天津經濟開發區北區淺層地下水地球化學特征研究

郝凌霄 朱立 周亞紅

Geochemical Characteristics of Shallow Groundwater in the Norhern Area of

Tianjin Economic Development Zone

摘要：本文主要通過溶解性總固體、常量組分以及化學類型、總硬度以及γMg/γCa系數特征的研究對天津經濟開發區北區淺層地下水的水文地球化學特征進行研究。研究結果表明其主要的化學類型為Cl-Na·Mg以及Cl·HCO3-Na。

Abstract： This paper mainly studies the hydrogeochemical characteristics of shallow groundwater in the northern area of Tianjin Economic Development Zone through the study of total dissolved solids， major components， chemical types， total hardness and γMg/γCa coefficient characteristics. The results showed that the main chemical types are Cl-Na·Mg and Cl·HCO3-Na.

關鍵詞：天津經濟開發區；淺層地下水；水文地球化學；γMg/γCa系數；水化學特征

Key words： Tianjin Economic Development Zone；shallow groundwater；hydrogeochemistry；γMg/γCa coefficient；water chemical characteristics

中圖分類號：S273.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0216-02

0 引言

水文地球化學的研究主要是研究地下水中污染組分隨著地下水的遷移而遷移，同時與圍巖產生吸附、離子交換等生物化學作用。研究某地區的水文地球化學特征是研究該區域地下水資源的基礎，是開發利用地下水資源的理論保障[1-2]。

研究區位于天津市漢沽區和塘沽區之間，總面積約83.18km2。研究區北部為漢沽區城區，東南部為渤海灣，薊運河自北向南從研究區西部穿過，西南部以永定新河為界。研究區西北部為化工區，為多家擬建和正在建設的工廠，面積約5.18km2；中西部為度假村，包括五七村和東風村，面積4.6km2；度假村南面過去為營城水庫，現在基本干涸，部分地區已經回填，擬作為建筑用地，面積7.9km2；向西南緊鄰營城水庫是漢沽污水庫，庫中存放大量污水，面積3.7km2；薊運河以西地區為養蝦池和養魚池，總面積14km2；東部除了天津國際游樂港占地4.9km2外，其他地區均為大片鹽池，面積42.9km2。研究區瀕臨渤海，除了降雨和蒸發濃縮影響外，東部淺層地下水化學組分主要受海侵和鹽田影響，淺層地下水中含鹽量較高，為鹽鹵水；西部淺層地下水化學組分主要受海侵、薊運河道和水庫側滲等多種因素的共同影響，含鹽量相對較低，為咸水。中部的營城水庫和漢沽污水庫對淺層地下水化學組分也有明顯影響。故研究該區域水文地球化學特征具有一定的實際意義，為該區域水資源的開發利用奠定一定的基礎[3]。

1 研究區水文地球化學研究

1.1 溶解性總固體

溶解性總固體（TDS）是指水中溶解組分的總量。本區淺層地下水的TDS總體上較高，變化范圍2.34-172g/L，為咸水-鹵水。TDS總體上呈現出西低東高的變化規律，最高值出現在東北部的鹽場附近，與海水蒸發濃縮有關；最低值出現在五七度假村，推測與生活用水和農田灌溉使用淡水有關。

1.2 常量組分和水化學類型

一般地下水中常量組分有Cl-、SO42-、CO32-、HCO32-、Na+、Ca2+、Mg2+、K+。Cl-和Na+占絕對優勢是本區淺層地下水的組分特征，并且Cl-和Na+均與TDS呈現明顯正相關（圖1），其中Na+占陽離子總量的66-77.5%，Cl-占陰離子總量的56.5-92.5%。

陽離子中Mg2+占第二位，占陽離子總量的15.2-30.2%，其次是Ca2+和K+，Ca2+占陽離子比例變化較大，占陽離子總量的1.5-12.8%，與含鹽量多少有關，一般含鹽量低的水中Ca2+比例偏高。K+占陽離子比例較小，變化也不大，占陽離子總量的1.0-2.0%之間。

陰離子中SO42-占第二位，占陰離子總量的4.2-24.1%，西部的BQ7和西北部的BQ1兩個樣品中SO42-比例偏高。HCO3-占陰離子總量的比例一般低于1%，化工區、五七度假村、污水庫和營城水庫附近淺層地下水含鹽量較低，HCO3-占陰離子總量的比例偏高，最高的采樣點水樣HCO3-占陰離子總量達39.3%。

Cl-Na型水是本區淺層地下水的主要化學類型，只有北部鹽場的BQ2和BQ5附近為Cl-Na·Mg型水；五七度NH4+假村附近為Cl·HCO3-Na型水。

1.3 總硬度

硬度反映水中含鹽量的特性指標。其值為Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+等溶解鹽類的含量。天然水的硬度差別很大，雨水的硬度一般很低，靠雨水或融化雪水補給的河流，水硬度都比較低。一般來說，隨著含鹽量的增加，水硬度也增大。海水的硬度很大，以鎂離子為主。國家飲用水衛生標準規定總硬度小于0.45g/L。

本區淺層地下水硬度較高，變化范圍大，有從西北向東南逐漸增高的趨勢。西北部的化工區、五七度假村、污水庫和營城水庫附近淺層地下水總硬度低于5g/L，最低（BQ8）硬度為0.5g/L；硬度大于10g/L的高硬度水均分布在鹽場附近，本區組成硬度的離子中以鎂離子為主。

1.4 γMg/γCa系數特征

γMg/γCa系數是Mg2+和Ca2+毫克當量比值，因為海水中Mg2+總比Ca2+大得多，約為5.5，因此可以用γMg/γCa系數判斷海水入侵范圍和程度。

本區γMg/γCa系數變化范圍為1.56-17.5，有從西向東增大的趨勢。西部薊運河閘以北的河道及污水庫附近γMg/γCa系數小于2，表明海侵對淺層地下水影響較小，河道和水庫水的側滲對淺層地下水影響較大；東部地區γMg/γCa系數普遍大于10，最高值17.5位于北部鹽場，明顯高于海水的γMg/γCa系數，表明東部地區除了受海侵影響外，鹽場的鹵水對淺層地下水側滲影響也較大。

1.5 中微量組分特征

淺層地下水是與大氣降水、地表水有直接補排關系且具有自由水位的潛水和與當地潛水共有一個自由水位的弱承壓水。淺層地下水直接通過包氣帶與大氣圈水、地表水發生水力聯系，化學組分變化較大。淺層地下水沒有隔水頂板，極易受污染。造成地表水污染的各類污染源都可能下滲到淺層地下水中，受污染的地表水成為二次污染源影響淺層地下水的水質。

本區地處海積平原，薊運河由北向南從本區西部穿過，土地利用方式復雜，鹽田、海水養殖、大型污水庫、化工區、村莊等給淺層地下水帶來不同程度的污染。加之淺層地下水氧化還原條件變化較大，造成本區淺層地下水微量組分成分復雜，規律性不明顯。中微量組分的檢出情況見表1。

2 結論

①工作區淺層地下水為咸水-鹽鹵水，溶解性總固體（TDS）、總硬度和Cl-、SO42-、Na+、Mg2+、K+等指標含量高，變化范圍也較大。總體上呈現出西低東高的變化規律。

②Cl-Na型水是本區淺層地下水的主要化學類型，只有北部鹽場附近為Cl-Na·Mg型水，五七度假村附近為Cl·HCO3-Na型水。

③γMg/γCa系數研究表明，西部地區河道和水庫水的側滲對淺層地下水組分影響較大；東部地區除了受海侵影響外，鹽場鹵水的側滲對淺層地下水組分影響也較大。

④本區淺層地下水微量組分成分復雜，規律性不明顯。

參考文獻：

[1]Reimann C， Banks D. Setting action levels for drinking water： are we protecting our health or our economy （or our backs?。縖J]. Science of the Total Environment， 2004， 332（1-3）：13.

[2]Asghari M A， Fijani E. HYDROGEOLOGICAL AND HYDROCHEMICAL STUDIES OF BASALTIC AND KARSTIC AQUIFERS IN MAKU AREA IN RELATION TO GEOLOGICAL FORMATIONS[J]. 2008.

[3]王大純.水文地質學基礎[M].地質出版社，2002.