运城市地下水污染因素分析

赵雪梅

(山西省永济市水资源管理委员会办公室，山西 永济044500)

地下采矿可极大地改变地下水的天然循环条件，使地下水环境遭到严重的破坏，随着地质环境及水循环条件的改变，开采地区大气降水、地下水、地表水三者的相互转化关系不断发生改变，改变结果是地表水越来越少，地下水水位越来越低，矿坑污染地下水越来越多，可供人类使用的各类水量越来越少，地下水资源遭到严重破坏。

地下采矿活动在破坏地质环境的同时，也破坏了地下水原来的补给、径流与排泄条件，造成地下含水层疏干、地表水系断流、水质污染等水环境问题。地下采矿形成地下采空区，造成采空区顶板以上地层裂缝、变形直至塌陷，地下水由原有的水平径流途径改为沿这些人为影响形成的通道向地下采空区汇集，形成以地下采空区为中心的地下水降落漏斗。在采矿活动过程中，长期抽排矿坑水，疏干了含矿地层上部的地下水，随着矿坑向纵深发展，漏斗范围越来越大，造成水井干枯、地面下沉、塌陷、地表径流减少甚至断流。如在区域河津下化－船窝一带的基岩山区因煤矿开采污染了浅、中、深层地下水及泉水，致使矿区自身及附近村镇工农业及生活用水遭到破坏。

1 工业废水和城市生活污水对地下水的影响

1.1 工业废水和城市生活污水排放情况

污染源的分布受自然地理环境和产业结构等因素的影响。运城市的工业污染源分布于全区13个县市及三个开发区，其中工业企业比较集中的有盐湖区、河津市、永济市、垣曲县和闻喜县等5个区域。按行业划分这些企业分别属电力、冶金、采掘、医药、机电设备制造、造纸、纺织、化工等行业。“九五”期间我区工业企业总数和工业企业总产值均呈逐年上升的趋势，1996年全区工业企业总产值为51.3亿元，1999年达到 151.6亿元，2010年为1 247.4亿元。2010年全市废污水排放量为7 231万m3/a，其中，工业污水4 879万m3/a，城市生活污水2 352万m3/a。见表1。

现状条件下，运城市工业废水及城市生活污水的排放去向主要包括2个方面，一是排入河道;二是引入农田灌溉，无论哪种去向都对地下水水质产生影响。

表1 运城市污水排放现状(2010年)统计表

1.2 河道污水对地下水的影响

据2010年全市主要工矿企业，城镇生活废污水量及入河排污量调查，全市废污水入河排放量5 717.7万 m3/a，调查结果见表2。

表2 运城市2010年入河废污水量统计表 万m3

入河废污水首先形成对地表水的污染，据统计运城范围年排入汾河的污水总量为443万m3/a，在径流过程中这些被污染的地表水水体又成为污染地下水的污染源，沿途渗漏损失进入地下水体，导致地下水污染。

汾河是流经运城的主要河流，依据历年水质监测资料，汾河在运城市境内水质综合污染指数高达1.50，水体中主要污染指标为化学需氧量、生化需氧量、氨氮、氟化物，汾河新绛断面和河津大桥两断面均属重污染水域，而且从评价结果看，河津大桥断面水质综合污染指数明显高于新绛断面，说明汾河在运城境内污染加重。从本次评价成果看，在汾河两岸河漫滩区，地下水已遭到不同程度的污染，特别是在河津、万荣汾河口一带地下水中亚硝酸盐、氯化物含量明显增高。

涑水河是区内受污染最为严重的河流之一，区内排入涑水河的污水高达3 181万m3/a，其中氨氮、有机磷、生化需氧量、化学需氧量、硫化物超标最为严重，是该河流主要污染物。污染严重的地表水渗漏补给沿岸地下水，使其水质恶化，地下水水质在距河边500 m范围内多为IV～V类水，其主要超标项目为挥发酚及亚硝酸盐，其沿岸以地下水为饮用水源的村庄，癌症发病率、妇科疾病、弱智儿童比例均较高，村民身体素质明显低于其它村庄。

常硝渠和姚暹渠是运城市区两条主要排水渠道，常硝渠和姚暹渠水质严重污染。两条渠道的污水年排放量为1 270.9万m3/a。据运城市环境监测站2010年元月对常硝渠和姚暹渠的水体监测结果(表3)分析，由于冬季渠内全部为城市生活污水及工业废水，两渠的水体均已遭到严重污染，所测项目几乎全部超过地面水环境质量标准Ⅴ类水质标准。与污水综合排放标准二级标准相比，除常硝渠挥发酚尚能达标外，两渠其它所有项目全部超标。超标倍数在0.6～12之间，其中姚暹渠的污染尤为严重，其化学需氧量平均浓度高达1 962 mg/L。

表3 2010年常硝渠、姚暹渠水体监测结果

两条渠道的污水对下游农田污染的同时对两岸地下水造成污染，据有关资料，两条渠道的污水对地下水的污染，已经波及两岸中深层水，如距姚暹渠200 m交警支队监测点监测成果(含水层埋深150～300 m，地下水埋深105 m)，硫酸盐、氨氮、亚硝酸盐氮均超标(超Ⅲ类水标准)，其中亚硝酸盐氮超标达20.2倍。分析其超标原因，是因为遭受污染的浅层水，通过弱透水层或封闭不好的井孔补给中深层水造成的。

1.3 污水灌溉对地下水的污染

随着经济的发展和生活水平的不断提高，城市生活污水和工业废水通过排污渠和排污管道集中排放。由于水资源紧缺，污水在作物生长期被沿岸农村引入农田灌溉。含有多种污染物质的污水通过灌溉途径进入地下水，引起地下水的污染。污水灌溉对地下水的污染分为两个过程，一是灌溉期间污水随入渗过程直接进入地下水导致污染;二是残留在包气带的污染物随着后期的降水入渗过程进入地下水导致污染。

据2010年运城市的普查表明:全市污灌面积连片在500亩以上的灌区46个，涉及11个县市。污灌面积为25.52万亩，占全区耕地面积的2.84%，占水浇地面积448万亩的5.6%;其中工业污水混合灌区44个，污灌面积21.95万亩，占总污灌面积的86%;城市污水混合灌区2个，面积3.55万亩，占污灌总面积的14%。从污灌污水来源情况看，污灌区范围内的年污水排放总量为5 908.5万t/a，其中污灌所用的污水量为3 233.7万 t/a，占污灌区内污水排放总量的54.7% 。

全市使用污灌的主要地区为汾河和涑水河两岸。近几年，由于乡镇企业排放的污水未经处理或处理后不达标，废水中含有较高的污染物质，有相当一部分农民直接利用污水进行灌溉，且污灌方式不当或污灌的水质不符合农灌标准(有的严重超过国家污水综合排放标准)，污灌已酿成多起事故。尤其是涑水河两岸，污水灌溉已使土壤受到污染，地下水质受到破坏，在一些区域，粮食、蔬菜中酚类、砷、汞、铬、镉等残留污染物时有检出，有的甚至已超过卫生标准，污灌在影响地下水质的同时，对作物和人体已形成了潜在隐患。

2 固体废弃物、农药化肥对地下水水质的影响

2.1 固体废弃物对地下水的影响

固体废弃物主要是指生活垃圾和工业废物，废物是相对在某一过程或在某一方面没有使用价值，而并非在一切过程或一切方面没有价值。某一过程的废物，往往是另一过程的原料，所以废物又有“放在错误地点的原料”之称，它是地下水的主要污染源之一，主要通过间接和直接污染的方式污染地下水。其污染的途径主要是通过大气降水对固体废弃物的淋滤，污染物随淋滤液的入渗而污染地下水，其污染属于间歇入渗型，对地下水的污染主要取决于淋滤量、淋滤速度、废物性质、堆放形式等。

随着工业和经济的发展，全市固体废物的产生和排放日益增加。运城市的固体废物主要来源于大中型厂矿企业，相对比较集中，但近年来随着金属镁等冶炼行业的发展，带来了新的固废的产生。固体废物种类主要有六大类:冶炼废渣、粉煤灰、炉渣、煤矸石、尾矿和其它废物，其中尾矿排放量最大。产生和排放行业主要为冶炼、采掘、火力发电等行业。据运城市环保局环境质量年报统计，全市的固体废物产生量呈逐年增加的趋势，2006～2010年总产生量为4 140.17万t，平均每年产生约828万t，从2006年的704.96万 t增加到2010年的1 028.19万t，年递增率为7.82%。这些固体废物堆存场或垃圾填池，经雨水淋沥，浸出液或滤沥液会造成对区域地下水的污染。

2.2 农药、化肥对地下水的污染

农药是杀虫剂、除草剂和杀菌剂等农用化学物质的总称，其种类多达9 000多种，其中许多是有毒的，甚至可能是危险的致癌物。但由于农药在地下水中的含量甚微，需要比较先进的检测仪器和方法。因此目前人们对农药在地下水中的含量及分布情况了解不多，对它们在包气带和含水层中迁移变化的机理的认识更少，但它们仍然是影响地下水水质的潜在危险因素之一。农药对地下水的污染，仅局限于埋深很小的浅层水，或者土壤有大裂隙或孔隙，或者粘性土盖层很薄，且下伏有裂隙或溶蚀的地层。

化肥的使用往往是地下水中NH4－N、NO3－N增高的主要原因，特别是在结构较粗的砂质土壤里更是如此。

农业生产大面积施用农药、化肥，除被农作物吸收和分解外，残留在土壤部分在降雨及灌溉入渗淋滤作用下进入地下水，使地下水水体中的有机物含量增高，导致地下水污染。

运城市是山西省重要的粮棉基地，化学农药的施用已有四十多年的历史，近几年，由于东亚蝗虫和棉铃虫以及果树病虫害的增多，化学农药的施用量逐年增加，据统计运城市2006～2010年农药施用量由6 097 t/a增加到7 478 t/a，化学农药对农作物病虫害的防治起到了积极的作用，但同时也带来了环境污染和生态的破坏，特别是对地下水水质带来了一定的影响。

运城市施用化肥最早开始于50年代，施用量亩均1.4 kg，以后逐年增加，60年代亩均3～4 kg;70年代亩均8～27 kg;80年代亩均20～40 kg;90年代亩均达60～80 kg。施用的化肥有:氮肥、磷肥、钾肥、硼肥、锌肥等。由于本区耕地土壤养分处于少磷缺氮状态，因此氮肥和磷肥为主要肥种，生产上一般采取氮磷混施，协调供应，保持养分平衡。据统计运城市2006～2010年化肥使用量由760 257 t/a增加到803 809 t/a，折纯量由187 531 t/a增加到208 591 t/a。化肥对粮食作物的增产有很重要的作用，但由于化肥的过度使用以及施用的不平衡，部分地区已出现化肥危害，主要表现为氮素过多，造成土地板结，土壤通水透气性减弱，耕地变差，地力下降，农作物贪青晚熟，特别是通过淋溶下渗直接造成地下水水质变差。

3 结语

上述分析说明，运城市是国民经济和社会相对发达的地区，近年来，受人类活动的影响，地下水受到了不同程度的污染。尽管各级各部门在污染治理方面做了大量的工作，取得了一定的成效，但是由于多方面的原因，部分地区地下水水质仍存在继续恶化的趋势，水质形势不容乐观。从保护地下水环境和地下水资源的角度出发，建议全社会和有关部门应对地下水污染及防治问题引起足够的重视，采取强有力的措施，保护水环境，保护水资源，减缓地下水污染。