某大型鐵鈦礦區(qū)地下水環(huán)境現狀調查與評價

周曉雪，孫建明，劉建霞

（青島地質工程勘察院，山東 青島 266071）

某大型鐵鈦礦區(qū)地下水環(huán)境現狀調查與評價

周曉雪，孫建明，劉建霞

（青島地質工程勘察院，山東 青島 266071）

根據該礦區(qū)重點部位地下水質分析數據，采用單因子標準指數法對該礦區(qū)地下水質進行了分析，顯示除亞硝酸鹽和高錳酸鹽指數有超標現象外，該礦區(qū)地下水其余指標均能達到《地下水質量標準》中Ⅲ類標準水質要求，說明該礦區(qū)內地下水環(huán)境質量總體狀況較好。

鐵鈦礦；地下水；質量評價

某大型鐵鈦礦區(qū)位于沂水縣，距沂水縣城約20km。通過對該鐵鈦礦礦區(qū)進行水文地質勘察，重點是對該礦區(qū)地下水環(huán)境現狀進行評價，以便預測和評價該鐵鈦礦在建設實施過程中對地下水環(huán)境可能造成的影響和危害，為該鐵鈦礦在建設過程中，項目選址決策、工程設計、預防與控制環(huán)境惡化、保護地下水資源等方面提供科學依據[1]。

1 礦區(qū)水文地質概況

（1)氣象

礦區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，冬季盛行西北風，較干冷，夏季東南風濕熱，春秋季節(jié)多干旱。多年平均降水量760.4 mm，降雨集中在7-9月份。年平均氣溫12.3℃，極端最高氣溫39.2℃，最低氣溫-20.2℃。無霜期年均206天，一般無大雪。春夏多雨，多南風，秋冬多西北風。

（2)地形地貌

該區(qū)地處丘陵地帶，地形起伏較大，海拔高度最高395.5 m，最低為163 m，相對高差232.5 m，地形變化為北高南低。礦區(qū)植被較發(fā)育，主要發(fā)育黑山松、茅草，并有大片農田。

（3)地質構造

區(qū)內構造較發(fā)育，有塑性構造和脆性斷裂構造兩種。區(qū)內塑性構造較發(fā)育，主要分布于傲徠山超單元的二長花崗巖體內，另在泰山群雁翎關組地層也有少量分布。區(qū)內斷裂構造主要分布在上峪西嶺、江家官莊西沖溝處以及魏家溝村西側。

（4)地下水類型

根據地下水的分布規(guī)律及其賦存條件，地層、巖性、水力特征，將礦區(qū)地下水劃分為3類。第四系松散巖類孔隙潛水（Ⅰ）：含水巖性為沖積砂質粘土、砂礫石等，結構松散，透水性好；碎屑巖類裂隙水（Ⅱ）：含水層為寒武系饅頭組砂質頁巖、粉-細砂巖等；基巖裂隙水（Ⅲ）：主要指埋藏于風化帶中的網狀基巖裂隙水。

（5)地下水補給、徑流、排泄特征

該礦區(qū)地下水補給來源主要為大氣降水，地下水位動態(tài)隨季節(jié)變化明顯，年變幅1 m。其中第四系孔隙水除接受大氣降水的補給外，還接受基巖裂隙水的側向補給。第四系松散巖類孔隙潛水：水位埋深1.5～2.5 m，年變幅1.0 m左右，隨季節(jié)變化明顯；碎屑巖類裂隙水：水位埋深1～5 m，單井涌水量小于100 m3/d。根據調查觀測地下水由北東向南西方向徑流。沿礦區(qū)內上峪小河徑流排泄補給地表水體跋山水庫，上峪小河是一條季節(jié)性河流，豐水期流量一般500～1500 m3/d。

2 評價標準與方法

(1)評價標準

依照《地下水質量標準》(GB/T14848)對該地區(qū)的地下水進行現狀評價，其水質分類是依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標，并參照生活飲用水、工業(yè)、農業(yè)用水水質要求，將地下水質量劃分為5類[2][3]。

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 以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業(yè)用水。

IV類 以工業(yè)和農業(yè)用水要求為依據。除適用于農業(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，其他用水可根據使用目的選用。

根據建設項目及周邊地下水的用途，確定保護目標為III類；評價方法采用單因子標準指數法。

該礦區(qū)所涉及的含水層主要是潛水。

(2)評價方法

本項目采用單因子標準指數法對各污染物進行評價，具體為：

Pi=Ci/Csj

式中：

Pi——第i個水質因子的標準指數，量綱為-；

Ci——第i個水質因子的監(jiān)測質量濃度值（mg/L）

Csi——第i個水質因子的標準質量濃度值（mg/L）

pH標準指數計算公式為：

PpH=(7.0-pH)/(7.0-pHsd) PH≤7時

PpH=(pH-7.0)/(PHsu-7.0) pH＞7時

式中：

PpH——pH的標準指數。量綱為-；

pH——pH監(jiān)測值；

pHsu——標準中pH的上限值；

pHsd——標準中pH的下限值。

水質參數的標準指數大于1時，表明該水質參數超過了規(guī)定的水質標準。

3 分析儀器

PE- AA400原子吸收光譜儀、PE- AA600石墨爐原子吸收光譜儀、SCI2100離子色譜系統、AFS-930型雙道原子熒光光度計。

4 地下水環(huán)境現狀監(jiān)測

（1）監(jiān)測點設置

結合該礦區(qū)地面工程建設布置、地下水埋藏特征、區(qū)域地下水流向，采用控制性布點和功能性布點相結合的原則，在評價區(qū)內共布設了18個地下水監(jiān)測點進行取樣分析并最終選取礦區(qū)周圍8個點作為重點分析點。

枯水期地下水采樣時間為2012年3月20日，豐水期地下水采樣時間為2011年9月12日。

（2）監(jiān)測因子

根據《地下水監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 164-2004），結合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）和項目潛在污染特征因子考慮，監(jiān)測項目包括pH、Cd、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NO3-、F-、NO2-、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、PO43-、CODMn、溶解性總固體、總硬度和礦化度，共19項[4]。監(jiān)測數據分析結果見表1。

5 水質評價

按照單因子標準指數法對各污染物進行評價，枯水期和豐水期地下水環(huán)境質量現狀評價結果統計見表2。

由地下水質量現狀評價結果可知，枯水期該評價區(qū)潛水含水層地下水中pH、硝酸鹽、亞硝酸鹽、高錳酸鹽指數和總硬度有超標現象。污染物以地下水質量Ⅲ類標準為閾值，其中pH的超標率為5.56%，最大超標倍數為1.07倍；硝酸鹽的超標率為27.78%，最大超標倍數為1.53倍；亞硝酸鹽的超標率高達為100%，最大超標倍數為97.55；高錳酸鹽指數94.44%，最大超標倍數為2.85；總硬度的超標率為5.56%，最大超標倍數為1.23。pH、硝酸鹽、高錳酸鹽指數和總硬度超標地區(qū)主要處于第四系松散巖類水文地質分區(qū)，地下水化學類型主要為NO3·HCO3-Ca·Mg型。由于生活和農業(yè)排放污水，導致地下水中亞硝酸鹽背景值超過地下水質量標準Ⅴ類，屬于重度污染。

表1 地下水環(huán)境質量現狀監(jiān)測分析結果（單位mg/L）

由于豐水期水量較大，硝酸鹽、總硬度和pH值均未超標。地下水中亞硝酸鹽和高錳酸鹽指數有超標現象。高錳酸鹽超標指數94.44%，最大超標倍數為2.87；亞硝酸鹽的超標率高達為100%，最大超標倍數為8.30，部分監(jiān)測點亞硝酸鹽地下水質量達到Ⅴ類標準。

從水質現狀分析可以看出，礦區(qū)周圍含水層地下水水質除個別指標不能達標外，其余指標均符合《地下水質量標準》(GB/T14848)中III類標準要求，說明評價區(qū)內地下水環(huán)境質量本底值總體環(huán)境狀況較好。

6 結論

現狀調查評價區(qū)地下水中枯水期pH、硝酸鹽、亞硝酸鹽、高錳酸鹽指數和總硬度有超標現象，主要分布于第四系松散巖類水文地質分區(qū)，其中亞硝酸鹽背景值超過地下水質量標準Ⅴ類，屬于重度污染，地下水化學類型主要為NO3·HCO3-Ca·Mg型；豐水期硝酸鹽、總硬度和pH未超標，亞硝酸鹽和高錳酸鹽指數有超標現象。其余項目均符合《地下水質量標準》(GB/T14848)中III類標準要求，評價區(qū)內地下水環(huán)境質量本底值總體環(huán)境狀況較好。

表2 地下水環(huán)境質量現狀評價結果統計表

[1]王建權．南水北調中線總干渠邢石段地下水水質分析[J] ．水科學與工程技術，2012，2：66～67．

[2]李厚洪，路小強．富灣銀礦區(qū)地下水環(huán)境質量評價[J] ．采礦技術，2011，11（3）：83～85．

[3]何春桂，宋曉梅，劉 輝．淮南市采礦煤塌陷區(qū)水域環(huán)境現狀調查與評價[J] ．礦業(yè)安全與環(huán)保，2005，32（6）：43～45．

[4]魏 嘉，魏 媛．山東省地下水環(huán)境質量評價與污染物防治對策[J] ．科技信息，2006，10：224．

Groundwater Environment Survey and Quality Evaluation for A Large Irontitanium Mining Area

ZHOU Xiaoxue，SUN Jianming，LIU Jianxia

(Qingdao Geological Engineering Investigation Institute, Qingdao 266071)

According to the analysis data of the groundwater state in a large-scale iron-titanium mining area, we adopt a single factor standard index method to study in detailed groundwater quality. Our study result shows that the other indexes are accordance with the Third-level standard in The Groundwater Quality Standards besides the nitrites and permanganate salts. Consequently, the groundwater environment quality in the mining area is generally in good condition.

Iron-titanium deposit；Groundwater；Quality evaluation

X820.3

A

1007-1903（2013）03-0035-04

周曉雪（1984- ）， 女，本科，助工，主要從事地質試驗、水質分析、水文地質等工作。E-mail ：jojodk1122@163.com