城市地下水污染调查评价”等项目，目前已完成了贵州全省面积地下水污染调查评价工作。在上述项目成果的基础上，本研究对贵州清水河流域地下水进行了质量综合评价，并结合研究区的水文地质条件和主要污染源分布，查明了研究区对地下水水质造成影响的主要污染物来源和污染途径。其成果以期对研究区的地下水开发利用和地下水污染防治提供科学依据。

1 研究区地下水系统概况

研究区域位于贵州省中部，地理坐标为东经106°41′～107°26′，北纬26°10′～27°15′，面积4025km2。涵盖了贵阳市的乌当区、修文县和开阳县部分地区，黔南州的龙里县、贵定县，福泉市以及瓮安县部分地区。整体位于贵州省二级高原面，地势总体南高北低,以峰林谷地地貌为主，隶属长江水系，地表河流发育，以清水河及其支流为主。构造单元上位于黔北台隆和黔南台陷两个二级构造单元的过渡带，以南北向和东西向发育的断裂、褶曲为主。地层除缺失侏罗系和白垩系外，从前震旦系到第四系均有出露，主要以寒武系和三叠系地层的碳酸盐岩出露面积最广。区内属北亚热带湿润性季风气候，多年平均降水量为1200mm，主要集中于5—10月。

岩溶地下水系统是岩溶地区最基本的系统，本文采用了裴建国等[2](2008)对西南岩溶石山地区岩溶地下水划分的成果，作为研究区的地下水系统划分。该地下水系统的划分原则是：(1)岩溶地下水系统必须具有完整的补给、径流、排泄条件，且边界条件清楚，系统内部水力联系密切。(2)流量大于50L/s的必须划分，小于50L/s或分散排泄的、或无明显排泄口的视具体条件酌情处理。(3)利用现有的资料先在室内进行划分，圈定系统边界，然后再进行野外调查和验证。并按岩溶地下水出露条件，将岩溶地下水系统划分为由地下河的干流及其支流组成的且具有统一边界条件和汇水范围的地下河系统、以个体岩溶泉的形式出露地表且具有统一的边界条件和汇水范围的岩溶泉系统、分散排泄或无明显排泄口且边界条件和汇水范围可能是共同的，也可能是不统一的分散排泄系统。综上，研究区共划分地下水系统19个，其中地下河系统8个，岩溶泉系统2个，分散排泄系统9个(图1)。

2 地下水采样点的设置

对岩溶区地下水水质的准确评价主要取决于参评点的代表性[3]。根据地下水污染地质调查评价规范(DD2008-01)，本次采样点的设置以区域水文地质条件和地下水系统的划分为基础。在调查分析每个地下水系统的主要排泄点、研究区潜在污染源分布、地下水开发利用现状后，将研究区采样点划分为以下4类：(1)为保障人民群众的饮水安全，设置地下水集中供水水源点；(2)为查明研究区潜在污染源对地下水水质的影响特征，设置已污染点；(3)为控制污染源分布区地下水水质现状，设置疑似污染点；(4)在以上三类采样点的设置前提下，对各地下水系统内未控制到的集中排泄点或主要分散排泄点，设置区域控制性点。综上，确定地下水采样点80处(图2)，其中饮用水源点46处，已污染点5处，疑似污染点5处，控制性水点24处。全部水样集中在平水期采集。

图1 清水河流域水文地质略图1-第四系孔隙水；2-基岩裂隙水；3-岩溶溶孔-溶隙水；4-岩溶溶隙-溶洞水；5-岩溶溶洞-管道水；6-岩溶泉；7-地下河出口；8-天窗；9-地下水开采井；10-地下水流向；11-地下河系统；12-岩溶泉系统；13-分散排泄系统；14-系统界限；15-逆断层；16-正断层；17-性质不明断层；18-研究区范围；19-县界限；20-县政府驻地

3 样品采集测试

本次样品的采集和测试都严格按照《地下水污染调查评价规范》(DD2008-01)执行，在该规范中对样品野外采集质量和室内检测质量都作出了严格要求，并建立了全流程现代化取样分析技术体系[4]。本次为控制样品采集、运输过程的可靠性，样品均在地下水天然出露口采集，有机水样使用美国National Scientific公司生产的棕色玻璃瓶，运输过程中采用保温箱和冰块进行低温保存，并在采集后6日内送到实验室；另外，还采集了平行样、空白样和空白加标样进行评估。对室内测试的质量控制，除选择必须具备国家计量认证、国家实验室认可的测试单位，实验室内部还采用插入国家水样标准物质和水样加标回收两种方式相结合，送检样品合格率为100%。

图2 清水河流域地下水系统及采样点分布图1-地下河系统；2-岩溶泉系统；3-分散排泄系统；4-采样点位置；5-流域界线

地下水样品测试指标包括溶解性总固体、总硬度、硝酸根、亚硝酸根、铵离子、硫酸根、氯离子、氟离子、碘离子、钠、铁、锰、铅、锌、镉、六价铬、汞、砷、硒、铝、铜、挥发性酚类、耗氧量共23项无机物指标；1,1-二氯乙烯、二氯甲烷、三氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、苯、三氯乙烯、1,2-二氯丙烷、甲苯、1,1,2-三氯乙烷、四氯乙烯、氯苯、乙苯、苯乙烯、溴仿、对二氯苯、苯并(a)芘、邻二氯苯、三氯苯、氯乙烯、1,2-二氯乙烯、二甲苯、六氯苯、γ-BHC、总六六六、总滴滴涕共27项有机物指标。

4 地下水质量评价

4.1 地下水质量现状

本次地下水质量评价依据《地下水污染地质调查评价规范》(DD2008-01)和《地下水质量标准(修订版)》(GB/T14848-2007)提供的地下水质量单指标和综合指标评价方法。评价结果显示，清水河地下水质量总体较好，所有参评的80组地下水样品中，不经任何处理可直接饮用的地下水(Ⅰ～Ⅲ类水)中，未见Ⅰ类水点，Ⅱ、Ⅲ类水点共70组占总水点87.5%；经适当处理可以饮用的地下水(Ⅳ类水)共6组占总水点7.5%；有4组占总水点5%的地下水不能直接饮用(Ⅴ类水)，需经专门处理后才可饮用。

从地下水质量影响指标分析结果来看，27项有机物指标均未检出，23项无机物指标中超Ⅲ类水质标准的有9项：三氮(NO3-、NO2-、NH4+)、铁、锰、铝、氟、硫酸根、总硬度，其中氟为无机毒理指标，其他为无机常规指标。三氮是研究区最主要的超标离子，超标5点次(NH4+超标3点次、NO3-超标1点次、NO2-超标1点次)；其次为铝离子，超标2点次；其余的铁、锰、氟、硫酸根、总硬度各超标1点次(见表1)。

表1 研究区水质超标离子明细表

在单点评价结果的基础上，按地下水系统、各点水文地质条件和潜在污染源分布，对研究区地下水水质进行以下分区：①无明显污染源分布，水质点评价结果为Ⅰ～Ⅲ类分布的地下水系统，按补径排条件和水质点分布，划分区域水质。②对水质点评价结果为Ⅳ、Ⅴ类分布的地下水系统，根据污染源分布、污染途径和水文地质条件划分为Ⅳ、Ⅴ类水质区。

区域地下水水质划分结果显示：研究区地下水水质整体较好，无Ⅰ类地下水区域，Ⅱ、Ⅲ类地下水区域占总面积的93.84%；Ⅳ、Ⅴ类地下水区域仅占总面积的6.16%，分布在久长集镇-六屯三合(Ⅰ1)、龙岗大水塘(Ⅰ4)和湾寨毛栗-龙里簸箕(Ⅰ8)三个地下河系统，禾丰马头-扎佐新民(Ⅲ4)、仙桥鸡场-中坪高庄(Ⅲ3)和开阳响水洞(Ⅲ1)3个分散排泄系统，共6个地下水系统中。具体分布见图3。

图3 清水河流域区域地下水质量评价成果示意图1-Ⅱ类水及控制点；2-Ⅲ类水及控制点；3-Ⅳ类水及控制点； 4-Ⅴ类水及控制点；5-地下河系统及编号；6-岩溶泉系统及编号；7-分散排泄系统及编号

4.2 污染物来源分析

研究区地下水水质评价为Ⅳ、Ⅴ类水的水点大多分布在煤矿、养殖场和人口集中的北部和西北部，共涉及到6个地下水系统(图3)，下文以地下水系统为单元，逐个分析影响地下水水质的污染物来源及污染途径。

Ⅰ1(地下河系统)位于久长镇集镇至六屯乡三合，系统内有多家磷化工企业，调查时均建设有污水处理厂，其附近水点采样分析均未发现超标。但在系统西南部的QS02地下河出口，检测出硝酸根超标，调查发现其补给区方向有一人口集中的集镇，生活污水排入地表河流，间接影响河流两侧地下水水质[5]，另在地下河主管道上分布一养殖场，产生的污水通过落水洞直接进入地下河系统中。

Ⅰ4(地下河系统)位于龙岗镇大水塘至琴堡，QS37为系统西部集中排泄的地下河出口，检测出硫酸根和总硬度严重超标。系统内人口较分散，仅在该地下河管道东北主径流方向1km处有一大型养殖场，产生的污水直接排入落水洞中，是岩溶区常见的排泄区近源污染。

Ⅰ8(地下河系统)位于湾寨乡毛栗至龙里县簸箕，系统内土地利用以自然山林为主，生态环境较好，仅中部有两处废弃的煤矿。受煤矿开采的扰动，以及采空区积水的影响，导致矿区范围内QS56、QS83两地下河出口铝超标。

Ⅲ1(分散排泄系统)位于开阳县县城至米坪乡五寨，该系统分布有县城人口集中居住地，调查时县城污水处理厂规模较小，污水收集管网布设区域较小，生活污水不能全部收集、处理，未处理部分直接排放到地表河流。另外，县城生活垃圾填埋场无防渗处理措施，随意堆放于山间沟谷中。受生活污水污染的地表河流及生活垃圾产生的渗滤液通过落水洞进入开阳县响水洞地下河，在QS12、QS14、QS16地下河的明流段和总出口处，均检测出铵根超标。

Ⅲ3(分散排泄系统)位于仙桥乡鸡场至中坪镇高庄，此系统仅QS49地下河出口有氟离子和亚硝酸盐超标，根据调查补给区有多家正在开采的煤矿，且在地下河出水口附近有一养殖场。煤矿矿坑排水、煤矸石渗滤液及养殖场产生的污水通过落水洞直接进入地下河系统，由于该地下河流量大、煤矿区位置远，煤矿污水经过稀释及地下水水自净后，仅检测出氟离子超标；养殖场为近源污染，污染较为直接，检测出亚硝酸盐超标较为严重。

Ⅲ4(分散排泄系统)位于禾丰乡马头至扎佐镇新民，系统内有多家已停产煤矿，煤矿开采层为二叠系龙潭组(P3l)含煤层,其下伏地层为二叠系茅口组(P2m)的灰岩地层，为系统内主要的含水层。龙潭组煤矿采空区积水通过开采导致的扰动或断裂构造等，下渗进入茅口组含水层，导致系统内QS54地下河出口铁超标、QS55岩溶泉锰超标。

5 结论与保护对策

贵州清水河流域地下水整体水质较好，仅检测出部分无机指标超标，无有机指标检出。在80组地下水样品中Ⅳ、Ⅴ类不可直接利用的地下水共计10组，分布面积占研究区总面积的6.16%。主要超标组分为三氮(NO3-、NO2-、NH4+)、铁、锰、铝、硫酸根、总硬度等。影响研究区地下水水质的主要污染来源以养殖场产生的污水，正在开采或已闭坑的煤矿产生的矿坑水，煤矸石和堆煤场产生的渗滤液为主，生活污水次之。区内岩溶发育，污染物通过落水洞、洼地等进入地下水系统是最主要的污染途径。

针对研究区地下水水质恶化现状、污染源分布及污染途径等，提出以下5点保护对策：

(1)对煤矿区污水集中处理。建设污水处理设施对正在生产煤矿矿坑排水、已闭坑煤矿采空区积水进行处理[6]。对矸石堆和堆煤场将场地建设于地下水防污性能较好地带，加大防渗措施，建导流沟将浅层淋溶水引出处理[7]。

(2)对养殖场排污合理处置。采用干湿分离、雨污分离等排污技术，建立三级沉淀池[8]对养殖场产生的污水进行处理，粪便等通过环保运输的方式运送到垃圾填埋场进行卫生填埋。

(3)控制城市污染源。城市生活污水和生活垃圾对地下水水质影响较大，因此需要逐步提高污水处理率、进一步加强污水回收管网系统；科学规划垃圾填埋场选址、配套渗滤液回收处理系统；并规划建设乡镇级别的污水处理厂和垃圾填埋场[9]。

(4)划分地下水饮用水源保护区。根据区域水文地质条件，科学合理地划定水源地保护区[10]，严格控制监督保护区内污染物排放。保护区内生态环境，为人民生活饮用水安全提供保障。

(5)开展地下水水质监测。对研究区重要地下水水源点、污染源集中分布区进行地下水水质长期监测，及时更新地下水水质现状，识别地下水恶化趋势，为地下水资源的合理利用和保护提供科学保障[11]。

[1] 文东光，林良俊，孙继朝，等.中国东部主要平原地下水质量与污染评价[J].地球科学,2012,37(2)：220-228.

[2] 裴建国，梁茂珍，陈阵.西南岩溶石山地区岩溶地下水系统划分及其主要特征统计[J].中国岩溶，2008,27(1)：6-10.

[3] 杨秀丽，罗维，邹胜章，等.贵州观山湖区至白云区地下水有机污染现状与防治对策[J].中国岩溶，2015,34(4)：375-381.

[4] 孙继朝，刘景涛，齐继祥，等.我国地下水污染调查建立全流程现代化调查取样分析技术体系[J].地球学报,2015,36(6)：701-707.

[5] 刘景涛，孙继朝，林良俊，等.广州市地下水环境三氮污染初探[J].中国地质，2011,38(2):489-494.

[6] 杨秀丽，罗维，刘秀伟，等.煤矿集中开采区水环境污染类型及防治对策[J].贵州地质,2014,31(3):234-240.