六安市地下水现状与污染评价分析

刘传奇

(安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽 六安 237000)

0 引言

地下水环境质量与人民生活健康和城市生态可持续发展息息相关。由于地下水污染具有分散性和隐蔽性的特点[1-2]，治理与恢复过程十分艰难。地下水评价对地下水污染明确和防治具有重要意义，现开展城市地下水调查工作，查明六安市地下水现状，对地下水环境做出评价，为城市建设和生态环境可持续协调发展提供决策依据。

1 工作区概况

本次研究工作范围为六安市规划区范围，总面积1 096.8 km2。地理坐标东经116°18′42″～116°45′57″，北纬33°33′35″～31°54′12″。其中，重点工作区范围为中心城区规划范围：北至合武高速，南至宁西铁路，东到三元河，西到商景高速。总面积为120 km2。

六安市地形总体趋势为南高北低，地面标高一般在35～232 m，具有明显的山地、丘陵、平原的地貌单元特征。研究区水资源较丰富，具有淠河、沣河、杭埠河、丰乐河、淠东干渠等重要河水资源较丰富。研究区岩性组成主要为侏罗-第三系砂砾岩、砂岩等。

2 技术路线

2.1 资料收集

全面收集工作区内已有的地质、水文地质、工程地质、环境地质及气象、水文、城市规划、遥感影象、土地、水利、环境监测等资料。

2.2 监测井布设

2019年1月-2019年3月，根据地下水污染现状，包括地下水污染范围、含水层位、主要超标物质成份、含量及分布等特点，项目组对工作区内31处监测井取样并进行污染指标测试，样品涵盖了六安市规划区全部范围，采样点多为机井、民井，机井深度在3～20 m之间，民井深度在2～10 m之间。工作中严格按照《水文地质手册( 第二版) 》中的要求采集、保管和运输样品，分析单位为通过国家计量认证的安徽省地质矿产勘查局313地质队和六安市环保局环保站测试中心。监测井按网格进行布置，用以了解工作区内的地下水污染情况。根据本区的地下水的赋存规律，水理性质，含水介质及水力特征，将地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水2个类型。

2.3 地下水水质评价参数选择

按《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)的要求，以城市生活用水为用途，选择与身体健康密切相关的SO42-、Cl-、NO3-、NO2-、Cu、Pb、Cd、Hg、Na+、Cr6+、Mn、As、Fe、氰化物、挥发酚、高锰酸盐指数、阴离子表面活性剂、pH、总硬度(以CaCO3计)、溶解性总固体等20项作为地下水水质评价参数[1-4]。

3 地下水质量评价

3.1 评价标准

地下水质量评价标准采用国家标准《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)，参考《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)。

表1 单项组份评价分值(Fi)表

3.2 评价方法

3.2.1 单项评价法

地下水质量单项组分评价，按国家标准《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)所列分类指标(五类，表1)进行评价。

3.2.2 综合评价法

地下水质量综合评价，首先进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别，对各类别按表1分别确定单项组分评价分值Fi。

然后按以下公式计算综合指数(F)：

(1)

(2)

再根据F值将地下水水质划分五级，见表2。

表2 地下水水质级别分类表

表3 地下水质量现状检测结果及单项评价法结果

3.3 地下水质量评价结果

对31个监测井水质进行分析统计，包括松散岩类孔隙水水样9个，碎屑岩类孔隙裂隙水水样22个。地下水质量现状检测结果及单项评价法结果详见表3，根据《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)标准，31个监测井水样中，NO3-、Cu、Na+、Cr6+、Mn、As、挥发酚达到所列分类指标的Ⅰ类标准；SO42-、氰化物达到所列分类指标的Ⅱ类标准；Cl-、NO2-、Fe、阴离子表面活性剂、pH、溶解性总固体达到所列分类指标的Ⅲ类标准；Pb、Hg、高锰酸盐指数、总硬度达到所列分类指标的Ⅳ类标准；Cd达到所列分类指标的Ⅴ类标准。其中，96.7%的样品中Pb达Ⅳ类标准。仅局部样品中Hg、Cd、高锰酸盐指数、总硬度达Ⅳ-Ⅴ类标准。

根据单项组分评价结果，对工作区地下水质量进行综合评价。工作区内综合水质指数F值范围为：4.34～4.26(表4)，按表2地下水水质级别分类属较差，即工作区内地下水总体质量较差，而影响地下水水质较差的主要因子为Pb、Cd、Hg、高锰酸盐指数、总硬度等指标。结合表3单项评价结果，可知Cd、高锰酸盐指数、总硬度超标样本在地下水类型上均表现为碎屑岩类孔隙裂隙水，Hg超标样本在地下水类型上表现为松散岩类孔隙水。

表4 地下水质量综合评价结果

4 地下水污染现状评价

4.1 评价标准

根据《地下水污染地质调查评价规范》(DD2008-01)，地下水污染评价评价标准：无机组份，采用对照值；微量有机污染物组份，采用生活饮用水卫生标准限值；指标不足部分参照国际公认饮用水卫生标准。工作区内松散岩类孔隙水和新近纪正阳关组的碎屑岩类孔隙裂隙水，在突发情况下，可作为应急水源开采，以保障城市用水安全。因此本次松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水均采用《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)的Ⅲ类水标准作为背景值进行污染性评价。

4.2 评价方法

4.2.1 单项指标的污染指数

对于标准只规定含量上限的指标，计算公式为：

(3)

式中：I为某项污染物的污染指数；Ci为某项污染物的实测含量；C0为某项污染物的Ⅲ、Ⅳ类水标准。

对于评价标准为区间值的水质因子(如pH值)，计算公式为：

(4)

(5)

式中：pH为pH监测值；pHsu为标准中pH的上限值；pHsd为标准中pH的下限值。

评价时，以I<1为未污染，I>l为污染，且I值越大污染越重。

4.2.2 多项指标的综合污染指数

评价方法采用内梅罗指数法，内梅罗指数(P)计算按下列公式确定：

(6)

(7)

根据P值计算结果，按表5规定划分地下水污染级别。

表5 地下水污染程度级别分类表

图1 工作区水污染分区图

4.3 地下水污染现状评价结果

地下水污染程度单项指标污染指数结果详见表5，可见工作区内普遍存在Pb污染，Pb污染指数I值：0.95～4.48>l，局部样品中存在Cd、高锰酸盐指数、总硬度、Hg、Mn污染。 结合表6地下水类型，可知Cd、高锰酸盐指数、总硬度污染样本在地下水类型上均表现为碎屑岩类孔隙裂隙水，Hg、Mn污染样本在地下水类型上表现为松散岩类孔隙水。

表6 地下水污染程度综合污染指数一览表

根据多项指标的综合污染指数结果(表6)，按地下水污染程度级别分类(表5)可以看出，工作区地下水综合污染指数P值为：4.74～1.02，即工作区地下水现状存在污染现象，主要污染程度级别可分为轻污染和中污染。结合监测井的布设和地下水综合污染指数P值，对工作区地下水污染进行分区，由图1可知，工作区地下水污染可分为轻污染和中污染两个区。其中轻污染区面积为673.8 km2，占工作区总面积的61.43%，区域上主要为主城区、东部的(三十铺、椿树镇)、西部的分路口及西南侧的苏家埠等区域，区域上城镇化土地占主要部分；中污染区面积为423 km2，占工作区总面积的38.57%，区域上农垦区占主要部分。

根据收集资料分析，工作区可能造成地下水污染的污染源类型主要有工业污染源、农业面源污染源、生活污染源三类[5]。工业污染主要来源于工业“三废”排放，据2018年资料，全市废水排放总量9 794.5万 t，工业固体废物生产量968.92万 t，工业污染源主要分布在城市中心区、经济开发区和城南开发区等城镇化区域，导致该区域Pb、Cd、Hg、Mn超标。农业面源污染主要来源于化肥农药的大量施用[6]，主要分布在各类农用地分布区，过量施肥导致肥料中的Pb、Cd、Hg污染地下水。生活污染源主要来源于生活垃圾的随意堆放以及生活污水、人畜粪便的不当处置，主要分布在城区、人口密集地区以及农村地区。其次，工作区高锰酸盐指数、总硬度污染主要存在碎屑岩类裂隙水，其主要的补给来源是大气降水，地下水的排泄主要有垂直排泄-蒸发。工作区属北亚热带湿润季风气候，雨水充沛，一方面溶滤作用使总硬度增加，另一方面蒸发使高锰酸盐指数增高。

5 结语

(1)工作区内地下水(松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水)总体质量较差，影响地下水水质的主要因子有Pb、Hg、Cd、高锰酸盐指数、总硬度(CaCO3计)等指标，Pb超标占多数。

(2)工作区地下水存在污染。总体上分为轻污染和中污染两个区，其中，轻污染区占工作区总面积的61.43%，主要为主城区等区域，区域上城镇化土地占主要部分；中污染区占工作区总面积的38.57%，区域上农垦区占主要部分。

(3)可能造成工作区地下水污染的污染源类型主要有工业污染源、农业面源污染源、生活污染源三类。轻污染区中工业污染源聚集，工业排放导致该区地下水重金属污染；中污染区农业面源污染源密布，过量施肥造成该区地下水重金属污染。工作区内锰酸盐指数、总硬度污染主要源于原生地质环境。