某地區(qū)深層地下水水化學(xué)類型及水質(zhì)淺析

李建英 封梅青 雒寒夢 河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院

隨著中國特色社會主義五位一體布局中生態(tài)文明建設(shè)的推進，生態(tài)文明建設(shè)的概念深入人心，水資源和水生態(tài)也日益被我們所關(guān)注，有關(guān)部門也愈加重視地下水的保護與治理。本文以某研究區(qū)平原深層地下水為研究對象，在取樣、送檢的基礎(chǔ)上，對其進行了水化學(xué)類型及水質(zhì)的分析研究。研究結(jié)果供該地區(qū)深層地下水開發(fā)利用借鑒，同時為區(qū)域地下水保護提供依據(jù)。

一、研究區(qū)水文地質(zhì)條件

研究區(qū)諸多河流屬海河流域，多季節(jié)性河流，橫跨華北平原與太行山地兩大地質(zhì)單元，平原自西向東傾斜，地勢平坦。平原監(jiān)測區(qū)面積8813.3km2。

根據(jù)地形地貌及其成因類型等，研究區(qū)大致可分為三個水文地質(zhì)大區(qū)，分別為：山前沖積及冰水堆積傾斜平原區(qū)、近山河流沖積湖積平原區(qū)及遠山河流沖積湖積低平原區(qū)。

根據(jù)第四系地層分層原則將含水層劃分的為四個含水組，分別為全新統(tǒng)（Q4）、更新統(tǒng)（Q3）、中更新統(tǒng)（Q2）、下更新統(tǒng)（Q1）。各含水組含水層的粒度均從西向東由粗變細，以區(qū)內(nèi)河流為界將平原分為東、西兩大區(qū)：即河西為全淡水區(qū)；河?xùn)|為有咸水區(qū)。第一含水組：河西底板埋深多小于40m；河?xùn)|40～60m，局部地帶或深或淺，由一套沖洪積和牛軛湖相粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)砂土等物質(zhì)組成；第二含水組：河西底板埋深40～160m，河?xùn)|140～280m。河西含水層巖性：西部為砂礫，厚10m左右，東部為中粗砂，厚20～30m，與第一含水組有較強的水力聯(lián)系；河?xùn)|含水層巖性多為粉細砂或中細砂，厚10～40m，上部為咸水；第三含水組：河西底板埋深220～340m，河?xùn)|340～420m，主要由一套沖積、冰積粉質(zhì)粘土，風(fēng)積中粗、中細砂組成；第四含水組：由一套沖洪積、湖積粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、粘土組成，含水層巖性多為風(fēng)化中粗砂，透水性差，出水率隨深度增加而降低。

二、樣品采集與分析

在研究區(qū)平原地區(qū)共有81個深層水樣點，基本能反映該區(qū)平原的深層地下水水質(zhì)情況。選取八大離子、感官性狀及一般化學(xué)指標(biāo)（pH、總硬度、溶解性總固體、TFe、COD-Mn、Cu等）、毒理學(xué)指標(biāo)（汞、砷、硒、鎘等）等39項為地下水水質(zhì)的評價因子[1]，采用單因子法和附注加分的綜合評價方法進行評價。

三、現(xiàn)狀水質(zhì)分析

（一）地下水超標(biāo)統(tǒng)計

研究區(qū)平原深層81個水樣點的水化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見表1（檢測結(jié)果低于檢出限的按0計）。從表1可以看出，深層地下水的pH值變化范圍在7.31～8.44之間，均值為7.92，偏堿性。總硬度質(zhì)量濃度為26.16～1357.52mg/L，均值為269.16mg/L。氟超標(biāo)率超過15%。

（二）地下水化學(xué)特征

從圖1可以看出，深層水水樣的陽離子明顯聚集于三角形的左、右下角即優(yōu)勢陽離子為Na+和Ca2+，其次為Mg2+。水樣中優(yōu)勢陰離子為HCO3-，其次為SO42-和Cl-。

圖1 深三線圖

按照舒卡列夫水化學(xué)分類法分別對研究區(qū)深層地下水進行分析并繪制了地下水水化學(xué)類型圖，見圖2。平原深層地下水水質(zhì)動態(tài)相對較小，礦化度均小于1g/L，水化學(xué)類型由西向東大致呈條帶狀分布，多為重碳酸鹽類型，其中重碳酸鹽鈣型水、重碳酸鈣鈉型水、重碳酸鈣鎂型水、重碳酸鈉型水、重碳酸鹽硫酸鹽鎂鈣鈉型水、重碳酸鹽氯化物鈉型水、重碳酸鹽氯化物鈉鎂型水、重碳酸鹽氯化物鈣鎂型水，約占總面積的94.3%；酸鹽類主要是硫酸鹽重碳酸鹽鈉鎂型水，約占總面積的0.15%；氯化物型水包括氯化物重碳酸鹽硫酸鹽鈣鈉鎂型水、氯化物重碳酸鹽鈉型水和氯化物硫酸鹽鈉鎂型水，約占總面積的5.55%。

圖2 深層水化學(xué)類型圖

（三）地下水水質(zhì)量評價分析

1）單因子質(zhì)量評價方法將超過地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中各指標(biāo)的Ⅲ類限值視為超標(biāo)[2]，可以看出深層地下水超標(biāo)因子超標(biāo)率超過10%以上的主要有Na、F、I、揮發(fā)性酚和總硬度等[3]。具體見表2。

由表2可知，深層水中F、Na、I、揮發(fā)性酚和總硬度的超標(biāo)比例均超過10%，部分污染較嚴(yán)重，如作為飲用水或工農(nóng)業(yè)使用，應(yīng)處理后再投入使用。其他因子受單點影響較大，污染成點狀分布。評價結(jié)果與表1中水化學(xué)參數(shù)特征值的結(jié)果一致，評價結(jié)果可信。

表1 深層地下水水化學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計特征值

表2 深層水超標(biāo)因子占比統(tǒng)計表

2）根據(jù)地下水附注加分評價法分析評價[4]，結(jié)果表明，深層水81個水樣中有36個水樣質(zhì)量極差、38個質(zhì)量良好、7個質(zhì)量優(yōu)良，所占比例分別為38.2%、40.4%、7.4%，見圖3。地下水質(zhì)量較差的原因主要是氟化物、碘化物、總硬度等其中的一項或多項屬Ⅳ、Ⅴ類而造成。

圖3 深層地下水質(zhì)量級別統(tǒng)計圖

利用mapgis軟件繪制研究區(qū)地下水質(zhì)量評價分布情況[5]，如圖4。深層水研究區(qū)域的4.1%水質(zhì)量優(yōu)良，零星分布在西北部和東部；區(qū)域的66.1%水質(zhì)量良好，廣泛分布在研究區(qū)內(nèi)；區(qū)域的29.8%水質(zhì)量較差，分布在研究區(qū)西部、東部和東南部。

圖4 深層水質(zhì)量綜合評價結(jié)果

四、結(jié)語

以某研究區(qū)平原深層地下水為研究對象，對其水化學(xué)類型及水質(zhì)進行分析研究，關(guān)注地下水現(xiàn)狀，加強環(huán)保宣傳，建立健全地下水監(jiān)測體系，重視存在的污染問題，監(jiān)督和控制污染源，做好污染源處理工作，盡最大努力保護和治理恢復(fù)地下水資源，推進生態(tài)文明建設(shè)，助力經(jīng)濟社會發(fā)展。