神府礦區(qū)地下水有機污染現(xiàn)狀及其分布規(guī)律研究

唐　歡，馬　莉，馮加遠，郭　康，劉博榕

(西北大學大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

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神府礦區(qū)地下水有機污染現(xiàn)狀及其分布規(guī)律研究

唐歡，馬莉，馮加遠，郭康，劉博榕

(西北大學大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

[摘要]以2012年在神府礦區(qū)所取72組地下水樣的微量有機測試結(jié)果為數(shù)據(jù)基礎，全面認識該區(qū)地下水有機污染現(xiàn)狀，并討論其分布特征與地質(zhì)地貌及地下水水位埋深之間的關系，進一步研究其分布規(guī)律，這對保障礦區(qū)人民生命安全和身體健康具有重要的價值和現(xiàn)實意義。結(jié)果顯示，72組地下水水樣中，有29組出現(xiàn)有機檢出現(xiàn)象，檢出率為40.3%，有機檢出物種類高達7項，其中甲苯和鄰二甲苯的檢出組數(shù)最多；整個區(qū)域的河谷地區(qū)是最易檢出有機指標的地方，其次是沙蓋黃土區(qū)，以及黃土和沙漠地區(qū)，最后是灘地區(qū)；淺層地下水是最容易受到有機物的污染，有機指標檢出點基本分布于地下水水埋深0～20 m范圍內(nèi)。

[關鍵詞]神府礦區(qū)； 地下水； 有機污染現(xiàn)狀； 分布規(guī)律

隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，地下水污染問題逐步威脅到人們的日常生活，特別是地下水有機污染所造成的威脅日益受到重視。本文通過對神府礦區(qū)地下水有機污染的取樣調(diào)查研究，查明整個神府礦區(qū)內(nèi)地下水有機污染的檢出特征，分析其檢出物與地形地貌及水位埋深之間的關系，并詳細討論了區(qū)內(nèi)有機污染的分布特征規(guī)律，為該礦區(qū)地下水污染防治、地下水資源保護以及保障飲水安全提供理論依據(jù)。

1神府礦區(qū)概況

神府礦區(qū)位于陜西省最北端神木、府谷兩縣境內(nèi)，地處毛烏素沙漠與黃土高原接壤地帶，屬大陸性干早、半干早氣候，是我國新建的一個特大型現(xiàn)代化煤礦區(qū)。

1.1地質(zhì)地貌特征

礦區(qū)地貌分為兩大類，西部為風積沙地貌(毛烏素沙地前灘)，地形較平緩，相對高差不大；東部及北部為黃土梁峁丘陵地貌，侵蝕溝谷與黃土梁峁相間分布，縱橫交錯，地形起伏。具體將其可分為五大不同地貌類型，分別為黃土區(qū)、沙蓋黃土區(qū)、沙漠區(qū)、灘地區(qū)和河谷區(qū)(圖1)。

1.2水文地質(zhì)特征

神府礦區(qū)地下水主要賦存于第四系薩拉烏蘇組(Qs4)和侏羅系燒變巖(J2y)中[6]。薩拉烏蘇組是一套河湖相沉積的，巖性以細砂、中砂為主，厚度差異較大，一般在古溝槽及低洼中心沉積最厚，它不僅是維系沙漠生態(tài)環(huán)境的重要因子，也是區(qū)內(nèi)大型煤炭基地建設的主要供水水源，其水文地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境及其意義重大。

研究區(qū)長城沿線以北的毛烏素沙漠灘地區(qū)表土疏松、地形平緩，十分有利于大氣降水的入滲補給與儲存；長城沿線以南的黃土丘陵溝壑區(qū)地形破碎，以黃土梁峁為主，溝谷深切至基巖，補給條件差，排泄條件好，不利于地下水的儲存。研究區(qū)除較寬闊的河谷川道、沙漠灘地區(qū)較為富水外，其他地區(qū)均屬貧水或極貧水區(qū)。

圖1　神木地質(zhì)地貌圖

2神府礦區(qū)地下水有機污染現(xiàn)狀

2.1有機采集與測試

2012年在神府礦區(qū)1:25萬2 500 km2的調(diào)查面積內(nèi)取地下水樣72組。按照中國地質(zhì)調(diào)查局《地下水污染調(diào)查評價規(guī)范》[12]的有關規(guī)定，神府礦區(qū)地下水水質(zhì)分析微量有機指標有39項，其中：半揮發(fā)性有機物12項，揮發(fā)性有機物27項。

樣品委托有資質(zhì)的測試中心測試，檢測依據(jù)EPA8260和EPA8270方法測定。主要的檢測儀器是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，型號為Trace ds9和GCMS-QP2010。

2.2神府礦區(qū)地下水有機指標檢出狀況

神府礦區(qū)分析地下水有機樣品72組，其中有機檢出為29組，檢出率40.3%。有機分析樣品中的半揮發(fā)性有機物沒有檢出，揮發(fā)性有機物檢出7項(檢出率為17.9%)；共檢出三大類有機污染物，分別是鹵代烴類檢出2項、氯代苯類檢出3項、單環(huán)芳烴類檢出2項；檢出項目為1,1-二氯乙烯、三氯甲烷、氯苯、1,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯、甲苯、鄰二甲苯；其中檢出的屬于中國優(yōu)先污染物的有5種[3]，屬于美國EPA優(yōu)控有機污染物的也有5種(表1)。甲苯和鄰二甲苯的檢出率最高，都達19.44%，其余5項指標的檢出率均小于5% (圖2、表2)。所有微量有機檢出項均未超國家飲用水衛(wèi)生標準。

表1　神府礦區(qū)有機檢出物特征表

表2　神府礦區(qū)地下水微量有機指標檢出超標統(tǒng)計表

3神府礦區(qū)地下水有機物分布規(guī)律研究

3.1有機檢出物分布與地貌之間的關系

根據(jù)對整個神府礦區(qū)的調(diào)查，區(qū)內(nèi)主要的地質(zhì)地貌類型有河谷、黃土、沙蓋黃土、沙漠和灘地五大類(如圖1)。通過對7種被檢出微量有機指標的檢出地點的研究對比，結(jié)果如表3。從表中可以看出河谷地區(qū)檢出的有機指標數(shù)量和種類都最多，除了1,2,4-三氯苯外，其他有機指標均有檢出；其次是沙蓋黃土區(qū)，然后是黃土與沙漠地區(qū)，最后是灘地檢出的有機指標相對最少。從有機指標類型來看，可知鄰二甲苯在所有地貌類型都有一定的檢出，甲苯除了在灘地未檢出外，其余地貌都有不同程度的檢出。

由此可見，整個區(qū)域的河谷地區(qū)是最易檢出有機指標的地方，其次是沙蓋黃土區(qū)，以及黃土和沙漠地區(qū)，最后是灘地區(qū)；而且從有機污染物的檢出情況來看，檢出率較高的鄰二甲苯和甲苯在整個區(qū)域基本都有分布。

圖2　神府礦區(qū)地下水微量有機項目

河谷黃土沙蓋黃土沙漠灘地合計甲苯533314鄰二甲苯81212141,4-二氯苯112三氯甲烷221,1-二氯乙烯11氯苯111,2,4-二氯苯11合計16574234

3.2有機檢出物的分布與地下水位埋深的關系

從各類別單項有機污染物在不同埋深的檢出情況來看，繪出不同檢出微量有機指標與埋深的關系；其中，檢出限為各個指標的最低檢出值，低于檢出限屬于未檢出的點，統(tǒng)一繪制在0刻度線上，高于檢出限按照不同檢出值繪出其與埋深的散點關系圖，如下圖3和圖4。

圖3　甲苯的檢出值與水位埋深的關系

由于五種有機檢出物(1,1-二氯乙烯、三氯甲烷、氯苯、1,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯)的檢出率不高，在整個研究區(qū)范圍內(nèi)，檢出的井點只有一個或兩個，受影響的因素很多，規(guī)律不明顯，這很可能是由于當時特定的污染源或水文地質(zhì)條件引起，不能全面反映區(qū)域地下水有機污染的特征。

所以本文著重研究甲苯和鄰二甲苯的檢出值與埋深之間的關系，反映了它們的污染具有普遍性,從而找到相應的污染規(guī)律。

從圖3和圖4的分布情況來看，可以得出一個共同的規(guī)律：有機污染物檢出的地點的地下水埋深都很淺，基本分布于地下0～20 m左右范圍內(nèi)。由此可見，淺層地下水是最容易受到有機物的污染，越往深處，有機污染程度相對越輕。

綜上所訴，地下水有機污染的檢出特征是檢出點的水文地質(zhì)特征和包氣帶的性質(zhì)綜合作用的結(jié)果，包括地貌類型、地下水埋深以及包氣帶巖性。對于地貌類型，河谷、灘地是比較容易檢出的；對于同一個污染源，普遍規(guī)律是埋深越淺，檢出率越高；對于包氣帶性質(zhì)來說，則是滲透性大，吸附性小的砂類是最容易被有機物質(zhì)“穿過”而污染地下水的。

圖4　鄰二甲苯的檢出值與埋深的關系

4結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

(1) 研究區(qū)的地下水微量有機指標檢出率較低，為17.9%，有機分析樣品中的半揮發(fā)性有機物沒有檢出，揮發(fā)性有機物檢出7項；有機組分除甲苯和鄰二甲苯的檢出率相對較高(分別達19.44%)，其余各項的檢出率普遍較低，均小于5%。所有微量有機檢出項均未超國家飲用水衛(wèi)生標準?？偟膩碚f，研究區(qū)地下水已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的有機污染，但污染程度相對較輕。

(2)整個區(qū)域的河谷地區(qū)是最易檢出有機指標的地方，其次是沙蓋黃土區(qū)，以及黃土和沙漠地區(qū)，最后是灘地區(qū)；而且從有機污染物的檢出情況來看，檢出率較高的鄰二甲苯和甲苯在整個區(qū)域基本都有分布。

(3)有機污染物檢出在地下水埋深很淺的地方，均分布于地下0～20 m范圍內(nèi)。由此可見，淺層地下水是最容易受到有機污染的影響，越往深處，有機污染程度相對越淺。

4.2建議

即使礦區(qū)內(nèi)地下水有機污染相對較輕，所有微量有機檢出項均未超國家飲用水衛(wèi)生標準。但是我們還是應該積極采取適當?shù)拇胧﹣砜刂频叵滤袡C污染的擴散，保障當?shù)匾约案浇用竦娘嬘盟踩?/p>

(1) 地表堆放的煤礦和生活垃圾被雨水淋濾而將其中的有機污染質(zhì)代入地下水中，造成地下水有機污染。我們應該規(guī)劃堆放煤礦以及生活垃圾的區(qū)域，讓其離地下水系遠一些；還應該在堆放的煤礦底部做好防滲措施，以免與地下水聯(lián)通。

(2) 盡快采取措施治理工業(yè)企業(yè)污水的不合理排放、加快區(qū)域內(nèi)地面排污河的治理工作，以減少其污染帶對地下水的污染。

(3)要減少工業(yè)“三廢”，科學使用農(nóng)藥、化肥。

參考文獻

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[收稿日期]2015-09-26

[基金項目]“西北地區(qū)主要城市地下水污染調(diào)查評價”項目(1212011220982)

[作者簡介]唐歡(1991-)，女，四川遂寧人，在讀碩士研究生，主攻方向：水文地質(zhì)、工程地質(zhì)。

[中圖分類號]P641.6

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)01-0033-03