桂林市東區農村巖溶地下飲用水安全分析研究*

黃 旋，陳余道

(桂林理工大學環境科學與工程學院， 廣西桂林市 541004)

桂林市東區農村巖溶地下飲用水安全分析研究*

黃 旋，陳余道

(桂林理工大學環境科學與工程學院， 廣西桂林市 541004)

通過現場調查及室內分析，對桂林市東區54個農村的地下水污染狀況進行了研究.結果表明，該區地下水污染以硝酸鹽為主并且污染程度較高，其中33%的區域地下水達到世界衛生組織規定的飲用水標準(≤10 mg/L)，70%的區域達到我國地下水水質指標(≤20 mg/L)。同時分析了其地下水硝酸鹽含量空間分布特征及硝酸鹽污染的主要成因，提出了保護農村飲用水水源的相應措施及建議，對桂林市東區農村飲用水安全體系的建立具有積極意義。

巖溶地下水;硝酸鹽污染;水質安全

0 引言

桂林市屬于巖溶盆地，目前對于地下水污染的研究范圍主要集中在整個市區的地下水污染問題及相關的環境質量評價，水質安全研究還是一個相對薄弱的環節，尤其對于農村巖溶地下水水質安全研究的相關報道甚少[1]。近幾十年來，隨著桂林市社會經濟的發展，人類活動對桂林市巖溶地下水水質的變化產生了重要影響。由于工業及城市污染大量向農村轉移，農村點源污染與面源污染交錯，生活污染和工業污染疊加，各種新舊污染相互交織，村鎮水環境惡化、局部突發性惡性水污染事件經常發生，大范圍出現的水源污染和水環境破壞，對廣大農民群眾身體健康、生命安全構成嚴重威脅，影響社會穩定，已成為制約農村經濟社會可持續發展的重要因素。

1 研究區概況

桂林市位于桂林—陽朔巖溶盆地的北端中部，其東區地處低緯度，屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫和、濕潤、雨量充沛，多年平均降雨量為1889.4 mm[1]。桂林東區地處桂林巖溶斷陷盆地東部，西起漓江沿岸，東至皎霞輪胎廠一線，北至大河一線，南至穿山橫塘農場一線[2]。研究區東部為中低山地形，屬峰叢洼地區，峰叢林立，洼地綿延，有利于大氣降水的補給和地下水的循環交替。西部是漓江峰林平原區，漓江是本區地表水和地下水的最低排泄基準面。二者之間的盆地中主要是峰林平原和孤峰平原，平原地勢平坦開闊，距地面以下20 m左右，碳酸鹽巖均勻裂隙化或洞穴化，有利于地下水的匯集和儲存。

該區碳酸鹽巖廣布，層厚且質純。純碳酸鹽巖含水層包括泥盆系融縣組(D3r)、桂林組(D3g)和東崗嶺組(D2d)等地層。該含水層組在盆地內部連續分布，并且層間很少有隔水的夾層，是1個水力聯系密切的含水層組。地下水的補給、排泄和運動均有統一的循環系統[3]。地表水和地下水之間極易發生物質遷移和能量交換。

2 調查方法

2.1 水樣的采集

2010年9月初，以漓江為界，對桂林市東區農村進行布點，水樣均采用農民壓水井直接取樣，共采集了54個具有代表性的地下水樣，水樣盛放在經過消毒的棕色瓶(V=30 mL)中，水樣取回后迅速帶回實驗室放冰箱4℃保存，并于24 h快速分析測定其中的硝酸鹽及其他離子含量。

2.2 水樣分析

對于該水樣，主要進行無機成份的分析。乙酸、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、溴離子等采用離子色譜(DIONEX ICS－1000 IC)測定。色譜條件:柱溫30℃，池溫 35℃，抑制器類型:ASRS_4 mm，SRS電流50 mA，淋洗液(3.5 mmol Na2CO3，1 mmol NaHCO3)流速 1.20 mL/min，進樣量 25 μL，水樣需要作預處理，先用濾紙過濾，然后使用0.2 μm濾膜過濾，如果樣品濃度太高還需稀釋合適的倍數。乙酸的最低檢測限為0.50 mg/L，硝酸鹽、亞硝酸鹽的最低檢測限為0.05 mg/L，溴離子的最低檢測限為0.10 mg/L。最后對試驗數據進行了統計學分析。

3 結果與討論

3.1 巖溶地下水硝酸鹽的含量統計分析

本次采樣點為桂林市東區農村，包括東區所有的城中村，如花園村、彭家嶺、陽家里等，測樣結果表明:桂林市東區農村巖溶地下水硝酸鹽含量為4.47 ～41.36 mg/L，均值為 16.07 mg/L，硝酸鹽污染程度較高。從表1可以看出，硝酸鹽范圍值為4～10，10～15，15～20，20～25，25 ～30及﹥ 30 mg/L的村子比例分別為33.3%，20.4%，14.8%，14.8%，9.3%，7.4%。其中33%的區域地下水達到世界衛生組織規定的飲用水標準(≤10 mg/L)，按照我國地下水水質指標(≤20 mg/L)來說，70%的區域達標。

表1 巖溶地下水中不同硝酸鹽含量統計

3.2 巖溶地下水硝酸鹽污染空間分布特征

桂林市東區農村巖溶地下水硝酸鹽含量空間分布如圖1所示。由于桂林市東區農村社會經濟、土地利用方式存在差異，從而使得地下水中硝酸鹽的含量在空間上也存在差別。把東區分成上、中、下3部分，從圖1中等值線可知:

圖1 桂林市東區農村巖溶地下水硝酸鹽含量空間分布

(1)東區上部農村地下水中硝酸鹽的平均含量為14.086 mg/L，其中部分農村地下水中硝酸鹽含量為4～10 mg/L，部分為10～20 mg/L，而白竹干村地下水中硝酸鹽含量達到38.76 mg/L，其附近的陳家村硝酸鹽含量也達到了24.83 mg/L，遠遠超出世界衛生組織規定的飲用水標準。

(2)東區中部農村地下水中硝酸鹽的平均含量為16.76 mg/L，其中小部分農村地下水中硝酸鹽含量為4～10 mg/L，大部分為10～20 mg/L，部分位于工廠企業的村子淺層地下水硝酸鹽污染狀況非常嚴重，如朝陽區的半塘尾、歐家村，其硝酸鹽含量均超過了40 mg/L?？芍獤|區中部農村地下水硝酸鹽污染相當嚴重。

(3)東區下部農村地下水中硝酸鹽的平均含量為17.20 mg/L，均高于上部和中部。其中小部分農村地下水中硝酸鹽含量為5～10 mg/L，大部分為10～25 mg/L，其中吳家里地下水中硝酸鹽含量達到33.07 mg/L。從整體上來說，該部農村地下水硝酸鹽污染比較嚴重。

3.3 地下水硝酸鹽污染主要成因

3.3.1 井深對地下水中硝酸鹽的影響關系

桂林市東區農村地下水壓水井一般井深為3～7 m左右，淺層地下水極易受到污染，由表2可知，研究區地下水硝酸鹽濃度達到世界衛生組織標準的井深為6～7 m，占33.4%，66.6%的井水－N尚未達標，其含量大于10 mg/L。這表明，研究區淺層地下含水層中硝酸鹽含量較高，井深對地下水中硝酸鹽濃度是有影響的。

3.3.2 土地利用與地下水中硝酸鹽含量的關系

淺層地下水水質在很大程度上受到土地利用及其類型的影響[4]。桂林市東區農村土地利用類型主要有:居民區、農田和坡旱地、林地和果園、養殖場。

(1)農村居民生活污水、垃圾和糞便的隨意排放與堆放，特別是采用化糞池排放污水和糞便的污染物會通過化糞池流入地下，在土壤的微生物作用下，轉變成硝酸鹽滲入地下水，污染淺層地下水。由表2可知，東區農村居民區地下水壓水井一般井深為5～7 m，井水中硝酸鹽含量為 6.30～13.81 mg/L，平均值為10.53 mg/L。經調查可知，由于一些農民沒有科學用水意識，一般化糞池離壓水井很近，一般不會超過10 m范圍，這樣，被污染的淺層地下水被抽出，用于飲用水，對人體健康造成危害。

表2 研究區井深與地下水硝酸鹽含量關系

(2)取樣點水井附近一般都圍繞著農田、坡旱地和果園、林地等，由于一些農民一味的追求經濟利益，大量施用農藥和化肥，而化肥的利用率一般只有20% ～30%左右，并且表施多于深施，是研究區地下水硝酸鹽污染的重要來源。本次調查結果表明，該土地利用類型中地下水硝酸鹽含量為18.90～23.21 mg/L，平均值為20.56 mg/L。農地過量施用化肥和農藥，直接導致地下水中硝酸鹽含量偏高。

(3)生畜糞便的隨意排放，造成了水體的污染。調查結果表明，16%的村子附近存在養殖場，大量的畜禽糞便沒有得到很好的處理，養殖場附近的井水中硝酸鹽含量平均值為38.48 mg/L，可知研究區養殖場對地下水水質造成了很大的污染。該地區地下水遭受硝酸鹽的污染非常嚴重，已經不能直接飲用。

3.3.3 地下水中硝酸鹽污染成因分析

桂林市東區地質、地貌環境分別為峰林平原、谷地半覆蓋型污水易下滲區及河谷階地淺覆蓋型污水較易下滲區，分別處在地下水的徑流區和排泄區。地表土層覆蓋淺，隔水性能差，地下水埋深多為1～7 m，大氣降水和地表水可迅速轉化為地下水，隔污條件差，農村生活、生產污水、污物易下滲污染地下水。地表水與地下水之間有著良好的水力聯系，這更進一步的加劇了農村地下水污染。目前桂林市東區農村環境污染已經成為威脅廣大農村居民飲水安全的主要因素，且呈不斷擴大趨勢。

4 桂林市東區農村飲水安全措施

巖溶區地下水硝酸鹽污染是一個日益嚴重的環境問題，必須實施行之有效的水資源保護措施，防止地下水進一步惡化。為進一步的保障桂林市東區農村地下水飲水安全，提出以下安全措施:

(1)政策管理。對于農村地區，應普及保護地下水資源的宣傳教育，進一步加大力度做好自來水管網入村工程，增加公共排污設施，減少廢水的排放量，減少現有的污水滲井，加強廁所、排污渠的防滲能力。

(2)改善和提高飲用水衛生狀況，做好水源選擇，嚴格消毒，以保障人民群眾的生命安全。

(3)強化水質監測。加強對供水水源地的監測工作，此外，還要建立嚴格的水源取樣、檢測、化驗制度。應該在法律或法規中規定衛生防疫站和環境衛生監測站的法律地位和職責，同時規定對飲用水的全程監控制度，即制水、供水、取水都要在法律中明確規定[5，6]。

(4)合理施肥、配方施肥，控制氮肥的施用量，提高氮肥的利用率，以防氮流失污染地下水。

(5)灌溉農田的工業廢水和生活污水都要進行處理。生活污水灌前要沉淀，工業廢水必須在廠內排出前進行回收處理，灌前要進行分析化驗，符合灌溉水質標準后，方可用于灌溉，以免污染巖溶地下水及農作物。對采用污水灌溉的耕地，除了污水必須經過處理達到排放標準外，還應該注意地質條件是否適于污水灌溉。

(6)合理開采巖溶地下水，進一步加強對地下水開采利用的科學管理，控制開采漏斗的進一步擴展，保護水源地，防止地下水污染。對于地下水要以防為主，以治為輔。

5 結論

本文以硝酸鹽為例，對桂林市東區農村巖溶地下水水質安全進行了分析研究，結果表明:

(1)該區地下水污染以硝酸鹽為主并且污染程度較高，硝酸鹽的均值達16.07 mg/L(－N以N計)，只有33%的區域地下水硝酸鹽達了世界衛生組織規定的飲用水標準。這表明桂林東區農村大部分地區地下水遭受硝酸鹽的污染，個別地區污染極為嚴重，甚至不能直接飲用。

(2)研究區中地下水硝酸鹽含量與農村地區面源污染、土地利用類型以及井深有著密切關系，其中土地利用類型對巖溶地下水中硝酸鹽含量影響最突出，養殖場對巖溶地下水硝酸鹽含量的影響也是不容忽視的。

(3)桂林市東區獨特的地質地貌使得地表土層中的硝酸鹽會向淺層地下含水層遷移，地表水與地下水之間良好的水力聯系也加劇了地下水中硝酸鹽污染。

[1] 巖溶地質研究所.桂林巖溶環境水文地質與水資源保護的研究[R].桂林:巖溶地質研究所，1984.

[2] 賈亞男，袁道先，何多興.桂林東區土地利用變化對淺層巖溶地下水質的影響[J].西南師范大學學報，2006，8(4):167－171.

[3] 廣西地礦局.桂林幅1∶20萬水文地質普查報告[R].南寧:廣西地礦局，1983.

[4] 賈亞男，刁承泰，袁道先.土地利用對埋藏型巖溶區巖溶水質的影響——以涪陵叢林巖溶槽谷區為例[J].自然資源學報，2004，19(4):455 －461.

[5] 袁春生，劉 瓊，等.農村飲用水安全問題及其對策[J].人民珠江，2008，(2):75 －76.

[6] 楊元清，龐清汪，等.我國農村飲用水水質安全探討[J].中國農業大學學報，2008，39(1):119 －124.

巖溶動力學重點實驗室資助(桂科能:0842008).

2010－01－10)

黃 旋(1983－)，女，碩士研究生，主要從事巖溶水污染研究，Email:wonder37@163.com。