茂名市区浅层地下水污染现状及防治措施.doc

第2期 和卓锋：茂名市区浅层地下水污染现状及防治措施7茂名市区浅层地下水污染现状及防治措施和卓锋（广东省地质勘查局水文工程地质一大队，湛江 524033） 摘 要 茂名市区浅层地下水埋藏浅，易受污染。目前市区大部分浅层地下水出现不同程度的污染，地下水水质较差，并有加重趋势，需及早采取防治措施加以控制。 关键词 浅层地下水 污染 防治 茂名市区茂名市区浅层地下水分布面积广，包括市区全部和郊区绝大部分地区，面积约327.8 km2，部分地区含水层厚度较大，赋水性较好，水量较丰富，是乡镇企业及农村居民生活用水的主要供水水源。但由于其含水层埋藏浅，易受污染，目前大部分地区已出现不同程度的污染，并有进一步加重的趋势。若不及时采取有效措施加以控制，将严重影响当地居民生产生活用水。1浅层地下水含水层特征茂名市区浅层地下水含水层埋深较浅，有松散岩类孔隙含水层和基岩裂隙含水层两大类，其分布范围见图1。1.1松散岩类孔隙含水层分布面积大，含潜水和微承压水，主要分布于茂名盆地内的河流一、二级阶地。含水层岩性由第四纪和第三纪高棚岭组、老虎岭组和黄牛岭组中粉砂、细砂、中砂、砾砂、粉砂土和砂岩等组成，埋藏深度0.25.1 m，厚度213 m，最厚达23.84 m。以大气降雨渗入补给和山塘、水库及农田灌溉水渗漏补给为主。富水性贫乏丰富，其中，水量丰富主要分布于袂花江平原古河床和公馆附近白沙河古河床，钻孔单井出水量一般在1 1001 750 m3/d，最大4 100 m3/d；水量中等区分布于茂名盆地西南部、东南部、袂花江平原两侧和小东江平原的局部地方，钻孔单井出水量一般在300800 m3/d；水量贫乏区主要分布于茂名盆地中部和东北部广大地区、小东江下游平原、以及袂花江和小东江的支流河谷地带，钻孔单井出水量一般在40100 m3/d。1.2 基岩裂隙水分布于市区中部高山镇南侧与西侧台地，含水层为白垩纪铜鼓岭组红层风化裂隙带，埋深1.35.80 m，风化带深度一般在515 m，水量贫乏，钻孔单井出水量一般为1090 m3/d。2 浅层地下水的污染现状2.1 污染标志本区浅层地下水污染除受原生环境的影响外，主要与次生污染有关，浅层地下水污染状况见图2。根据茂名市区的实际情况，选取pH值、矿化度、总硬度、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸根、总铁、铅、汞等10种化学组分作为本区地下水污染的标志。2.2 背景值的确定地下水污染是由于人类活动或某些自然因素作用，使得地下水性状有异于原始状态。利用污染区外围及环境水文地质条件基本相似的邻区作为对比区，以污染相对较轻的1982年丰水期民用井水化验资料为基础，剔除局部污染点或个别项目的影响，按不同地层分别统计，得出不同时代岩性含水层中地下水的化学背景值，结果见表1。表1 茂名市区浅层地下水化学背景值统计广东省地矿局水文工程地质一大队.广东省茂名市地下水污染调查研究报告.1985年5月地层代号QKN1shN1hN2gN2L几何平均 值pH值5.546.915.887.024.625.884.955.184.566.034.935.925.77矿化度79.42239.7249.13232.8323.84123.0924.6039.5428.5174.3629.93107.17109.40总硬度1.226.500.785.500.281.140.340.650.231.690.363.271.40NH4+-N0.010.0600.0600.1200.0200.0300.100.08NO3-N2.9016.754.7116.434.407.254.488.175.136.563.6913.798.04NO2-N00.0110.0020.01000.0040.0010.00800.00300.0020.003总Fe0.030.180.020.140.040.3100.300.030.160.030.160.07SO424.0238.102.2120.7302.151.136.780.816.39023.613.28Pb0.0010.0100.003Hg0.00020.00200.0007注：单位除总硬度（德度）、PH值外，均为mg/L。2.3污染现状评价为了客观全面地评价浅层地下水的污染现状，结合本区具体环境水文地质条件和污染特点，把pH值的下限和其余各组分背景值上限作为相应项目的起始污染值，采用污染现状单项评价和综合评价两种方法。（1）单项污染评价计算公式：，其中：pH值的单项污染指数为：，式中：P单项污染指数；X 某一评价参数的实测浓度；S0 某一评价参数的背景值；S2、S1 pH值背景值的上下界限值；pH值背景值的上、下界限的中值。根据上述公式，计算评价的茂名市区20世纪80年代以来浅层地下水污染结果，对比情况见表2。从表2中可以看出：该区浅层地下水pH值、矿化度、总硬度、NO2N、SO42的单项污染指数平均值，1986年以来总体呈上升趋势；NH4+N、Fe、Pb的单项污染指数平均值各年度总体呈下降趋势；NO3N、Hg的单项污染指数平均值各年度变化不大。pH值、矿化度、总硬度、NH4+N、NO2N、SO42超背景值率总体呈上升趋势；NO3N、Fe超背景值率总体呈下降趋势；Pb超背景值率在前3个年度里呈上升趋势，到20012004年度则出现了突降情况；Hg在各年度里均没有出现超背景值的现象。（2）综合污染评价采用内梅罗公式计算：式中：NP 某一水点的综合污染指数；Pmax 某一水点的单项污染指数的最大值；Pa 某一水点的单项污染指数的平均值。表2 茂名市区浅层地下水单项污染评价成果对比茂名地质环境监测站广东省茂名市区地质环境监测报告，19862004各年度。单 项 污 染 指 数19861990199119951996200020012004均值一般值超背景值率%均值一般值超背景值率%均值一般值超背景值率%均值一般值超背景值率%pH值1.540.298.28451.650.1913.62251.660.210.8928.61.860.239.9336.8矿化度20.5115.39502.110.6312.43651.920.588.5671.42.760.5912.0478.9总硬度2.240.2215.38552.620.2715.54602.400.2115.5771.43.50.282178.9NH4+-N10.380.14120.06454.610.0624.38706.330.0751.3361.96.240.0529.9263.2NO3-N0.450.032.82150.530.032.72100.480.011.654.80.520.11.5610.5NO2-N0.780.13.58204.780.0760.02509.050.33136.4947.65.840.0751.7547.7总Fe1.230.2412.05201.540.098.88301.670.0811.1928.60.590.072.7421.1SO423.070.2521.86753.110.3615.96853.240.3614.7785.74.820.5124.2484.2Pb1.620.434.87751.70.723.14851.520.572.7685.70.880.22.231.6Hg0.110.080.2900.110.060.4900.0200.02700.0500.170注：表中各数值以各年度丰、枯水期单项污染指数平均值进行统计。在计算综合污染指数并确定某一水点超对照值项数的基础上，按表3的标准，把污染程度划分为未污染（）、轻度污染（）、中度污染（）和重污染（）4个等级。表3 污染程度分级污染分级内梅罗污染指数超过背景值项数未污染（）12轻度污染（）1211.44中度污染（）11.441.42.05重污染（）1.42.052.0不定茂名地质环境监测站广东省茂名市区地质环境监测报告，19862004各年度根据上面公式及计算方法，计算评价茂名表4 茂名市区浅层地下水历年来污染等级统计年 份污染等级所占比例（%）19861990151035401991199510020701996200014.39.59.566.72001200410.510.515.863.2市区20世纪80年代以来浅层地下水综合污染结果见表4及表5所示。从表4中可以看出：该区浅层地下水各年度污染等级所占的比例有所反复,总的来看，以中重污染为主，其所占比例最小75%，最大90%，并呈增加趋势；未污染轻度污染所占比例最小10%，最大25%，并呈减少趋势。表5可以看出：各污染等级中超背景值的项目及其超标率略有变化。未污染超背景值的项目数有所减少，污染项目有所变化；轻度污染超背景值的项目数有所增加，污染项目不稳定；中度污染超背景值的项目数略有减少，超标率以矿化度、总硬度、SO42、Pb为主；重污染除了Hg外，各年度均出现超背景值，超标率以SO42、Pb、矿化度、总硬度、NH4+N、NO2N为主，超背景值率均大于66.7 %，最高达100%。3 浅层地下水污染原因分析3.1原生水文地质环境条件分析茂名市区为一北高南低的开启型盆地，地形较平坦，沿小东江和袂花江广泛分布着一、二、三级阶地，两侧为台地，东北角和西北角为低丘陵，地表水和地下水由盆地边缘流向盆地中心，最后向南流出盆地外。区内分布的白垩纪红砂岩属氧化沉积环境产物，该地层中SiO2、Fe2O3、CaO等含量偏高；第三纪黄牛岭组、老虎岭组属河湖沉积，均以碎屑岩为主，在沉积的过程中铅、砷、汞、有机物和氟有所增加；油柑窝组和尚村组油页岩、含油泥岩属近海湖沼相碎屑岩可燃性有机岩建造，含大量有机质及重金属镉、铅、砷、铍、硒、钍和铀等；第四纪河流冲积层主要分布于小东江、白沙河两岸,河水的冲刷、溶蚀及沉积作用,使SiO2、Fe2O3、CaO、砷、有机质及有机酸等含量较高。可见,区内原生水文地质环境中易造成地下水中的pH值低、铁、铅和氮含量较高。表5 茂名市区浅层地下水历年各污染等级超背景值项目统计超 背 景 值 项 目19861990Pb(66.7)pH值(33.3)pH值(100)NO2-N(50)SO42-(100) Pb(85.7)总硬度(57.1) 矿化度(42.9)NH4+-N(28.6) pH值(28.6)Fe(28.6) NO2-N (28.6)SO42-(100) Pb(87.5)NH4+-N (87.5)矿化度(87.5)总硬度(87.5)pH值(50)NO3-N(37.5)Fe(25)NO2-N (12.5)19911995Pb(50)SO42-(50)Pb(75)NH4+-N (75)SO42-(75) 矿化度(50)Fe(55)pH值(25)总硬度(25)Pb(100) NH4+-N (92.9)SO42-(92.9) 矿化度(78.6)总硬度(78.6) NO2-N (71.4)Fe(35.7) pH值(28.6)NO3-N (14.3)19962000Fe(33.3)Pb(33.3)SO42-(33.3)Pb(100)SO42-(100)矿化度(50)矿化度(100)总硬度(100)Pb(100) SO42-(100)总硬度(92.9) NH4+-N(92.9)Pb(92.9) SO42-(92.9)矿化度(85.7) NO2-N (71.4)pH值(42.9) Fe(35.7)NO3-N (7.1)20012004pH值(50)Fe(50)SO42-(50) NO2-N (50)矿化度(100)总硬度(100)SO42-(100) NH4+-N(66.7)pH值(33.3) Pb(33.3)NO2-N (33.3)矿化度(100)总硬度(100)SO42-(100)NH4+-N (83.3)NO2-N(66.7)pH值(41.7)Pb(41.7) Fe(25)NO3-N(16.7)注：（）内的数值为该项目在该污染等级中的超标率3.2 次生水文地质环境条件分析茂名市为工业油城,随着茂名市工业的发展及化肥、农药的大量使用，污染物排放量大量增加，使得各种人为污染因素逐年增加。区内次生环境污染源主要有工业废气、工业废渣、工业废水、生活垃圾及施用的农药化肥等，现分述于下。3.2.1工业废气区内工业废气主要是炼油厂、乙烯厂、水泥厂和热电厂，由于近年来重视对废气的治理及综合利用，使城市的空气污染得到了有效的控制。但废气中排放的SO2、CO、氮氧化物、总烃、粉尘等在降雨的过程中，仍随着雨水的降落，直接污染地表水，经土层的渗透作用渗入地下污染地下水，使地下水PH值偏低耗氧量、硫酸根、氨氮等组分含量偏高。3.2.2工业废渣工业废渣主要是南、北排土场（总面积达6.07 km2），其物质组成主要包括露天采矿剥土、矿渣（含油不高的油页岩碎片、质量不高的褐煤）和炼油废渣等，含有机质、黄铁矿、油、芳烃、硫及某些金属元素等，这些有害物质随降雨淋滤渗入地下污染地下水，使地下水PH值偏低，总铁、耗氧量、硫酸根、锰和氨氮等组分含量偏高。3.2.3工业废水工业废水主要是炼油厂、化工厂、南北排土场、高岭土选矿厂和露天矿矿坑废水，分别于红珠岭、大山岭、河之口、樟古北、霞池、下山口附近排入小东江和白沙河，其化学成分比较复杂，主要表现为pH值低，硬度、硫酸根、硝酸盐氮、氨氮、总铁、锰含量较高等。这些有害物质随河水流动过程中渗入地下，污染地下水。3.2.4生活垃圾及农药化肥生活垃圾主要包括燃料消耗产生的废气、废渣、生活污水和垃圾等，虽然排放量不大，但都未经处理，有害成分浓度较高。农药中主要含有机氯、有机磷和有机砷，化肥主要是氮、磷、钾化合物。农药和化肥均属面污染源，施用面广，多是水稻田区，次为坡地。水稻田区往往是粉砂土分布，又多是民井所在地，由于民井浅，水位埋深浅（一般井深2.17.52 m，水位埋深0.414.75 m），农药、化肥成分很容易进入地下水流入井里，污染浅层地下水。根据调查（广东省地矿局水文工程地质一大队广东省茂名市水文工程环境地质综合勘查报告(15万)，1993年11月），在新湖公园取一生活污水试样，结果显示，水中的主要污染物是NH4+、耗氧量、总Fe等，其中