某大型鐵鈦礦區(qū)地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)

周曉雪，孫建明，劉建霞

（青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266071）

某大型鐵鈦礦區(qū)地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)

周曉雪，孫建明，劉建霞

（青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266071）

根據(jù)該礦區(qū)重點(diǎn)部位地下水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)該礦區(qū)地下水質(zhì)進(jìn)行了分析，顯示除亞硝酸鹽和高錳酸鹽指數(shù)有超標(biāo)現(xiàn)象外，該礦區(qū)地下水其余指標(biāo)均能達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)要求，說明該礦區(qū)內(nèi)地下水環(huán)境質(zhì)量總體狀況較好。

鐵鈦礦；地下水；質(zhì)量評(píng)價(jià)

某大型鐵鈦礦區(qū)位于沂水縣，距沂水縣城約20km。通過對(duì)該鐵鈦礦礦區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，重點(diǎn)是對(duì)該礦區(qū)地下水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)該鐵鈦礦在建設(shè)實(shí)施過程中對(duì)地下水環(huán)境可能造成的影響和危害，為該鐵鈦礦在建設(shè)過程中，項(xiàng)目選址決策、工程設(shè)計(jì)、預(yù)防與控制環(huán)境惡化、保護(hù)地下水資源等方面提供科學(xué)依據(jù)[1]。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

（1)氣象

礦區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬季盛行西北風(fēng)，較干冷，夏季東南風(fēng)濕熱，春秋季節(jié)多干旱。多年平均降水量760.4 mm，降雨集中在7-9月份。年平均氣溫12.3℃，極端最高氣溫39.2℃，最低氣溫-20.2℃。無霜期年均206天，一般無大雪。春夏多雨，多南風(fēng)，秋冬多西北風(fēng)。

（2)地形地貌

該區(qū)地處丘陵地帶，地形起伏較大，海拔高度最高395.5 m，最低為163 m，相對(duì)高差232.5 m，地形變化為北高南低。礦區(qū)植被較發(fā)育，主要發(fā)育黑山松、茅草，并有大片農(nóng)田。

（3)地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，有塑性構(gòu)造和脆性斷裂構(gòu)造兩種。區(qū)內(nèi)塑性構(gòu)造較發(fā)育，主要分布于傲徠山超單元的二長(zhǎng)花崗巖體內(nèi)，另在泰山群雁翎關(guān)組地層也有少量分布。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要分布在上峪西嶺、江家官莊西沖溝處以及魏家溝村西側(cè)。

（4)地下水類型

根據(jù)地下水的分布規(guī)律及其賦存條件，地層、巖性、水力特征，將礦區(qū)地下水劃分為3類。第四系松散巖類孔隙潛水（Ⅰ）：含水巖性為沖積砂質(zhì)粘土、砂礫石等，結(jié)構(gòu)松散，透水性好；碎屑巖類裂隙水（Ⅱ）：含水層為寒武系饅頭組砂質(zhì)頁(yè)巖、粉-細(xì)砂巖等；基巖裂隙水（Ⅲ）：主要指埋藏于風(fēng)化帶中的網(wǎng)狀基巖裂隙水。

（5)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄特征

該礦區(qū)地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水，地下水位動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化明顯，年變幅1 m。其中第四系孔隙水除接受大氣降水的補(bǔ)給外，還接受基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給。第四系松散巖類孔隙潛水：水位埋深1.5～2.5 m，年變幅1.0 m左右，隨季節(jié)變化明顯；碎屑巖類裂隙水：水位埋深1～5 m，單井涌水量小于100 m3/d。根據(jù)調(diào)查觀測(cè)地下水由北東向南西方向徑流。沿礦區(qū)內(nèi)上峪小河徑流排泄補(bǔ)給地表水體跋山水庫(kù)，上峪小河是一條季節(jié)性河流，豐水期流量一般500～1500 m3/d。

2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

(1)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848)對(duì)該地區(qū)的地下水進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，其水質(zhì)分類是依據(jù)我國(guó)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)，并參照生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)要求，將地下水質(zhì)量劃分為5類[2][3]。

I類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。適用于各種用途。

II類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量。適用于各種用途。

III類 以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。

IV類 以工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。

V類 不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。

根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目及周邊地下水的用途，確定保護(hù)目標(biāo)為III類；評(píng)價(jià)方法采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法。

該礦區(qū)所涉及的含水層主要是潛水。

(2)評(píng)價(jià)方法

本項(xiàng)目采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)各污染物進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體為：

Pi=Ci/Csj

式中：

Pi——第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，量綱為-；

Ci——第i個(gè)水質(zhì)因子的監(jiān)測(cè)質(zhì)量濃度值（mg/L）

Csi——第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度值（mg/L）

pH標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算公式為：

PpH=(7.0-pH)/(7.0-pHsd) PH≤7時(shí)

PpH=(pH-7.0)/(PHsu-7.0) pH＞7時(shí)

式中：

PpH——pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)。量綱為-；

pH——pH監(jiān)測(cè)值；

pHsu——標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值；

pHsd——標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值。

水質(zhì)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)大于1時(shí)，表明該水質(zhì)參數(shù)超過了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 分析儀器

PE- AA400原子吸收光譜儀、PE- AA600石墨爐原子吸收光譜儀、SCI2100離子色譜系統(tǒng)、AFS-930型雙道原子熒光光度計(jì)。

4 地下水環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

結(jié)合該礦區(qū)地面工程建設(shè)布置、地下水埋藏特征、區(qū)域地下水流向，采用控制性布點(diǎn)和功能性布點(diǎn)相結(jié)合的原則，在評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)共布設(shè)了18個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行取樣分析并最終選取礦區(qū)周圍8個(gè)點(diǎn)作為重點(diǎn)分析點(diǎn)。

枯水期地下水采樣時(shí)間為2012年3月20日，豐水期地下水采樣時(shí)間為2011年9月12日。

（2）監(jiān)測(cè)因子

根據(jù)《地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 164-2004），結(jié)合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）和項(xiàng)目潛在污染特征因子考慮，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括pH、Cd、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NO3-、F-、NO2-、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、PO43-、CODMn、溶解性總固體、總硬度和礦化度，共19項(xiàng)[4]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表1。

5 水質(zhì)評(píng)價(jià)

按照單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)各污染物進(jìn)行評(píng)價(jià)，枯水期和豐水期地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。

由地下水質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果可知，枯水期該評(píng)價(jià)區(qū)潛水含水層地下水中pH、硝酸鹽、亞硝酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)和總硬度有超標(biāo)現(xiàn)象。污染物以地下水質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)為閾值，其中pH的超標(biāo)率為5.56%，最大超標(biāo)倍數(shù)為1.07倍；硝酸鹽的超標(biāo)率為27.78%，最大超標(biāo)倍數(shù)為1.53倍；亞硝酸鹽的超標(biāo)率高達(dá)為100%，最大超標(biāo)倍數(shù)為97.55；高錳酸鹽指數(shù)94.44%，最大超標(biāo)倍數(shù)為2.85；總硬度的超標(biāo)率為5.56%，最大超標(biāo)倍數(shù)為1.23。pH、硝酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)和總硬度超標(biāo)地區(qū)主要處于第四系松散巖類水文地質(zhì)分區(qū)，地下水化學(xué)類型主要為NO3·HCO3-Ca·Mg型。由于生活和農(nóng)業(yè)排放污水，導(dǎo)致地下水中亞硝酸鹽背景值超過地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類，屬于重度污染。

表1 地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)分析結(jié)果（單位mg/L）

由于豐水期水量較大，硝酸鹽、總硬度和pH值均未超標(biāo)。地下水中亞硝酸鹽和高錳酸鹽指數(shù)有超標(biāo)現(xiàn)象。高錳酸鹽超標(biāo)指數(shù)94.44%，最大超標(biāo)倍數(shù)為2.87；亞硝酸鹽的超標(biāo)率高達(dá)為100%，最大超標(biāo)倍數(shù)為8.30，部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)亞硝酸鹽地下水質(zhì)量達(dá)到Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

從水質(zhì)現(xiàn)狀分析可以看出，礦區(qū)周圍含水層地下水水質(zhì)除個(gè)別指標(biāo)不能達(dá)標(biāo)外，其余指標(biāo)均符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848)中III類標(biāo)準(zhǔn)要求，說明評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下水環(huán)境質(zhì)量本底值總體環(huán)境狀況較好。

6 結(jié)論

現(xiàn)狀調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)地下水中枯水期pH、硝酸鹽、亞硝酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)和總硬度有超標(biāo)現(xiàn)象，主要分布于第四系松散巖類水文地質(zhì)分區(qū)，其中亞硝酸鹽背景值超過地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類，屬于重度污染，地下水化學(xué)類型主要為NO3·HCO3-Ca·Mg型；豐水期硝酸鹽、總硬度和pH未超標(biāo)，亞硝酸鹽和高錳酸鹽指數(shù)有超標(biāo)現(xiàn)象。其余項(xiàng)目均符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848)中III類標(biāo)準(zhǔn)要求，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下水環(huán)境質(zhì)量本底值總體環(huán)境狀況較好。

表2 地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

[1]王建權(quán)．南水北調(diào)中線總干渠邢石段地下水水質(zhì)分析[J] ．水科學(xué)與工程技術(shù)，2012，2：66～67．

[2]李厚洪，路小強(qiáng)．富灣銀礦區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J] ．采礦技術(shù)，2011，11（3）：83～85．

[3]何春桂，宋曉梅，劉 輝．淮南市采礦煤塌陷區(qū)水域環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)[J] ．礦業(yè)安全與環(huán)保，2005，32（6）：43～45．

[4]魏 嘉，魏 媛．山東省地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與污染物防治對(duì)策[J] ．科技信息，2006，10：224．

Groundwater Environment Survey and Quality Evaluation for A Large Irontitanium Mining Area

ZHOU Xiaoxue，SUN Jianming，LIU Jianxia

(Qingdao Geological Engineering Investigation Institute, Qingdao 266071)

According to the analysis data of the groundwater state in a large-scale iron-titanium mining area, we adopt a single factor standard index method to study in detailed groundwater quality. Our study result shows that the other indexes are accordance with the Third-level standard in The Groundwater Quality Standards besides the nitrites and permanganate salts. Consequently, the groundwater environment quality in the mining area is generally in good condition.

Iron-titanium deposit；Groundwater；Quality evaluation

X820.3

A

1007-1903（2013）03-0035-04

周曉雪（1984- ）， 女，本科，助工，主要從事地質(zhì)試驗(yàn)、水質(zhì)分析、水文地質(zhì)等工作。E-mail ：jojodk1122@163.com