趙 麗，王同桂，鄧春光，張 韻

(1.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147;2.重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 401331;3.重慶市環(huán)境保護(hù)局，重慶401147)

作為水資源的一個重要組成部分，地下水不僅是極其重要的供水水源，同時對支撐生態(tài)系統(tǒng)、維持水系統(tǒng)良性循環(huán)有著突出的作用，也是復(fù)雜生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的一個敏感組成因子[1]。近年來，水資源短缺已經(jīng)成為世界性的話題，隨著水危機(jī)的不斷出現(xiàn)，在大多數(shù)地區(qū)，地下水已經(jīng)成為人們賴以生存的主要供水水源。近年來隨著工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，都市化進(jìn)程的加快，人口不斷增加，地下水的不合理開發(fā)利用以及礦山開采、垃圾不合理處置等行為對地下水的污染日趨嚴(yán)重，使地下水環(huán)境受到了不同程度的破壞，引發(fā)了地下水位下降、水量減少、水質(zhì)惡化等一系列問題[2，3]。目前我國爆發(fā)的“紅豆水”、“綠豆水”、“牛奶水”等現(xiàn)象已經(jīng)引起了人們對地下水保護(hù)的高度重視，但基于地下水含水介質(zhì)的隱蔽性、埋藏分布的復(fù)雜性以及污染物降解的差異性等特征，使得地下水保護(hù)、污染治理以及恢復(fù)的難度和代價都是十分巨大，尤其在地形地貌復(fù)雜的西南山區(qū)，地下水一旦發(fā)生污染，很難在短時期內(nèi)完全恢復(fù)。

重慶市位于我國西南腹地，地下水是廣大農(nóng)村群眾生活和生產(chǎn)的主要水源，尤其是西部紅層缺水地區(qū)，地表水匱乏，在“紅層找水”工程的幫助下，廣大農(nóng)村地區(qū)數(shù)百萬人直飲地下水。因此，實(shí)時關(guān)注地下水質(zhì)量，了解其污染特征，對地下水環(huán)境保護(hù)、污染預(yù)防以及飲水安全保障有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

本次研究區(qū)域涉及重慶市北碚區(qū)、沙坪壩區(qū)、永川區(qū)、榮昌縣、璧山縣、銅梁縣、綦江區(qū)、南川區(qū)、萬盛經(jīng)開區(qū)9個區(qū)縣，主要分布在重慶市主城區(qū)及渝西片區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年均降雨量為970～1 080 mm。地形高低懸殊，地貌以低山和丘陵為主。地層出露較齊全，自青白口系至第四系均有出露，以沉積巖為主，主要類型為碳酸鹽巖類、碎屑巖類和松散巖類。

2 研究方法

在沙坪壩區(qū)虎溪鎮(zhèn)、北碚區(qū)復(fù)興鎮(zhèn)、永川區(qū)紅爐鎮(zhèn)、榮昌縣吳家鎮(zhèn)、璧山縣馬坊鎮(zhèn)和太和鎮(zhèn)、銅梁縣長灘鎮(zhèn)和石魚鎮(zhèn)、綦江區(qū)安穩(wěn)鎮(zhèn)和篆塘鎮(zhèn)、南川區(qū)水江鎮(zhèn)和萬盛經(jīng)開區(qū)關(guān)壩鎮(zhèn)共設(shè)27口地下水監(jiān)測井，其中19口監(jiān)測井位于基巖裂隙區(qū)，8口監(jiān)測井位于碳酸鹽類巖溶區(qū)。分別對地下水和部分表層土壤進(jìn)行采樣，地下水樣品進(jìn)行41項(xiàng)水質(zhì)分析，測試方法均采用《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB5750-2006)中規(guī)定的方法進(jìn)行[4]，分析指標(biāo)詳見表1。表層土柱用于實(shí)驗(yàn)室分析含水率、天然密度、孔隙率、滲透系數(shù)等參數(shù)，含水率采用烘干稱重法，土壤密度采用環(huán)刀法，比重采用比重瓶法，滲透系數(shù)采用常水頭滲透實(shí)驗(yàn)法。

表1 地下水監(jiān)測指標(biāo)

3 研究結(jié)果

3.1 鉆孔土柱物理性質(zhì)

鉆孔資料顯示，研究區(qū)表層土壤為粉質(zhì)粘土，土層較薄，且差異性顯著，厚度范圍為 0.1～5.34 m，平均厚度為1.50±1.59 m。土壤較為濕潤，含水率最高值為30.6%，最低為21.7%，平均值為26.4% ±2.9%。土壤密度和孔隙率差異較小，分別為 1.88 ±0.03 g/cm3和 45.13% ± 1.70% 。土柱試驗(yàn)結(jié)果顯示表層土壤均屬弱透水層，滲透系數(shù)為4.23×10-5±1.17×10-5cm/s。具體理化性質(zhì)見表 2。

3.2 地下水化學(xué)特征

調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水的 pH值范圍為 6.92～8.47，中位數(shù)為7.35，基本上呈弱堿性。電導(dǎo)率較高，變化范圍較大，為336～1926 μS/cm，均值為 769 μS/cm，各點(diǎn)位間的差異顯著，標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)到了336 μS/cm。調(diào)查點(diǎn)地下水中陽離子當(dāng)量濃度([TZ+]=[Na+]+[K+]+2[Ca2+]+2[Mg2+])為 2.11～8.98 meq/L，以 Ca2+、Mg2+離子為主，占陽離子總量的66%～97%。陰離子當(dāng)量濃度([TZ-]=[HCO3-]+2[CO32-]+[Cl-]+2[SO42-]為 3.59 ～27.38 meq/L，主要以HCO3-和SO42-為主，分別占陰離子當(dāng)量濃度的19% ～88%、7% ～81%。舒卡列夫分類方法[5]對27個采樣點(diǎn)水化學(xué)類型分類結(jié)果顯示調(diào)查區(qū)域內(nèi)11個測點(diǎn)為HCO-、SO2-34～Ca2+、Mg2+型，占全部測點(diǎn)的 41%，9個測點(diǎn)為 HCO3-～Ca2+、Mg2+型，占測點(diǎn)的 33%，2個點(diǎn)位為 HCO3-～ Ca2+型，占 7.4%。SO42-～Ca2+、Mg2+型、HCO3-～Ca2+、Na+型、HCO3-、SO42-～Ca2+型、HCO3-～ Ca2+、Na+、Mg2+型和HCO3-、SO42--Ca2+、Na+、Mg2+型也有點(diǎn)位分布。從分析結(jié)果看，調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水類型豐富，且無明顯的區(qū)域特征，這也充分表明了調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水類型分布的復(fù)雜性。

表2 鉆孔土柱物理性質(zhì)分析結(jié)果

3.3 地下水水環(huán)境現(xiàn)狀評價

采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)[6]中列出的評價方法，對27個水樣的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了單因子評價及質(zhì)量綜合評價，評價標(biāo)準(zhǔn)采取《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，評價結(jié)果詳見表3。

由表3可以看出，位于主城區(qū)的北碚區(qū)和沙坪壩區(qū)地下水水質(zhì)良好，參與評價的33項(xiàng)因子均能滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。主城外的7個區(qū)縣地下水水質(zhì)不容樂觀，南川區(qū)、綦江區(qū)、萬盛經(jīng)開區(qū)、榮昌縣、璧山縣、永川區(qū)地下水水質(zhì)為Ⅳ類，銅梁縣地下水水質(zhì)為Ⅴ類，超標(biāo)因子主要為色度、總硬度、硫酸鹽、錳、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽和氨氮，超標(biāo)因子及倍數(shù)詳見表4。

從表4可看出，總硬度超標(biāo)率最高，達(dá)到了33.3%，超標(biāo)倍數(shù)介于0.06倍和1.89倍之間;其次為煙硝酸鹽和氨氮，超標(biāo)率達(dá)到了18.5%，超標(biāo)倍數(shù)最高分別達(dá)到了 86.5倍和 44.9倍;錳超標(biāo)率也達(dá)到了14.8%，超標(biāo)倍數(shù)為1.07～4.72倍。

采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)中推薦的加附注的評分法進(jìn)行了地下水質(zhì)量綜合評價，結(jié)果顯示(見表3)北碚區(qū)和沙坪壩區(qū)地下水水質(zhì)良好，其余七個區(qū)縣地下水水質(zhì)較差，可見調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)不容樂觀，亟待加強(qiáng)保護(hù)。

3.4 地下水污染特征及成因分析

從評價結(jié)果可以看出，重慶市西部9區(qū)縣地下水兩類指標(biāo)存在超標(biāo)現(xiàn)象，一類為總硬度、錳等背景因子，另一類為亞硝酸氮、氨氮等人為污染因子。

綦江、萬盛、南川區(qū)等巖溶地下水中總硬度、硫酸鹽超標(biāo)顯著，其中總硬度超標(biāo)尤為顯著，在巖溶區(qū)內(nèi)的8個監(jiān)測點(diǎn)中的超標(biāo)率達(dá)到了88%。這主要是因?yàn)閹r溶區(qū)內(nèi)鈣、鎂等離子的含量較高，導(dǎo)致水體總硬度超過了《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn);硫酸鹽超標(biāo)點(diǎn)位地下水化學(xué)類型為HCO3-、SO42-～Ca2+、Mg2+型和HCO3-～Ca2+、Mg2+型，屬本底超標(biāo)。此次調(diào)查中錳是地下水重金屬背景超標(biāo)的典型代表因子，超標(biāo)點(diǎn)位主要位于礦區(qū)附近，這主要是因?yàn)榈V區(qū)作業(yè)一定程度上改變了地層的氧化還原環(huán)境，為土壤和地層中賦存的錳元素向地下水遷移提供了條件[7]。

地下水水中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮(簡稱“三氮”)的含量是評價水質(zhì)污染和自凈情況的指標(biāo)，若三者含量均高，表示不僅過去曾受污染，而且還有新的污染;若硝酸鹽氮不高，而氨氮、亞硝酸鹽氮高，表示水受污染不久;若僅硝酸鹽氮含量高，表示水污染已久，目前凈化過程已基本完成[8]。從9個區(qū)縣地下水監(jiān)測的結(jié)果可以看出，亞硝酸鹽和氨氮存在超標(biāo)現(xiàn)象，而硝酸鹽氮含量都能滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，說明研究區(qū)域內(nèi)的氮污染發(fā)生不久，另一方面也說明研究區(qū)域地下水未受到明顯的歷史污染。分析超標(biāo)點(diǎn)位周邊污染分布情況，亞硝酸鹽氮和氨氮的超標(biāo)主要是受生活污水排放及農(nóng)業(yè)面源污染影響。超標(biāo)區(qū)域內(nèi)土層厚度小、滲透系數(shù)大(詳見表2)，一方面，無組織排放的生活污水能通過簡易排水溝或者地面滲流輕易進(jìn)入地下水中，另一方面，農(nóng)業(yè)耕作施用的化肥和農(nóng)藥通過地表滲流進(jìn)入地下水，從而導(dǎo)致地下水受到污染。

表3 地下水水質(zhì)監(jiān)測評價結(jié)果

表4 地下水超標(biāo)因子及超標(biāo)倍數(shù)統(tǒng)計表

4 結(jié)語

(1)調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水化學(xué)類型豐富，以HCO3-、SO42-～Ca2+、Mg2+型和HCO3-～Ca2+、Mg2+型為主，占全部測點(diǎn)的74%。

(2)在研究區(qū)域內(nèi)，沙坪壩和北碚區(qū)地下水水質(zhì)良好，能達(dá)到《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，璧山縣、銅梁縣、永川區(qū)等渝西地區(qū)7個區(qū)縣地下水水質(zhì)不容樂觀，部分指標(biāo)出現(xiàn)了超標(biāo)現(xiàn)象。

(3)巖溶區(qū)內(nèi)總硬度、硫酸鹽、錳等背景因子超標(biāo)顯著，其中總硬度在巖溶區(qū)內(nèi)的超標(biāo)率達(dá)到了88%。

(4)部分區(qū)域亞硝酸氮和氨氮超標(biāo)突出，最高超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)到了86.5倍和44.9，“三氮”污染情況顯示研究區(qū)內(nèi)地下水氮污染為近期發(fā)生，且未發(fā)生過明顯的歷史污染。

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[4]中華人民共和國《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB5750-2006).

[5]寇文杰.基于 EXCEL的地下水化學(xué)舒卡列夫分類方法[J].工程勘察.2013(5):48-50.

[6]中華人民共和國《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93).

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[8]劉明明，李光德，李敬忠，等.泰安市泰山區(qū)地下水質(zhì)量現(xiàn)狀評價[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版).2013，44(3):366-371.