福建省沿海地區地下水與土壤環境質量協同監測研究
——以東山縣康美村地下水環境質量監測點為例

李景

（福建省環境監測中心站，福建 福州 350003）

地下水環境質量與土壤環境質量密切相關，將土壤和地下水作為整體系統研究具有重要意義。土壤中污染物向下遷移影響了地下水水質[1]，而地下水中重金屬會隨水流進入土壤，影響土壤中污染分布[2]，研究顯示地下水礦化度升高對土壤團聚體穩定性和有機碳含量產生顯著影響[3]。福建省的部分區域監測點位出現pH值超標問題，地下水的酸化嚴重影響到其使用功能，周邊的植被、居民用水都受地下水酸化的影響[4]。已有研究表明果園中氮、磷肥料的大量施用會加重土壤的酸化程度，土壤淋失硝態氮導致地下水中硝酸鹽濃度升高[5]。因此，研究地下水和土壤環境質量、探索地下水與土壤環境質量協同監測技術具有一定的理論價值和實踐意義。

1 地下水與土壤環境質量協同監測技術方法

1.1 離子交換平衡實驗

離子交換過程是許多污染物離子首先發生，而且是非常重要的一個環節，是污染物離子在土壤中遷移、轉化的重要方式之一，直接關系到污染物對土壤以及地下水污染程度的大小[6]。這里涉及物料平衡原理。地下水中的離子為C離子，土壤表面原吸附的離子為D離子，發生的反應為：

本文使用土壤和地下水離子交換平衡實驗的技術方法，通過采集不同的土壤表層樣品，如紅壤土和砂土，分別用地下水浸提土壤樣品3～4 d，依據地下水中析出可溶態的鋁，分別測定地下水中的鋁濃度，從而判斷不同類型土壤對鋁的吸附性強弱。

1.2 地下水污染成因分析

結合地下水污染現狀，從人為因素和水文地質條件，分析造成地下水污染的原因[7]。本文從地質背景、水位等值線、地下水流向、水質變化趨勢分析（與土壤關聯分析）、降雨量、周邊污染源、化肥農藥使用等多因素對地下水pH值和鋁的超標原因進行分析研究。

研究地下水污染成因，首先需要研究水文地質條件，統測地下水的水位埋深，通過水位等值線圖判斷地下水流向，然后根據地下水流向布設地下水監測點位和土壤監測點位并采樣、分析測試，此外還要重點調查地下水污染區域上游和兩側的污染源，包括工業污染源和農業污染源。

2 東山縣康美村地下水環境國控監測點位協同監測實例研究

2.1 監測點位設置

根據東山縣水文地質條件情況，布設5個地下水監測點位和4個土壤監測點位，具體如下。

國控監測點位4個：康美鎮康美村地下水監測點（DS01-1）、康美鎮康美村土壤監測點（DS01-2）、康美鎮東沈村地下水監測點（DS02-1）、康美鎮東沈村土壤監測點（DS02-2）。

專項監測點位4個（國控點兩側和下游）：康美鎮康美村國控點位下游的中化石油西銅路加油站（DS05-2）、康美村國控點東北側100 m蘿卜菜地（DS04-2）及其對應的2個現場地下水監測點（國控點東北側DS04-1、國控點西南側點位DS06-1)。

參照比對點位1個：遠離國控點位的西埔鎮梧龍村地下水監測點位（DS03-1)，詳見圖1。

圖1 東山縣采樣點位分布圖

2.2 監測結果分析

協同監測結果顯示，地下水的pH值超標與酸性土壤相關。超標康美鎮康美村點位（國控）的地下水pH值為4.5，指標屬Ⅴ類，其對應土壤pH值為5.28，屬于酸性土壤；上游水質達標的東沈村點位（國控）地下水pH值為6.1，指標屬Ⅳ類，對應的土壤pH值為5.31，屬于酸性土壤；下游康美鎮中化石油西銅路加油站點位的土壤pH值為6.2（表1）。

經分析，康美村國控點位及兩側的現場監測點的pH值均低于4.8，這3個點位的地下水都屬于淺層地下水（潛水），含水介質均是海積砂土，其防污性弱，環境脆弱性高；上游康美鎮東沈村地下水pH值未超標，主要由于地下水的水質與含水層有關，其位于深層裂隙含水層中；下游康美鎮中化石油西銅路加油站點位土壤中鋁含量高，主要由于土壤類型屬于紅壤土，其土壤鋁背景值較海積砂土高。康美鎮康美村國控監測點位周邊1 km范圍內存在pH值Ⅴ類情況，范圍外的其他鄉鎮地下水pH值以Ⅳ為主。

編號DS01-1 DS02-1 DS03-1 DS04-1 DS06-1位置東山縣康美鎮康美村東山縣康美鎮東沈村（上游）東山縣西埔鎮梧龍村（參照比對）東山縣康美鎮康美村國控點東北側約100 m處蘿卜菜地東山縣康美鎮康美村國控點西南50 m水位-8 m-37 m-5 m-7 m-7 m pH值檢測結果4.5 6.1 6.3 4.4 4.7鋁檢測結果（mg/L）1.57（可溶態）1.76（總量）低于檢出限低于檢出限//水質類別Ⅴ類Ⅳ類Ⅳ類Ⅴ類Ⅴ類

2.3 離子交換平衡實驗

通過土壤和地下水離子交換平衡實驗，實驗顯示用地下水樣品（DS01-1）浸提3 d后，土壤樣品（DS01-2，砂土）在地下水中析出可溶態的鋁離子濃度（0.865 mg/L），遠大于DS02-2土壤樣品（紅壤土）析出可溶態的鋁離子濃度（0.099 mg/L）；同樣用另一個地下水樣品（DS02-1）分別浸提2個不同的土壤樣品，也得出土壤樣品（DS01-2）在地下水中析出可溶態的鋁離子濃度更大的結論。砂土在水相中析出可溶態鋁更多，而紅壤土吸附鋁離子能力強。康美村國控DS01點位地下水中鋁超標，與表層土壤中砂土易析出可溶態鋁有一定相關性。東山康美村表層海積砂土對鋁的吸附性較弱，降雨后表層砂土中的鋁洗脫后滲透到地下水中，導致地下水中鋁溶度相對較高；而東沈村的國控DS02點位表層為紅壤土（殘積砂質黏性土），對鋁的吸附性強，地下水的鋁離子含量低（表3）。

2.4 監測點位周邊污染源排查

對康美村國控點位上游及兩側開展污染源排查，其西南側的合泰金屬塑料有限公司主要生產加工漁具、金屬鎖鏈，生產作業區無金屬表面處理；東北側的遠隆食品有限公司主要加工海鮮食品，污水設備處理后出水接入市政管網；上游場地是一個存放農具的倉庫，無工業企業。

2.5 污染成因分析

⑴ 康美村國控點位pH值、鋁超標，初步判斷地質背景和土壤類型是主要影響因素。根據東山縣地質圖結合現場調查，國控點位周邊水文地質單元范圍內表層為海積砂土，其下為淤泥質土、花崗巖風化形成的殘積砂質黏性土（紅壤土），降雨淋溶作用下，鋁等陽離子大量淋濾，氫離子被土壤吸收，取代了原有的鋁等陽離子，導致土壤酸化。從水位等值線圖判斷（圖2），地下水流向是向海岸線方向流動，地下水補給來源主要為降雨，土壤酸化導致下游地下水酸化。

圖2 地下水的流向及水位等值線圖

⑵ 化肥農藥使用是加劇土壤和地下水酸化的重要因素。康美鎮康美村國控點位表層為砂土，其滲透性大，脆弱性高，防污性差。該點位周邊現種植龍眼樹，據訪問原種植蘆筍，施用過鉀肥（KCl）、磷肥（過磷酸鈣）等化肥和農藥，與土壤中的氫離子發生交換反應，產生鹽酸，直接下滲到地下水含水層中，易造成地下水pH值降低。

⑶ 年降雨量下降，地下水位下降，含水層中地下水資源量減少，是造成地下水pH值降低的因素之一。地下水補給主要來源是降雨，通過收集氣象部門的近5年降雨量數據，東山縣年平均降水量從2017年的1158 mm下降到2021年的733 mm，對應康美鎮2個國控點位的pH值總體呈下降趨勢（圖3）。

圖3 東山縣年降雨量變化趨勢圖

⑷ 開采砂礦造成周邊地下水酸化。距該國控點位下游約430 m處存在一個硅砂礦坑，據收集的往年歷史監測數據，礦坑地下水的pH值最低達到3.08，選礦過程中可能使用酸性化學物質的倒滲入地下水。

地下水樣品編號DS01-1 DS02-1地下水樣品DS01-2土壤樣品 DS02-2土壤樣品pH值4.35 6.53 Al(mg/L)1.76＜0.009 pH值4.33 5.81 Al(mg/L)0.865 0.294 pH值4.39 5.61 Al(mg/L)0.099 0.022

3 結論

⑴ 地下水環境質量與土壤環境質量密切相關，采用離子交換平衡實驗和地下水污染成因分析的技術方法，是探索地下水和土壤環境質量協同監測的嘗試，可為環境質量管理提供監測數據，為地下水環境考核點位優化提供科學依據。

⑵ 經本研究初步判斷康美鎮康美村國控點位的pH值和鋁超標的主要原因是地質背景和土壤類型，次要原因是農藥化肥使用、降雨量減少以及開采砂礦。

⑶ 地下水具有隱蔽性和流動性，其水質超標的影響因素較多，因而溯源工作難度較大，但本研究發現地下水環境監測工作應和土壤環境監測工作相結合，并對水質監測結果和土壤監測結果進行綜合分析，可以發現造成水質超標的原因。