衡陽市地下水環境質量綜合評價與污染防治

摘要：基于衡陽市歷史水文資料和實地調研，采用單項指標和綜合評價方法分析地下水水質監測數據。研究發現，該市地下水總體質量堪憂，合格率僅為25%，人類活動是主要污染源。針對地下水污染隱蔽、機理復雜和防治難等特點，提出優化工業布局、加強廢水監管、控制生活污染源以及改進農業灌溉模式等建議。通過以上措施的落實和執行，能夠有效防治地下水污染問題，從而推動經濟社會可持續發展。

關鍵詞：地下水；環境質量；綜合評價；綜合防治；衡陽市

中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.050

Comprehensive Evaluation and Prevention of Groundwater Environmental Quality in Hengyang City

KONG Shulin， JIANG Caoyi

（Hunan Institute of Remote Sensing Geological Survey and Monitoring， Changsha 410015， China）

Abstract： Based on the historical hydrological data and field research in Hengyang city， groundwater quality monitoring data were analyzed using single indicators and comprehensive evaluation methods. The study found that the overall quality of groundwater in the city is worrying， with a pass rate of only 25%， and human activities are the main source of pollution. Aiming at the characteristics of hidden groundwater pollution， complex mechanism and difficult to prevent and control， the study put forward the suggestions of optimizing industrial layout， strengthening the supervision of wastewater， controlling the domestic pollution sources and improving the mode of agricultural irrigation. Through the implementation and enforcement of the above measures， the pollution of groundwater quality can be effectively prevented and controlled， thus promoting sustainable economic and social development.

Keywords： groundwater; environmental quality; comprehensive evaluation; comprehensive prevention and treatment; Hengyang city

衡陽市位于湖南省中南部，湘江中游，總面積15 299.18 km2。境內分布水口山有色金屬集團有限公司、化工廠、造紙廠等存在水質污染風險的各類企業313家。近年來，隨著衡陽市工業化進程的不斷推進，農業面源、工業廢水、生活污水等是地表水受到污染的主要原因，導致該區域面臨以水質為主的水資源短缺問題。地表與地下水資源之間存在密切的水文聯系，地下水不合理開發與利用會誘發水資源安全問題，逐漸增大該區水環境壓力。為應對這一挑戰，對地下水環境質量的綜合評價研究顯得尤為緊迫與必要[1]。

1 研究區水文地質概況

衡陽市屬丘陵和河谷地貌，地形總趨勢為西南高，北東低，呈北東向構造。研究區位于中南地區凹形面軸帶部分衡陽盆地中心，其間沉積巨厚的白堊系及下第三系紅層。含水巖系主要為碳酸鹽巖、碎屑巖，其次為紅色巖層、花崗巖、第四系砂礫層。研究區內春夏多雨、秋冬干旱、降水集中、蒸發量大。水位受降水時空不均影響，季節性變化幅度明顯。境內水系發育，有河長5 km或流域面積10 km2以上的河流393條，總長達8 355 km。湘江自南向北蜿蜒流貫衡陽市區，主要水系包括湘江、蒸水、耒水等。

地下水資源的空間布局受多種自然要素影響，其中包括地貌形態、巖層礦物質、構造斷裂以及氣象水文條件等[2]。衡陽市地下水主要由疏松沉積物孔隙水、碳酸鹽類巖石溶蝕水、堅硬基巖裂縫水以及含紅色層系的孔隙裂縫水組成。在該市范圍內，含水層的豐富地帶通常集中于湘江及其支流兩旁的河流沖積帶和紅層邊緣地區的碳酸鹽巖帶。在這些區域，地下水主要以基巖裂縫水和松散沉積物孔隙水的形態存在，且這些地區地下蓄水量相對較大，水位埋藏較淺。依據舒卡列夫分類標準，水化學類型主要為HCO3-Ca-Mg、HCO3-Ca、HCO3-Na-Ca、HCO3-Ca-Mg及HCO3-Cl-Na-Ca型。研究區內多屬于紅層區，層狀巖及紅層裂隙水分布較少，地下水資源相對較為貧乏，部分富水地段水位埋藏較深，且不利于開發，水化學類型主要為HCO3-Ca、HCO3-Ca-Mg型。

2 研究方法

2.1 樣品采集與分析

研究領域內水文地質結構呈現出較高的復雜性。參照格網控制法，此次地質調研任務執行了廣域性的勘察，挑選典型地點采集樣本，并考慮當地的地貌與水文地質狀況，于衡陽市設定的標志性監測井開展水樣采集與分析作業，總計獲取12批次的地下水樣本。珠暉區和石鼓區的工業區域選取了3批樣本；蒸湘區和南岳區的生活廢水排放及垃圾處理區域收集了2批樣本；而衡南縣、衡山縣、常寧市的農業區域共獲得7批樣本。樣本的分析工作委托給湖南省礦產資源監督檢測中心負責實施[3]。

2.2 地下水水質評價方法

水質衛生學評價執行《生活飲用水衛生標準》（GB 5479—2022），該標準各項指標的限值與《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）類標準的限值相同，采用單項指標法評價參數指標。本項地下水質量綜合評估執行《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017），涵蓋水的總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、鋁、揮發酚、陰離子表面活性劑、化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、氨氮、硫化物、鈉、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氰化物、氟化物、碘化物、汞、砷、硒、鎘、鉻（六價）以及鉛等26項指標。評估模型應用《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）提到的內梅羅綜合指數法，獨立評價每個參數。基于得分結果，將各成分劃入相應的水質類別，并按既定標準計算得到各單項組分的獨立評價分值Fi。其中，Ⅰ類水質的Fi為0，Ⅱ類水質的Fi為1，Ⅲ類水質的Fi為3，Ⅳ類水質的Fi為6，Ⅴ類水質的Fi為10。綜合評價分值F采用式（1）計算，各單項組分評分值Fi的平均值F采用式（2）計算。

（1）（2）

式中：F2max為各單項組分評價分值Fi中的最大值；n為項數。根據F值，劃分地下水質量級別。F＜0.80，為優良級別（Ⅰ）；0.80≤F＜2.50，為良好級別（Ⅱ）；2.50≤F＜4.25，為較好級別（Ⅲ）；4.25≤F＜7.20，為較差級別（Ⅳ）；F＞7.20，為極差級別（Ⅴ）。

3 評價結果

3.1 地下水單項指標評價

監測數據顯示，所考察的12眼地下水井中，主要檢測指標呈現超標情況的有硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、COD、鈉、鐵、砷、錳、溶解性總固體、總堿度以及揮發酚等，具體單項指標評價結果如表1所示。分析各項指標，揮發酚的超標樣點數量最多，共7個，超標率為58%；其次是硫酸鹽、氨氮、鐵，超標比例各為25%。砷的超標倍數最高，是《生活飲用水衛生標準》（GB 5479—2022）規定值的24.9倍；而總堿度僅1個樣點超標；鈉的超標倍數相對較小。

依據《生活飲用水衛生標準》（GB 5479—2022）進行單項指標評價，12眼井常規指標評價結果如下：Ⅰ類水質點0個，占0.0%；Ⅱ類水質點1個，占8%；Ⅲ類水質2個，占17%；Ⅳ類水質點5個，占42%；Ⅴ類水質點4個，占33%。

3.2 地下水綜合評價

依據《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）采用內梅羅綜合指數法進行評價。偏硅酸作為評價礦泉水標準的主要指標之一，偏硅酸含量不小于25 mg/L時，可以不將偏硅酸納入水質評價。衡陽市地下水質量級別的劃分為以下5類。Ⅰ類水質主要反映地下水化學組分的低背景含量。Ⅱ類水質主要反映地下水化學組分的背景含量。Ⅰ類、Ⅱ類水質適用于各種用途。Ⅲ類水質以人體健康基準值為依據，主要適用于集中式生活飲用水源及工、農業用水。Ⅳ類水質以農業和工業用水要求為依據，除適用于農業和部分工業用水外，適當處理后可作生活飲用水。Ⅴ類水質不宜飲用，其他用水可根據使用目的選用。12個監測井常規指標綜合評價結果：Ⅰ類水質點1個，Ⅱ類水質點2個，Ⅲ類水質0個，Ⅳ類水質點8個，Ⅴ類水質點1個，具體如表2所示。

由表2可知Ⅰ類～Ⅲ類地下水水質井數分別占8.3%、16.7%、0.0%；Ⅳ類地下水水質井數占66.7%，Ⅴ類地下水水質井數占8.3%，總體水質較差。影響地下水質的天然化學組分主要為砷、錳、亞硝酸鹽、COD、硫酸鹽、溶解性總固體及總硬度等。

將年度綜合評價數據與以往歷史數據進行比對分析。54號監測井水質監測數據硫酸鹽呈上升趨勢；55號監測井錳、氨氮、化學需氧量呈上升趨勢；62號監測井砷含量呈下降趨勢，其他指標變化趨勢不顯著。12個地下水質監測點中，水質變好的1個、水質穩定的9個、水質變差的2個。2023年衡陽市地下水水質變化趨勢總體平穩。

4 地下水質污染成因分析

4.1 自然因素

衡陽市受氣象、水文、地貌、巖性和地質構造等多種因素影響，地下水的補給、徑流和排泄具有明顯的區域特征。從總體上看，地下水的污染方式可以劃分為間斷式、連續式、越流式以及徑流式。該區水體發育較好，且受嚴重污染的主要集中于湘江等流域的中游和下游沖積平原，沉積物以亞砂、粉砂、砂礫石等為主。在疏松巖體中，地下水的補給以降水引起的地面滲透為主，經表面沙性物質的滲透作用，從上游到下游逐步減弱，直至進入河流。另外，由于該區地勢平坦，降雨后徑流速度較慢，加上不連續的軟弱滲透性黏土層，雨水易進入土壤進行補充。地下水埋深愈深，地下水與地表水的關系愈緊密，則水循環愈迅速，愈易發生變化；由于不同類型弱水的滲透和表土的淋溶，地下水易污染。依據衡陽市過去數十年間對地下水質監測的部分數據分析，可初步推斷地下水污染的演變趨勢呈現以下特點：污染形態由局部點狀、線狀逐漸向區域性面狀擴散，從表層水體向更深層水體逐步滲透，并且從城市中心向其鄰近地區擴展[4]。

4.2 人類活動影響

4.2.1 工業廢水及固體廢物的不合理排放

衡陽市有冶金、機械、化工、建材、紡織及食品加工等工業。工業活動過程中使用的化學品、廢水排放、儲存和處理不當的工業廢料都可能是地下水污染的源頭。據調查，53號監測井距湘衡鹽礦僅2 km，2019—2023年該點水質監測指標中鈉含量均存在超標。56號監測井距衡陽工業重鎮松柏鎮直線距離僅3～4 km，2019—2023年該點水質監測指標中的砷含量均超標。這些污染源部分污染物自然堆積在地表，而另一部分被掩埋于地下。在隔水層功能欠佳的條件下，受風力作用及雨水的沖刷和過濾，如重金屬、揮發性酚類、氰化物等有害物質會滲透進入水源和土壤，進而對地下水資源造成污染。

4.2.2 生活污水及垃圾對地下水的污染

據調查，54號監測井位于人口密集區，居民生活污水有直接排放現象。受此影響，該點水質監測指標中存在硫酸鹽、溶解性總固體超標現象。55號監測井附近有生活垃圾堆放點。該點水質監測指標中存在氨氮、化學需氧量超標現象。兩個監測井附近均無廠礦、化工、養殖企業等污染源，主要為農肥、居民生活污水與垃圾糞便等污染物經過雨水淋濾，溶解滲入地下造成地下水污染。水質變差影響因子為硫酸鹽、錳、氨氮、COD。

4.2.3 農業面源對地下水的污染

農業活動造成的地下水污染最關鍵的途徑包括NO3-N的增加和農藥、化肥的污染。據調查，57號、59號、61號監測井位于農業耕作區附近。該3處監測井水質監測指標中均存在硝酸鹽超標現象。

5 地下水污染防治措施

為實現地下水資源的合理開發與利用，迫切需要采取有效措施，以預防地下水的污染現象[5-7]。

5.1 優化工業布局，加強監管，推廣清潔生產技術

合理規劃工業布局，將高污染企業逐步遷至遠離水源地區域。鼓勵工業企業向工業園區集中，便于統一管理和治理。在工業發展規劃中充分考慮環境保護因素，避免新污染源的產生。

加強對工業企業的排放監管，確保所有工業廢水處理達到國家環保標準后才能排放。建立嚴格的工業排放許可制度，對于高污染企業實施更嚴格的環保標準。加大執法力度，嚴厲打擊違法排放行為，確保監管措施落到實處。建立完善的地下水監測網絡，定期取樣分析地下水，確保水質安全。特別要加強對重點污染源的監測，及時發現并處理問題。支持和引導企業采用先進的生產技術，如研發和應用環保型新材料、新工藝，從源頭減輕污染。

5.2 嚴格控制城鎮污染源

城鎮生活廢水和固體廢物若未經妥善處理，可能明顯提升地下水體中總溶解性固體、總硬度、硝態氮和氨氮濃度。目前，緊迫的任務是提高城鎮污水處理的效能，改進廢水排放的管網結構，同時強化垃圾處理設施的構建和資金投入。

5.3 防止農業活動污染地下水

針對本地區的具體情況，應將傳統大水漫灌方式轉向使用高效節水噴滴灌方式。同時，深入了解灌區的土壤性質、地下水的埋藏深度和分布范圍，以及作物生長各階段對用水的需求，并據此提供必要技術指導和規劃管理。此外，加強對灌溉用水的凈化處理，完善農業排水設施，推廣科學的農藥和化肥施用方法，最大限度降低其對地下水的潛在威脅。

6 結論

經調研分析，衡陽市地下水環境狀況不容樂觀。監測數據顯示，超出標準限值最高的是揮發酚，超標率為58%，其次是硫酸鹽、氨氮、鐵，超標比例各為25%。污染區域多集中于工業活動密集地帶及生活廢水排放區，涉農區域的地下水受到的污染相對較輕。為有效保護地下水資源，確保水質安全，提出多種地下水污染防治措施，保障人民群眾飲用水安全，從而推動經濟社會可持續發展。

參考文獻

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6 劉兆呂，張蘭生，聶永豐，等.地下水系統的污染與控制[M].北京：清華大學出版社，1998：31-32.

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作者簡介：孔樹林（1973—），男，湖南長沙人，工程師。研究方向：水文地質，工程地質和環境地質。