云南個(gè)舊錫礦東區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)

趙雪瓊，程先鋒，齊武福，周志紅

(云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院，云南 昆明 652501)

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云南個(gè)舊錫礦東區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)

趙雪瓊，程先鋒，齊武福，周志紅

(云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院，云南 昆明 652501)

[摘要]在對(duì)個(gè)舊錫礦東區(qū)野外水文地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，在礦區(qū)采取18組水樣，對(duì)該研究區(qū)水樣進(jìn)行了測(cè)試分析，采用內(nèi)梅羅指數(shù)方法結(jié)合水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，以及運(yùn)用Surfer8.0對(duì)SO42-、F-、總硬度、溶解性總固體(TDS)、鐵、錳等一些主要污染指標(biāo)繪制等值線圖，從而對(duì)研究區(qū)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。評(píng)述了個(gè)舊錫礦東區(qū)地下水質(zhì)，提出了一些預(yù)防和治理措施，可為個(gè)舊錫礦東區(qū)地下水資源保護(hù)和合理利用提供參考。

[關(guān)鍵詞]水質(zhì)評(píng)價(jià)；內(nèi)梅羅指數(shù)法；水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析；個(gè)舊礦區(qū)

云南個(gè)舊礦區(qū)是一個(gè)超大型以錫為主的多金屬礦區(qū)，以錫礦生產(chǎn)馳名中外，素有“錫都”之美譽(yù)[1]。地下水是該礦區(qū)的重要水源之一，礦區(qū)內(nèi)建有多家采礦廠、選礦廠和冶煉廠，存在礦產(chǎn)開(kāi)采伴生的尾礦庫(kù)和尾砂壩等，這些都可能給地下水和地表水帶來(lái)重金屬污染，危害礦區(qū)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的健康。本文以個(gè)舊錫礦東區(qū)為例，采用內(nèi)梅羅指數(shù)法結(jié)合水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析及運(yùn)用Surfer8．0繪制主要污染物的等值線圖對(duì)礦區(qū)內(nèi)水體進(jìn)行評(píng)價(jià)及分析，對(duì)保證礦區(qū)人民飲水安全，保護(hù)居民健康具有重要意義，同時(shí)為評(píng)價(jià)礦區(qū)飲用水源提供基礎(chǔ)。

1水文地質(zhì)概況

個(gè)舊礦區(qū)處于南盤江水系與紅河水系的分水嶺地帶，主體為巖溶斷塊山地貌，標(biāo)高約2 000～2 400 m，北東側(cè)鄰蒙自盆地，標(biāo)高約1 300 m。分水嶺以北為南盤江支流瀘江流域，以南為紅河流域，分水嶺大致呈東西向從個(gè)舊礦區(qū)中部通過(guò)。地下分水嶺與地表分水嶺大體上一致，但在礦區(qū)受礦業(yè)活動(dòng)影響，地下分水嶺南移7～8 km[2]。地下水以巖溶水為主，埋藏較深，以地下分水嶺為界，分為兩個(gè)水文地質(zhì)單元。以北屬南盤江水文地質(zhì)單元，地形向蒙自大屯盆地傾斜，礦區(qū)為地下水的補(bǔ)給區(qū)，以大氣降水為補(bǔ)給來(lái)源，向北東方向徑流，于盆地邊緣排泄，形成大屯淺埋富水地段。以南為紅河水文地質(zhì)單元，總體地形向南傾斜，礦區(qū)為地下水補(bǔ)給區(qū)，在接受降雨補(bǔ)給后，地下徑流由于南側(cè)島狀分布碎屑巖的阻隔，向西南、東南方向分流，分別于西側(cè)卡房大溝和東側(cè)綠水河，以泉水和地下暗河形式排泄，最終匯入紅河。

2樣品測(cè)試及水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1樣品的采取

本次研究區(qū)以個(gè)舊錫礦東區(qū)為主，采樣點(diǎn)根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)特征及污染源調(diào)查進(jìn)行布置，共設(shè)18個(gè)水樣，取樣點(diǎn)布置如圖1所示。其10個(gè)水樣為地下水(N1、N2、N3、N4、N8、N9、N10、N11、N13、N14)，8個(gè)水樣為地表水(N5、N6、N7、N12、N15、N16、N17、N18)。

2.2分析測(cè)試

本文研究的實(shí)驗(yàn)方法采用國(guó)家飲用水水質(zhì)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法(GB3838—2002)[3]，檢測(cè)項(xiàng)目共23項(xiàng)。同時(shí)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP—MS，Agilent 7500)對(duì)礦區(qū)水體中11種重金屬元素(Cr、Mn、Fe、Zn、Cu、Zn、As、Se、Cd、Au、Hg和Pb)進(jìn)行定性定量分析，各重金屬元素檢測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)方差均小于5%。水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　水樣分析結(jié)果

圖1　個(gè)舊礦區(qū)東區(qū)水文地質(zhì)略圖及采樣位置圖

2.3水質(zhì)評(píng)價(jià)

以個(gè)舊錫礦東區(qū)水體為評(píng)價(jià)對(duì)象，水質(zhì)評(píng)價(jià)依據(jù)為《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)[4]，評(píng)價(jià)方法[5-7]為改進(jìn)的內(nèi)梅羅指數(shù)法和水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析[8-9]。

2.3.1改進(jìn)的內(nèi)梅羅指數(shù)法

改進(jìn)的內(nèi)梅羅指數(shù)法不僅考慮單因子評(píng)價(jià)法中參加評(píng)價(jià)的各種污染物的污染指數(shù)，還考慮各種污染物實(shí)測(cè)含量的平均值與相應(yīng)的污染物所規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)之比，強(qiáng)調(diào)了最大值的作用，更加合理地反映了水環(huán)境的污染性質(zhì)和程度。因此，選用內(nèi)梅羅指數(shù)法對(duì)個(gè)舊錫礦東區(qū)水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)公式為：

式中：Ci為污染物i的實(shí)測(cè)值(mg/L)；Cij為污染物i的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)；n為污染物個(gè)數(shù)。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果將水質(zhì)分為五級(jí)，P<1，水質(zhì)清潔；1≤P<2，水質(zhì)較清潔；2≤P<3，水質(zhì)輕度污染；3≤P<5，水質(zhì)中度污染；P〉5，水質(zhì)重度污染。

本次評(píng)價(jià)共選用14種評(píng)價(jià)因子：濁度、pH、SO42-、F-、NO3-、總硬度、溶解性總固體(TDS)、鐵、錳、鎘、砷、銅、鉛、鋅。評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，N2、N8、N9、N10、N14五個(gè)水樣不符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，其余的都符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，其中有七個(gè)水樣分別是N1、N4、N6、N7、N11、N15和N17的水質(zhì)屬于優(yōu)良的，整體錫礦東區(qū)的地下水中72%符合飲用標(biāo)準(zhǔn)；55%為清潔水；16.7%為輕度污染水，初步處理可以作為牲口飲用；27.8%為重度污染水，不適合直接飲用。

表2　評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果

圖2　pH等值線圖

圖3　SO42-等值線圖

2.3.2水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析

在應(yīng)用內(nèi)梅羅水質(zhì)污染指數(shù)法從整體上評(píng)價(jià)個(gè)舊錫礦東區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀的同時(shí)，有必要對(duì)水樣中的超標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行分析，以便了解和維護(hù)水資源的水質(zhì)。因而對(duì)18個(gè)水樣中的超標(biāo)物質(zhì)作了統(tǒng)計(jì)分析評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。對(duì)比表2和表3的水質(zhì)分析結(jié)果為：(1)N2、N8、N9、N10和N14超標(biāo)嚴(yán)重，主要超標(biāo)物為SO42-、F-、溶解性總固體、總硬度、鎘、錳、鐵和鋅，不適合作為飲用水；(2)N1、N4、N11、N15、N17為Ⅰ級(jí)水，無(wú)超標(biāo)物質(zhì)；(3)N6、N7、N3、N12、N13水質(zhì)較清潔，但有個(gè)別指標(biāo)超標(biāo)，以溶解性總固體、總硬度、SO42-、F-、錳和鐵中某某一個(gè)指標(biāo)超標(biāo)；(4)N5、N16、N18為Ⅲ級(jí)水，屬于輕度污染，以個(gè)別指標(biāo)錳、F-和鐵超標(biāo)。

表3　水樣超標(biāo)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表

圖4　F-等值線圖

利用Surfer8.0繪畫出SO42-、F-、NO3-、總硬度、溶解性總固體(TDS)、鐵和錳值等一系列等值線圖，分析它們之間的相關(guān)性以及分布特點(diǎn)，見(jiàn)圖2～圖15 。等值線圖中得知pH、SO42-、F-、砷、總硬度、溶解性總固體、鎘、錳、鐵、鋅和銅的濃度等值線圖分布較一致，多分布在老廠、卡房分廠一帶。說(shuō)明SO42-、F-、砷、總硬度、溶解性總固體相關(guān)性較好，鎘、錳、鐵、鋅和銅也有一定的相關(guān)性，NO3-、Cl-分布與其他指標(biāo)相關(guān)性較差。

3結(jié)語(yǔ)

(1)從圖1和等值線圖2～圖15得知污染的主要區(qū)域是采礦、選礦及尾礦庫(kù)所在的地方，尤其在大屯錫礦、老廠錫礦、卡房分礦附近，因而此污染的來(lái)源可能是選礦廢水及尾礦渣液，滲漏引起地下水受到污染，致使礦井水超標(biāo)，超標(biāo)物質(zhì)主要是SO42-、F-、砷、溶解性總固體、總硬度、錳和鐵，其次是鎘、鉛、鋅。說(shuō)明礦石和礦渣中這些元素含量相對(duì)較高，經(jīng)過(guò)破碎、冶煉，雨水淋濾，使得這些離子遷移到水中；另外尾礦污泥、污水中有毒、有害元素，勢(shì)必也對(duì)地下水造成污染。水質(zhì)評(píng)價(jià)NO3-和Cl-值得分布與F-、錳等分布不太一致，說(shuō)明礦區(qū)部分水體可能受到人類污染，生活污水可能是污染源之一，但影響不大。

圖5　砷等值線圖

圖6　NO3-等值線圖

圖7　Cl-等值線圖

(2)在遠(yuǎn)離采礦廠區(qū)域采集的水樣和經(jīng)處理過(guò)的礦坑水，水質(zhì)基本符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)無(wú)超標(biāo)物質(zhì)。說(shuō)明若沒(méi)有人類的采礦活動(dòng)，該區(qū)地下水水質(zhì)較好；在采礦中，若對(duì)所有選礦廢水及尾礦渣液，做好無(wú)害化處理再排放，有效合理利用礦井水，可以避免礦區(qū)地下水受到污染。

圖8　總硬度等值線圖

圖9　TDS等值線圖

圖10　鎘等值線圖

(3)本次水質(zhì)評(píng)價(jià)采用改進(jìn)的內(nèi)梅羅指數(shù)法與水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合，相互補(bǔ)充，評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。這樣既可以整體上評(píng)價(jià)該礦區(qū)的水質(zhì)情況，又可以指示出主要的污染物，利用Suefer8.0繪畫出的等值線圖可以直觀的表明該區(qū)的污染物分布情況和它們之間的相關(guān)性，此方法更為直觀的對(duì)污染物進(jìn)行分析，對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)方法可進(jìn)行很好的補(bǔ)充。

圖11　鐵等值線圖

圖12　錳等值線圖

圖13　鋅等值線圖

(4)個(gè)舊礦山所建尾礦庫(kù)大部分位于中三疊統(tǒng)個(gè)舊組灰?guī)r地層之上，該地層屬碳酸鹽巖。地表、地下巖溶均發(fā)育，豎井、落水洞、溶洞、巖溶大泉、暗河管道多見(jiàn)，尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)條件差。據(jù)資料礦區(qū)內(nèi)大部分的尾礦庫(kù)存在局部滲漏現(xiàn)象，尾礦水滲漏進(jìn)入地下后，進(jìn)入地下水循環(huán)系統(tǒng)造成地下水水質(zhì)污染。因而有必要污水資源化，對(duì)于污水資源化應(yīng)明確礦井水的成分，指導(dǎo)污水的排放標(biāo)準(zhǔn),礦區(qū)周圍居民飲用水的標(biāo)準(zhǔn)等，修建高位蓄水池，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后，可作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水水源，科學(xué)利用礦井水資源。

圖14　銅等值線圖

圖15　鉛等值線圖

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The Water Quality Evaluation of Eastern Tin Ore in Gejiu of Yunnan

ZHAO Xue-qiong，CHENG Xian-feng，QI Wu-fu，ZHOU Zhi-hong

(Yunnan Land and Resources Vocational College , Kunming 652501)

Abstract:It is based on the investigation of the Hydrogeology of eastern tin ore in Gejiu． 18 groups of water samples from this area were got in 2015．In order to evaluate the water quality of this area．The methods of Nemero Index and water quality statistic and surfer8.0 software are adopted in this paper and the main contamination contour such as SO42- and F- and so on is drawn. This paper not only evaluated the water quality of the mining area, but also put forward some advices or references of prevention and exploitation of the groundwater in the area．

Key words:water quality assessment；Nemero index；water quality statistic and Gejiu Orefield

[中圖分類號(hào)]P641.12

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)02-0011-06

[作者簡(jiǎn)介]趙雪瓊(1985-)，女，云南曲靖人，講師，研究方向：水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究工作。

[基金項(xiàng)目]云南省國(guó)土資源廳“云南典型金屬礦山基地資源綜合利用與礦山環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)研究”項(xiàng)目(云國(guó)土資料[2013]1號(hào))

[收稿日期]2015-10-28