湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究.pdf

第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式：刘左，潘欢迎湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究口工安全与环境工程,2023,30(3):208-221.Liu Z,Pa n H Y,Prelimina ry s t udy o n gro undwa t er env iro nment a l ba c k gro und v a lue in pla in a rea o f Hubei Pro v inc eJ.Safety and Environmental Engineering,2023,30(3):208-221.湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究刘左，潘欢迎*（中国地质大学（武汉）环境学院，湖北武汉430078）摘要：地下水背景值是衡量地下水是否遭受污染的重要依据,确定区域内地下水背景值是评价该地区地下水可 持续发展的重要标尺。依据湖北省平原岗区（江汉平原、南襄盆地、汉江夹道）地形地貌、水文地质条件,划分了 6 个水环境单元，并选取低洼平原孔隙承压水环境单元5）、冲湖积平原孔隙承压水环境单元（【2）、岗地平原裂隙水 环境单元（IQ 3个水环境单元作为研究对象，运用数理统计方法确定其地下水环境背景值。结果表明：区内地下 水中较为丰富的阴阳离子为HCO,、Ca”和Mg”，其水化学类型主要为HCOCa（Mg）型水；整体来看,低洼平 原孔隙承压水环境单元（IQ地下水组分环境背景值最高，冲湖积平原孔隙承压水环境单元（IQ次之，岗地平原裂隙 水环境单元（IJ最低，地下水各组分环境背景值具有明显的空间差异性;地下水中TDS.SOr.NO；浓度与土地 利用类型之间的皮尔曼相关系数（Q分别为0.57,0.64,0.60,说明TDS、SCT、NO,浓度与土地利用类型之间具 有相关关系，同时说明人类活动已经对区内的地下水产生了影响。该研究结果可为湖北省平原岗区地下水污染评 价提供理论依据。关键词：平原岗地;水环境单元;地下水环境背景值;数理统计中图分类号：X143 文章编号：1671-1556（2023）03-0208-14 收稿日期：2022-05-09DOI：10.13578/ki.issn.1671-1556.20220598 开放科学（资源服务）标识码（OSID）:Preliminary Study o n Gro undwater Enviro nmental Back gro und Value in Plain Area o f Hubei Pro vinceLIU Zuo 9 PAN Hua nying*(Sc h o o l o f Enviro nmental Stud ies,Ch ina University o f Geo sc ienc es(Wuh an)?Wuh an 430078?CAzna)Abst r ac t:Gro undwa t er ba c k gro und v a lue(GBV)is a n impo rt a nt indic a t o r f o r mea s uring t h e degree o f gro undwa t er po llut io n,wh ic h pla ys a s ignif ic a nt ro le in t h e es t ima t io n o f s us t a ina ble gro undwa t er dev elo pment in a n a rea.In t h is pa pe r,s ix wa t er env iro nment unit s a re div ided ba s ed o n t h e t o po gra ph y a nd h ydro-geo lo gic a l c o ndit io ns o f Hubei Pro v inc e(Jia ngh a n ba s in,t h e Ha n riv er pla in,t h e s o ut h duc t lining),a nd t h ree o f t h em a re s elec t ed a s s t udy o bj e c t s,inv o lv ing t h e lo w-lying pla in po re c o nf ined wa t er env iro nment a l unit(IQ,t h e f luv ia l pla in po re c o nf ined wa t er env iro nment a l unit(I2),h illo c k pla in f is s ure wa t er env iro nment unit(I3).Ba s ed o n t h e s t a t is t ic a l c a lc ula t io ns o f gro undwa t e r ba c k gro und v a lues in t h e t h ree wa t er env iro nment unit s,t h e res ult s a re a s f o llo ws：Th e ma in a nio ns a re HCO,Ca2+a nd Mg2+in t h e regio n,a nd h ydro c h e mis t ry t ype is ma inly HCO3 Ca(Mg)Th e s ignif ic a nt s pa t ia l h et ero geneit y o f GBVs is demo ns t ra t e d by a na lys is.Spec if ic a lly,GBV o f t h e lo w-lying pla in po re c o nf ined wa t er env iro nment a l unit is t h e h igh e s t,f o llo wed by t h e f luv ia l pla in po re c o nf ined wa t er env iro nment a l unit a nd h illo c k pla in f is s ure wa t er env iro nment unit.Th e Pea rma n c o rre la t io n c o ef f ic ient s(p)o f TDSjSO-a nd NO,c o nc ent ra t io ns a nd la nd us e t ypes a re 0.57,0.64,0.60,res pec t iv ely,indic a t ing t h a t la nd us e t ype is c o rrela t ed wit h TDS，基金项目：国家自然科学基金面上项目(42172286)作者简介:刘 左(1997),男，硕士研究生，主要研究方向为地下水污染与地下水安全。E-ma il：3107267842qq.c o m通讯作者:潘欢迎(1975-),男，博士，副教授，主要从事水文地质与环境地质方面的教学和科研工作。E-ma il：ph y75163.c o m第3期刘 左等：湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究209SO：a nd NO3 c o nc ent ra t io ns a nd h uma n a c t iv it ies h a v e s ignif ic a nt ly a f f ec t ed t h e gro undwa t er qua lit y in t h e s t udy a rea Th is s t udy c a n pro v ide a relia ble t h eo ret ic a l ba s is f o r gro undwa t er po llut io n ev a lua t io n a nd s us t a ina ble gro undwa t er ma na ge ment in pla in a rea o f Hubei Pro v inc eKey wo r ds:pla in a re a；wa t er env iro nment unit；gro undwa t er env iro nment a l ba c k gro und v a lue；ma t h ema t ic a l s t a t is t ic s当前，地下水污染已成为制约地区经济发展和 环境保护的重要因素口切。人们不但需要判别地下 水是否已被人类污染，更应关注地下水的污染程度，以确定区域地下水治理顺序。地下水污染及其污染 程度判别必须基于一定的参考值，这些参考值在地 下水科学中称为地下水环境背景值囚。基于地下水 环境背景值，不仅能判别地下水是否已被污染，也可 划定地下水污染区域的边界，从而实施更为有效的 监测。此外，也可以获得不同区域的地下水污染指 数,对地下水污染程度进行分级，以准确描述地下水 污染对重要水源保护地的“威胁”风险等4门。目前，地下水环境背景值的研究方法有很多 种金门，在国外应用较多的方法有比拟法、水化学模 拟法、分离法金m,在国内应用较多的方法有平均值 法、比拟法、趋势面分析法、数理统计法、剖面图法、等值线法等”如。但目前来看，我国地下水环境背 景值研究方法更趋向于数理统计法。数理统计法是 基于水环境分区，运用统计学方法对地下水水质结 果进行分析，确定地下水环境背景值,该方法能充分 利用水质资料，体现了地下水环境背景值的空间差 异性，目前已在实际研究中得到了广泛应用匚-阁。本研究以湖北省平原岗区（江汉平原、南襄盆 地、汉江夹道）为研究区,该区为湖北省人口聚集区，查明其地下水环境背景值，判断地下水是否已受到 人为的影响，对当地的地下水开发具有指导作用。但由于缺乏实测数据，导致区域内地下水污染研究 程度较低。因此本文将在野外取样、室内试验的基 础上，采用数理统计法确定湖北省平原岗区地下水 环境背景值，该研究结果对于揭示区内地下水水化 学组分的空间分布特征以及开展地下水污染现状评 价具有重要的意义E19-20 O1研究区概况1.1自然地理研究区位于湖北省中部，地跨东经 11415北纬29303230,南北纵贯江汉平原、汉江夹道、南襄盆地湖北三大平原盆地地区，与湖 南、河南毗邻，其东西宽约275 k m,南北长约330 k m。区内降水量呈现南大北小、地区分布极不均匀 的特点，全域降水量变化在800-1 300 mm之间。区内年平均气温为15.016.1 C，最高气温为 3&640.3 C，最低气温为一14.0一18.1 C,由 北向南气温略有升高。1.2水文地质条件区内第四系分布最广，约占研究区面积的85%以上，前第四系地层分布在江汉盆地和南襄盆地周 缘和汉江夹道外围，虽然分布范围不大，但出露较齐 全，自元古界至新生界均有出露。以襄广断裂为界,北部为秦岭区，南部为扬子区，岩性差异较大，研究 区地质构造图见图1。根据含水层介质特征、地下 水储存和运移的空间形态特征，研究区内地下水类 型基本可归结为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶 水、碎屑岩裂隙孔隙水、碎屑岩裂隙水、变质岩裂隙 水等，研究区地下水类型与潜水和承压水分布图见 图2。研究区潜水大面积分布于江汉平原、河谷平原、山谷间地区、孝感与嘉鱼连线以西的南襄盆地以及 鄂西北至鄂东北地区的变质岩裂隙含水岩组中。其 中，江汉平原的潜水含水层以砂、粉土为主，厚度为 310 m,富水程度较差，钻孔单位涌水量小于 1 m3/（h m）,但位于河流阶地前缘地带的潜水含 水岩组较发育，补给源充足，水量丰富；孝感与嘉鱼 连线以西的南襄盆地的潜水含水层主要由黏土、砂、砂砾石多旋回组成的综合含水岩组，南襄盆地边缘 潜水含水层富水性极弱，中心地区富水性强;鄂西北 至鄂东北地区的变质岩裂隙含水层中主要发育各类 片麻岩、片岩、千枚岩等岩体的风化裂隙，构造裂隙 不发育，地下水较贫乏。研究区承压含水层主要为全新统孔隙承压含水 岩组、上更新统孔隙承压含水岩组、下更新统-上更 新统承压含水岩组，主要分布于江汉平原区、河谷平 原的后缘、岗地接触地带以及区内北部的山区。其 中，江汉平原承压含水岩组由砂、砂卵石组成，位于 潜水含水岩组之下，隔水顶板由黏土、粉质黏土组 成，富水性较强;北部山区的承压含水层主要由三叠 系上统（丁3）、侏罗纪（J）、白垩纪（K）和新近系（N）的含水岩组组成,地下水赋存于砂岩、砾岩等孔隙中，210妥全与猱境工程 ht t p:/水t aq.c bpt.c 第30卷11200E11300E11400E11500E11600Enn北秦岭造山带I Hi I南秦岭-大别中生代造山带 吋杨子陆块匚二|第四纪（Q）I I第三纪（R）I I白垩纪（K）匚二|侏罗纪（J）I 三叠系（T）匚二|二叠纪（P）匚二|石炭纪（C）I I泥盆纪（D）图例匚二|志留系（S）匚二|奥陶纪（O）I 寒武纪（e）匚二|震旦系（Z）I I新元古代（Pt3）I I中元古代（Pt2）I I古元古代（Ptl）匚二|岩浆岩lllWE112。00田11300E 11400E 11500E116。0卫图1研究区地质构造图Fig.lGeolog ical structure map of the study arealll00E11200E11300E11400E11500E11600E员U阳区张湾区茅箭区 丹江B市老河口市N.bbOZEnaooooe房县房县保康县神农架林区远安县南漳夷陵区枝江市五峰土家族自治县樊城区襄州区襄城区东宝!宜都市宜城市钟祥市京山市掇刀区沙洋县天门市荆州区沙市区潜江市江陵县公安县石首市监利县00 25 50100 k m曾都区图例匚二1承压水碎屑岩裂隙水匚二1潜水红层含水岩组一般碎屑含水岩组互层、夹层型碳酸盐岩含水岩组变质岩裂隙水纯层型碳酸盐岩含水岩组松散岩含水岩组第四系隔水层火成岩裂隙水前第四系隔水层大悟县安陆市云梦县应城市孝南区东西湖区仙桃市红安县新洲区罗田县英山县汉川市洪湖市斫口区蔡甸区嘉鱼县通城县崇阳县江岸区青山区“武昌区洪山区华容区江夏区梁子湖区通山县1风县濡水县鄂城区 黄石港 下陆区西塞L孫斤县N.bbOZE300。=naooooe西F点军区lll00E谷1岗区2昌黄0娜区F春县N11200E11300E11400E11500E11600E图2研究区地下水类型与潜水和承压水分布图Fig.2 Groundwater types and distribution of phreatic water and confined water in the study area第3期刘左等：湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究211常形成孔隙裂隙承压水，地下水在排泄区常以上升 泉的形式沿弱含水岩组的裂隙或在破碎带中大量泄 出。区内地下水水位差异较大，但整体来看区内地 下水水位整体呈现北高南低、西高东低的趋势。江 汉平原区的地下水水位整体呈现西高东低的趋势，区内平均地下水水位为9.87147.33 m,其中2021 年丰水期地下水水位为7.60156.16 m,枯水期地 下水水位为10.35148.00 m,与往年相比地下水 水位整体保持稳定；汉江夹道的地下水类型均为第 四系全新统-更新统孔隙承压水，地下水水位高低与 区域地形保持一致，北高南低，地下水水位为 45.0954.79 m,其中在2021年丰水期地下水水 位为46.2155.89叫枯水期地下水水位为 44.9455.61 m,与往年相比地下水水位呈现整体 上升趋势;南襄盆地地下水水位呈现东西高、中间低 的趋势，地下水水位为48.52102.91 与往年相 in00E 11200E 11300E比地下水水位也呈现整体上升趋势。江汉平原地下水主要接受大气降水、田间灌溉 水、河湖渠系的侧渗和丘陵山区基岩裂隙水的补给。只有在地表水体水位高于地下水水位且具备越流条 件时，地下水才接受地表水体的补给,地表水转为地 下水。地下水以地面蒸发和植物蒸腾的形式排泄。南襄盆地及丘陵山区地下水主要接受大气降水补 给，岩溶区地下水除接受大气降水补给以外，还接受 地下水体（如暗河）的补给，其运移条件明显受地层、构造和地貌条件的制约，地下水一般由山顶至山脚 顺坡运移，并于山前以泉或暗河的形式转化为地表 径流,形成地表水汇入江河，且地下水水位动态变化 大，呈现近源补给、就地排泄的运移特征，以蒸发的 形式较少。整体来看，区域内地下水流动方向与地 形地貌相关，向地势最低处流动，南襄盆地为区域地 下水的补给区，江汉平原为区域地下水的排泄区（见 图3）o11400E 11500E 11600ENWObOZENWObOOE十堰市:十堰市i：襄删681市神农架袜因孝感市荆门徹宜I諭市仙桃市荆州检潜江市9武湍图例 地下水埋深/m02 81024 1246 2030 3040 4050地下水等水位线 地下水水流方向e/黄冈市0 25 50100 k mN.obOZEN.obOZEN.OOOIENbbOOENbbOOElll00E 11200E 11300E 11400E 11500E 11600E图3研究区地下水埋深及等水位线图Fig.3 Map of g roundwater depth and iso-level in the study area大,容易受到人为以及水文条件的影响，潜水的背景2 样品采集与研究方法 值波动较大，对长时间尺度的平原岗区地下水环境背景值研究不具有参考意义，所以本次对区内潜水2.1样品采集与测试 的环境背景值不做研究。研究区内承压水埋藏较由于研究区内潜水埋藏较浅，地下水动态变化 深，地下水动态变化小，不易受到人为以及水文条件212姿全与沅说工程 ht t p:/kt aq.c bpt.c 第30卷的影响，承压水的环境背景值较稳定,所以本次研究 仅针对区内的承压水进行取样、测试和研究。根据 湖北省平原岗区地形地貌和水文地质条件，于2021 年对研究区内的承压水进行了采样与测试，共采集l l l 00E 11200E 113。00忆神农架秫陵黄冈希NnobOZEN.OOOIENWOOOOE十堰市奏；日帀O它乂。咸宁市00 O8冷l l l 00E 11200E 11300E 11400E 11500E 11600E图4研究区地下水环境单元及监测点位置分布图Fig.4 Distribution map of g roundwater environmental units and monitoring samples in the study areaNWOOOZEN.OOOIENWOOOOE十堰帀賣昌市天门市聚乙烯样品瓶用水样清洗3次后再进行采集，水样 装满样品瓶，保证瓶内无气泡并密封保存。现场测 得水样中pH值、TDS、HCO,浓度，水样中SO厂、Cl、Na+、C/+、Mg2+、K+、NO浓度等水化学指 标在湖北省地质实验测试中心测得。采用原子吸收 分光光度法测定水样中K+、Na+浓度；采用EDTA 络合剂滴定法测定水样中Ca2+.Mg*2 3+浓度；采用酸 碱滴定法测定水样中HCO,浓度;采用离子色谱法 测定水样中SOr.Cl-浓度；采用高猛酸钾滴定法 测定水样中NOJ浓度。此外，通过电荷平衡和碳 酸平衡将CBE（电荷守恒）大于10%的样品以及pH 值小于&34而检测出碳酸根的样品剔除。图例卫低洼平原孔隙承压水环境单元n冲湖积平原孔隙承压水环境单元HTI岗地平原裂隙水环境单元n丘陵裂隙水环境单元剥蚀丘陵岩溶裂隙水环境单元nn岗状平原-剥蚀丘陵孔隙裂隙水环境单元 f省级监测点国家监测点地地形地貌、水文地质条件并结合地下水分布类型,将研究区分为低洼平原孔隙承压水环境单元（11）、冲湖积平原孔隙承压水环境单元（【2）、岗地平原裂 隙水环境单元（【3）、丘陵裂隙水环境单元（L）、剥蚀 丘陵岩溶水环境单元（】5）和岗状平原-剥蚀丘陵孔 隙裂隙水环境单元d6）o研究区地下水环境单元分 布图，见图4。（2）异常值剔除。为了避免样品采集过程中的 不确定因素影响，可通过异常值的剔除保证计算结 果的准确性，本次研究采用精度最高、区内各单元样 本数据满足检验范围的Grubbs法进行异常值剔除（显著水平取a=0.05）22o（3）地下水指标分布类型检验。本次地下水环 境背景值研究选用Q-Q图法和偏度-峰度法，确定 统计单元内地下水指标含量的概率分布类型（置信 度选为0.05）。对于样本点较多的地下水水环境单 元采用Q Q图法，对样本点较少的地下水水环境单2.2背景值计算方法本文采用数理统计方法确定湖北省平原岗区地 下水环境背景值,具体步骤如下：（1）地下水环境单元分区。根据湖北省平原岗 样品330组，有效采样点320组。采样点来自于湖 北省国家地下水监测工程与湖北省地下水长观监测 点，取样点分布如图4所示。采样前至少保证15min抽水时间，将500mL11400E 11500E 11600E N第3期刘 左等：湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究213元采用偏度-峰度法，并将两种方法的判断结果作为 确定地下水指标分布类型的依据。在地下水指标含 量Q-Q图中，若观测数据的分位数与其期望正态值 的分位数散点近似分布于一条宜线，则为正态分布；若观测数据不呈正态分布，但经对数转换后的分位 数与其期望对数正态值的分位数散点近似分布在一 条宜线，则为对数正态分布；若既不是正态分布，也 不是对数正态分布,则为偏态分布板O（4）地下水环境背景值计算。针对剔除异常值 后的样本数据进行计算时，需按地下水指标分布类 型确定相应的计算方法。各分布类型对应的地下水 环境背景值计算方法如下：正态分布类型对应的地下水环境背景值的计 算公式为X。=乂士 a S(1)X=(2)S=(3)CV_ 3(4)上式中：X。为样品地下水环境背景值;乂为样品平 均值;S为样品标准差;a为倍数（取自然数），本次研 究a取2；X；为第。个样品的实测值;九为样品数;CV 为样品变异系数。对数正态分布类型对应的地下水环境背景 值计算公式为X。=乂負S；或 lnX。=lnX+a SlnX（5）（6）X=+（廿或Mg=e lnX=+lnX；(7)CV=V eSlnX 1=V e0.5时,表明两组数据之间具有相关关系。本次研究将土地利用类型分为建设用地、耕地、草 地、林地、灌木，其中耕地代表农业活动，建设用地代 表建设和城镇生活，林地、草地和灌木代表原生状态 和绿色植被。具体判断步骤如下：首先通过Ar c g is10.5的空间分析功能将各取样点与土地利用类型建第3期刘 左等：湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究215表2冲湖积平原孔隙承压水环境单元(E)地下水指标分布统计表Table 2 Statistical table of g roundwater index distribution of the fluvial plain pore confined water environmental unit(I2)指标数据类型偏度检验峰度检验检验结果SSsZs检验KSkZk检验pH值原始数据-0.890.721.24正态0.081.400.05正态正态对数转换-0.921.28正态0.130.10正态TDS原始数据0.861.21正态1.811.29正态正态对数转换-1.331.85正态2.521.80正态s o r原始数据0.150.21正态-1.260.90正态正态对数转换1.031.44正态0.260.19正态Cl-原始数据-0.290.41正态0.460.33正态对数正态对数转换-1.502.10偏态0.580.41正态Na+原始数据1.291.80正态2.191.56正态正态对数转换0.500.70正态0.450.32正态Ca2+原始数据0.070.09正态-0.520.37正态正态对数转换-0.440.62正态-0.450.32正态Mg2+原始数据0.120.17正态-0.640.46正态正态对数转换-0.410.57正态一0.530.38正态k+原始数据1.231.71正态0.820.59正态正态对数转换0.010.02正态-1.811.29正态Hc o r原始数据0.510.70正态0.270.19正态正态对数转换0.060.08正态0.180.13正态No r原始数据0.521.94正态5.60.18正态正态对数转换-0.060.12正态0.10.12正态表3冲湖积平原孔隙承压水环境单元(b)地下水环境背景值计算结果表Table 3 Calculation results of g roundwater environmental backg round values of the fluvial plain pore confined waterenvironmental unit(I2)指标监测点 数/个分布类型最大值最小值算术 平均值算术标准差几何 平均值几何标准差变异系数地下水环 境背景值95%置信范围pH值20正态分布7.687.307.530.127.541.020.027.537.307.77TDS20正态分布40&54230.00331.3646.99327.691.170.14331.36237.37425.34s o r20正态分布49.352.5724.165.6417.512.530.6324.1612.8835.44Cl-20对数正态分布52.121.3325.2914.9215.573.722.1515.579.0126.89Na+20正态分布56.5120.1632.5910.3931.121.350.3232.5911.80 55.13Ca2+20正态分布80.7433.7056.1014.0554.261.300.2556.102&0084.20Mg2+20正态分布25.059.7016.944.6316.281.330.2716.947.6826.20K+20正态分布1&870.645.925.983.083.441.015.920 17.88Hc o r20正态分布362.20197.00271.9547.14267.941.190.17271.95177.66366.24No r20正态分布55.690.009.0214.292.251.181.739.02037.60立空间联系，取样点在区内土地利用类型的分布情 况见图7；然后通过SPSS 25软件对地下水中TDS、SO厂、NO,浓度与土地利用类型进行相关性分析,并绘制研究区地下水中TDS、SO厂、N0浓度箱型 图，见图8。从相关性分析结果发现，地下水中 TDS、SCT、NO浓度与土地利用类型之间的斯皮 尔曼相关系数（Q为0.57.0.64,0.60,&均大于0.5,说明地下水中TDS.SO：-、NO浓度与土地利用类 型具有相关关系，同时说明了土地利用类型已经对 研究区内地下水产生了影响。由图8可以看出：研 究区内地下水中TDS.SOr、NO浓度的异常高值 集中分布于建设用地和耕地中，说明不同的土地利 用类型对研究区地下水的影响不同，这也进一步印 证了人类活动已经对研究区内地下水产生了影响，说明人类活动导致了区域内承压水中TDS、SO、NO,浓度水平较高旳。216妥金易辭咙 裡 http:/A第30卷8.5&07.06.5正态分布6002000 400-150迤1100500正态分布8.0 8.5观测值(a)pH 值50 观测值正态分布 400_600 观测值0观测值(g)Mg2+观测值观测值(h)Na+605040鋤30S 20S 10S 0-30-40-40-200 20 40 60 80观测值(i)NO(e)SO4(f)Cl-/600500z-削400番300/f200XW100/偏态分布0-100正态分布0 200 400 600观测值 hco3图6岗地平原裂隙水环境单元(h)地下水指标含量QQ图Fig.6 Q-Q dia gra m o f gro undwa t er index c o nt ent o f t h e h illo c k pla in f is s ure wa t er env iro nment unit(I3)表4岗地平原裂隙水环境单元(b)地下水环境背景值计算结果表Ta ble 4 Ca lc ula t io n res ult s o f gro undwa t er env iro nment a l ba c k gro und v a lue o f t h e h illo c k pla in f is s ure wa t erenv iro nment unit(I3)指标监测点 数/个分布类型最大值最小值算术 平均值算术标椎差几何 平均值几何 标准差变异系数地下水环境背景值95%置信范围pH值68对数正态分布&226.867.520.317.511.040.047.516.928.16TDS68正态分布616.34105.00310.23102.24291.081.460.33310.23100.23514.70s o r68偏态分布94.150.5021.9121.0012.953.190.3313.381.39 76.87Cl-68偏态分布83.380.5313.2414.20&032.910,778.740.8945.28Na+68正态分布8&221.7524.6710.221&032.460.6924.674.2345.11Ca2+68正态分布134.309.3040.5610.2559.551.620.3840.5620.0661.06Mg2+68正态分布36.793.7715.417.4613.361.760.4815.417.7830.32K+68偏态分布7.230.301.581.421.182.062.330.960.375.30HCOf68正态分布456.5050.24267.2060.21264.121.620,36267.20146.78387.62NOf68偏态分布77.430.007.1616.499.583.552.551.030 25.333.3地下水水化学特征现状分析本次研究发现，研究区内地下水中各主要组分 背景值主要受地形地貌、含水介质、地下水径流条 件、地下水环境特征的影响，在空间上与地下水在流 动过程中发生的离子富集规律一致。结合研究区内 地下水水化学特征及其空间上的差异性可以看出，区内的地下水水化学组分仍以原生地质环境控制为 主，地下水各组分环境背景值的分布类型绝大多数 呈正态分布也从侧面证明了该观点【旳。本文根据上述地下水环境背景值计算结果，绘 制了研究区Ii J2 J33个水环境单元地下水的pipper 三线图，见图9。第3期刘 左等：湖北省平原岗区地下水环境背景值初步研究217l l l 00E11200E11300E11400E11500E11600E鄭阳区茅箭区丹江口市矗河口市NWOcoeENLbbOIENLbbOIEN.oboo E房县房县谷$襄城区湮县图例二耕地二湿地 匚二I森林 匚二I水体 二草地建设用地 I I灌木匚二I裸地naoooze保康县神农架林区兴山县远安县南漳!东宝宜城眶钟祥市安陆市大悟县红安县秣归县夷陵区秣归县西廣反 点军区b逐岗愜长阳土家族自治县枝宪te宜都市五峰土家族自治县 拠滋市0掇刀区沙洋县石首市2550潜江g京山市云梦县应城市j区罗田县英山县zoo。二夬门市汉川市护1风县潘水县盤利县100 k mO仙桃市o洪湖市囂鱼县崇阳县江夏区梁子湖区 L L哪城区、d黄石港塔*陆区3西1F春县甲新县通山县黄梅县N.oboo E通城县l l l 00E11200E 11300E 11400E 11500E图7研究区土地利用类型分布图Fig.7 Distribution map o land use types in the study area11600E007o o o o o o o o o o6 5 4 3 2 TTbJOgscLLin Htat0000iI 亠 H:lr(w)目、O N T Ioooooooo64208642 ThyI(J.MEOSo o o o8 6 4 2图8 研究区地下水中TDS.SOr、N0浓度箱型图Fig.8 Box diag rams of TDS、SOj、NO,concentrations in the study area草地、林地耕地 建设草地、林地耕地 建设草地、林地耕地 建设灌木用地灌木用地灌木用地由图9可以看出：研究区内地下水中较为丰富 的阴阳离子为 HCO；（70%）、Cq2+（50%80%）和Mg2+（15%25%）,其水化学类型主要为 HCO3-Ca（Mg）型水，控制区内主要地下水类型的因 素为碳酸盐岩的溶解（方解石和白云石），同时湿润 多雨且地下水循环迅速的区域也较易产生重碳酸盐 型水。其中，C#+和Mg?+是所有地下水样品中 含量最丰富的阳离子，地下水中平均浓度分别为 80.00 mg/L和 20.32 mg/L,Ca2+和 Mg2+的浓度主 要与碳酸盐矿物的溶解过程有关，而地下水中Ca2+和Mg?+的赋存状态及浓度水平受基岩或沉积物的 控制，同样石灰性土壤为Cq2+的主要来源。从测试 数据发现,大多数地下水样品中Ca/Mg摩尔比大约 为2,这表明水-岩相互作用溶解了更多的方解石矿 物泅；地下水中HCO：是含量丰富的阴离子，地下 水中平均浓度为35&58 mg/L；地下水中第二丰富 的阴离子是SO厂，地下水中平均浓度为62.03 mg/L,SOr可能来源于农业生产，如硫酸盐肥料、218安冬与琢境工裡 ht t p:/水t aq.c bpt.c 第30卷，低洼平原孔隙承压0.00.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0C1-1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0Ca2+图9研究区I1H3个水环境单元地下水的pipper 三线图Fig.9 Pipper trig ram of g roundwater in waterenvironment unit Ii,I2 and I3 硫化物矿物的氧化或这些来源的组合陵打整体来 看，区内地下水中NO,浓度范围为0141.5 mg/L,平均浓度为7.50 mg/L,地下水中NO,浓 度高的点集中分布于江汉平原中的长江沿岸，其浓 度一般高于15 mg/L,地下水中NO,浓度高值的 分布特点与杨静等遡的研究结果一致，但地下水中 NO,浓度高于杨静等遡20112014年的测试结果 10 mg/L,这说明随着时间的推移江汉平原地下水 水质有进一步变差的趋势。低洼平原孔隙承压水环境单元(Ii)水化学成分 统计结果，见表5。由表5可知J单元区内地下水pH值的变化 范围为6.817.83,属于中性水，地下水中TDS的 变化范围为215.00710.00 mg/L,TDS与地下水 类型密切相关，该单元区地下水的来源主要为大气 降水和地表水的侧向补给,从取样点的数据来看，Ii 单元区内地下水中TDS均小于1 g/L,说明地下水 以淡水为主,矿化度较低。environment unit(L)表5低洼平原孔隙承压水环境单元(Ii)地下水水化学成分统计结果Table 5 Statistical results of g roundwater hydrochemical composition of the low-lying plain pore confined water统计量pH值样本数 量/个阴离子浓度/(mgLT)阳离子浓度/(mgLT)-TDS/(mg LT)s o rc i-HCO7No rNa+Ca2+Mg2+K+最大值7.83177200.752&03859.00141.