（环境工程专业论文）安徽省地下水污染调查评价与防治研究.pdf

安徽省地下水污染调查评价与防治研究 摘要 地下水是一种重要的资源，但近年来地下水污染的问题在世界范围内日益 严重，已经成为一个相当普遍的环境问题。地下水是安徽省主要的生产生活用 水，近年来不断加剧的人类经济活动造成了安徽省地下水污染的不断恶化。主 要表现为地下水中氯化物、硫酸盐、硝酸盐、总硬度、溶解性总固体等常量组 份的含量有不断增高的趋势。 本文在对安徽省地质、水文地质、地下水污染源以及污染途径调查分析的 基础上，采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价了安徽省地下水污染 状况，并对城镇生活污水污染与农业污染按单位面积污染负荷进行了分析评价， 此外调查研究了安徽省污染防治工程现状，并在此基础上探讨了安徽省地下水 污染防治措施与对策，得出主要成果如下：( 1 ) 安徽省淮北平原区和沿江丘陵 平原区浅层孔隙水已受到一定污染，主要表现为地下水中常规组份总硬度、溶 解性总固体、铁( f e ) 、锰( m n ) 和硝酸盐( n o 。一) 、亚硝酸盐( n o 。一) 、氨氮( n h 。+ ) 等组份超标或超过地下水背景含量。( 2 ) 地下水类别分为：严重污染区、中等 污染区、轻度污染区和未污染区。其中重污染区主要分布于淮北平原区的毫州、 涡阳濉溪、奎河沿河地区、蚌埠固镇、五河北部、淮南、阜南南部和沿江丘 陵平原区的天长等地，面积1 1 2 4 2 k m 2 ，约占全省总面积的8 0 。中等污染区 主要分布于淮北平原区的蒙城涡阳义门、五河、砀山等地和沿江丘陵平原区的 天长北部地区，面积6 5 7 0 k m 2 ，约占全省总面积的4 7 。轻度污染区主要分布 于淮北平原区的阜阳凤台怀远宿州泗县等地，沿江丘陵平原区的沿江两侧及 皖南山地区的屯溪等地，面积3 3 4 8 8 k m 2 ，约占全省总面积的2 3 9 。( 3 ) 针对 污染源负荷评价结果，提出地下水污染防治措施建议，为遏制安徽省地下水污 染趋势，改善地下水环境质量，最终为“生态安徽”建设工作提供参考依据。 关键词：地下水 污染调查污染评价污染防治 i n v e s t i g a t i o na n de v a l u a t i o no fg r o u n d w a t e rp o l l u t i o na n di t s c o n t r o lr e s e a r c hf o ra n h u ip r o v i n c e a b a s t r a c t g r o u n d w a t e ri sa ni m p o r t a n tr e s o u r c e b u tr e c e n t l y , t h eg r o u n d w a t e rp o l l u t i o n i sw o r s e n i n gi nt h ew o r l d ，w h i c hb e c o m e sab i gi s s u ei ne n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s g r o u n d w a t e ri st h eo n eo ft h em a i nd o m e s t i ca n dp r o d u c t i o nw a s t e ri na n h u i p r o v i n c e t h ed e v e l o p i n gu r b a n i z a t i o na n de c o n o m i ca c t i v i t yl e a dac o n t i n u a l d e t e r i o r a t i o no ft h eg r o u n d w a t e ri na n h u ip r o v i n c e 。t h em a i nd e t e r i o r a t i o ni s r e p r e s e n t e di n t h a tt h ec o n c e n t r a t i o no ft h e f o l l o w i n gc o m p o n e n t si n c r e a s i n g s h a r p l y ，s u c ha sc h l o r i d e ，s u l f a t e ，n i t r a t e ，t a t a lh a r d n e s s ，t o t a ld i s s o l v e ds o l i d se t c t h ep a p e ra i m e da tt h es t a t u sa n a l y s i so ft h eg r o u n d w a t e rp o l l u t i o ni na n h u i p r o v i n c e b a s e do nt h er e l a t e d g e o l o g i c a l a n d h y d r o g e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ， i n v e s t i g a t i o ni n f o r m a t i o na n dm o n i t o r i n gd a t ao ft h ep o l l u t i o nr e s o u r c ea n dp a t hi n r e c e n ty e a r s ac o m b a i n e dm e t h o do fs i n g l e - f a c t o rp o l l u t i o ni n d e xm e t h o da n d n e m e r oc o m p o s i t ei n d e xw a sc h o s e n b e s i d e s ，e v a l u a t i o no ft h em u n i c i p a ls e w a g e a n da g r i c u l t u r a lp o l l u t i o nw a sc a r r i e do u tb a s e do nt h ep o l l u t i o nl o a dp e ru n i ta r e a i na d d i t i o n ，p o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o lp r o j e c ts t a t u so fa n h u i p r o v i n c ew a s i n v e s t i g a t e da n dt h es u g g e s t i o n sa n dc o u n t e r m e s u r e sw e r ep u t 孙r w a r d t h em a i n c o n c l u s i o n sw e r e ： ( 1 ) t h es h a l l o wp o r o u sw a t e ri nt h eh u a i b e ip l a i na n dt h eh i l la n dp l a i na r e a a l o n gt h ec h a n g ji a n gr i v e rm u s tw e r ec o n t a m i n a t e di nc e r t a i nd e g r e e ，w h i c hs h o w t h ef o l l o w i n gc o m p o n e n t se x c e e dt h en a t i o n a ls e c u r i t ys t a n d a r df o rg r o u n d w a t e r o rt h eb a c k g r o u n dv a l u eo ft h er i g i n a lg r o u n d w a t e r , s u c ha st a t a lh a r d n e s s ，t o t a l d i s s o l v e ds o l i d s ，f e ，m n ，n 0 3 一，n 0 2 a n dn h 4 + e t e ( 2 ) t h eg r o u n d w a t e rc a nb ed i v i d e di n t of o u rp a r t sa sh i g h p o l l u t e da r e a ， m e d i u m - p o l l u t e da r e a ，s l i g h t p o l l u t e da r e aa n dn o n p o l l u t e da r e a a m o u n gt h o s e ， t h eh i g h p o l l u t e da r e aw a sm a i n l yd i s t r i b u t e di n b o z h o u ，g u o y a n g s u ir i v e r ， k u i h e ，b e n g b u g u z h e n ，n o r t ho ft h ew u h e ，h u a i n a n ，s o u t ho ft h ef u y a n gi n h u a i b e ip l a i na n dt i a n c h a n gi np l a i na r e aa l o n gt h ec h a n g j i a n gr i v e r t h et o t a l a r e aa m o u n t s11 2 4 2 k m 2a n da c c o u n t s 如r8 。o o ft h et o t a la r e ao ft h ep r o v i n c e 。t h e m e d i u m p o l l u t e da r e aw a sm a i n l yd i s t r i b u t e di nm e n g c h e n g - g u o y a n g ，y i m e n ， w u h e ，d a n g s h a ni nh u a i b e ip l a i na n dn o r t ho ft i a n c h a n gi np l a i na r e aa l o n gt h e c h a n g j i a n gr i v e r t h et o t a la r e aa m o u n t s6 5 7 0 k m 2a n da c c o u n t sf o r4 7 o ft h e t o t a la r e ao ft h ep r o v i n c e t h es l i g h t p o l l u t e da r e aw a sm a i n l yd i s t r i b u t e di n 4 f u y a n g ，f e n g t a i ，h u a i y u a n ，s h u z h o u ，si x i a ni nh u a i b e ip l a i n t u n x ii nw a n n a n m o u n t a i na n db o t hs i d e so ft h ep l a i na r e aa l o n gt h ec h a n g j i a n gr i v e r t h et o t a l a r e aa m o u n t s3 3 4 8 8 k m za n da c c o u n t sf o r2 3 9 o ft h et o t a la r e ao f t h ep r o v i n c e ( 3 ) g r o u n d w a t e rp o l l u t i o na n dc o n t r o lm e a s u r e sa n dp r o p o s a l sw e r ep u t f o r w a r db a s e do nt h ep o l l u t i o nl o a de v a l u a t i o n 。t h ew o r ki ss u p p o s e dt os u p p o r tt h e r e c o r d i n gd a t af o rt h ec o n t r o lo ft h eg r o u n d w a t e rp o l l u t i o n ，f o rt h ec o n s t r u c t i o no f t h e “e c o - a n h u i ”a n di m p r o v et h ee n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo ft h eg r o u n d w a t e r k e y w o r d s ：g r o u n d w a t e r ；p o l l u t i o ni n v e s t i g a t i o n ，p o l l u t i o ne v a l u a t i o n ；p o l l u t i o n c o n t r o l 5 插表清单 表2 1 安徽省地层区划简表9 表2 2 多年平均地下水天然资源量统计表( 按流域) 2 0 表2 3 多年平均地下水天然资源量统计表( 按水文地质区) 2 0 表2 4 多年平均地下水天然资源量统计表( 按地市) 2 0 表2 5 多年平均地下水开采资源量统计表( 按流域) 。2 1 表2 6 多年平均地下水开采资源量统计表( 按水文地质区) 2 1 表2 7 多年平均地下水开采资源量统计表( 按地市) 2 2 表3 。1 样品分析方式一览表2 7 表3 2 综合污染指数分级标准一览表2 9 表3 3 安徽省地下水环境背景值一览表2 9 表3 碡安徽省区域浅层孔隙本1 8 项指标污染评价结果一览表3 0 表3 5 地下水污染区域分布表4 l 表4 1 现有地下水污染防治工程一览表4 3 表4 。2 现有地下水源保护工程一览表钳 表4 3 现有地下水污染点源控制工程一览表4 5 表4 4 现有地下水污染治理工程一览表4 6 插图清单 图1 1 地下水系统氮素转纯过程图3 图2 1 安徽省地貌形态略图8 图2 2 安徽省地貌分区图+ 9 图2 3 安徽省地层区划圈1 0 图2 4 安徽省松散岩类厚度等值线图1 1 图2 。5 安徽省构造单元略图1 2 图2 6 安徽省水文地质分区图1 3 图3 1 地下水污染等级面积比例图4 2 9 独创性声明 本人声明所呈交静学链论文是根据本人所掌握熬资料以及在导筛 指导下进行研究取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和 致谢的地方钋，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含麓获得合肥工娩大学或其袍教育机构的学位或证书丽使用过豹材 料。有关单位和个人对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签字：矗麟 签字嘲岛f 脚p 盛 学位论文版权使用授权书 本学位论文榫者完全了解合腮工业大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查灏或措阕。本人授权合怒工业大学可以将学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文律者毕业詹去向： 工作单位： 逶讽遗鲢： 2 咆话： 郯编； 致谢 本论文是在导师钱家忠教授的悉心指导下完成的。自我准备攻读硕士学位 以来，导师给予了我莫大的关怀、帮助、支持、宽容和不倦的教诲。导师从论 文的写法、做学问应有的科学态度和思维方式等方面，给了我很多启示。在此， 谨向钱家忠老师表示诚挚的谢意! 在学习和论文完成过程中，得到资环学院孙世群老师、汪家权老师、彭书 传老师：熊鸿斌老师、崔康平老师、胡淑恒老师、张妍老师、陈舟博士等的热 情鼓励与大力支持。在此，谨向他们致以衷心的感谢! 感谢安徽省环境科学院同事们的支持和帮助，感谢安徽省环境信息中心领 导和同仁们的大力支持，本文参考文献中的作者及其合作者，是他们的成果奠 定了本文的研究基础。 衷心感谢我的家人这么多年来对我的支持与关爱。 衷心感谢我的爱人郑茂对我的理解与支持。 6 作者：刘艳清 2 0 0 9 年1 2 月0 9 日 第一章绪言 当今人类面临着着严重的水资源问题。地下水作为一种重要的水资源，在 世界上许多国家已经成为了人民生产生活用水的主要来源，世界范围内约有1 3 的入口使用地下水作为饮用水h 1 。但人们在开发利用地下水资源的同时也在改 变着地下环境，并因此产生诸多问题，其中，水质污染是一个比较严重的问题。 地下水一旦由于开发不当丽受污染，南予萁自净能力极弱，会对生态环境造成 深远的负面影响，直接对人类造成危害。近年来地下水污染问题受到了较大关 注，我国对地下水污染防治的研究工作已经开展起来，根据安徽省地下水污染 调查的相关资料，本文重点针对安徽省的地下水污染进行了相关评价和研究。 1 1 选题依据及研究意义 地下水是一种重要的资源，由于其自净能力较弱，地下水一旦受污染，将 难以更薪和恢复。近年来，地下水污染的问题在世界范匿内西益严重，已经成 为一个相当普遍的环境问题。安徽省位于黄淮海平原南缘、秦岭东延余脉、长 江中下游平原和江南丘陵北部的交变地带，跨长江、淮河、瓤安江三大流域， 这些流域为安徽省提供主要的生产生活用水。流域内地下水埋深较浅，地表水 资源丰富，大小河流纵横交错，地下水与地表水之间补给关系较为复杂。一旦 地表水或土壤受到污染，污染物极易透过含水层丽污染地下水资源。随着安徽 省人类经济活动的不断加剧，其对地质环境尤其是地下水环境的作用已愈来愈 显著。主要表现为地下水中氯化物、硫酸盐、硝酸盐、总硬度、溶解性总固体 等常量组份的含量有不断增高的趋势。 本文得到安徽省环境保护厅与安徽省国土资源厅联合资助项目“关于开展 全省地下水污染防治现状调查与评价工作的通知( 环承 2 0 0 7 5 6 号) 、国家 自然科学基金“滨湖湿地地下水循环及硝酸盐迁移转化机理与模拟一一以巢湖 南淝河流域为例( 4 0 6 7 2 1 5 4 ) 以及掰世纪优秀人才顼墨“人类活动胁迫下流 域地下水污染及自然净化机理研究一一以巢湖南淝河流域为例 ( n c e t - 0 6 - 0 5 4 1 ) ”资助，通过对安徽省地下水进行调查、评价，对安徽省地下 水污染及其成因进行了重点分析，进一步提邀地下水污染防治对策，以期为安 徽生态省建设工作提供参考依据。 1 2 国内外研究现状 l 。2 1 地下水水化学及重金属研究概况 水化学是在水文地质学、化学热力学和地球化学基础上发展起来的一门学 科，它是研究地下水化学组分形成原因，化学元素迁移、转化、富集与分散规 律的门学科。自2 0 世纪6 0 年代以来，地下水化学研究已向更深更广的领域延 伸。 孱外对地下水水化学的研究已经较为成熟。日本、瑞典、美国、芬兰和翻 拿大等国相继对地下水的水化学特征进行了研究。h e l g e s o n 等阻3 建立了水溶液 中不可逆反的地球化学模型，这些模型是现代水文地球化学模拟的基础；o s m o n d 等口在美国加利福尼距和佛罗里达碳酸岩盐分布区，开辟了应用铀同位素对地 下水进行研究的先例；s t u m m 等川出版了水化学一天然水化学平衡理论，较系 统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法；f r e n g s t a d 等强3 对挪威 地下水的水化学进行了研究，揭示了地下水中各元素浓度随p h 值升高的原因； e d m u n d s 等嘲逶过主量元素方法对墨西哥市地下承沿承流路径的地球化学演化、 氧化一还原过程等进行了研究。 近年来我国对地下水水化学也进行了长期研究。宋长春等口1 分析了吉林西 部不丽地貌区地下水元素地球化学分异性，元素迁移地球化学过程的转化；郭 占荣哺1 对三屯河流域平原区地下水系统中的主要离子、t d s 和水化学类型的特征 及其变化进行了全面的分析；钱家忠等睁1 分析了徐州张集永源地裂隙岩溶水水 化学特征，提出了相应的环境保护措施；李向全等n 们运用构造控水分析、水化 学同位素等方法，对宁夏南部“南北古脊梁 岩溶裂隙水流系统进行了深入的 分析和讨论；丁宏伟等n 玛系统研究了河西走廊地区的水文地球化学特征，揭示 了走廊平原地下水水化学组分在水平和垂直方向的演化规律，提出了颇具意义 的水文缝球化学分带模式：辛宝东n 嬲对北京房出地区卷溶地下水中的c a 2 + 、 m 9 2 十、s o 。卜、 f 一、s r 弘等化学成分与其所在的含水层的地层岩性进行了相关分 析，结果表明了岩溶地下水的化学特征主要取决于含水层岩石的化学成分。 地下水中的重金属污染也是近年来地下水研究中的热点问题。在俄国莫斯 科地区，专家们对工业、日常生活污染物进行了全面研究，结果表明p b 、z n 、 e 珏、麓n 等重金属己严重超标；在窜度蠢于农药、化肥的大量施用和城市工监、 生活垃圾的肆意排放，有些地区重金属含量已超过饮用水标准。在我国，2 0 世 纪9 0 年代陈静生等n 3 就对几种生物毒性显著的重金属元素h g 、c d 、p b 、c r 以及 类金属等在环境中的迁移转化作用和影响进行了研究。梁涛等q 初步探讨了官 厅水库和永定河水体中重金属含量的分布规律及污染特征；王卫中等耵对济宁 市深层地下水中微量元素进行了研究，结果表明多数元素含量枯水期高于丰水 期，含量受水文地质构造影响，并随水期变化而波动。张国平等n 钉对贵州几个 典型金属矿区周围河水酶重金满分布特征进行了研究，结果显示溶解态重金属 含量主要受到悬浮颗粒物释放的影响。 1 2 2 氮素污染研究现状 近年来，地下水氮污染问题正越来越受到国内外研究者的关注。关于这方 2 面的研究主要在以下方面：地下水氮的转化过程与机理；地下水氮污染的来源以 及避免污染的方法措施；地下水硝酸盐、亚硝酸盐的确定方法；如何减少或者 除去地下水中的硝酸盐：另外还有一些地下水氮污染与人体健康的研究等。 ( 1 ) 地下水中氮的转化过程与机理 氮的转化过程是指系统中的各种形式的氮在一定条件下进行相互转化。在 地下水系统中，氮素将会经历以下的转化：矿化一吸附过程，土壤有机氮向n h 。+ 转化并为植物吸收；固化过程，化合的和非化合的n ：被植物所固化；硝化过程， 微生物将氨盐基氧化成n o ：一，进而氧化成n 0 。- ：反硝化过程，化合的氮以气态的 氮( n 。、n ：o 、n o 、n 0 。) 返回大气层中n ，具体过程见图1 1 ： 矿化j r硝化j jl r 有橇氮n !帮= = = 辕) 3 辨终层 吸附植物吸收 犁底尾 上包气带 0 骘高， 匡塑丝，气；基氮 吸附卜一划 l 。 弋7 地下水位下包气带 隔承层 图1 1 地下水系统氮素转化过程图( 据陈建耀等，2 0 0 6 改编n 引) 氮在饱和壤层中迁移转化特征的研究表明，氮主要以硝酸根的形式污染 地下水，其循环迁移与地下水运动密不可分。对氮迁移转化最有影响的就是硝 化作用和反硝化作用。硝化和反硝化作用主要是一个微生物学过程，凡是对生 物活动有影响的因素对硝化和反硝化作用均有影响，如土壤温度、透气性、土 壤水分、土壤p h 值等通过影响土壤中的微生物而影响氮的迁移转化。 m a h e n d r a p p a 等疆钙发现，美国北部的土壤硝纯作用的最适温度为2 0 和2 5 ， 而南部的土壤则为3 5 。m a l h i 和m c g i l l 报道对加拿大a 1 b e r t a 的3 种土壤来说， 硝化作震的最适湿度为2 0 ，在3 0 时硝化作用完全停止。这表甓不同温度 带土壤中的硝化菌对温度的要求不同。l i n 和d o r a n 们发现当土壤水饱和率为 6 0 时，好氧微生物过程最活跃；超过8 0 时，厌氧过程变得更为显著，如反硝 化佟用。i n g w e r s e n 等轻”报道，在王5 时土壤无视层在体积水分含量达到5 2 时，硝化速率最大；在土壤的有机层中，体积水分含量在4 2 一4 3 5 之间时达到 最大。w e i e r 等疆2 1 研究了土壤含水孔隙率对反硝纯的影响，结果表骧：随w f p s 数 值增高土壤的反硝化速率显著增大，当w f p s 从6 0 增加至i j 9 0 时，砂土和壤土的 对照处理的反硝化速率分别增加了6 倍和1 4 倍。长期以来硝化作用都被认为是仅 3 由自养细菌参与的在中性和弱碱性条件下才发生的一个过程，因为酸性环境会 限制氨的氧化肫引。目前有研究显示硝化作用可以在酸性条件下进行，酸性条件 下硝佬作用发生的原因可能是由于异养硝纯茵的作用或者是由于自养硝化细菌 对酸性环境的适应口劓。土壤中反硝化作用的最适p h 范围是在6 - 8 之间的中性条 件下豫朝，在酸性条件下土壤中的反硝纯作用受到抑制，这可能是由于耐酸的反 硝化细菌的数量少或适合于中性条件的反硝化细菌的数量减少造成的驺削。 地下水氮污染的模拟与变化趋势的研究也是转化机理研究的一项重要内 容。如硝酸盐在含水层中的迁移规律模拟、在区域水文地质系统中的迁移转化 模型的研究，以及解析方法的应用，或尝试将包气带与饱水带联系起来，建立 非饱和土层潜水含水层水动力弥散联合数学模型等等。例如张愚聪等昭7 1 运嗣 l e a c h m 数学模型在描述土壤水非饱和运动方面，应用了r i c h a r d 方程，在研究土 壤中的氮素运移转化方面运用了对流扩敖方程。 ( 2 ) 地下水氮污染的来源研究 地下水氮污染主要来源于各种人类活动。城市化建设、工农业生产及生活 中产生的污染物渗入地下水，都会弓| 起缝下水氮污染。氮素污染根据其污染源 形式的不同，分为点污染源和面污染源。点源主要包括管道渗漏、污水的定点 排放等，点源污染方式单一，较易控制，由点源排放的污染物已呈现骤减的趋 势，因此现在对氮素污染源的研究大多为面污染源研究强引。面源包括的范围很 广，农业化肥的施用、大气降水、分散的人类聚集地的生活废弃物等，都属于 面源污染。其中农业氮肥的施用是地下水中氮素污染最广泛的来源。w h o 调查研 究表明世界范围内农业用地中的过量化肥使用是导致地下水硝酸盐污染的主要 原因妇引；i n s a f 等m 1 在对日本的k a k a m i g a h a r a 地区研究时发现麓用农肥较多 的菜地地下水中的硝酸盐氮要远高于其他土地利用类型。国内高旺盛等秘对黄 淮海平原典型集约农业区氮肥污染的初步调查表明该地区地下水氮污染严重， 且高产区和高产团块污染程度明显高于中低产区和中低产困块，菜地污染程度 较粮田严重。刘宏斌等口2 1 对北京市平原区深层地下水的研究也表明，其地下水 硝态氮污染主要集中在蔬菜种植区，瞧于蔬菜过量施肥普遍，土壤硝态氮残黧 严重，造成灌溉用水极易淋洗下渗污染地下水。 污染源的解析方法，一种是建立溶质运移模型，g a l l b a l l y 等口3 1 提出一种 模式测定、计算壤植物界面氮迁移转化。张春辉等在大厚度包气带土层中氮 的迁移转化采用了一维不饱和水质模型进行水质模拟，对包气带水流的模拟采 用了二维模型，获德瓣嚣。+ 一n 在包气带土层中的迂移规律和污染预测数据。不过 m c l a y 4 3 认为这种方法难以校准并且模型的边界难以满足复杂的地形条件。男 一种方法主要是利用统计学方法结合多项影响因素进行污染源解析，这种方法 目前应用较广。s r i n i v a s a 等勰韶采用因子分析法对印度的a n d h r ap r a d e s h 地区 地下水水质变化影响因素进行了分析，对研究区内地下水常规离子的来源进行 4 了解释，并发现水质变化与季节更替之间的关联；a 1 f o n s oc o r n i e l i o 等瞄削运 用a n h i 法结合g i s 对意大利坎帕尼亚地区的地下水氮污染进行分析，揭示了硝酸 盐浓度与土地利用类型之闻存在着较大的联系；e u n i c e 等秘铂利用聚类分析对地 区水样各离予进行分类，并利用因子分析对各分类进行解释，结果表明上游污 染物的分布主要是由于农业及居民的生活影响，丽地下水水化学作用则是影响 地下水水质的最主要因素；s h r e s t h a 等驺8 1 利用多元统计方法分析了日本富士河 流域的地下水水样的1 2 类污染指标，从而对区域污染等级进行划分，并且揭示 各区域污染来源随空闻和时阆变化规律。国内张伟等强孵以天津地区力例，对浅 层地下水中的p b 及其他化学组成进行了相关分析和聚类分析；金菊良等h 叫采用 投影寻踪对疲分辑法研究了巢潮流域舱非点源污染，发现巢湖各主要入湖潺流 河水中n 和p 营养盐分输入特征可以分为差异明显的3 类，改进土地利用方式， 有效控制巢湖水体外源性营养盐分的输入，是减少和控制流域习e 点源污染物输 入的重要途径和措施。 越来越多的科学手段应用于污染源解析的工作当中，如利用地理信息系统 ( g i s ) 技术和地下水氮污染的圊位素技术对氮污染澡进行识别。l a s s e r r e 等h q 在i d r i s ig i s 环境下开发了g i s 相关方法对地下水硝酸盐的迁移转化进行了研 究；h u d a k h 2 1 剥用g i s 技术描述了5 3 个水样井所在区域内硝酸盐和氯离子的分 布趋势，发现井深与硝酸盐浓度之间存在着较强的相关性( - 0 6 3 7 ) ；b i l g e h a n 等h 3 1 运用g i s 技术对土耳其k o n y a 地区的硝酸盐污染状况进行了分析，评价了区 内酶硝酸盐空间分布状况，发现地下水硝酸盐浓度增大是多种因素的综合作用； 国内宫辉力等h 们运用g i s 技术与数值模拟技术相结合，揭示地下水硝酸盐氮浓 度场的时空变化特征，结果表明研究区的地下水水质系统比较稳定，硝酸盐浓 度场的时空变异性较小；刘英华等h 5 3 利用g i s 的地统计学方法，对成都平原地 下水硝酸盐含量空间变异进行分析，并比较了普通克里格和概率克里格两种方 法，维果发现前者表征了区域硝酸盐含量的空间交异及其分布规律，螽者能较好 地反映区域硝酸盐污染的风险性程度。同位素方面，1 9 7 1 年k o h l 等h 引首次利用 61 5 n 对地下水中氮污染研究以来，这方面懿研究进展较大。w a s s e n a a r h ”对英 国c o l u m b i a 的a b b o t s f o r d 含水层进行研究，认为地下水中硝酸盐浓度较高的原 因是动物粪便和少量的氨肥发生了硝化作用。国内杨瑛等h 胡在岩溶地区利用 1 5 n 和1 8 0 同位素技术证实，饮用水中的硝酸盐主要来自农家肥和化肥，该地区 没有发生有意义的反硝化作用，而以硝化作用为主。 自二十世纪七十年代以来，安徽省先后完成了全省圭：2 0 万区域地质调查、 1 ：2 0 万区域水文地质普查、1 ：5 0 万地貌图、l ：5 0 万第四纪地质图、1 ：5 0 万 水文地质图、l ：5 0 万工程地质图等基础性地质工作；完成了l ：2 5 一l ：5 万淮 ：i l - 电厂、淮北市、宿州市、阜阳市、蚌埠市、合肥市、铜陵市、芜湖市、宣 州市等专门性水文地质或水工环地质勘察工作；完成了l ：5 0 万安徽省区域环境 5 地质调查、1 ：5 0 万安徽省地质灾害调查、l ：5 0 万安徽省地下水资源评价、1 ：5 0 万安徽省两淮经济区水、工、环地质综合评价、l ：5 0 万淮河流域( 安徽省部分) 环境地质调查、l ：2 0 万淮河沿河污染段村镇供水水文地质调查等综合性水工环 地质工作。安徽省曾先后进行过二轮地下水资源评价。第一轮安徽省地下水资 源评价完成于二十世纪八十年代初期，地下水资源评价是按照淮北平原、江淮 丘陵( 原为江淮波状平原) 、皖西山地( 原为大别山区) 、沿江丘陵平原、皖南 山地等五大水文地质区进行地下水资源分区的；第二轮安徽省地下水资源评价 完成于2 0 0 2 年，按照中国地质调查局的统一部署，地下水资源评价除保持传统 的五大水文地质区外，在分区中又增加了流域和市、县级行政区，将省域划分 为淮河流域、长江流域、新安江流域( 亦即东南诸河片) 。省内程言新等h 钉对 安徽省地貌分区和分类进行了研究，根据地貌形态成因分类原则，阐明了安徽 地貌条件。于振江等哺们对淮北平原上新世一全新世岩石地层根据宏观性特征进 行了划分，并针对各分组研究了地质构造组分。王嵩嵘嫡根据监测数据采用舒 卡列夫分类法分析研究了安徽省浅层地下水水化学特征。王宁等引通过对安徽 大王洞各采样点水质的分析，揭示了大王洞地下水水化学组分，深入研究了大 王洞地下河水的物质来源和污染成因。徐晓磊拍引通过对淮河流域地下水资源的 详细调查，详细分析了无机污染状况，并提出了相应的对策和建议。安徽省在 地下水资源方面已经做了大量的基础性工作，并对局部区域的地下水环境进行 了评价，但是对安徽省全局性的调查研究有待深入，本文将根据近年来的工作 基础和监测数据，对安徽省地下水污染进行全面的研究评价，并给出地下水污 染防治措施，为全面遏制安徽省地下水污染趋势，改善地下水环境质量提供依 据。 1 3 研究目标、内容 1 3 1 研究目标 在安徽省水文地质、地形地貌调查的基础上，以研究地下水污染源分布特 征及污染来源为主，对安徽省地下水污染进行全面的研究评价，并给出地下水 污染防治措施，为全面遏制安徽省地下水污染趋势，改善地下水环境质量提供 依据，从而为安徽省生态省建设提供技术参考。 1 3 2 研究内容 论文主要根据安徽地区的水文资料和污染调查数据，进行以下研究： ( 1 ) 研究区地质、水文地质条件调查分析：分析研究区地貌、地层、构造 以及水文地质条件等特征，为进一步研究地下水化学构成和元素分布提供依据； ( 2 ) 进行地下水污染源调查评价及污染途径分析：确定地下水污染调查范 围、污染源以及主要污染物分布、进一步分析地下水污染的途径等； 6 ( 3 ) 开展地下水污染综合评价：选取污染评价指标和评价方法及评价标 准，对地下水无机、有机污染分别评价，开展地下水污染综合评价，并对污染 源负荷进行评价； ( 4 ) 研究地下水污染防治：详细调查并分析安徽省地下水污染防治现状， 调查全省地下水污染监测点以及监测网布置现状，提出全省地下水污染防治对 策。 7 第二章研究区地质水文地质条件调查分析 2 1 研究区概况 2ll 自然地理 安徽省位于黄淮海平原南缘、秦蛉东延余脉、长江中下游平原和江南丘陵 北部的交变地带，跨长江、淮河、新安江三大流域。总的地势表现为西高东低、 南高北低。地貌形态平原、丘陵、山地类型俱全( 图21 ，图2 2 ) ，其中平原约 占全省面积的6 2 。依据地影地貌特征，全省可分淮北平原区、江淮波状平原 区、皖西山地区、沿江丘陵平原区、皖南山地区等五个地貌单元。 推北平原区包括3 个亚区。地貌特征表现为：地势平坦辽阔，由西北向东 南缓倾，除东北部有海拔5 0 3 0 0 m 的剥蚀残山分布外，余为海拔2 0 4 0 m 的平原。 江淮波状平原区包括3 个亚区，地貌特征表现为；岗丘园缓，波状起伏，剥 蚀山丘零星分布，海拔一般5 0 2 0 0 m 。 皖西山地区包括2 个亚区，地貌特征表现为：峰峦矗立，沟壑纵横，海拔一 般在5 0 0 1 5 0 0 m 左右，最高峰白马尖海拔1 7 2 9 m 以上。 沿江丘陵平原区包括3 个亚区，地貌特征表现为：南北以丘陵为主，海拔多 在1 0 0 5 0 0 m ；中间以平原为主，海拔一般多在2 0 3 0 m 左右。 皖南山地区包括4 个亚区，地貌特征表现为：由黄山、九华山、天目山等构 成，除局部海拔低于5 0 0 m # l ，一般多在5 0 0 1 5 0 0 m ，部分山峰在1 5 0 0 m 以上。 ：i i j 图2 1 安徽省地貌形态略图 1 蹶& 蝴& 蝴4 磁5 岫6 蝴蝴 图2 2安徽省地貌分区图 i 淮北平原区；i - 淮北北部黄泛平原亚区；iz 淮北东北部低山丘陵亚区；i 。淮北中南 部河谷和河间平原亚区：i i 江淮波状平原区；i i - 江淮北部丘陵和波状平原亚区；i i 。江淮中 部波状平原亚区；i i 。江淮南部丘陵和浅丘状平原亚区；皖西山地区；i h 皖西北部低山丘 陵亚区；h i z 皖西南部中、低山亚区；沿江丘陵平原区；。江北丘陵和波状平原亚区； 。沿江平原亚区；i v a 江南丘陵和浅丘状平原亚区：v 皖南山地区：v 。九华山中、低山亚 区；v2 黄山中、低山亚区；vs 屯溪一祁门丘陵平原亚区；v 白际山一天目山中、低山亚区 1 地貌区界线及其编号；2 地貌亚区界线及其编号 2 2 研究区地质条件分析 2 2 1 地层岩性 一、地层 安徽省地层跨华北、华南两个地层大区、分属三个地层区和五个地层分区( 表2 1 、 图2 3 ) 。自晚太古代以来，各时代地层发育基本齐全。 表2 1 安徽省地层区划简表 地层大区地层区地层分区地层小区 华北地层 晋冀鲁豫地层区 徐淮地层分区( v 4 1 2 ) 淮北地层小区( v 。1 2 。1 ) 大区( v )( v 4 ) 淮南地层小区( v 4 , 2 - 2 ) 华北南缘地层分区( v 4 1 3 ) 北淮阳地层小区( v 1 3 4 1 ) 南秦岭一大别山 桐柏一大别山地层分区( v 1 3 4 )岳西地层小区( v 1 3 4 - 2 ) 地层区( v i 。) 华南地层肥东地层小区( v 1 3 4 - 3 ) 大区( v i ) 扬子地层区 下扬子地层分区( v 1 4 4 ) ( v i t ) 江南地层分区( v 1 4 5 ) 9 1 华北地层大区 安徽境内主要为晋冀鲁豫地层区( v 4 ) ，位于六安一合肥一线、明光一庐江 一线以北地区，又可分为徐淮地层分区( v 4 1 2 ) 和华北南缘地层分区( v 4 1 3 ) 。 前第四系缺失中元古界、中奥陶统一下石炭统、中上三叠统。上太古界及下元古 界主要是变质岩系，见于蚌埠、凤阳和五河一带。上元古界与下古生界主要为 海相碳酸盐岩，上古生界为陆源碎屑岩，淮河南北均有分布。中生界主要是陆 源及火山碎屑岩，出露于江淮波状平原区北部。新生界下第三系为盆地相的碎 屑岩，主要隐伏于淮北平原西部和江淮波状平原区的中部，上第三系隐伏于淮 北平原区中西部，为河流相半胶结砂及河流湖泊相粘性土，厚达数百米( 图 2 4 )。 图2 3 安徽省地层区划图 v 。华北地层大区晋冀鲁豫地层区；v 。1 2 徐淮地层分区；v 。挖一淮北地层小区； v 。1 2 。2 淮南地层小区；v ”华北南缘地层分区：华南地层大区：v i s 南秦岭一大别山地层 区桐柏一大别山地层分区：s 北淮阳地层小区；v i 。抛岳西地层小区；v l s 4 。3 肥东地层小区； “扬子地层区；。4 下扬子地层分区：t 5 江南地层分区； i 地层大区界线；2 地层分区界线；3 地层小区界线 l o 图24 安徽省松散岩类厚度等值线圈 1 松散岩娄厚度等值线( m ) 2 基岩裸露区 2 华南地层大区 华南地层大区位于六安一合肥一线、嘉山一庐江一线以南地区，包括南秦岭一 大别山地层区( v 1 3 ) 和扬子地层区( v 1 4 ) 。 南秦岭一大别山地层区在安徽省仅见有桐柏一太别山地层分区( v 1 3 4 ) ，分 布于六安一合肥和磨子潭一晓天镇之间。前第四纪地层发育有上太古界、下元古 界的变质岩系和震旦系一寒武系的碳酸盐岩及侏罗系中上统、白垩系、第三系的 火山碎屑岩、碎屑岩，主要见于大别山北麓。第四系下、中更新统主要分布于 大别山山前及山间，为冲洪积、坡洪积及残坡积亚粘土，在河谷及其两侧见有 上更新统和全新统的亚粘土、亚砂土、砂砾石。 扬子地层区( v 1 4 ) 分为下扬子地层分区( v 1 4 4 ) 和江南地层分区( v 1 4 5 ) ， 分布于明光一庐江、磨于潭一晓天镇以南。前第四纪地层发育有下元古界的浅变 质岩系，震旦系一三叠系的碎屑岩、碳酸盐岩系，侏罗系、白垩系的碎屑岩、火 山碎屑岩系，第三系的碎屑岩。 华南地层大区第四系下、中更新统主要分布于山前及山间，为冲洪积、坡 洪积及残坡积亚粘土，平原区广泛分布上更新统和全新统的亚粘土、亚砂土。 二、岩浆岩 安徽省岩浆岩出露面积达1 3 1 0 4k m 2 。主要有侵入岩、火山岩和潜火山 岩，是自晚太古代以来多旋回岩浆活动的产物。侵入岩分布广泛，形成于晚太 古代一元古代、中生代和新生代。主要为混合花岗岩类和