黔東南三穗縣八弓鎮(zhèn)地下水現(xiàn)狀評價與分析

劉明博，陳軼平，侯亞華

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊(duì)，貴州 凱里 556000)

前 言

三穗縣位于貴州省東部，隸屬于黔東南苗族侗族自治州管轄，屬低山溝谷地貌，整體上西高東低，為中亞熱帶溫和濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，主要的飲用水供水水源為地下水。城郊八弓鎮(zhèn)緊挨縣城，人口密度較大，加之礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，使得區(qū)內(nèi)的地下水環(huán)境問題日益突出[1～4]。目前，貴州省的地下水質(zhì)量研究主要集中在大范圍整體上，金云龍等[5]通過聚類分析法將貴州主要地區(qū)劃分為三類污染程度；華興等[6]對貴州省地下水的開發(fā)利用中存在問題進(jìn)行分析，并提出保護(hù)管理措施。三穗縣八弓鎮(zhèn)地下水質(zhì)量研究近乎空白，水文地質(zhì)資料大多僅局限于地下水的分類和特征。地下水質(zhì)量評價方法較多，本文根據(jù)以往采集的水樣數(shù)據(jù)，采用單指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法結(jié)合超標(biāo)倍數(shù)對八弓鎮(zhèn)淺層地下水質(zhì)量展開研究，收集相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，探討地下水水質(zhì)影響因素，旨在為后期地下水的開發(fā)利用與保護(hù)及地下水污染防控提供正確的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理環(huán)境

八弓鎮(zhèn)位于黔東南苗族侗族自治州三穗縣縣城西南端，地處東經(jīng)108°32′～109°04′、北緯26°47′～27°04′之間。屬低山溝谷地貌，整體上西高東低，為中亞熱帶溫和濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，多年平均氣溫為15.0℃，降雨量年內(nèi)分布不均勻，6～8月為集中降雨季節(jié)，多年平均降雨量1 111.7mm，相對濕度年平均為81%。

1.2 水文地質(zhì)條件

流經(jīng)八弓鎮(zhèn)的河流臺烈河，常年有水，受季節(jié)性影響，夏季汛期偶發(fā)洪水，冬季枯水期水量較小，受大氣降雨及生活用水補(bǔ)給，經(jīng)河道向北東地表徑流匯流于縣城邛水河。

受構(gòu)造應(yīng)力作用下，區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向三穗向斜、北東向高烏山斷層及近東西向清洞斷層，巖層較為破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，斷層兩盤出露地層為青白口系到寒武系地層。構(gòu)造形成的節(jié)理裂隙既是地下水的運(yùn)移通道，又是地下水的儲存單元。根據(jù)含水介質(zhì)形態(tài)及地下水賦存狀態(tài)，區(qū)內(nèi)地下水類型分為松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水。松散堆積層主要為第四系殘坡積物以及沖積物組成，且廣泛分布?；鶐r出露主要為寒武系下統(tǒng)(∈1)頁巖，且大面積為杷榔組灰綠色含云母頁巖。頁巖透水性弱，起到隔水作用，受北西向構(gòu)造應(yīng)力作用，北東向構(gòu)造發(fā)育，如三穗向斜(軸向約35°)和三穗斷層(走向約50°)。地下水主要儲存于頁巖風(fēng)化裂隙中，且隨著深度的增加，巖層孔隙率越來越小，含水性越來越弱。

大氣降雨為區(qū)內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來源。大氣降水在山脊或斜坡通過殘坡積物孔隙、風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙入滲補(bǔ)給地下水，地下水在構(gòu)造風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙中運(yùn)動，順著含水層傾斜方向，由山脊、斜坡向低洼地帶運(yùn)移，一部分于溪溝底或著兩側(cè)以分散滲出或泉水形式排泄于地表，匯聚而成地表溪流，受地貌因素控制，最終匯入臺烈河；另一部分則在含水層中繼續(xù)徑流，直至臺烈河底才以分散排泄的方式排入臺烈河中[7]。

2 地下水質(zhì)量評價

本文采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對區(qū)內(nèi)地下水現(xiàn)狀進(jìn)行質(zhì)量評價，質(zhì)量指標(biāo)參照 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中4.2表1。

表1 八弓鎮(zhèn)水樣分類Tab.1 Water sample classification table of Bagong Town

2.1 地下水樣品采集與測試

2.1.1 水樣采集

測試基于2018年在黔東南三穗縣八弓鎮(zhèn)采集的8組水樣，其中地表水2組，淺層地下水6組，水樣采集點(diǎn)如下圖所示，采集點(diǎn)主要為居民飲用水井/泉，水樣點(diǎn)分類及功能性如表1所示。采樣過程中首先準(zhǔn)備8個5L的水壺，用自來水反復(fù)沖洗3～5次；其次在采樣現(xiàn)場用采樣水再次沖洗3～5次；最后使采樣水緩慢流入水樣壺，直至滿溢，密封壺口，并將水樣編號，貼加標(biāo)簽并貼上標(biāo)簽。

圖 水樣采集點(diǎn)分布圖Fig. Distribution of water sampling sites

2.1.2 水樣測試

為提高評價標(biāo)準(zhǔn)，地表水評價標(biāo)準(zhǔn)本文按照地下水評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價。按照《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》(HJ610-2016)和《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50027-2001)等要求，在樣品送樣和測試過程中均經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量把控。樣品檢測委托具有計(jì)量認(rèn)證資質(zhì)“貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局下屬從事地質(zhì)試驗(yàn)測試分析研究的貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行測試，并依據(jù)相關(guān)國家規(guī)范，對地下水質(zhì)量指標(biāo)測試方法包括：電感耦合等離子體發(fā)射光、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法、離子色譜法、納氏試劑分光光度法、離子色譜法、萃取分光光度法、異煙酸-吡唑啉酮比色法、電感耦合等離子體發(fā)射光、原子熒光光譜法、二苯碳酰二肼風(fēng)光光度、乙二胺四乙酸二鈉滴定、酸性法等。測試地下水質(zhì)量指標(biāo)總計(jì)28項(xiàng)，包含：鉀、鈉、鈣、鎂、氨氮、硫酸根、重碳酸根、碳酸根、氫氧根、氟化物、硝酸根、亞硝酸根、汞、鉛、砷、鎘、鐵、錳、鉻、總硬度、氰化物、揮發(fā)酚、溶解氧、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體、pH和電導(dǎo)率。參與地下水質(zhì)量評價的指標(biāo)總計(jì)18項(xiàng)，包含一般化學(xué)指標(biāo)9項(xiàng)，毒理學(xué)指標(biāo)9項(xiàng)，具體如表2所示，各指標(biāo)測試濃度，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)及超標(biāo)倍數(shù)詳見表3。

表2 地下水質(zhì)量評價指標(biāo)一覽表Tab.2 Evaluation indexes of groundwater quality

2.2 評價方法

根據(jù)地下水導(dǎo)則的要求，地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評價應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法。標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)>1，表明該水質(zhì)因子已超標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)越大，超標(biāo)越嚴(yán)重。

(1)對于評價標(biāo)準(zhǔn)為定值的水質(zhì)因子：

(1)

式中：Pi—第 i 個水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無量綱；

Ci—第 i 個水質(zhì)因子的監(jiān)測濃度值，mg/L；

Csi—第 i 個水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)濃度值，mg/L。

(2)對于評價標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)間值的水質(zhì)因子(如 pH 值)，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算方法

見公式(2)、公式(3)：

(2)

(3)

式中：PpH：pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無量綱；

pH：pH 監(jiān)測值；

pHsd：標(biāo)準(zhǔn)中 pH 的下限值；

pHsu：標(biāo)準(zhǔn)中 pH 的上限值。

3 結(jié)果與討論

3.1 地下水水質(zhì)綜合評價結(jié)果

從表3可以看出，臺烈河水域總體水質(zhì)穩(wěn)定，通過主要指標(biāo)檢測，水質(zhì)整體呈中性偏弱酸性，總硬度和溶解性總固體普遍較低，屬于低礦化度的淡水，水化學(xué)類型總體為重硫酸-碳酸鈣型水。水中有害微量元素甚微，揮發(fā)酚、氰化物、汞、鎘、六價鉻的濃度基本全部低于檢測限，揮發(fā)酚、氰化物、汞、六價鉻儀器未檢出，鎘大多都經(jīng)儀器檢測出。污染性指標(biāo)包括pH、氨氮、鎘、錳和硫酸鹽，一般化學(xué)指標(biāo)占到80%，毒理學(xué)指標(biāo)占20%，一般化學(xué)指標(biāo)在地下水污染中所占的比重大于毒理學(xué)指標(biāo)。

以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中Ⅲ類水指標(biāo)及限值為標(biāo)準(zhǔn)，并參照其他類水質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)合表3，對所采集水樣進(jìn)行水質(zhì)分類說明：

SSY-01水樣指標(biāo)pH濃度為6.47mg/L，已超標(biāo)準(zhǔn)6.5～8.5mg/L，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為1.06，輕微超標(biāo)，其余檢測指標(biāo)均在Ⅲ類水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，SSY-01水為Ⅳ類水；SSY-02、SSY-03、SSY-05、SSY-07和SSY-08水樣檢測指標(biāo)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)滿足I-Ⅲ類水；SSY-04水樣pH濃度為5.03 mg/L，已超標(biāo)準(zhǔn)6.5～8.5mg/L，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為3.94，超標(biāo)倍數(shù)為0.27，中度超標(biāo)，氨氮濃度為0.58mg/L，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為2.9，超標(biāo)倍數(shù)為1.9，錳和硫酸鹽含量為3.05mg/L和288.71mg/L，超Ⅲ類水限值標(biāo)準(zhǔn)，毒理學(xué)指標(biāo)鎘檢測含量為0.018mg/L，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為1.8，超標(biāo)倍數(shù)為0.8，綜合SSY-04水為V類水；SSY-06水樣錳超標(biāo)，檢測水樣含量為0.235mg/L，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為2.35，超標(biāo)倍數(shù)為1.35，為Ⅳ類水。

3.2 成因討論

根據(jù)評價結(jié)果可知：寨壩SSY-01水樣點(diǎn)pH輕微超標(biāo)；SSY-04水樣點(diǎn)pH、氨氮、鎘、錳和硫酸鹽超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.27、1.90、0.8、29.5和0.15；SSY-06水樣點(diǎn)錳超標(biāo)1.35倍。

三穗縣八弓鎮(zhèn)地下水污染源于人類活動和原生水文地質(zhì)條件的改變[8-9]。

分布于寨壩村的SSY-01號水樣取自于田地邊的水井，并在水井邊發(fā)現(xiàn)廢舊化肥農(nóng)藥袋，其pH含量輕微超標(biāo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用化肥農(nóng)藥造成的土壤酸化引起；SSY-04位于磚廠內(nèi)，現(xiàn)已廢棄。經(jīng)過對磚廠現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)SSY-04水樣點(diǎn)pH、鎘、錳和硫酸鹽超標(biāo)的主要原因是：磚廠內(nèi)部大片裸露的黑色炭質(zhì)頁巖中夾有釩、錳、鎘等礦物質(zhì)，其受風(fēng)化剝蝕和大氣降雨淋溶作用影響，內(nèi)部的大量重金屬離子會被遷移到地表水和地下水中，使得地下水中的重金屬離子含量超標(biāo)。同時廢棄磚廠堆積的煤矸石長期裸露于大氣中，經(jīng)自然風(fēng)化、雨水淋慮后，其中的有害成分很容易進(jìn)入土壤和水體，造成地表水和地下水的酸化。氨氮超標(biāo)源于磚廠內(nèi)部住戶飼養(yǎng)動物(牛、鴨子和鵝)糞便排放所致。

地表水SSY-06位于臺烈河水域下游，受地形地貌影響，臺烈河上游水域聚集的大氣降雨通過路邊人工修建的溝渠徑流通過SSY-06水樣點(diǎn)，于橋頭排泄于臺烈河，SSY-06水樣錳超標(biāo)，主要是因?yàn)樯嫌?SSY-04)排泄的金屬離子所致，并在大量的地表水中被稀釋至超標(biāo)1.35倍。

4 結(jié) 論

近年來原生水文地質(zhì)環(huán)境的改變和人類活動的增加是影響八弓鎮(zhèn)地下水質(zhì)量異常的主要因素。

4.1 三穗縣八弓鎮(zhèn)人類畜牧業(yè)活動影響部分水質(zhì)點(diǎn)氨氮超標(biāo)。

4.2 裸露的含釩礦和錳礦頁巖地層，受人為、地質(zhì)以及大氣降雨淋慮作用的影響，是水體pH、鎘、錳和硫酸鹽超標(biāo)的主要原因，同時裸露堆積的煤矸石也對地表水和地下水造成一定的污染。

4.3 SSY-04水質(zhì)點(diǎn)錳含量超標(biāo)及pH、鎘、硫酸鹽輕微超標(biāo)，釩、錳、鎘等有害重金屬離子會隨雨水淋濾及大氣揚(yáng)塵等方式遷移到附近低洼土壤或水體中，造成較嚴(yán)重的包氣帶水以及土壤污染，進(jìn)而對生態(tài)環(huán)境和附近居民的健康帶來危害。建議應(yīng)對該點(diǎn)附近黑色頁巖開挖剔除或深埋封閉處理，同時對堆積煤矸石進(jìn)行剔除搬。

4.4 8個水質(zhì)點(diǎn)中，一個(SSY-04淺層地下水)為V類水，且不是居民飲用水；受SSY-04水質(zhì)點(diǎn)的排泄影響，SSY-06地表水受到輕度污染，錳超標(biāo)1.35倍，為Ⅳ類水，適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水；寨壩SSY-01人為因素(化肥農(nóng)藥使用過量)造成淺層地下水水體輕微受染，采取相關(guān)措施可使水體指標(biāo)達(dá)到Ⅲ類水。其他五處水質(zhì)指標(biāo)均滿足Ⅲ類水質(zhì)量常規(guī)指標(biāo)，適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水。

4.5 整體上三穗縣八弓鎮(zhèn)雨量充沛，相對濕度大，地下水水質(zhì)較好，對部分污染源進(jìn)行處理后，水質(zhì)指標(biāo)均可達(dá)Ⅲ類水，但不能放松對水資源的保護(hù)，需規(guī)范畜牧業(yè)和鄉(xiāng)村工廠的用水排放管理制度，加強(qiáng)居民飲用水的定期檢查，確保用水安全。