三塘湖地區地下水污染特征研究

榮富強，黃繼超

（河南省地質礦產勘查開發礦局第二地質環境調查院，河南 鄭州 450003）

1 研究區概況

研究區位于三塘湖鄉北約20.30 km處。西南距巴里坤縣直線距離約93.80 km。中心處地理位置坐標為北緯44°24′27.96″，東經93°18′11.16″。研究區地貌上屬莫欽烏拉山山前洪積傾斜積平原，地勢開闊，地形有起伏，總體地勢為南高北低，高程在786～777 m之間。地面坡降一般8‰～12‰左右，總體地形較為平坦。地表多為第四系洪積礫石，現為戈壁荒灘，植被不發育，偶見梭梭、駱駝刺等植物。研究區屬大陸干旱荒漠氣候，年溫差和晝夜溫差變化很大，5-8月為夏季，高溫炎熱。11月至次年3月為冬季，氣候嚴寒，多年平均降水量為25～50 mm，多年平均蒸發量高達3 785.50 mm，降水量分布季節性變化明顯，6-8月降水量占全年降水量的55%，春季約占20%，秋季最少。極端最高氣溫40.30℃，冬季寒冷，極端最低氣溫-28.50℃，年平均氣溫8℃。

2 區域水文地質條件

2.1 基巖裂隙水

分布在三塘湖地下水系統南北兩側山區，地下水類型以層狀巖類裂隙水為主，含水層巖性為石炭系、泥盆系及二疊系的凝灰砂巖、凝灰巖等。零星分布塊狀巖類裂隙水，含水層巖性為華力西期的花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖。地下水賦存于風化裂隙和構造裂隙中，富水性取決于裂隙發育程度和降水滲入補給條件的優劣。按照單泉流量，可以劃分為＜0.10 l/s和0.10～1 l/s二個富水性等級。水化學類型主要為HCO3·SO4-Ca·Na型，礦化度小于1 g/L。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

分布在北部山前洪積平原和南部白依山山前洪積平原，為分為侏羅碎屑巖類孔隙裂隙水和古近系-新近系碎屑巖類孔隙裂隙水兩個亞類。侏羅系頭屯河組為一套湖相雜色碎屑巖沉積，主要由雜色泥巖、砂質泥巖組成，主要分布在調查區南部，鉆孔控制地層厚度約50～300 m，總體呈南厚北薄特點，其地層富水性差。新近系和古近系厚度變化較大，一般在50～200 m，最大厚度可達250 m，其間賦存有碎屑巖類孔隙裂隙水，富水性不均勻，含水層巖性為砂礫巖、砂巖、礫巖等，水位埋深20～110 m，含水層厚度50～150 m，隔水層巖性為泥巖、砂質泥巖。新近系和古近系碎屑巖類孔隙裂隙水具有承壓性，承壓水頂板埋深92.70～101.35 m。單井涌水量可以劃分為q＞1 000 m3/d、q=100～1 000 m3/d、q=10～100 m3/d、q＜10 m3/d四個富水性等級，水化學類型主要為SO4-Na·Ca型和SO4·CL-Na型，礦化度1～3 g/L。

新近系和古近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水富水性不均勻，在紅砂山東南、紅疙瘩以北一帶富水性強；條湖以及木炭窯以北富水性中等；紅砂山以西、木炭窯以東富水性弱；北側山前富水性極弱。

2.3 第四系松散巖類孔隙潛水

分布在三塘湖地下水系統北部和南部的洪積平原。第四系厚度由山前向排泄區逐漸減小，山前第四系厚度200～300 m，鉆孔揭露最大厚度為139.73 m。該地段賦存有第四系松散巖類孔隙潛水，含水層巖性為卵礫石、砂礫石和含礫中粗砂，含水層厚度30～120 m，水位埋深由山前向排泄帶逐漸減小。富水性在北部山前呈現弱-強-弱的規律，在南部山前呈現由弱到強的規律。近山前地帶為透水不含水層。三塘湖以北洪積平原第四系為透水不含水層，局部低洼地段含水富水性中等。單井涌水量100～1 000 m3/d，水化學類型主要為Cl·SO4-Na，礦化度3～10 g/L。

3 地下水環境現狀與評價

3.1 水質監測

根據實際情況，共取得水樣2組，水質檢測評價項目包括：pH、溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、總硬度、砷、硫酸鹽、揮發酚、汞、六價鉻、鉛、氟、高錳酸鹽指數、大腸菌數、氰化物、鎘、鐵、錳共20項，石油類因無標準不做評價。水化學分析成果，見表1。

表1 化學分析成果表

3.2 評價依據與背景值確定

研究區的地下水污染類型主要為碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。污染組分評價項目是：PH值、總硬度、TDS、Fe2+、Cl-、SO42-、N-NO32、F-等20個。地下水污染組分背景值采用已取得的2組水質分析結果，參照地下水質量標準（GB/T14848-2017）三類水的標準值作背景值進行評價。

3.3 污染現狀評價方法

地下水污染現狀分析采用綜合污染指數法中內梅羅污染指數法。內梅羅污染指數法的計算公式中包括了評價參數中最大的單項污染分指數，其突出了污染指數最大的污染物對環境質量的影響和作用，克服了平均值法中各個污染物分擔的缺陷。按照綜合污染指數PI可劃分出四個污染級別，具體指標見表2。

表2 地下水污染級別分類表

3.4 污染現狀評價

根據水樣實測值按照評價方法步驟計算綜合污染指數PI，將每個水樣點的綜合污染指標PI根據表2分級，利用MPGIS圈出現階段完成的水樣分析中地下水污染程度。根據評價結果（見表3）可以看出，研究區內地下水已受到嚴重污染。

表3 現狀綜合評價結果表

3.5 地下水污染分析

由于地下水補給量極小，徑流速度慢，導致地下水水質礦化度較大，因此研究區地下水污染較嚴重，且可以知道，區內地下水基本未開采，故地下水污染與地下水開采無關。

3.6 地下水水質評價

評價因子選取：pH、溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、總硬度、砷、硫酸鹽、揮發酚、汞、六價鉻、鉛、氟、高錳酸鹽指數、大腸菌數、氰化物、鎘、鐵、錳共20項。評價方法：采用綜合評價方法。依據《地下水質量標準》，按標準確定單項組分評價分值Fi，計算綜合評價分值F，各種水質對應的評價標準F值，詳見表4。

表4 單項組分評價分值表

3.7 評價結果

從評價結果（表5）來看，根據各水樣水質監測結果及分析可知，據01、02鉆孔水樣各離子含量監測值與背景值比較，總溶解固體、硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮均超標，其中亞硝酸鹽超標較為嚴重且基本各鉆孔均有超標現象，為重度污染項。其他項目均未超標。地下水質量評價為極差水。

表5 水質分析評價結果表

由表5可見，現狀條件下地下水監測點中，01地下水取樣點的水樣總溶解固體、硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮均超標，其中硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮指標的水質類別為Ⅴ類；總溶解固體指標的水質類別為Ⅳ；鐵、錳、氟化物、砷、六價鉻、總大腸菌群均達到Ⅰ類水質。02地下水取樣點的水樣硫酸鹽、錳、亞硝酸鹽均超標，其中硫酸鹽、亞硝酸鹽的水質類別為Ⅴ類；錳指標的水質類別為Ⅳ；鐵、氟化物、砷、六價鉻、總大腸菌群均達到Ⅰ類水質。此外，現狀條件01及02地下水監測點中，地下水含油量均小于0.05。其余監測項目均滿足《地下水質量標準》中的Ⅲ類標準要求。所取的2個地下水監測點的水樣水質質量均為極差（Ⅴ類），其中01點達到Ⅴ類的監測指標較多，水質較灰場區更差。

4 環境水文地質問題

研究區位于三塘胡盆地地區，具有荒漠氣候特點，氣溫高、溫差大、降水少的特點。無植被分布，均呈荒漠化，該區域呈現荒漠化主要和所處的地理位置和氣候有關；區內無固定居民點，距研究區南界僅8 km處，即為三塘湖鄉農灌區，在區內南部有風電場，另在西南部有一小型煤礦（鑫源煤礦），現已停采。自2009年，三塘湖煤田開始進行整體勘查后，研究區及周邊人類活動增多。現狀條件下條湖一礦正在進行基礎建設等工作。

根據研究區資料分析，碎屑巖類裂隙孔隙水富水性差，水質屬于極差水，含水層滲透系數0.06～0.08 m/d。水質化驗顯示現狀條件下地下水水質均為極差（Ⅴ類）。區內地下水由于水質污染嚴重，且地下水埋深大，水量小，因此基本沒有開采，所以在研究區內不存在因開采地下水而形成的降落漏斗。

5 結語

研究區地貌上屬莫欽烏拉山北麓洪積平原，地勢開闊，地形有起伏，總體地勢為南高北低，高程在786～777 m之間。地表坡降一般8‰～12‰左右，總體地形較為平坦；區內地下水為碎屑巖類孔隙裂隙水。含水層巖組為古近系系巖，含水層巖為砂巖，裂隙較發育，富水性弱。含水層揭露厚度為5.50～6.00 m，單井涌水量＜100 m3/d，屬于富水性貧乏；研究區碎屑巖類孔隙裂隙水水質較差，超標項較多，大多數不滿足《地下水質量標準》中Ⅲ類生活飲用水及工業、農業用水標準的要求。地下水總體上水質差，其中01超標項有：總溶解固體、硫酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮；02超標項有：硫酸鹽、錳、亞硝酸鹽；礦化度0.93～1.64 g/l，水質極差，為微咸水。

建議項目建設期間應對施工的鉆孔進行保留并保護作為生產運行后水質監測孔。