蚌埠市河漫滩区浅层地下水质量及污染评价

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(1.安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)

蚌埠市河漫滩区浅层地下水质量及污染评价

陈雪梅1，张刘柱1，郑立博1，席恺1，张成银2

(1.安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)

利用2012-2017年蚌埠市城市地质调查地下水水样测试结果，采用单项组分评价法和综合评价法进行地下水质量评价，采用单要素污染指数和迭加型指数法进行污染评价。地下水质量综合评价结果显示，蚌埠市河漫滩区浅层孔隙水Ⅳ、Ⅴ类水所占比重较大。地下水污染评价结果显示，未受污染的占11.54%，轻度污染的占23.08%，中度污染的占15.38%，重度污染的占50.00%。蚌埠市河漫滩区浅层地下水污染形势总体较为严峻，应加强区域地下水保护，编制专项水污染防治规划，加强地下水监测，建立并完善地下水动态监测网络，提升地下水污染防治能力，遏制地下水污染恶化，改善水环境质量，有效保护蚌埠市河漫滩区地下水资源的质量。

河漫滩；地下水质量；地下水污染

地下水具有水资源和矿产资源的双重属性，以其易采易补、调节能力强、水质好和动态资源等优势，成为工业农业生产、城镇建设和生活饮用的主要供水水源。但近些年随着该地区经济的快速发展，当地地表水污染日益严重，人们对地下水的依赖更加明显[1]。地下水对研究区的工业、农业以及生活等起着十分重要的作用，因此，了解研究区的地下水质量和地下水污染情况具有十分重要的意义。本次将2012-2017年开展的蚌埠市城市地质调查地下水水样测试结果，对研究区的河漫滩区浅层地下水质量和污染情况进行分析和评价。

1 区域水文地质概况

研究区处在淮北平原和江淮波状平原两大地貌单元的交接地带。研究区受地质构造影响，尤其是燕山期以后的新构造运动，奠定了近东西向的纬向构造和北北东向的新华夏构造两种构造体系的复合与迭加，同时在很大程度上控制着不同时期沉积物的分布[2]。自晚第三纪以来，大致以淮河为界，淮河以南整体以上升为主，表现为间歇性和震荡性，松散岩层沉积厚度一般小于30 m，缺失晚第三纪和早更新世地层，而且中上更新世地层不连续。淮河以北整体以下降为主，且具有自东向西、自南向北沉降幅度增大的不均匀性特点，松散岩层沉积厚度在淮河北岸一般大于50m，由南向北逐步增厚。这些特性控制着研究区内含水岩组的发育与分布，决定着地下水的运移与埋藏。研究区内河漫滩区土体类型为粘性土、砂性土双层或多层土体，岩性主要为灰黄-棕黄色粉质粘土、粉土，灰黄-灰黑色粉土、粉砂和淤泥质粉质粘土、粉土。粉土和粉砂结构松散，粘性土体一般呈软塑状态，土体水平层理发育，单层厚度较薄，呈双层或多层结构，有利于地表水体下渗。

根据以往研究，区域水文地质条件可分为松散岩类孔隙含水岩组和块状岩石裂隙含水岩组。蚌埠市松散岩类孔隙水划分为四个含水层组，分别为第一层含水层组(Q4、Q3)、第二层含水岩组(Q3)、第三层含水岩组(Q2、Q1)和第四层含水岩组(N2、N1)。第一层含水岩组由粉砂层组成，富水性变化较大；第二层含水层组由多层中细砂层组成，含水丰富，作为主要供水目的层；第三层含水层组由中细砂组成，含水较丰富；第四层含水岩组含砾中粗砂组成，富水性中等。本次主要研究第一层和第二层含水岩组地下水质量和地下水污染。

2 评价方法

2.1 样品采集与测试

2.1.1 样品采集

2014年9月至2015年4月蚌埠市河漫滩区浅层地下水进行采样。简分析样品数70组，全分析样品数26组。简分析测试指标包括：pH、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、溶解性总固体等；全分析测试指标包括：pH、NH4+、Cl-、SO42-、F-、NO2-、NO3-、COD、总硬度、溶解性总固体、Pb、Cd、Mn、As、Hg、Cr6+、Fe、CN-、酚等。

2.1.2 测试

水样测试由安徽水文工程勘察研究院实验检查中心测定。各项目以GB/T8538-2008《饮用天然矿泉水检验方法》为监测依据。对所有水样测试结果进行可靠性检验，均满足相对误差限值。

2.2 数据分析方法

本文地下水质量评价采用单项组分评价法和综合评价法。常用的综合评价方法有内梅罗指数法、模糊综合评价法、BP、Hopfiled神经网络评价法等[3-4]。本文采用单因子确定地下水质量类别。即按指标或组分值所在的指标或组分限制区间确定地下水质量类别，不同地下水质量类别的指标限制相同时，从优不从劣。地下水质量综合评价采用内梅罗指数法，根据指数计算结果确定地下水质量级别[5]。

浅层地下水污染评价采用单要素污染指数和迭加型指数法。根据工作区地下水的背景值或对照值进行研究区地下水污染现状进行评价。

3 结果与讨论

3.1 地下水质量评价

3.1.1 单项组份检出率

工作区地下水组份检出率除Hg、Cr6+和酚外，基本在32%以上。其中Hg的检出率为1%，Cr6+和酚含量均小于检出限。

3.1.2 单项组份超标率

单项组份超标率占样本数10%以上的地下水水样从大至小分别为Mn、总硬度、溶解性总固体、Fe，在10 %以下的从大至小分别为Pb、NH4+、NO3-、SO42-、Cl-、COD、As、F-和pH；未超标组份为NO2-、Cd、Hg、Cr6+、CN-和酚。

单项指数P>5和3

3.1.3 综合评价

本次浅层孔隙水水样共计26个，其中评价质量级别为良好(Ⅱ)水样点8个，占水样总数的30.78%；评价质量级别为较差(Ⅳ)的水样点9个，占水样总数的34.61%；评价质量级别为极差(Ⅴ)的水样点9个，占水样总数的34.61%。可以看出研究区内浅层孔隙水Ⅳ、Ⅴ类水所占比重较大，影响质量的主要因子主要为NH4-、NO3-、Cl-、SO42-、总硬度、溶解性总固体、Pb 等，总体浅层孔隙水质量较差。见表1。

3.2 地下水污染评价

根据本次地下水质量评价结果选取在地下水中检出率高和在水质评价中超标率高的组分或指标进行地下水污染评价，分析组分或指标为：pH、NH4+、Cl-、SO42-、F-、NO2-、NO3-、COD、总硬度、溶解性总固体、Pb、Cd、Mn、As、Cr6+、Fe共16项。

特点是Cl-、NO3-、F-、总硬度、溶解性总固体含量普遍升高，污染程度属中等或严重。乡镇村所在地、尤其是排污沟两侧及垃圾填埋场地段地下水污染严重，污染组份较为复杂地下水污染严重，污染组份较为复杂。

单要素污染指数评价结果表明：浅层孔隙水污染较严重的组分或指标为SO42-、Cl-、NO3-、总硬度、溶解性总固体、Mn、Fe、COD、NH4+等。利用迭加型污染指数进行综合评价，调查区浅层孔隙水普遍受到污染，未受污染的累计样本数占其评价样本总数的11.54%，轻度污染的累计样本数占其评价样本总数的23.08%，中度污染的累计样本数占其评价样本总数的15.38%，重度污染的累计样本数占其评价样本总数的50.00%，见图1。在所评价的十六项组份中均有不同程度的变异(表2)；污染的地表水体对周围地下水主要是引起溶解性总固体、总硬度的升高。但对某一地段，尤其是地表水体周围的地下水中组份的变异原因较为复杂，可能是多种污染源的污染组份综合作用的结果。

图1 迭加型污染指数综合评价结果

3.3 主要污染组份存在的形式及其来源

3.3.1 总硬度、溶解性总固体、CI-、SO42-污染

总硬度、溶解性总固体、CI-、SO42-污染，这四个污染指数往往具有明显地相关性，具体的说硬度升高是地下水上述几项组份污染的特征参数。工作受这种污染的地区主要是城镇村所在地，其污染来源多半是生活废水和生活垃圾。

地下水硬度(以CaCO3计)升高，通过钙及镁离子的升高来体现。由于地表环境的污染，有机物分解产生的大量CO2溶于水，使下渗水的CO2分压增加，同时水中HCO3-含量升高，pH值降低，使难溶的钙镁碳酸盐产生溶解。在城市垃圾或受污染的表层土壤都积聚着的易溶盐，随水入渗增加了地下水中钙镁离子的含量。同时水渗过包气带时常常产生水中的钾钠与土壤或沉积物中的交换性钙镁产生交换，同样也使地下水的Ca2+、Mg2+含量升高。经历上述三种反应，使固相中的钙镁转到液相(地下水)中去，主要使地下水Ca2+、Mg2+增加，其次是CI-、SO42-、NO3-增加，再者是HCO3-、Na+和K+增加，结果使可溶性总固体增加。

3.3.2 NO3-N污染

在地下水中NO3-N是溶解状态氮的主要形式，其来源主要是土壤中的有机氮、硝酸盐及 “三废”及化肥等，工作区浅层孔隙水NO3-N含量升高原因主要是人为污染引起的。

人类活动引起了环境的变化，尤其是人类排出的有机质含量很高的废弃物与环境发生一系列物理化学和生物化学作用，有利于其它形态的氮向NO3-N转化，在局部地段过量富集，使自然界正常的氮循环遭到破坏。大气降水和各类地表水在重力作用下运载NO3-N沿土壤和地层的孔隙及地质结构被破坏所提供的通道进入含水层。调查区既有污染源又有进入含水层的途径和载体，也具备了发生硝化作用的反应物和条件。随着人为影响因素的逐渐加强，上述作用逐渐增大，从而使各类不同环境条件下、尤其是浅层孔隙水中NO3-N含量不断升高。

3.3.3 铁、锰污染

研究区Mn、Fe的超标主要是自然异常，地下水中的铁、锰来源，一方面是由于区内地层存在有富含铁、锰的矿物，另一方面除天然成因外，含铁、锰的工业废水污染也会导致浅层地下水中铁锰离子含量的增高。由于区内浅层地下水普遍受到污染，其中微生物的增加、在其分解有机物的过程中能使含水层中的不溶性锰还原为可溶状态，同时释放出二氧化碳。区内部分地段地下水PH值的降低、在还原条件下，促使铁呈二价铁被溶解，且二价铁的化合物的溶解度要比三价铁高得多，使每升地下水中的铁含量高达数毫克。

表1 浅层孔隙水质量评价结果表

表2 蚌埠市河漫滩区浅层孔隙水污染特点

4 结语

(1)通过城市地质调查的地下水调查评价工作，在地下水污染野外调查、样品采集、测试、数据分析等方面形成了一套比较成熟的技术方法体系。

(2)通过收集研究区地下水测试的数据，分析评价研究区地下水质量和地下水污染，为后续与水工环地质调查相关的科学研究工作提供了基础依据。

(3)评价结果显示研究区河漫滩区地下水质量总体不容乐观，污染形式严峻。建议加强地下水的保护工作：严格按照蚌埠市水污染防治工作方案，防治地下水污染，改善水环境质量；尽快编制并组织实施淮河流域蚌埠段水污染防治“十三五”规划；建立地下水保护体系，加强地下水监测，建立和完善地下水动态监测网络。尽快推进地下水污染调查评价及地下水脆弱性评价工作，为提升地下水污染防治基础能力、保护地下水资源与环境提供理论依据。

[1]候香梦. 皖江城市带地下水质量与污染评价[J].长春工程学院学报.2016.17(2)，56-59.

[2]李振江, 夏重顺，等.安徽省蚌埠市供水水文地质勘探报告(1：25000)[R].安徽省地质矿产局第一水文地质工程地质队.1986，22-23.

[3]卢文喜，李迪，张蕾，等.基于层次分析法的模糊综合评价在水质评价中的应用[J]节水灌溉.2011.(3):25-28.

[4]初海波，卢文喜，尹津航，等．BP网络、Hopfield网络在水质评价应用中的比较研究[J].中国农村水利水电.2011.(10):70-72.

[5]文冬光，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].中国地质大学学报.2012.37(2)：220-228.

QualityandpollutionassessmentofshallowgroundwaterinfloodplainareaofBengbuCity

CHENXue-mei1，ZHANGLiu-zhu1，ZHENGLi-bo1，XIKai1，ZHANGCheng-yin2

(1.The first hydrogeological engineering geological survey bureau of Anhui Geological Prospecting Bureau, Bengbu, Anhui 233000, China；2.Water conservancy Research Institute of Huaihe Water Conservancy Committee of Anhui Province, Bengbu, Anhui 233000, China)

Using the test results of groundwater samples in Bengbu city geological survey in 2012-2017, Single component evaluation method and comprehensive evaluation method were adopted to evaluate groundwater quality. Single factor pollution index and superposition index method were adopted to evaluate the pollution of groundwater. The comprehensive evaluation of groundwater quality shows that the proportion of shallow pore water IV and V water in the floodplain area of Bengbu is larger. Groundwater pollution assessment showed that 11.54% of non polluted, 23.08% of moderate pollution, 15.38% of moderate pollution, 50% of heavy pollution. Bengbu, the floodplain area of shallow groundwater pollution situation is more serious, should strengthen regional groundwater protection, compile special planning of water pollution control, strengthen groundwater monitoring, establish and improve the groundwater monitoring network, enhance the ability of prevention and control of groundwater pollution,curb the deterioration of groundwater pollution and improve the quality of water environment, and effectively protect the quality of groundwater resources in the floodplain of Bengbu River.

river flat；groundwater quality；pollution assessment

P641.8

A

1004-1184(2017)05-0034-04

2017-04-25

蚌埠市城市地下水调查项目(2012-g-28)

陈雪梅(1984-)，女，安徽宿州人，工程师，主要从事水工环地质调查研究工作。