浅层地下水,指地表以下可以直接接受大气降水和地表水直接入渗补给的潜水或潜水-微承压水。埋藏一般为几米至几十米之间,常处于流动状态,更新较快,其水量受降水和径流影响较为明显,其水质则主要受地表污水、工况企业排放污水、农田残留农药、养殖粪便以及生活污水的影响。浅层地下水广泛分布于盂县县城周边山丘区和平原区。
1县域简史
盂县位于山西省中东部阳泉市的西北部,其作为山西省的主要产煤大县之一,拥有煤炭、铁矿、铝矾土、大理石等矿藏30多种,尤以煤铁为最,煤炭地质储量37亿吨,年产量1200万吨。盂县属温带季风气候,春季干旱多风,夏季高温炎热,秋季凉爽多雨,冬季寒冷少雪,四季分明,年平均气温为8.7℃,1月-6.7℃,7月22.3℃,年均降雨量500—618mm,霜冻期为9月下旬至次年4月,无霜期约150天。
2县城周边水文地质条件
盂县县城周边地下水含水岩组主要有以下三类:第四系松散岩类孔隙水岩组、石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩层间岩溶裂隙水含水岩组和碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组。本次研究浅层地下水包含浅层孔隙水和裂隙水。
其中第四系孔隙水主要分布于盂县山间盆地和河谷阶地,含水层主要为砂砾石,基底无稳定隔水层,厚度10-30m,主要补给来源为大气降水和地表
水渗漏补给,径流方向总体与地下水基本一致,局部受地形影响,排泄方式主要以蒸发、越流补给下层裂隙水为主。富水性较好,单井涌水量700-1200m³/d。石炭系岩溶裂隙水普遍分布于盂县县城周边,其含水层主要为石炭系太原组四节石灰岩、钱石灰岩、猴石灰岩和本溪组底部香炉石灰岩,其中四节石灰岩厚度最大,富水性最强,天然条件下单位涌水量0.025-8.172m3h.m,渗透系数K为0.13-24.52m/d,本溪组底部铝土页岩为区域稳定隔水层,其补给来源主要为大气降水和地下水渗漏补给,排泄方式主要为人工开采和以泉水形式排泄。
3地下水质量评价
本次工作共采集盂县县城周边的13口浅层水井地下水样品,其中秀水镇8口,孙家庄镇2口,南娄镇3口。检测项目为39项常规指标、7大常规离子和总磷、总氮。由于取水井固井不良,止水不佳,其目标含水层为第四系孔隙水和石炭系岩溶裂隙混合水。
本次地下水评价引用《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)(总磷、总氮除外)进行分类评价、单项指标评价和综合评价。根据水质检测报告,13个监测点位中,有12个点位地下水质量综合类别定为Ⅴ类,1个为Ⅳ类,Ⅴ类指标主要为总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、铁、锰、铝、硫化物、总大肠菌群、菌落总数、硝酸盐、总氮等。参照《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)“Ⅲ”类水限值,盂县周边浅层地下水有17种指标存在不同程度的超标问题。分别为总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、铁、锰、铝、耗氧量、氨氮、硫化物、总大肠菌群、菌落总数、硝酸盐、氟化物、碘化物、苯、总氮和总磷。其中总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、锰、耗氧量、氨氮、硫化物、菌落总数、碘化物、苯、总氮等11个指标最大超标点位均为南娄镇中信焦化厂,分别超标2.42倍、2.08倍、2.84倍、83倍、355.67倍、17.1倍、85倍、0.59倍、126.5倍、80.7倍、38.7倍;铁、铝、总大肠菌群等3个最大超标点位为秀水镇中兰村,超标倍数分别为95.67、21.8、5.67倍;硝酸盐最大超标点位为孙家庄镇洪庄村,超标2.75倍;氟化物最大超标点位为秀水镇西兰村,超标0.08倍;总磷最大超标点位为孙家庄镇东吉村,超标0.3倍。
根据调查,13个点位中,总硬度、铝超标率为62%,溶解性总固体超标率为54%,硫酸盐、铁、锰超标率为69%,耗氧量、硫化物、总磷超标率为15%,氨氮、总大肠菌群超标率为31%,菌落总数、氟化物、碘化物、苯超标率8%,硝酸盐超标率38%,总氮超标率85%。
4污染机理分析
根据调查,盂县县城周边浅层地下水质量受多种污染源共同影响,其中矿山开采、工业生产、牲畜养殖、生活垃圾最为严重。
4.1矿产资源大规模开发
盂县县城周边富含煤矿、硫铁矿,由于盂县煤系地层由砂岩、页岩、灰岩和煤层互层组成,地下水覆存于煤系地层中,采煤期间地下水被大量疏干,加之采煤过程中的回采放顶、放炮震动,使煤层顶板破碎不堪甚至塌陷,地表污水沿着塌陷区及次生构造下渗,导致矿坑排水量逐年增加,破坏了原有水动力条件和储水构造,水质也逐年恶化。2009年,煤炭资源大规模整合之后,大量小型煤矿关闭,随着时间的推移和生态环境的恢复,大量老窑水流出地表,破坏生态环境,同时由于盂县县城区域属于覆盖型岩溶山地地下水区,上覆矿坑废水,通过废弃井、断裂构造源源不断涌入深层岩溶水中,严重威胁当地居民生活用水及娘子关水源。本次检测超标项目中总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、铁、锰、铝、耗氧量、氨氮、硫化物、硝酸盐、氟化物、总磷、总氮等指标与矿产资源开发密不可分。
4.2工业园区的大规模建设
焦化、化工、发电、洗煤、电池制造等工业的迅速崛起,产生大量工业三废,其地下储罐、池体处置不当或防渗不佳时,加之地处河流阶地,紧邻地表水,工业废水外排,直接污染地表水和浅层地下水,进而影响深层岩溶水。本次检测超标项目中总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、铁、锰、铝、耗氧量、氨氮、硫化物、总大肠菌群、菌落总数、硝酸盐、氟化物、碘化物、苯、总磷和总氮等指标均与工业园区的生产关系密切。
4.3规模化养殖场大量建设
根据调查,盂县县城周边约有110家养殖场,其中南娄镇有43家,路家村镇有21家,孙家庄镇有29家,秀水镇有17家。养殖种类主要有鸡、牛、羊、猪、鸽子和驴等。养殖粪便和污水入渗污染浅层地下水,本次检测超标项目中耗氧量、溶解性总固体、硫化物、总大肠菌群、菌落总数等标均受养殖场的影响。
4.4其他生活垃圾随意处置
根据调查,盂县县城周边正规化生活垃圾处理厂较少,多数生活垃圾处于随意处置状态,经过地表水体以及大气降水的淋滤,污染物直接进入浅层地下水中,严重影响周边居民生活用水。本次检测超标项目中总硬度、溶解性总固体、耗氧量、氨氮、硝酸盐、硫酸盐、氟化物、铁、锰、总大肠菌群、菌落总数等指标均与其有关。
5结语
盂县县城周边浅层地下水超标严重,严重影响居民日常生活用水,必须引起高度重视。地下水污染与矿山开采、工业生产、牲畜养殖、生活垃圾等人类活动关系密切,应及时采取相应的对策措施,创新发展模式。
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作者简介:
刘 华(1993-),男,助理工程师。