大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定.pdf

摘要：大同市云州区册田水库出口断面地表水监测中氟化物间歇性超地表水环境质量标准（GB38382002）类，为查明其超标原因，进行了氟化物本底值判定。结果表明，受原生地质作用影响，册田水库周边浅层地下水氟化物浓度整体偏高。关键词：水质监测；地表水类；氟化物浓度；出口断面中图分类号：P641 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-76-3石晓青（山西省勘察设计研究院有限公司，山西 太原 030013）作者简介：石晓青（1978），女，高级工程师，本科，毕业于太原理工大学，主要从事工程地质、水文地质相关工作。1 概述大同市云州区册田水库出口断面为国考断面，断面水质要求为地表水环境质量标准（GB38382002）类，依据山西省大同生态环境监测中心20122021年对册田水库出口断面的逐月水质监测资料，册田水库出口断面氟化物出现不规律的间歇式劣于地表水类水质标准现象。根据地表水和地下水环境本底判定技术规定（环办监测函2019895号），当受环境本底值影响水体经常超过判定1标准限制时，可开展环境本底判定。2 册田水库氟化物均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。2020年1月初，册田水库蓄3水量6224 万m，氟化物浓度1.0 mg/L。2.1 地表水及泉1）桑干河依据册田水库管理局提供的2020年册田水库供3水调度统计，2020年桑干河入库流量13194.9 万m（含黄河向永定河生态补水量），2020年桑干河干流汇入册田水库氟化物平均浓度0.99 mg/L。2）泉本次勘查期间在渔儿涧、于家寨、西水地等处均发现有泉水出露，各泉水多经过短途径流直接汇入册田水库。本次工作对各泉水流量及氟化物浓度进行了实际测量，渔儿涧泉流量0.20 L/s、氟化物浓度0.9 mg/L；于家寨泉流量0.16 L/s、氟化物浓度1.1 mg/L；西水地泉流量0.22 L/s、氟化物浓度1.3 mg/L。2.2 地下水册田水库周边地表水与地下水的水力联系表现为地下水补给地表水，主要以地下水侧向径流补给的方式进行。地下水的侧向径流补给量根据达西公式计算：Q=KIBM补3Q=6.2132688018=38998 m/d北侧3 =1423.4 万m/a，氟化物平均浓度1.10 mg/L；3Q=7.1292571018=95286 m/d南侧3 =3478.0 万m/a，氟化物平均浓度0.80 mg/L。2.3 降雨根据气象观测资料，2020年云州区年降雨量382.0 mm，根据大同市水务局关于册田水库管理大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定范围划界成果的公告，册田水库库区管理范围面2积52167312.45 m。册田水库库区范围内，大气降水可直接补给水库，补给量为Q=52167312.45382.0/年31000=1992.8 万m，降雨中氟化物含量极低，因此大气降水的稀释作用减缓了氟化物在地表水中的累积，部分降低了册田水库中地表水的氟化物。经上述分析，册田水库源汇项主要为桑干河、泉、地下水及降雨补给，2020年各源汇项补给量合311计为：流量3478 万m，氟化物含量1.7410 mg。2.4 排泄项分析3外供水流量19342 万m，氟化物浓度1.0 mg/L，113氟化物含量1.9310 mg；蒸发2643.2 万m，氟化物浓度0.0 mg/L，氟化物含量0 mg，合计：流量21985.2311万m，氟化物含量1.9310 mg。2.5 均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。32020年初，册田水库总库容为6224 万m，库内地表水氟化物浓度1.00 mg/L，则册田水库内氟化物10总量N=6.2210 mg。2020年全年入库总流量202031120090.9 万m，入库氟化物总量N=1.7410 mg；2020补3年全年出库总流量21985.2 万m，出库氟化物总量N=排111.9310 mg。因此，2020年末，册田水库内计算总库容为：3Q=4329.7 万m，册田水库内氟化物计算总量N=20212021104.2910 mg；氟化物计算浓度为C=Q/N=0.9920212020mg/L。3 册田水库出口断面氟化物本底值判定3.1 册田水库出口断面来水水源1）大坝渗水。渗流渠1本次检测值1.78 mg/L，渗流渠2本次检测值1.96 mg/L，渗流渠3本次检测值1.81 mg/L。经实际测量，3处渗流渠内地表水流量分别为30 L/s、8 L/s、2 L/s。2）泉。清泉洞主洞本次检测值1.65 mg/L，清泉洞副洞本次检测值1.635 mg/L。泉1：流量0.13 L/s，氟化物浓度1.43 mg/L；泉2：流量0.22 L/s，氟化物浓度1.62 mg/L；泉3：流量0.2 L/s，氟化物浓度1.57 mg/L。3）大坝溢流渠。册田水库泄洪渠南侧有一溢流渠，仅在册田水库内水位超过安全限度时有部分流量，经册田水库出口断面后汇入桑干河，该部分地表水流量较小，且无明显时间分布规律，本次计算忽略不计。4）永定河生态补水。为解决长期以来永定河水量匮乏问题，册田水库定期向永定河进行生态补水集中输水工作，以2020年为例，输水时间为463月、912月，输水水量2225339 万m 不等，输水3流量约16 m/s。3.2 册田水库出口断面氟化物分析1）非生态补水期。由表1可知，册田水库出口断面处各来水量合计153.5 L/s，混合后氟化物浓度计算值为1.63 mg/L，册田水库出口断面实测流量159.5 L/s，氟化物浓度实测值1.70 mg/L。由计算值与实测值对比可知，册田水库出口断面流量及氟化物浓度计算值基本准确，计算结果可以代表册田水库出口断面流量及氟化物浓度的实际情况。2）生态补水期。由表2可知，册田水库出口断面处各来水量合计16153.6 L/s，混合后氟化物浓度计算值为1.02 mg/L，册田水库出口断面实测流量16253.8 L/s，氟化物浓度实测值0.99 mg/L。由计算值与实测值对比可知，册田水库出口断面流量及氟化物浓度计算值基本准确，计算结果可以代表册田水库出口断面流量及氟化物浓度的实际情况。3.3 册田水库出口断面氟化物浓度超标原因分析受区域地质原因影响，工作区内地下水氟化物浓度整体偏高，册田水库出口断面周边为区域地下水高氟区，氟化物浓度介于1.351.96 mg/L，平均1.73 mg/L，劣于地表水类标准要求。册田水库出口断面周边地下水与地表水水力联系表现为地下水补给地表水，桑干河流地表水及地下水氟化物浓度分布情况分析结果表明，地表水氟化物与地下水氟化物浓度分布呈正相关响应特征，特别是册田水库出口断面氟化物浓度与册田水库出口处的泉水氟化物浓度呈正相关响应特征。册田水库周边地下水氟化物浓度为1.351.96 mg/L，平076077华北自然资源地质环境2023.5石晓青：大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定总第116期052023年摘要：大同市云州区册田水库出口断面地表水监测中氟化物间歇性超地表水环境质量标准（GB38382002）类，为查明其超标原因，进行了氟化物本底值判定。结果表明，受原生地质作用影响，册田水库周边浅层地下水氟化物浓度整体偏高。关键词：水质监测；地表水类；氟化物浓度；出口断面中图分类号：P641 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-76-3石晓青（山西省勘察设计研究院有限公司，山西 太原 030013）作者简介：石晓青（1978），女，高级工程师，本科，毕业于太原理工大学，主要从事工程地质、水文地质相关工作。1 概述大同市云州区册田水库出口断面为国考断面，断面水质要求为地表水环境质量标准（GB38382002）类，依据山西省大同生态环境监测中心20122021年对册田水库出口断面的逐月水质监测资料，册田水库出口断面氟化物出现不规律的间歇式劣于地表水类水质标准现象。根据地表水和地下水环境本底判定技术规定（环办监测函2019895号），当受环境本底值影响水体经常超过判定1标准限制时，可开展环境本底判定。2 册田水库氟化物均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。2020年1月初，册田水库蓄3水量6224 万m，氟化物浓度1.0 mg/L。2.1 地表水及泉1）桑干河依据册田水库管理局提供的2020年册田水库供3水调度统计，2020年桑干河入库流量13194.9 万m（含黄河向永定河生态补水量），2020年桑干河干流汇入册田水库氟化物平均浓度0.99 mg/L。2）泉本次勘查期间在渔儿涧、于家寨、西水地等处均发现有泉水出露，各泉水多经过短途径流直接汇入册田水库。本次工作对各泉水流量及氟化物浓度进行了实际测量，渔儿涧泉流量0.20 L/s、氟化物浓度0.9 mg/L；于家寨泉流量0.16 L/s、氟化物浓度1.1 mg/L；西水地泉流量0.22 L/s、氟化物浓度1.3 mg/L。2.2 地下水册田水库周边地表水与地下水的水力联系表现为地下水补给地表水，主要以地下水侧向径流补给的方式进行。地下水的侧向径流补给量根据达西公式计算：Q=KIBM补3Q=6.2132688018=38998 m/d北侧3 =1423.4 万m/a，氟化物平均浓度1.10 mg/L；3Q=7.1292571018=95286 m/d南侧3 =3478.0 万m/a，氟化物平均浓度0.80 mg/L。2.3 降雨根据气象观测资料，2020年云州区年降雨量382.0 mm，根据大同市水务局关于册田水库管理大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定范围划界成果的公告，册田水库库区管理范围面2积52167312.45 m。册田水库库区范围内，大气降水可直接补给水库，补给量为Q=52167312.45382.0/年31000=1992.8 万m，降雨中氟化物含量极低，因此大气降水的稀释作用减缓了氟化物在地表水中的累积，部分降低了册田水库中地表水的氟化物。经上述分析，册田水库源汇项主要为桑干河、泉、地下水及降雨补给，2020年各源汇项补给量合311计为：流量3478 万m，氟化物含量1.7410 mg。2.4 排泄项分析3外供水流量19342 万m，氟化物浓度1.0 mg/L，113氟化物含量1.9310 mg；蒸发2643.2 万m，氟化物浓度0.0 mg/L，氟化物含量0 mg，合计：流量21985.2311万m，氟化物含量1.9310 mg。2.5 均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。32020年初，册田水库总库容为6224 万m，库内地表水氟化物浓度1.00 mg/L，则册田水库内氟化物10总量N=6.2210 mg。2020年全年入库总流量202031120090.9 万m，入库氟化物总量N=1.7410 mg；2020补3年全年出库总流量21985.2 万m，出库氟化物总量N=排111.9310 mg。因此，2020年末，册田水库内计算总库容为：3Q=4329.7 万m，册田水库内氟化物计算总量N=20212021104.2910 mg；氟化物计算浓度为C=Q/N=0.9920212020mg/L。3 册田水库出口断面氟化物本底值判定3.1 册田水库出口断面来水水源1）大坝渗水。渗流渠1本次检测值1.78 mg/L，渗流渠2本次检测值1.96 mg/L，渗流渠3本次检测值1.81 mg/L。经实际测量，3处渗流渠内地表水流量分别为30 L/s、8 L/s、2 L/s。2）泉。清泉洞主洞本次检测值1.65 mg/L，清泉洞副洞本次检测值1.635 mg/L。泉1：流量0.13 L/s，氟化物浓度1.43 mg/L；泉2：流量0.22 L/s，氟化物浓度1.62 mg/L；泉3：流量0.2 L/s，氟化物浓度1.57 mg/L。3）大坝溢流渠。册田水库泄洪渠南侧有一溢流渠，仅在册田水库内水位超过安全限度时有部分流量，经册田水库出口断面后汇入桑干河，该部分地表水流量较小，且无明显时间分布规律，本次计算忽略不计。4）永定河生态补水。为解决长期以来永定河水量匮乏问题，册田水库定期向永定河进行生态补水集中输水工作，以2020年为例，输水时间为463月、912月，输水水量2225339 万m 不等，输水3流量约16 m/s。3.2 册田水库出口断面氟化物分析1）非生态补水期。由表1可知，册田水库出口断面处各来水量合计153.5 L/s，混合后氟化物浓度计算值为1.63 mg/L，册田水库出口断面实测流量159.5 L/s，氟化物浓度实测值1.70 mg/L。由计算值与实测值对比可知，册田水库出口断面流量及氟化物浓度计算值基本准确，计算结果可以代表册田水库出口断面流量及氟化物浓度的实际情况。2）生态补水期。由表2可知，册田水库出口断面处各来水量合计16153.6 L/s，混合后氟化物浓度计算值为1.02 mg/L，册田水库出口断面实测流量16253.8 L/s，氟化物浓度实测值0.99 mg/L。由计算值与实测值对比可知，册田水库出口断面流量及氟化物浓度计算值基本准确，计算结果可以代表册田水库出口断面流量及氟化物浓度的实际情况。3.3 册田水库出口断面氟化物浓度超标原因分析受区域地质原因影响，工作区内地下水氟化物浓度整体偏高，册田水库出口断面周边为区域地下水高氟区，氟化物浓度介于1.351.96 mg/L，平均1.73 mg/L，劣于地表水类标准要求。册田水库出口断面周边地下水与地表水水力联系表现为地下水补给地表水，桑干河流地表水及地下水氟化物浓度分布情况分析结果表明，地表水氟化物与地下水氟化物浓度分布呈正相关响应特征，特别是册田水库出口断面氟化物浓度与册田水库出口处的泉水氟化物浓度呈正相关响应特征。册田水库周边地下水氟化物浓度为1.351.96 mg/L，平076077华北自然资源地质环境2023.5石晓青：大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定总第116期052023年摘要：通过测定气体矿藏勘查中涉及不同种类气藏样品中存在的氦气及其他永久性气体（氢、氧、氮、甲烷）的含量，进行气相色谱方法条件的测试、优化，以适应样品中宽幅浓-6度氦气的测定。结果表明，本方法可对10*10 20 VOL%浓度的含氦永久性气体样品进行一针进样无稀释的测定，同时可测定氢、氧、氮、甲烷气体含量，经在量程内低浓度至高浓度实-6际样品验证后，样品（14.7*10 VOL%）精密度相对标准偏差为1.6%（高浓度）11.1%（低浓度），有证标物准确度相对误差仅2.2%；实验条件受进样口温度及色谱柱流量影响较大，受柱箱温度较小，应定期校准温度和流量，以保证数据的可靠性。关键词：含氦永久性气体；气相色谱法；反吹放空；热导检测器中图分类号：P593 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-79-4武智晖，朱传秀，张 欢，胡少华（山西省第三地质工程勘察院有限公司，山西 晋中 030600）作者简介：武智晖（1990），男，工程师，硕士，毕业于山西农业大学，主要从事地球化学样品分析测试、生态环境监测等研究工作。1 概述氦位于元素周期表第二位，是稀有惰性气体，自然界中氦气分布广泛，在地幔、空气、矿石及天然气中均有分布，多数氦气藏常作为油气藏的伴生1物成藏，独立成藏的氦气藏极为罕见。不同地质2条件下含量分布差异极大。鉴于现行有关氦气含量测定的国家标准中，多数以天然气为测试目标，其氦气量程以0.011.00 VOL%（填充柱），0.002 0.500 VOL%（毛细柱）为主，是以高浓度产品检测为目的的检测方法。虽然针对高浓度或痕量氦气可进行稀释后测定，但稀释方式不同会造成样品浓3度不稳定，且稀释后不确定度的增加导致样品结4果不能准确反映实际氦气含量。因此在气体矿藏勘查过程中需探索一种新的检测方法对烃类气藏和地热气藏中宽幅浓度的氦气进行测定。针对这些问题，本研究通过以氩气为载气，Porapak Q预柱反吹，5分子筛柱分离，TCD为检测器进行氦气资源调查测定，在烃类气藏及地热气藏勘探过程中含氦永久性气体测试取得了较好的验证效果。2 方法原理、仪器及样品2.1 方法原理分子筛色谱柱可以将永久性气体氦气、氢气、氧气、氮气、甲烷顺序分离。使用Porapak Q色谱柱为预分离柱，非极性目标化合物（氦、氧、氢等）先分离出来进入5分子筛柱后，通过反吹技术将预柱中剩余物质进行放空，同时氢、氦、氮、氧、甲烷等组分在分子筛柱内进行分离，而后进入热导检测器进行检测，从而得出样品中目标物含量。2.2 实验仪器本方法选用美国安捷伦公司GC7890B气相色谱仪；预分离柱为：PorapakQ，编号为G3591-80013，规格为6ft*1/8*2.0 mm SS；分子筛柱型浅谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用078079华北自然资源地质环境2023.5武智晖，等：浅谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用总第116期052023年均1.74 mg/L。册田水库出口断面氟化物超标的主要原因是水库周边出露的泉水导致。4 册田水库出口断面氟化物本底值判定册田水库出口断面氟化物浓度主要受有无册田水库地表水补充控制，当无地表水补充时，氟化物浓度劣于地表水类标准；当有地表水补充时，氟化物浓度达到地表水类标准要求。因此，册田水库出口断面氟化物浓度间歇性劣于地表水类标准，主要受区域地下水影响。非生态补水期间，册田水库出口断面地表水来源主要为大坝渗水、清泉洞泉水及其他泉水，地表水氟化物浓度介于1.351.96 mg/L之间，大部分劣于地表水类标准。工作区内地下水氟化物浓度整体偏高，地下水氟化物浓度分布规律与现状污染源无明显关系，主要由原生地质因素造成，主要有地质构造因素、地下水位下降、土壤盐渍化、强烈的蒸发浓缩作用、水化学类型因素及地下水径流作用。因此，册田水库周边浅层地下水氟化物浓度整体偏高主要受原生地质作用影响。参考文献：1 嵇晓燕,孙宗光.地表水和地下水环境本底判定技 术规定(环办监测函2019895号)R.中国环 境监测总站.来水水源出口断面流量（L/s）氟化物浓度（mg/L）氟化物总量（mg/s）地下水出露181.9615.68地下水出露221.813.62地下水出露3301.7953.70清泉洞泉水（主洞）821.65135.30清泉洞泉水（副洞）311.3541.85泉10.131.430.19泉20.221.620.36泉30.201.570.31册田水库出口断面（计算值）153.51.63册田水库出口断面（实测值）159.51.70来水水源出口断面流量（L/s）氟化物浓度（mg/L）氟化物总量（mg/s）生态补水160001.0116160大坝渗水1301.7953.70大坝渗水281.9615.68大坝渗水321.8115.68清泉洞泉水（主洞）821.65135.30清泉洞泉水（副洞）311.3541.85泉10.131.430.19泉20.221.620.36泉30.201.570.31出口断面（计算值）16153.61.02出口断面（实测值）16253.80.99表1 非生态补水期来水水源统计表表2 有地表水补充时来水水源统计表（2021.11）