董 娜

(廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣東 廣州 510080)

0 引言

21世紀以來,隨著社會經(jīng)濟的快遞發(fā)展,城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)及數(shù)量的逐漸變化,城市化進程在中國乃至全世界都迅速發(fā)展,與此同時,城市化過程中所產(chǎn)生的地下水環(huán)境問題日益凸顯,在快速城市化的背景下, 作為城市生態(tài)功能的重要載體的城市周邊地下水化學環(huán)境日益受到人們的關(guān)注和重視,地下水環(huán)境因其脆弱性和不可逆性需要得到重點研究和保護[1]。

本次研究選取城市化進程較典型的廣州市增城地區(qū)增江下游地區(qū),利用地下水面積性取樣、測試和調(diào)查取得的地下水主要化學元素含量指標值,研究地下水化學元素含量的分布規(guī)律,建立地下水環(huán)境中元素分布與地質(zhì)背景、地形地貌、土體類型等之間的關(guān)系,參照相關(guān)地下水環(huán)境質(zhì)量標準要求,評價調(diào)查區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀為廣州市增城地區(qū)自然資源統(tǒng)一管理、生態(tài)環(huán)境保護與修復、國土空間規(guī)劃與防災(zāi)減災(zāi)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

增城地區(qū)地處珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)東北角,經(jīng)濟較為發(fā)達,北回歸線從中南部穿過,屬海洋性亞熱帶季風氣候,以溫暖多雨、光熱充足、夏季長、霜期短為特征[2-4]。調(diào)查區(qū)屬于丘陵地貌和三角洲平原地貌,地勢北高南低,北部為中低山地,有南昆山自然保護區(qū);中部是丘陵地區(qū),南部為沿海沖積平原,為珠江三角洲的組成部分。珠江及其眾多支流貫穿整個廣州,區(qū)內(nèi)水系較發(fā)育,溝河縱橫,多呈北東向展布,分布于山脈間,水資源豐富。調(diào)查區(qū)主要屬珠江水系中的東江支流的增江水系,次一級的河流主要有西福河、蘭溪水、派潭河;水庫有聯(lián)安水庫、百花林水庫、增塘水庫和白洞水庫等,水質(zhì)較好,符合或優(yōu)于Ⅱ類水質(zhì)標準[5]。

表1 區(qū)內(nèi)出露的前第四紀地層

2 研究區(qū)地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于珠江三角洲東北角,出露的地層主要有中-新元古界、古近系、和第四系,出露面積共245.98 km2前第四紀地層地層單位(表1),第四紀地層(表2)。

表2 第四紀地層單位劃分表

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,侵入巖出露面積約197.37 km2,占研究區(qū)面積的41.99%,呈巖基、巖株狀產(chǎn)出。巖漿活動時代為加里東期早志留世至燕山期早白堊世,其中以早志留世侵入巖分布最廣,晚侏羅世巖漿活動最為活躍。侵入巖的巖性主要為酸性的二長花崗巖[6-8]。

3 地下水樣品采集與測試分析

地下水樣品采集綜合考慮地質(zhì)背景、地形地貌、代表性、土地利用等,使得樣品具有代表性和控制性,兼顧均勻分散原則,采集的地下水樣品主要進行了水質(zhì)簡分析、水質(zhì)全分析、水污染無機組分分析三種。其中水文地質(zhì)觀測點(機井、民井、泉及地表水體)主要采集簡分析水樣, 其中10%～30%的代表性水點采集全分析水樣;抽水試驗孔(井)分層或分段采集全分析水樣;地下水動態(tài)監(jiān)測點初次觀測時采集全分析水樣,動態(tài)觀測期內(nèi)定期采集簡分析水樣。工礦、城鎮(zhèn)、農(nóng)灌區(qū)及其附近地下水已受污染或可能受污染的地區(qū)增測與工礦、城鎮(zhèn)等三廢排放和使用農(nóng)藥、化肥等有關(guān)的有害、有毒物質(zhì)和組分分析(污染無機和有機組分分析)[9]。各類地下水樣品分析測試指標如下:

(1)水質(zhì)簡分析樣:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-、游離CO2、總硬度、總堿度、總酸度、溶解性總固體、pH。

(2)水質(zhì)全分析樣:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-、游離CO2、總硬度、總堿度、總酸度、溶解性總固體、pH值、Fe2+、Fe3+、F-、NO2-、Br-、I-、磷酸根、偏硼酸、可溶性SiO2、耗氧量。

(3)水污染無機組分分析:NH4+、氰化物、鈹、鋇、鎳、鈷、鉬、全鐵、錳、鉛、鋅、銅、鎘、六價鉻、汞、砷、硒、鋁、鋰、鍶、總鉻。

表3 單項水質(zhì)成果評價統(tǒng)計表

4 地下水質(zhì)量評價

4.1 評價體系及方法

本次水質(zhì)評價對象主要為調(diào)查區(qū)松散巖類孔隙水含水巖組及基巖裂隙水含水巖組,評價體系和方法的建立參考《區(qū)域地下水污染調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/T 0288-2015)、《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848-2017),采用“層級階梯評價方法”進行地下水質(zhì)量與污染評價。其中“層級”是指對評價指標進行分層分級,“階梯評價”是指通過無機常規(guī)化學指標、無機毒理指標進行逐級評價,實現(xiàn)地下水質(zhì)量與地下水污染評價的結(jié)合[10]。根據(jù)合同和總體設(shè)計(工作方案)要求,本次僅對地下水質(zhì)量評價和無機毒理指標項目的地下水污染評價。

參照《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848-2017),將地下水質(zhì)量劃分為五類:Ⅰ類:主要反映地下水化學組分的天然低背景含量,適用于各種用途。Ⅱ類:主要反映地下水化學組分的天然背景含量,適用于各種用途。Ⅲ類:以人體健康基準為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水。Ⅳ類:以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外,適當處理后可作生活飲用水。Ⅴ類:不宜飲用,其他用水可根據(jù)使用目的進行專門評價后再確定是否可供水。

4.2 地下水化學組分單項評價

一般化學指標中的超標項鐵、錳、鋁、鈉、氯、COD的最大檢出值分別為38.9 mg/L、1.70 mg/L、1.48 mg/L、210.94 mg/L、387.08 mg/L及7.91 mg/L,分別為標準值的129.7倍、17倍、7.4倍、1.55倍及2.64倍。

毒理學指標中的超標項F-、硝酸鹽、碘化物、亞硝酸鹽、鋇、鉛、砷7項常規(guī)最大檢出值分別為2.11 mg/L、28.72 mg/L、0.34、1.384 mg/L 、1.16 mg/L 、0.023 mg/L及0.03 mg/L 分別為標準值的2.11倍、1.44倍、4.25倍、1.38倍、1.66倍、2.3倍及3倍。

表4 Ⅳ類和Ⅴ類松散巖類孔隙水影響指標及超標倍數(shù)

4.3 地下水化學組分綜合評價

根據(jù)評價結(jié)果分析,Ⅳ類水的主要影響指標有鐵、錳、鋁、砷、I-、COD、鈉、硝酸鹽、亞硝酸鹽、F-、鉛及鋇等12項指標(表4)。其中鐵、錳、鋁、砷、I-的占比比最大,其次是COD、鈉、硝酸鹽、亞硝酸鹽、F-、鉛及鋇。

Ⅴ類水的主要影響指標有鐵、錳、鋁等3項指標(表4)。其中鐵的貢獻比最大,達到50.0%。

調(diào)查區(qū)地下水水質(zhì)總體較差,但超標項多為可預處理的一般化學指標,特別是鐵、錳值影響最大(在Ⅳ類水和Ⅴ類水中貢獻比均最大);其他少數(shù)毒理指標超標項少數(shù)點處出現(xiàn),因而區(qū)內(nèi)地下水要經(jīng)適當處理后方可供飲用。

4.4 地下水無機毒理組分評價

本次參與研究區(qū)地下水污染評價的樣品包括松散巖層水10組、基巖裂隙水8組,共測試砷、鎘、六價鉻、鉛、汞、硒、氟化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、碘化物、氰化物、鋇、鉬、鈷、鎳等14項無機毒理指標(表5)。

根據(jù)水樣測試結(jié)果,樣品主要超標項為砷、氟化物、硝酸鹽、碘化物、亞硝酸鹽及鉛等6項無機毒理學指標,,最大檢出值分別為碘化物0.34 mg/L、砷0.03 mg/L、鉛0.023 mg/L 、氟化物2.11 mg/L分別為標準值的4.25倍、3倍、2.3倍及2.11倍。其中地下水污染級別Ⅳ級樣品9組,Ⅴ級樣品1組。

表5 無機毒理項目Ⅳ、Ⅴ級別評價統(tǒng)計表

4.5 評價結(jié)果分析

(1)根據(jù)地下水質(zhì)量及污染評價結(jié)果,從評價指標看,研究區(qū)地下水污染主要指標為砷、氟化物、硝酸鹽、碘化物、亞硝酸鹽等無機毒理指標及鐵、錳等無機一般化學指標。從綜合污染評價結(jié)果看,研究區(qū)共采取水樣18個,其中污染級別為Ⅰ～Ⅲ級水樣5個,已污染樣9個,重度污染樣1個。松散巖類裂隙水水樣8組,污染樣及重度污染樣共4組,占50%;基巖裂隙水水樣7組,污染樣及重度污染樣5組,占71%。

(2)根據(jù)采樣點分布情況區(qū)內(nèi)地下水主要污染區(qū)分布在增城區(qū)石灘鎮(zhèn)的舊山嚇村、崗尾村、環(huán)村,荔城街的群愛村、鄭村,博羅縣的西浦村、白沙村,均為人口密集較密集的地區(qū)。山區(qū)地下水污染等級較低,未發(fā)現(xiàn)重度污染及已污染的水樣。

(3)從地下水質(zhì)量分析及污染樣品指標的分布情況,取自基巖水中的水樣檢測結(jié)果中鐵、錳的含量普遍較高,松散層中水鐵、錳含量也較高,推測測區(qū)地下水水質(zhì)中鐵、錳離子背景值較高;硝酸鹽、亞硝酸鹽只在井水中檢測較高,污染源疑為化糞池及生活污水滲漏引起;其次影響較高的為鋁、砷、氟化物、鉛等,疑似冶金、五金、機械加工等小企業(yè),企業(yè)廢水、生活污水的不合理排放,污染地表水體,進而對該區(qū)的部分地下水造成污染。

5 結(jié)語

(1)區(qū)內(nèi)出露地層較多,地質(zhì)背景復雜,地下水化學元素分布范圍較廣泛。

(2)區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)育,農(nóng)田灌溉條件較好,地表水及灌溉水對地下水元素分布有較大影響,使得區(qū)內(nèi)水化學環(huán)境復雜,元素分布變化較大

(3)地下水主要污染區(qū)主要分布在人口密集較密集的地區(qū),人類生產(chǎn)、生活對地下水水質(zhì)具有較大的影響,人類活動對保護地下水環(huán)境措施的實施有重大意義。

(4)從地下水質(zhì)量分析及污染樣品指標的分布情況,推測測區(qū)地下水水質(zhì)中鐵、錳離子背景值較高;硝酸鹽、亞硝酸鹽污染源疑為化糞池及生活污水滲漏引起;其次影響較高的為鋁、砷、氟化物、鉛等,疑似冶金、五金、機械加工等小企業(yè),企業(yè)廢水、生活污水的不合理排放,污染地表水體,進而對該區(qū)的部分地下水造成污染。

(5)區(qū)內(nèi)地下水直接飲用風險較大,應(yīng)經(jīng)過人工處理后才可直接飲用。

(6)本次地下水環(huán)境質(zhì)量相關(guān)評價結(jié)論可為政府部門在接下來的工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、地下水資源開發(fā)利用和保護、區(qū)域環(huán)境保護等提供水文地質(zhì)科學依據(jù)。