桂林市东区地下水硝酸盐污染现状与成因分析<br/>——以白竹干村为例

桂林市东区地下水硝酸盐污染现状与成因分析
——以白竹干村为例

2018-09-21

地下水 2018年5期

(广东省化工地质勘查院，广东广州 510800)

桂林市东区是指桂林市区漓江以东、尧山以西范围，面积110.63 km2面积，处于北回归线附近的低纬度地区，属亚热带季风气候区，气候温和湿润，雨量充沛，多年平均降雨量为1 889.4 mm，最大年降雨量为2 910.9 mm，最小年降雨量为1 342.3 mm[1]。区域上研究区处于南岭山地西段向贵州高原过渡地带，为湘南红色丘陵、黔东山原与桂中喀斯特盆地三大地貌单元的结合部位，地貌形态众多，类型复杂。研究区东部为侵蚀-构造剥蚀成因的中低山，中部及东南部为溶蚀堆积而成的峰丛洼地和峰林平原，西部为漓江冲积形成的河流阶地，总体上，桂林市东区地势东高西低，由北向南微微倾斜。研究区内出露地层主要为东部尧山区域内的紫红色砂岩和漓江两岸及峰林平原区出露的第四系粉质粘土和卵砾石层，其余区域均为灰岩。地下水包含松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水及岩溶水三类，以大气降雨补给为主，沿地层孔隙、裂隙及溶隙随地形由东向西向漓江排泄。

白竹干村位于桂林市东区中上部的一个村庄，地理坐标为25°18′29″，N，110°20′16″E，处于漓江一级阶地上，该村地下水主要类型为松散岩类孔隙水，自东向西流，其地下水位埋深约为5 m，接受大气降水和来自尧山碎岩溶亚区地表水、地下水的补给。经调查发现，白竹干村没有通自来水，该村村民和外来人员均是饮用由自家压水井抽提上来的浅层地下水，其浅层地下水的好坏直接关系到该村所有人的健康，基于此，本次针对该村浅层地下水硝酸盐含量展开调查，以期对该村整体地下水硝酸盐污染状况地了解。

1 采样方法

1.1 水样的采集

分别在枯水期与丰水期，对白竹干村主要饮用水井进行为期两次的浅层地下水硝酸盐含量的调查，枯水期选在2016年12月初进行水样的采集，丰水期是在2016年6月进行；水样均是直接从居民区饮用水井抽提上来的浅层地下水，共采集水样16个。水样盛放在容量为30 ml的棕色瓶中，并滴两滴氯化汞进行灭菌处理，水样取回后迅速保存在处于4℃的冰箱里，在24 h之内对水样进行硝酸盐等组分的含量监测分析。

1.2 水样的分析

用离子色谱仪(DIONEX ICS-1000IC)分析检测NO3-、NO2-、CH3COO-浓度，其分析方法可参考文献[2]。

2 东区及白竹干村地下水NO3-污染历史与现状

2.1 东区地下水NO3-污染历史

据黄旋和陈余道对桂林市2001-2008年枯水期地下水水质检测资料的收集，结果显示，桂林城区地下水硝酸盐氮的含量全部达到Ⅲ类水质标准[3](≤20 mg/L)。由于城市化向东发展，导致东区浅层地下水硝酸盐含量出现大幅增加，而据其2010年对桂林市东区硝酸盐采样调查，结果表明，该区地下水硝酸盐氮含量介于4.47～41.36 mg/L，均值为16.7 mg/L[4]，因此可知，桂林市东区硝酸盐污染程度较高。而其中污染最严重的当属北部地区的白竹干村以及朝阳区的半尾塘、欧阳家，其地下水硝酸盐含量远远超出世界卫生组织规定的饮用水标准。

2.2 白竹干村地下水硝酸盐污染现状

a丰水期 b枯水期

桂林市东区白竹干村地下水硝酸盐含量分布如图1所示，其中图1a为丰水期，图1b为枯水期。该村居民区主要集中在村中部，养殖场与农田主要集中在村东部，把该村分为东、西两部分来进行分析，由图1可知：

(1)该村东部丰水期地下水硝酸盐的平均含量为37.05 mg/L，枯水期为41.68 mg/L。最高浓度为枯水期时的70 mg/L，其硝酸盐含量没有超出《生活饮用水卫生标准》的限制值(<20 mg/L，以N计)。

(2)该村居民区集中在该村的中西部，由图1可以看出，村西部丰水期地下水硝酸盐的平均含量为66.74 mg/L，枯水期为80.55 mg/L，其中村中居民集中区地下水硝酸盐含量最高，丰水期达到116.22～117.58 mg/L，枯水期可达到122.98～142.95 mg/L，由此可以看出，该村居民区地下水硝酸盐含量远远超出了我国规定的饮用水卫生标准。

通过比较图1a与图1b可以看出，白竹干村地下水硝酸盐在枯水期的污染程度要比丰水期的污染程度大，这与枯水期地下水的补给量少有关。整体而言，白竹干村地下水遭受硝酸盐的污染程度较为严重，且存在硝酸盐含量局部很高的现象，主要集中在居民集中区，可见该村地下水中的硝酸盐污染时时刻刻都在威胁着居民的身体健康。

3 该村地下水硝酸盐污染成因分析

浅层地下水受硝酸盐污染的原因是多方面的，主要集中在居民生活污水、垃圾的不恰当处理和动植物粪便长时间的堆积和排放，也有研究表明土地利用及其类型很大程度上影响着地下水的水质[5]。

3.1 生活污水、垃圾对地下水中硝酸盐影响的关系

由于该村居民区较集中，且人口居住较密集，这样居民生活产生的污水、垃圾的不合理处置，随着雨水的淋虑作用入渗到浅层地下水，从而影响浅层地下水的水质，尤其是该村居民建有大量的化粪池，采用该方式排放污水与粪便会通过化粪池流入地下，经过土壤微生物作用后转变成硝酸盐，从而污染浅层地下水，有研究表明动物粪便会引起地下水硝酸盐的污染[6]。经调查发现，该村村民将化粪池建在离饮用水井一般不超过10 m的距离，同时，该村的自家压水井井深一般为3～7 m，这样被化粪池污染的浅层地下水经过水井抽出后用于生活饮用水，对人的身心健康造成极大的危害。

3.2 养殖业的发展对地下水中硝酸盐影响的关系

调查发现，该村东部存在两个养殖场，该养殖场所产生的污水直接排入养殖场外的水沟，这样大量的禽畜粪便没有得到合理的处置，导致禽畜粪便入渗至地下，引起地下水硝酸盐含量的增高，这样被硝酸盐污染的地下水经过径流流入村西，使得村西浅层地下水硝酸盐总体含量偏高。

3.3 土地利用及其类型地下水中硝酸盐影响的关系

Bedessem的研究认为在农田中大量使用化肥可以导致地下水硝酸盐污染增加[7]。白竹干村土地利用类型一般为农田、果园、林地等，一些村民为了追求一时的利益，大量施用化肥和农药，有研究表明，农作物对氮肥的吸收率不高，仅为30%～40%[8]，这样残留的氮肥会随着雨水入渗到地下，导致地下水硝酸盐的污染。本次在农田的一个取水点取样检测，结果表明，在丰水期该点硝酸盐的含量为52.6 mg/L，枯水期为70 mg/L。农田过量施用化肥直接引起浅层地下水硝酸盐含量的提高。