洛阳市浅层地下水污染机理与防治对策探析_宋会香.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 029洛阳市浅层地下水污染机理与防治对策探析宋会香(河南省地质局生态环境地质服务中心，河南 郑州 450053)摘要随着城市大规模的发展，洛阳市城市垃圾堆放量及污水排放量不断增加。未经处理的污水及垃圾渗滤液造成地表水污染。地表污水入渗造成浅层地下水污染。中州渠，现为洛阳市排污渠，渠水位高出两侧浅层地下水水位，浅层地下水接受渠水补给后受到污染。通过中州渠建立环境地质监测剖面，开展水质动态监测和水位动态监测，研究中州渠水对地下水的污染机理，根据监测剖面分析可知:中州渠水对两侧地下水的水化学类型及离子含量均产生影响，污染强度随中州渠距离增大而衰减;针对地下水污染实际采取的防治对策应为:(1)预防为主，切断污染源头是控制地表水污染地下水的根本途径。(2)加强地表污水的防渗力度，减少污染物进入地下含水层。(3)开展地表污水周围地下水的水质监测工作。研究结论可为洛阳市浅层地下水污染防治提供科学依据。关键词洛阳市;浅层地下水;污染;防治中图分类号P641 2;X523文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0085 02收稿日期2023 01 13作者简介宋会香(1976 )，女，河南新乡人，高级工程师，主要从事地下水资源、地质环境调查评价研究及地下水污染工作。1研究背景洛阳市是我国历史文化名城，是豫西工业重镇。随着城市大规模的发展，市区人口增加迅速，居民生活水平不断提高，生活污水量及工业废水排放量不断增加，城市垃圾堆放量逐渐加大。这些工业生活用水排出的污水抑或城市垃圾产生的渗滤液基本未经治理就排放到河渠等地表水体，造成地表水体污染。这些受到污染的地表水入渗补给浅层地下水后，会对浅层地下水的水质产生不利影响，导致洛阳市浅层地下水遭到污染。因此，有必要开展洛阳市地下水污染机理与防治对策研究工作。洛阳市地下水的污染机理及防治对策研究工作主要包括两个方面，首先是研究污染机理、运移规律和污染程度、范围。然后在污染机理研究的基础上，提出地下水污染防治对策。为详细了解洛阳市的地层岩性、监测地下水与地表污水的相互关系，选择有代表性的地表污水地段建立监测断面，对地下水的污染机理进行分析。中州渠作为洛阳市的排污渠，对其开展地下水的污染机理研究，具有一定代表性，可以模拟洛阳市地下水污染机理，有效防止和减少洛阳市地表污水对地下水环境的危害，为洛阳市地下水污染防治提供科学依据。2洛阳市地质环境条件洛阳市地处河南省西部，主要地貌类型为:基岩山地、黄土丘陵、黄土台塬、洪积扇、河谷阶地。在黄土丘陵、黄土台塬、洪积扇、河谷阶地区分布着不同成因的松散岩类，赋存有松散岩类孔隙水。基岩山区分布着碳酸盐岩、碎屑岩及少量岩浆岩及变质岩。其中碳酸盐岩中赋存有裂隙溶洞水，岩浆岩变质岩中则赋存有基岩裂隙水。黄土丘陵区堆积了数米至数十米厚的风成黄土，由于垂直节理及大孔隙发育，垂直渗透性能较强，有利于地下水的垂直入渗补给。其分布地形高，地形坡度大，沟谷发育，切割强烈，对地下水的补给、储存不利，但对地下水的径流及排泄极为有利。在洛河、伊河的漫滩区、一二级阶地区，第四系及新近系冲积、冲湖积及湖积松散堆积物，一般呈粉质粘土、粉土与砂及卵石互层的双层结构。上层结构多为粉土和粉质粘土，地形坡度相对平坦，地下水埋藏较浅，径流滞缓，有利于大气降水入渗补给;下伏含水层以卵石层为主，厚度较大，结构疏松，分选磨圆较好，渗透性能较好。伊洛河水系属黄河流域，主要河流有洛河、伊河及其支流。主要干渠有中州渠、伊东渠等。中州渠为地处洛河北岸的混合农灌渠，渠首在洛阳市区瀍河口上游。除引洛河水外，同时也接纳城市污水，因而目前基本上沦为洛阳市的排污渠。3洛阳市水质污染现状据洛阳市水资源公报，通过对洛阳市伊河、洛河、涧河、北汝河、白河、老灌河等 6 条河流及其支流上 44 个地表水功能区断面的监测，控制河流总长度 1120 5 km，以地面水环境质量标准(GB3838)为依据，综合评价结果:全市水质达到和优于类、符合饮用水源区要求的河长 753 4 km，占评价总河长的 67 2%;达到、类标准，符合农业用水及景观娱乐用水区水质要求的河长为 245 6 km，占评价总河长的21 9%;遭受严重污染，水质劣于类标准失去供水功能的河长 121 5 km，占 10 8%。洛阳市地下水污染现状评价，采用综合污染指数法，首先进行单因子污染指数计算，采用水分析成果与地下水质量标准比较，确定其现状污染状况。然后依据各单样的综合污染指数，对全区地下水体做出综合污染评价。本次污染现状评价选取易受人为污染影响明显的污染因子作为指标。参与评价的因子为:pH 值、氨氮、硝酸盐(以 N 计)、亚硝酸盐(以 N 计)、铁、锰、锌、砷、汞、铬(6 价)、氟化物、碘化物、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐及氯化物，计 16 项。浅层地下水的综合评价结果显示，未污染样有 44 个，占全部样品的 73 33%，轻微污染样 9 个，占全部样品的 15%，中等污染样 1 个，占全部样品的 1 66%，严重污染样 6 个，占582023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.3全部样品的 10 00%。总体评价认为，洛阳市大面积地下水为未污染和轻微污染区，中等 严重污染区只在局部存在。地下水质污染的主要原因是由于城区长期人类活动、工厂企业的排污、地下水埋藏浅、饱气带岩性防污性能较差等。4监测场地概况中州渠为地处洛河北岸的混合农灌渠，除引洛河水外，同时接纳城市污水，因而现在基本上沦为洛阳市的排污渠。该场地位于洛河二级阶地与黄土台塬的交接部位，中州渠水位高出两侧地下水水位 10 m 以上，渠水可补给两侧地下水。而监测场地内地下水含水层主要为砂层或卵石层，上覆土层粉土厚度 0 15 m，渠水容易直接下渗污染地下水。针对中州渠建立环境地质监测剖面，通过了解中州渠两侧的地层岩性、浅层地下水与渠水的相互关系及浅层地下水是否受到污染及污染程度，污染机理等，开展中州渠对地下水的污染机理及防治对策的研究工作，建立示范工程，可以有效防止和减少地表污水对地下水环境的危害，为实现洛阳市经济社会持续发展提供科学依据。监测剖面设置在孟津县金村。监测工作设置钻孔 6 个，中州渠北侧 2 孔，南侧 4 孔，孔深 60 m。距离中州渠由近至远监测孔间距离逐渐加大。监测剖面共分两部分，分别为水质监测剖面和水位动态监测剖面(图 1)，其中，水质监测剖面包括 10 个取样点，水位动态监测剖面包括 11 个观测点。图 1监测剖面布置图5监测场地地下水污染机理5 1中州渠水导致两侧地下水化学类型复杂据水位监测资料显示，由于中州渠水位高出两侧地下水水位，中州渠可补给两侧地下水。中州渠水化学类型比较复杂，为 ClHCO3SO4 CaNa 型。受其影响，两侧地下水化学类型复杂。北部位于黄土地貌的上屯村供水井地下水化学类型为 HCO3 NaMg，中州渠北 ZK6、ZK5 钻孔地下水化学类型为 HCO3 CaMg、HCO3 MgCa 型，中州渠南 100 米以内地下水化学类型为 HCO3 MgCa，中州渠南 100 400 m 地下水化学类型为 HCO3 MgCaNa，中州渠南 500 m 的 ZK1 钻孔地下水化学类型为 Cl CaMg，中州渠南 700 m 的地下水化学类型为 HCO3 CaMg。地下水化学类型中主要阴阳离子与地表水主要阴阳离子具有明显的相关性。5 2中州渠水导致两侧地下水离子含量超标根据水样检测结果可知，中州渠水超过地表水环境质量标准 类水标准的离子有:总氮(以 N 计)、NH4+、F、COD、总磷(以 P 计)，超标倍数分别为 17 4、3 62、4 25、1 16、1 1 倍。其中，超过 V 类水标准的离子有总氮(以 N计)、NH4+、F，超标倍数分别为 8 7、1 81、2 83 倍。地下水超过地下水质量标准 类水标准的离子有总硬度、NO2、溶解性总固体等，超标倍数分别为 1 18 2 25、1 7 5 7、1 78 倍。根据各离子含量分布图可知，地下水主要超标因子与地表水相关因子具有明显相关性。以中州渠为中心，两侧地下水 TDS、NH4+、F、COD、PO4、NO2等离子含量偏高。据此可以认 为，浅 层 地 下 水 TDS 以 及 NH4+、F、COD、PO43、NO2等离子含量偏高与中州渠的污染有直接关系(图 2 和图 3)。图2监测剖面各离子含量分布图(一)图3监测剖面各离子含量分布图(二)5 3地下水污染强度随距地表污水距离的增大而衰减浅层地下水的污染主要是由地表水的污染所导致的，其污染程度距离地表水体越近污染越严重，随距离地表污水距离的增大而衰减。中州渠水溶解性总固体为 975 mg/L，明显高于附近地下水，并有离渠越远，溶解性总固体越小的趋势，最小值位于北部黄土塬上的 JWY130 点，为 448 mg/L，中州渠南约 500 m的 ZK1 钻孔 TDS 为 1 780 mg/L，可能与附近局部污染有关。总硬度也有类似规律，自中州渠向北，总硬度逐渐降低，中州渠向南 400 m 范围之内，总硬度也逐渐降低，ZK1 钻孔水样总硬度为 1 011 51 mg/L。根据各离子含量分布图可知，TDS、NH4+、F、COD、PO4、NO2等离子也都呈现出以中州渠为中心，向两侧递减的规律。图 4监测剖面水位曲线图6地下水污染防治对策(1)预防为主，切断污染源头是控制地表水污染地下水的根本途径。地下水污染具有不可逆性，一旦污染，很难治理。因此，应以预防为主，首先从源头控制地表污水排放量。禁止在河渠沿岸建设污染严重的化工项目，禁止在河渠沿岸随意堆置工业废料及垃圾。其次建立污染物质集中处理系统，把生活污水和工业废水进行综合处理，达到排放标准后方可排放，降低污染物释放的浓度，减轻对地下水的污染。(2)加强地表污水防渗措施，防止地表污水扩散，减少地表污水下渗量。应选择具有较好防污性能的地点排放废物及污水等，同时在地表污水排放地段加强污水的防渗力度，堵塞污水下渗通道，防止污染物进入地下含水层。(3)加强地表水体周围地下水的监测工作。建立地下水水质监测网，通过对地下水的水位水质监测，可以及时掌握地下水污染在时间和空间上的动态变化趋势，便于在地下水水质出现异常后，及时排查污染源，及早采取相应措施理，阻止其进一步部扩散。68第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月