甘肃省苏干湖盆地地下水质量评价

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(甘肃省地质环境监测院/甘肃省地下水工程及地热资源重点实验室，甘肃 兰州 730050)

甘肃省苏干湖盆地地下水质量评价

刘明霞，吕红艳，刘凯欢，陈海龙，候燕军

(甘肃省地质环境监测院/甘肃省地下水工程及地热资源重点实验室，甘肃 兰州 730050)

苏干湖盆地；地下水；水化学特征；地下水质量区划

地下水是生态环境系统的重要子系统，是联系岩石圈、生物圈与大气圈的纽带，蕴含着地质环境演变的丰富信息，地下水的化学成分是地下水与环境—自然地理、地质背景及人类活动—长期相互作用的产物[1]。目前对苏干湖盆地的研究多集中在对其水资源现状[2]和大、小苏干湖的湖水补给来源[3]的研究。本文对苏干湖盆地地下水的铁、锰、碘、氟、pH、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、溶解性总固体和总硬度等含量进行了分析，并依据饮用水质量标准，对苏干湖盆地地下水进行质量区划，为开发利用当地地下水提供科学依据。

1 材料与研究方法

1.1 研究区域概况

苏干湖盆地位于甘肃省阿克塞县境内，东起大、小哈尔腾河出山口，西至大苏干湖，北至阿尔金山和党河南山南麓，南以赛什腾山和土尔根大坂山北麓为界。包括建设乡和团结乡两个行政乡，调查区盆地总面积为7 558 km2。除零星的牧区外，盆地基本上全是荒漠、戈壁，气候寒冷，海拔2 800～3 900 m，属高海拔严寒地区，年平均气温0℃～3℃，在此特殊的自然条件下，盆地基本上保持了原始生态。

苏干湖盆地地下水的主要补给来源是河流入渗，大气降水，融雪、冰川融水以地表洪流和地下径流的形式补给盆地地下水。地下水自东向西径流，地下水径流水力坡度大约为5.6‰，在盆地中部附近受基地隐伏断裂构造影响，在当中泉南河、当中泉、努呼图泉一线呈泉水形式溢出。到苏干湖泉水溢出径流至大小苏干湖湿地，地下水径流受阻第二次转化为地表水，汇入尾闾湖—大、小苏干湖。最终消耗于泉水溢出带的蒸发蒸腾和湖面蒸发，完成一个完整的水文循环。

1.2 数据来源

本研究的所有数据采集按照《地质矿产实验室测试质量管理规范(DZ0130-2006)和《地下水污染调查评价规范》(DD2008-01)执行。

1.3 研究方法

根据《地下水质量标准》(GB/T14848-93)，其中I类和II类地下水组分含量低或较低，适用于各种用途，III类以生活饮用水卫生标准为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水，I类-III类水均可直接饮用，为适宜类；IV类以农业和工业用水质量要求以及一定水平的人体健康分险为依据，适用于农业和部分工业用水，适当处理后可作为生活饮用水，为较适宜类；V类水质指标超标，不宜作生活饮用水，为不适宜类。绘制各组分含量分布图，反映苏干湖盆地地下水中天然的或已受到污染的各组分空间的分布情况。分布图按照表1将各组分含量划分为三个区间(I类-III类、IV类和V类)。依据地下水供水适宜性划分表，通过叠加计算，进行苏干湖盆地地下水质量区划。

表1 地下水适宜性划分表 mg/L

说明：备注中碘*≥0.01按照《碘缺乏病病区划分》(GB16005-2009)中碘缺乏病水碘中位值，其余值为《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中小型集中式供水和分散式供水水质指标限值。

表2 苏干湖盆地地下水水化学特征表

注：pH为无因次量，其余组分单位为mg/L

2 结果与原因分析

2.1 结果

依据国家饮用水分类标准，地下水中碘、氟、溶解性总固体、总硬度、PH、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰等的均值、极大值、极小值和质量分类分别见表2。

1)铁、锰、碘、氟元素、pH值。苏干湖盆地地下水的铁、锰、碘离子均没有超标，且都属于Ⅰ类水；盆地地下水的pH值平均为8.14，极小值为7.49，极大值为8.91，全区为弱碱性水。全区只有1个样品点F属于较适宜区的范围，值为1.03 mg/L，其余都属于适宜区。

2)三氮(硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮)。如表2和图1所示，硝酸盐含量都在适宜区的范围内，位于花海子和努呼图附近的地下水为Ⅱ类和Ⅲ类水，其余区域都为Ⅰ类水；地下水亚硝酸盐均值为0.014 mg/L，极大值为0.169 mg/L，极小值为0.001 mg/L，所有值都在适宜区的范围内，位于花海子和建设乡附近的地下水划分为Ⅱ类和Ⅲ类水，其余区域都为Ⅰ类水；盆地地下水氨氮均值为0.036 mg/L，极大值为0.28 mg/L，极小值为0.016 mg/L，所有值都在适宜区的范围内，位于花海子、建设乡和努呼图附近的的地下水划分为Ⅱ类和Ⅲ类水，其余区域都为Ⅰ类水。这一结果表明：苏干湖盆地地下水“三氮”均无超标，但有些区域“三氮”为Ⅲ类水，“三氮”的分布相近，Ⅲ类水的分布有分散性的特点，即“三氮”为点状污染造成的，污染不具有区域性和连续性。

图1 苏干湖盆地地下水三氮含量分布图

3)溶解性总固体、总硬度。 如表2和图2所示：苏干湖盆地地下水中的TDS平均值为648 mg/L,在小苏干湖内取样点的溶解性总固体含量甚至为2.2 g/L和2.58 mg/L，地下水较适宜区和不适宜区分布于大、小苏干湖及周围地区，其余地区均为适宜区。苏干湖盆地地下水总硬度平均值为252 mg/L，极大值为755 mg/L，极小值1 mg/L；大于650 mg/L的不适宜在盆地中有3处分布，且都位于大、小苏干湖及周围，450～650 mg/L的较适宜区位于不适宜区的外围地带。苏干湖盆地地下水溶解性固体和总硬度分布图比较相似，盆地自东向西，溶解性总固体和总硬度有增大趋势，在大、小苏干湖附近呈现最大值。

图2 苏干湖盆地地下水溶解性总固体、总硬度含量分布图

4)地下水质量区划。苏干湖盆地地下水适宜区面积约为5 397.6 km2，占盆地总面积的71.4%；较适宜区位于苏干湖盆地的西部，面积约为1 844 km2，占盆地总面积的24.4%；不适宜区位于大、小苏干湖附近，面积约为247 km2，占整个盆地总面积的3.3%(图3)。不适宜区和较适宜区主要是由于溶解性总固体和总硬度两个指标超标引起的。

图3 苏干湖盆地地下水质量区划图

2.2 原因分析

祁连山、北山及走廊山脉，含氟硅酸盐广布，经物理化学风化和生物作用及水文地球化学作用，为走廊平原区地下水氟的富集提供了物质来源[4]。研究区属温带干旱气候，降水稀少，空气干燥，蒸发强烈[4]。因此，与大同盆地[5-6]和北京南部地区[7]类似，土壤盐渍化、强烈的蒸发浓缩作用是引起苏干湖盆地个别取样点氟超标的主要原因。此外，人类活动污染和地下水不合理开采对地下水氟化物也有一定的影响[7]，化肥含有一定氟化物，在传统灌溉条件下使用肥料，能使水中氟离子富集，这可能也是引起氟离子含量高的一个原因。

农耕区过多地使用氮肥，会使12.5%～45%的氮从土壤中流失并污染地下水，人工氮肥(尿素、碳铵、硫铵、硝铵)和有机肥均含有大量的氮化物，进入土壤后最终以氨氮形式存在，一部分被植物和作物吸收；一部分在微生物的作用下经硝化转变成硝酸盐随入渗直接进入含水层；另一部分则被土壤吸附而滞留在土层中，在灌溉条件下，又可转化为硝酸盐而进入地下水[8]。鉴于此处有一定的农耕和放牧活动，因此推测氮肥施用量过高或不合适放牧方式是导致苏干湖盆地地下水“三氮”呈点状污染的主要原因。

本研究对溶解性总固体和总硬度的分析与赵江涛等[9]研究结果一致。赵成等[10]对苏干湖盆地的研究发现：苏干湖盆地地下水自东向西径流。本研究表明地下水中的溶解性总固体、总硬度的含量和地下水的径流方向相一致。小苏干湖TDS比以往研究中1～1.2 g/L偏大[1]，可能是跟取样季节的蒸发量不同有关，不同年代和取样的季节是否对苏干湖水的矿化度有影响还需要进一步的研究。

3 结语

苏干湖盆地地下水基本上无工业污染和生活污染，地下水不适宜区面积仅占盆地总面积的3.3%。氮肥施用量过高或不合适放牧方式是导致盆地地下水“三氮”呈点状污染的主要原因。个别样点氟超标，这应该引起我们的重视，地下水质量的优劣，直接关系到人类的健康生存、生物多样性的保护和经济、社会、生态的可持续发展。

[1]王大纯，张人权，等.水文地质学基础[M].地质出版社.1995.6.

[2]赵成，杨俊仓，等.苏干湖盆地水资源与生态环境及其向区外调水的影响.冰川冻土.2013.35(2):402-407.

[3]候燕军，王建红，等.应用氢、氧同位素研究苏干湖盆地大、小苏干湖湖水补给来源.2010.19(3).66-69.

[4]巴建文，闫成云，等.河西走廊平原区地下水中氟的富集规律及成因探讨.干旱区资源与环境.2010.24(3):93-97.

[5]梁川，苏春利，等.大同盆地高氟地下水的分布特征及形成过程分析[J].地质科技情报.2014.33(2):154-159.

[6]秦兵，李俊霞，等.大同盆地高氟地下水水化学特征及其成因[J].地质科技情报.2012.31(2)：106-111.

[7]姜体胜，杨忠山，等.北京南部地区地下水氟化物分布特征及成因分析.干旱区资源与环境.2012.26(3)；96-100.

[8]韩颖，张宏民，等.大同盆地地下水高砷、氟、碘分布规律与成因分析及质量区划.中国地质调查.2017.4(1):58-68.

[9]赵江涛，周金龙，等.新疆焉耆盆地平原区地下水溶解性总固体时空演化.农业工程学报.2016.32(5):120-125.

[10]赵成，杨俊仓，等.苏干湖盆地水资源与生态环境及其向区外调水的影响.冰川冻土.2013.

TheevaluationofgroundwaterqualityofSuganlakebasininGansuProvince

LIUMing-xia，LVHong-yan，LIUKai-huan，CHENHai-long，HOUYan-jun

(Gansu geological environment monitoring institute / Key laboratory of groundwater engineering and geothermal resources in gansu province, Lanzhou,Gansu 730050, China)

Suganhu basin is located in the territory of Gansu province Aksay County, through the investigation of groundwater in suganhu basin of iron, manganese, iodine, fluorine, PH, nitrate, nitrite, ammonia nitrogen, total dissolved solids and total hardness of plasma content, analysis of the distribution of iron and manganese in groundwater in space, and to evaluate the groundwater quality. The results showed that the underground water in the basin was not exceeding the limit of iron, manganese and iodine; Fluorine and pH have only one point in the more suitable area; the distribution of “three nitrogen”(NO3-、NO2-、NH4+) is similar, with a point of pollution; from east to west, the solubility of total solid and total hardness increases; Can be directly drinking (Ⅰ - Ⅲ water) accounted for 71.4% of groundwater resources, the treatment can be drinking water (Ⅳ class) accounted for 24.4% of groundwater resources, can not directly drinkable groundwater resources (Ⅴ water) accounted for 3.3%. The results provide a scientific basis for the rational exploitation of groundwater in this area.

Sugan lake basin；Groundwater；Characteristics of water chemistry；Groundwater quality division

X824

B

1004-1184(2017)05-0031-03

2017-06-14

地质调查项目：“主要平原(盆地)地下水砷氟等评价与安全供水区划”(12120113103700)资助

刘明霞(1984-)，女，甘肃景泰人，工程师，主要从事水文地质、地理信息等方面的工作。

候燕军(1979-)，男，甘肃秦安人，高级工程师，主要从事水文地质、地质灾害及地质环境评价等方面的工作。