镇江市地下水水质现状分析

曹 芹

(镇江市环境监测中心站，江苏 镇江 212000)



镇江市地下水水质现状分析

曹 芹

(镇江市环境监测中心站，江苏 镇江 212000)

为进一步了解镇江市地下水水中组分含量，便于对镇江市地下水进行水质综合评价、健康风险评价，布设了具有代表性的17个监测井：索普工业园10个、民营加油站2个和垃圾填埋场5个，采集水样和土壤样品进行分析。结果表明：氨氮、亚硝酸盐氮、总硬度、氟化物、细菌总数、铁和锰为地下水主要超标污染物；地下水中组分及其含量与采样井周围的土壤相比较，二者之间并无明显的相关性，说明地下水中的污染物主要来源于人类活动。

镇江市；地下水；土壤；水质分析

通过对镇江市地下水的布点、采样、检测来研究镇江市地下水水质的污染程度，并通过与土壤的污染物进行对比，明确镇江地下水水质及其影响因素，了解地下水污染风险状况，以期为我国地下水水质监测数据库作出一份补充。

1 研究区环境水文地质概况

1.1 研究区概况

镇江位于江苏省中部，长江下游南岸，总面积近4000km2，人口约317万人。化工业是镇江市支柱产业之一，而镇江化工企业主要分布在“两园一基地”，即镇江新区国际化学工业园、丹徒化工集中区和索普化工业基地。本次实验的一个采样区就是索普工业园，另2个采样区是镇江市的垃圾填埋场和一个民营加油站。

镇江地势北低南高，整个地形由西北向东南倾斜，市区地面标高(黄海高程)一般在5.0～10.0m之间。市区内河流纵横交错，水域宽广，古京杭运河由北向南穿市区而过，将市区分为东、西两部分。镇江市区地质系第四纪岩层，粉红色细砂基岩，冲击土层，地基承载力一般为10～20t/m2。

京口区位于镇江市东部，东临上海，西接南京，北与扬州隔江相望。象山街道位于京口区东郊，距镇江市中心仅9km。索普化工园区位于镇江市京口区象山街道。该园区所在地区位于长江三角洲与宁镇丘陵的交界处，为低山丘陵前缘沿江平原地带。南部为长江Ⅱ级地，北部为淤积平原，地势西南高，东北低，最高约20m，平均高程约6m。该园区区域地质构造属宁镇弧形断褶隆起带的东段，即淮阳山字型构造东翼反射弧之弧顶转折部位，以侵蚀、剥蚀作用为主，断裂发育，岩浆活动频繁，主要侵入有燕山期花岗岩，基岩上面为第四系覆盖层，覆盖层主要由长江淤泥的细粉沙、亚沙土、亚粘土等全新纪的淤泥质分布于河漫滩地带。园区附近主要地表水有长江、京杭大运河和古运河。区域地下水不丰富，处于丹徒火成岩裂隙含水带外缘，单井涌水量小。

镇江市京口区城东垃圾填埋场位于市区城东京口区象山乡焦山南截洪坝下游500m处荒芜泽地地带，北临长江、南靠老江堤、西依朱家门、东侧为长江滩地，占地面积83ha。

民营加油站及周边所在区域的地貌类型为山前坡洪积倾斜平原，总体上地形较平坦，微地貌起伏，地势北部稍低，地面标高15～30m。

1.2 地下水采样处理与分析

1.2.1 监测井的布设

为更有代表地评价地下水水质状况及污染程度，我们选择了三个代表性的地区作为评价区域，分别是索普工业园、垃圾填埋场和民营加油站。事先参考三个地区的地质图、地质剖面图和已有的水井参数等，分析含水层分布、地下水流的方位、走向[1]等；了解地下水补给水源的分布和水文状况；调查周围人类活动、建筑房屋、土地利用情况、农田、工厂等。采样点依据均匀分布、重点地方加密的原则在工业园、垃圾填埋场和民营加油站分别布设10个、5个和2个监测井。

1.2.2 地下水监测指标

现场测得的地下水参数和相对应的监测井点位，见表1。

表1 地下水基本参数

1.3 土壤采集处理与分析

1.3.1 土壤采样

土壤样品是在监测井周围20m内按照对角线法布设4个采样点，用采样器垂直采取10～20 cm 的表层土壤, 将4份土样混合均匀作为该点的土壤样品, 为了携带方便按四分法取 1 kg土壤装入样品袋密封保存[3]，记录土样编号、采样地点。

1.3.2 土壤样品的制备

将土样在硬纸上摊铺成约2cm厚的薄层，并覆盖白纸防止污染，放置于室内阴凉通风处进行风干，在此过程中，间断地翻动、压碎，拣出沙砾、碎石及植物碎片等杂物。经过一周后，用研钵将已风干好的土壤样品进行研磨，并将研磨好的样品充分通过 2mm 尼龙筛，然后用四分法分取约50g土样量，置于研钵中充分研磨，使其全部通过0.149mm 筛子，筛后的土样全部置于牛皮纸袋中，充分混匀，待测[4]。

2 结果与讨论

2.1 地下水分析结果

在17个监测点位中选出三个代表性的监测井数据列出，见表2。表中仅列出可检出组分，重金属汞、铍、铜、锌、总铬，石油类的苯胺类、邻硝基氯苯、四氯化碳、苯、氯乙烯等，农药中的敌敌畏、DDT、乐果、六氯苯等，氰化物等未检出物及总大肠菌群少于3个，所以不再列入。

表2 部分监测井水质分析结果

注：1.表中未显示单位的项目的单位统一为mg/L。2.表中出现‘--’表示未检测出该物质。

根据GB/T14848-93《地下水质量标准》，综合上表2中的数据，可以得到主要污染物有：氨氮、亚硝酸盐氮、总硬度、氟化物、铁、锰、细菌总数。

2.2 地下水中不同污染因子的污染状况

2.2.1 氨氮的分布状况

氨氮是地下水监测的主要对象之一，也是本项目中已检测出的污染物之一。分析研究区中氨氮的分布可以反映镇江市地下水中氨氮的整体分布。因此，对17个监测井中的氨氮含量做图来分析其在地下水中的分布状况，如图1。图1中1-10是工业园，11、12是民营加油站，13-17是垃圾填埋场。从图中可以看出， 12、13、14、15、16号监测井中氨氮含量高达1.32mg/L、11.4mg/L、9.7mg/L、2.54mg/L、6.75mg/L，都超过了0.5mg/L(GB/T14848-93《地下水质量标准》中Ⅴ类水的限值)。总体上垃圾填埋场的氨氮污染严重，超标率为80%。民营加油站所代表的12号氨氮超标而11号合格，所以人们居住区的氨氮有50%的可能超标，而索普工业园区仅有5号监测井氨氮含量为0.3mg/L，超出了Ⅲ类水标准限值；其他的监测井属于在合格的范围内。因此，工业园区地下水中氨氮超标可能较小。

用同样的方法分析地下水中亚硝酸盐氮的含量，其中第4、6、13、15、16监测井超过了0.2mg/L。工业园的超标率是20%，而垃圾填埋场是60%。

姬亚东[5]在其论文中指出：出现在地下水中的氨氮主要是由垃圾和生活污水中含氮有机物被微生物分解产生的。所以，出现垃圾填埋场和民营加油站的地下水氨氮超标的情况。而地下水中亚硝酸盐主要来源于地下水中氨氮转换硝酸根的中间产物和工业污水中亚硝酸盐向下渗漏。

图1 各监测井中氨氮的含量

2.2.2 阴离子表面活性剂的分布状况

阴离子表面活性剂是能在水中电离后起表面活性作用的部分带负电荷的表面活性剂，主要分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类，是人工生产的有机类物品。从图2中可以看出阴离子表面活性剂在三个地区的地下水中都有出现，其中垃圾填埋场中含量最高。

图2 各监测井中阴离子表面活性剂的含量分布

阴离子表面活性剂的应用很广泛，例如：肥皂，全市都在使用，就极有可能会出现污染，其中垃圾填埋场是集中这类废弃物品的地方，所以该点位的阴离子表面活性剂含量是最高的。

2.2.3 地下水中总硬度分布状况

地下水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量。从图3中可以看出三个监测区地下水中总硬度的含量差别不大，分布较为平均。地下水中总硬度超标率超过50%。镇江市地下水存在总硬度污染的情况。

总硬度超标有2个原因：(1)镇江市在我国南方，属于亚热带季风气候，全年降水充足，雨水冲击土壤中的石灰岩、石膏等，使土壤中的Ca2+、Mg2+溶解到地下水中；(2)由于近10年来镇江市的地下水一直处于过量开采的状态，使地下水位下降，地下水中总硬度增加。镇江市地下水10年前的总硬度的平均值是400，而现在是460，一部分原因可能是地下水的过量开采。

图3 各监测井中总硬度的含量

2.2.4 地下水中铁、锰的分布

根据表2初步分析得到铁、锰的含量存在超标的情况。现在对17个监测井中铁、锰的含量分别作出柱状图，如图4、图5。图4中存在3个含量很大的监测井，分别是第11、13、14号监测井。其中，垃圾填埋场中铁含量>民营加油站>工业园。图5中11-17号监测井的含量明显超过0.1mg/L，而且其中含量分布均匀；1-10号中除了5号监测井中锰含量超过0.1mg/L，其他的都没超过。说明了垃圾填埋场和民营加油站存在铁、锰含量超标。

图4 各监测井中铁含量

图5 各监测井中锰含量

土壤、垃圾中的铁、锰都是以不溶性固体存在的(Fe3O2、MnO2)，在酸性情况下，Fe3O2、MnO2可以与有机物发生氧化还原反应生成可溶的Fe2+和Mn2+[6]。这与监测出的结果符合：该地区存在有机物的排放。

2.3 水-土之间的关系分析

2.3.1 研究区土壤分析结果

对研究区土壤的组分进行了检测分析，得到各个组分的含量。检测出了总磷、铬、砷、汞、有机质、总氮、镍、铅、铜、锌、镉和六氯苯，而氰化物、萘、DDT、四氯化碳、苯、氯乙烯、氯苯、敌敌畏和乐果等未检出。

根据GB 15618—2008《土壤环境质量标准》(修订)，土壤质量划分三级。第一级是环境背景值：土壤组分的含量基本上保持自然背景水平，是保护土壤环境质量的理想状态。第二级是筛选值：初步筛选、判定土壤污染危害程度的标准土壤中污染物监测浓度。比筛选值低被认为无土壤污染危害风险；比筛选值高认为有可能具有污染危害，但是否有实际污染危害还需要进一步调查和肯定。第三级是整治值：土壤中污染物造成实际危害的最小值。

由于研究区位于城市工业区和住房区，取相关检测项目的部分标准作为评价标准对测得的数据分析，得出检测出的组分都没有超过第二级标准，所以研究区无土壤危害风险，仅仅是铅、锌、镉超过土壤本底值。

2.3.2 地下水中铅的来源分析

铅既在地下水中出现又在土壤中出现，因此，本文分析地下水中的铅是否受到土壤中铅的影响。对土壤和地下水中的铅含量做折线图，如图6。由图的前半部分我们看不出什么关系，但由图后半部分可以发现该地区地下水中的铅与土壤中的铅含量可能存在一定的相关关关系，“江苏省镇江市地下水基础环境状况调查评估报告”(未公开)亦支持此观点，但是否存在正相关关系，有待后续加大数据采集密度，进行更为严谨的论证。因此，我们根据目前掌握的资料可初步推断该地区地下水中的铅是由土壤中的铅提供的。该地区是垃圾填埋场，污染源中污染物只能通过雨水淋溶向地下水渗透，进而污染地下水。那么，工业园中地下水中的铅含量的来源就不仅仅是土壤中铅溶解渗透到地下水的，还有工业加工产生的铅排放到河流、水沟中，最终渗漏到地下水中。

图6 土壤与地下水中铅含量对比图

2.3.3 水中污染物的来源

通过上文中对土壤和地下水中铅含量的对比分析得到地下水中铅不仅来自土壤中铅的溶解而且还有来自人类活动。本次实验得到地下水中主要的污染物是：氨氮、亚硝酸盐氮、总硬度、氟化物、细菌总数、铁、锰。其中氨氮和亚硝酸盐氮在土壤中的含量较少，在土壤中未检测出氟、铁、锰、钙、镁等元素的化合物。我们可以得到镇江市地下水中主要污染物的主要来源不是土壤而是有其他的污染源。

根据上文中对氨氮、亚硝酸盐氮、铁、锰、总硬度和阴离子表面活性剂的分析，氨氮在垃圾填埋场中含量是最高的，其次是民营加油站，而工业园最少。这表明氨氮的来源是垃圾堆和生活污水。姬亚东[5]在其论文中总结出地下水中氮污染的主要来源，其中有生活污水、垃圾堆和排放污染物的水沟。亚硝酸盐氮在垃圾填埋场的含量最高、工业园次之，亚硝酸盐氮的来源是垃圾堆中含氮有机物分解和附近工厂的排放。铁和锰与氨氮的分布是一样的，在垃圾填埋场中含量最高，民营加油站次之，铁、锰的主要来源是人类活动产生的。阴离子表面活性剂是人类活动产生的；地下水铁、锰超标主要是垃圾堆、生活污水的有机物与土壤中铁、锰氧化还原反应产生的。

结合以上的分析得到：镇江市地下水主要污染物的主要来源是由人为产生或受到人类的影响产生的。

3 结论

(1)镇江市地下水主要超标物质有氨氮、亚硝酸盐氮、总硬度、氟化物、细菌总数、铁和锰，其超标率分别为29.4%、29.4%、52.9%、5.9%、11.8%、17.6%和47.1%。

(2)研究区的土壤中的各组分均未超过国家二级标准，可以得出研究区无土壤危害风险；地下水中主要污染物的来源主要是人为活动造成的，与土壤无明显关系。

[1] 吴剑锋.郑春苗.地下水污染监测网的设计研究进展[J].地球科学进展,2004,19(3):429-436.

[2] 何晓文，蒋蓉，许光泉等.淮南矿区浅层地下水水质分析与评价[J].水文，2010，30(4)：18-22.

[3] 李建国，濮励杰，廖启林，等.无锡市土壤重金属富集的梯度效应与来源差异[J].地理科学2014，3(34):496-504.

[4] 刘天琪.猪粪堆放点周围土壤中磺胺分布特征[D].南京信息工程大学，2011.

[5] 姬亚东.银川地区地下水质量评价及氮污染成因分析[D].长安大学，2003.

[6] 周锴锷，王赫生，龚建师.淮河流域平原区浅层地下水铁锰分布特征及成因浅析[J].资源调查与环境，2014，35(2):147-151.

A study on the analysis of the status quos of groundwater quality in Zhenjiang

Cao Qin

(Zhenjiang Environmental Monitoring Center, Zhenjiang 212000, China)

In order to investigate the content of the groundwater in Zhenjiang City for supporting comprehensive evaluation of water quality and health risk, 17 representative monitoring wells were set, among which 10 were set in Suopu industrial park, 2 were set in private gas station and the rest of 5 were set in MSW landfill. Water samples and soil samples collected from those sampling site were analyzed. The results showed that the main indicators that exceeded relevant water quality standards included ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, hardness, fluoride, bacteria number, Fe and Mn. Correlation between results of groundwater and surrounding soil samples was found insignificant as they were compared, indicating that the pollutants may come from anthropogenic activities.

Zhenjiang City ; groundwater; soil; water quality analysis

2017-04-19;2017-05-12修回

曹芹(1975-)，女，高级工程师，从事环境监测工作。E-mail：16751842@qq.com

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