齐齐哈尔地下水环境影响因素分析与污染对策

张 昕

(齐齐尔市水政监察支队，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

1 自然因素

1.1 气象因素

1)降雨量对地下水水质动态的影响。据评价区多年气象资料，每年的8—11月地下水位的上升，同时也引起水化学成份的变化，从历年水化学资料比较可知，潜水高锰酸盐指数、pH值、Fe3+、HCO3-、Cl-、酚含量偏高，是由于大气降水渗入的溶解、溶滤所致。其中高锰酸盐指数、Cl-、酚含量的增加，是降水溶解有机和无机物渗入造成。HCO3-含量的增加无疑是由于富含CO2的大气降水对岩层的溶滤结果。pH值的增高与碱性氧化物的溶解和HCO3-含量较大有关。pH值的减少，地下水酸化，与水质污染有关。钠离子的减少，未查明原因。在特定时期，潜水处于低值时期，是由于潜水补给量不足，水中化学组分处于浓缩时期，水中氧化作用减弱，造成潜水的溶解性总固体及部分离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+、Mn2+、SO42-、NO3-等含量有所增高。从区域水化学成份的动态变化可知：在雨水充沛时期大气降水固然有溶解溶滤作用，而使潜水化学组份含量增大，但随着大量低矿化淡水的渗入，交替作用增强，致使潜水化学组份被稀释，故在雨水充沛时期大部分离子含量较低。

2)蒸发、相对湿度、温度的影响。4、5月份，蒸发量偏大，相对湿度较小，应有利于潜水各种组份的浓缩富集，但由于此时区内大部分土壤冻结层尚未完全融化，潜水位仍处于低值，水化学动态不易受蒸发的影响；每年6、7、8月，气温高、湿度大，同期潜水位偏高，湿热环境造成潜水处于氧化环境之中，有利于各种氧化作用的进行，但总的来说，在气象诸因素中，以大气降水占主导地位，其它因素次之。

1.2 水文因素

评价区内潜水与嫩江水有着密切的水力联系，潜水与嫩江水的互补关系，而引起了潜水的动态变化。对水质来说，在河谷区，潜水与江水水化学交替作用比较强烈，江水与沿江一带潜水水化学类型基本一致。多为HCO3—Ca型水。pH均为7左右。pH值是控制地下水中砷的形态及活动性的重要因素。砷的溶解性随着pH值的升高而增大，促进砷的解析附，进而使部分原来吸附在黏土物质或铁锰氧化物上的砷进入地下水，导致局部地下水中砷含量偏高[1]。

1.3 地质、地貌因素

评价区地势平坦，地表多有透水性较好的岩性分布，据地质调查资料胡屯、查罕诺一线以东地区，地表有薄层粉质黏土(下为砂、圆砾)，盐渍土发育，以西至嫩江河谷两侧的大部分地区为透水性较好的粉土、粉细砂分布，盐渍土不太发育。如此在降雨的影响下，使潜水中总盐量及易溶离子K+、Na+等，出现了由西向东含量增加的变化特征。水化学类型由西向东为HCO3—Ca、HCO3—Ca·Na、HCO3—Na·Ca型水。潜水含水层中富含淤泥质粉质黏土，是造成潜水中铁、锰及有机物含量增高的原因所在，淤泥质粉质黏土在形成时富集大量的铁、锰物质及有机物。当它处于地下封闭的环境中，淤泥质粉质黏土中的有机物不断分解形成还原环境，使得土壤中富集高阶铁、锰物质还原成低阶铁、锰物质。然而低价的铁、锰物质是易溶于水的，随着高价铁、锰物质的不断被还原，形成的低价铁、锰物质逐渐向水中迁移扩散，导致潜水局部地带铁、锰的含量普遍升高。铁、锰及有机物的含量分布直接受淤泥质粉质黏土的分布控制。一般在潜水含水层中，若含有淤泥质粉质黏土则附近的潜水中铁、锰及有机物的含量九相对高，而远离地段，含量随之下降。地下水中较高含量的铁元素反映了含铁物质的存在，其对砷有强烈的吸附作用，使砷富集在含铁物质上，导致局部砷含量偏高。而当地下水变为还原环境，随着铁氢氧化物的还原，吸附在其上的砷释放到地下水中，导致局部地下水中砷含量偏高[2]。。

1.4 人为因素

区内及其周边区域工农业发展迅速，每年都有大量的工业废弃物和生活废弃物排出，农药和化肥的使用量也逐年加大。

1)工业“三废”的影响。据齐齐哈尔市经济统计年鉴(2015年)，区内有规模以上工业企业167个。工业三废排放量大，并有逐年上升的趋势(见表1)，这些废水可通过排污水渠排入水库，部分则通过区内工业渗坑(井)排出。资料表明，废水中含有毒害物质COD、BOD5、SS、酚、CN、Hg、As、Cr6+、Cu、Pb、Zn、Cd、油类、硫化物、及有机物等。在通过排放途径、介质排出时部分则渗入地下，污染地下水。

表1 1990—2015年工业“三废”排放量统计表

区内工业固体废弃物总堆放量达462.51×104t/a。废弃物中有锅炉渣、粉煤灰、钢渣、工业粉尘、有色金属渣、滤泥等。这些固体废弃物均为露天堆放，部分则填坑，防渗、防风措施差，经风吹、雨淋、会把有毒有害物随降水渗入地下，污染地下水。

据统计，区内有工业锅炉，窑炉、烟囱、车辆，排出的废气量可达1676.81×108m3，废气中有烟尘、SO2、CO、NO等，随降水落到地面，水溶后渗入地下，污染地下水。

2)生活废弃物、农药、化肥及污灌的影响。据齐齐哈尔市统计局2015年统计资料，齐齐哈尔市区现有人口132万，若生活污水按0.05t/d·人计，排放量达6.6×104t，部分通过污水渠系排出，部分通过区内生活污水渗坑渗入地下；生活垃圾排放量为59×104t/a，而部分随意填坑倾倒。除此，区内有旱厕若干个，大部分陈旧或没有防渗措施，造成区内潜水细菌、NO3-含量增加。在历年的水质检测中发现区内的潜水硝酸盐污染，主要是生活废弃物所致；在市区及近郊潜水中均有细菌检出(2012年资料)，细菌总数100个/ml，卜奎浴池高达100个/ml，大肠菌群大部分井点有检出，一般含量<3—10个/ ml ，这说明生活废弃物对潜水影响较大。

评价区大部分为农业区，据齐齐哈尔市2015年统计年鉴，区内农业化肥施用面积达5×104ha以上，主要施用氮肥和磷肥，平均年施用氮肥100t、磷肥100t，使用农药主要有乐果及除草剂等。平均使用量约 100×104kg(见表2)，这些农药、化肥的使用，除了部分被植物吸收外，部分残留于土壤中，当降水或污灌时，随水份渗入地下污染地下水。评价区内的潜水污染较明显，且NO3近年来明显高于前些年，超标面积有

所增大，即与此有关。污水灌溉、井灌水的回渗，既可造成潜水位回升的变化，也可引起水质的污染，见表2。

表2 多年城市污水排放量、化肥农药施放量及有效灌溉面积

2 承压水水质影响因素

2.1 天然因素的影响

主要表现为地层岩性、地下径流的影响。

1)地层岩性的影响。区内承压水与上层潜水有一定的水力联系，承压水动态是较潜水动态滞后的，其原因是由于承压水含水层与潜水含水层之间隔水层变化较大，分布不均匀，局部有“天窗”存在，导致了潜水越流补给和渗漏补给，从而引起了水质的变化。由同位素测试可知，承压水也是由大气降水转化而成，因而水质成份主要来源于地下水对岩石的溶滤作用。由于承压水径流滞缓，溶滤作用微弱，故使历年水化学成份变化不大。

2)地下水径流影响。根据水文资料，区内中、下更新统承压水含水层导水性好，承压水在流动过程中，一方面受上游地下径流的补给，另一方面以排泄方式流向区外，而引起了承压水动态的变化。

2.2 人为因素的影响

地下水长期开采导致地下水位持续下降，改变原有的水动力条件，使水质较差的第四系潜水通过天窗越流补给承压水，从而影响地下水水质情况。在齐齐哈尔北市区，由于承压水被长期持续大量开采，产生了水位降，目前已形成明显的小范围水位降落漏斗。由于水位动态的变化，水中的溶解性总固体、高锰酸盐指数、Mn2+、Cl-、酚等其含量，丰水期高于枯水期，而K+、Na+、Fe3+、NH4+的含量则相反。

3评价区数据分析

1)由评价区地下水中单项分析结果得知，第四系上更新统孔隙潜水以NH4+超标率最高，依次是砷、总大肠杆菌、NO3-、NO2-、溶解性总固体和耗氧量超标率较低。第四系中、下更新统孔隙承压水以氨氮、总大肠杆菌、细菌总数超标为主。

2)第四系上更新统孔隙潜水水化学类型较复杂，以HCO3-Ca·Na、HCO3-Na·Ca和HCO3-Ca型水为主，其次为NO3·SO4·HCO3-Ca·Na、Cl·HCO3-Na·Ca、HCO3·Cl-Ca·Na NO3·HCO3-Ca，多分布在城市污染严重区域。导致该层水质评价等级跨度较大，采用模糊数学综合评判法、综合污染指数法分别对地下水水质环境进行评价，通过对比分析，采用乐观状态与悲观状态分类等级，选取悲观状态确定等级。本次评价水体评价等级从Ⅱ类至Ⅴ类。采用内梅罗指数对区内地下水水质进行污染评价，结合区域1984年水质资料，通过区域评价图分析，现阶段水质污染分区为三个区域，水质一般区、水质较差区、水质很差区，与1984年对比少了水质良好区。

3)由于第四系中、下更新统孔隙承压水，埋深一般>40m，封闭性好，受气候、水文和地貌等因素影响较小，地下水径流滞缓，为还原的水文地球化学环境，化学作用以吸附和离子交换为主，水化学成份的分布相对稳定以HCO3-Ca·Na、HCO3-Na·Ca和HCO3-Ca型水为主。由于评价区上层顶板区域性厚度不均，导致该层水体不同程度污染，但污染程度较小，水体评价等级从Ⅰ类至Ⅴ类。通过内梅罗污染评价法分析，区内第四系中、下更新统孔隙承压水污染评价水质分级为良好型、一般型，该层水体质量良好，受污染小。

4)其中，铁、锰、硫酸盐和总硬度的超标倍数较大，主要的原因是由于当地的地质环境所导致的；其次污水在下渗过程中，使土地可交换的Ca和Mg溶解吸进入地下水中，而使水中的Na和K被吸附到土颗粒表面，使地下水硫酸盐、溶解性总固体和总硬度升高。

4 影响因素分析

对于潜水动态的影响因素主要是气象、水文因素。影响气象的主要因素是降水。气象因素是普遍的，水文因素的影响是局部的。人为因素主要是工业“三废”和生活废弃物、农药化肥、农田灌溉和人工开采利用，而这些因素主要受局部的、小范围的影响。对于承压水，主要是地质、水文地质条件的影响，人为因素主要是人工开采利用承压水。

5 对策措施

5.1 建立水质监测网，加强水质监测，发现问题及时解决

建立地下水水质监测网，逐步完善地下水监测体系，加强重点区域主要超标项目的监测，对超标项目实行动态观察，从而进行针对性的水改工作，并系统掌握地下水水质的动态特征和污染变化，为保护该区域地下水提供科学依据。

5.2 加强饮用水源地的保护

齐齐哈尔市中心城区属水量充沛区，因此生活供水主要为开采地下水供应的，部分地区为地表水供应。因此对于饮用水源地，在其保护范围内禁止设置废渣堆场、有害化学品堆栈或仓库等。

城区外围村屯地下水质污染指标主要问题是菌落总数，因此要注意卫生防护，在供水设施周围不得设有化粪池和生活垃圾等污染源。加强消毒工作，改善饮水的卫生质量。

5.3 加强地下水保护

经本次分析，齐齐哈尔市中心城区地下水质现状为较差，加强地下水的保护不容忽视。因此，要求工农业用水要合理布局和合理选择水源。从水质考虑，地下水上游水质较好，下游矿化度较高，水质较差。在利用方面，应优先考虑把上游、中游 做为生活用水和农业用水的主要来源。工业布局应设在灌溉区和城市的下游，应以开发潜水层为主。由于评价区地下水开采较集中，所以不仅要建立统一的地下水管理机构，而且要制定出统一的地下资源开发和污染控制规划，同时还要制定出相应的经济政策法规对各类污染地下水资源的行为采取经济制裁。这样不仅能防止出现对地下水无节制地开采而造成地下水资源的破坏而且能减少控制地下水的污染。

5.4 加大宣传力度，提高公众环境意识

可通过电视、广播、报纸等信息媒体和培训班等不同宣传手段，宣传国家制订、颁布的一系列有关水污染防治的法律法规、地下水损耗，全面提高人民对地下水污染危害的认识，提高公众环境参与意识，增强全民环境保护意识，增强公众环境优患意识，从自身做起，节约粮食及能源，节约用水。通过增强决策对地下水污染防治的重要性认识和提高领导层的环境保护意识，从而使他们在资金、政策等方面给予支持，并加强污染源监管的力度。要让全国人民充分认识到，水资源是关系到一个国家、一个民族否持续健康生存和发展的大问题。

5.5 控制污染源的排放

在农业中使用现代科学的耕作方式以及高效的灌溉技术。避免化肥、农药过剩，要科学合理的施肥施药技术。既不会造成资源的大量浪费，又不会严重污染地下水，既增产高产，又能少污染环境；对于农业的灌溉，应采用高效的灌溉技术，如滴灌和喷灌，不仅能达到节约用水的目的，还能减少灌溉污水对地下水的污染。

在工业中采用不用水或少用水的工艺流程和设备，不用或少用易产生污染和原料投入生产中；鼓励工业用水循环利用，有效地减少污水量的排放；严格控制工业体系中废弃物和废水的排放标准，不达标绝不允许排放。

5.6 建立联合生产体系

联合生产是在一个整体生产过程中可加工多种产品，它可达到物料综合利用和化工过程相互利用的效果。从理论上讲，物料可以全部被利用，将产生污染物的量降到最低，这既提高了原料的利用率又保护了环境。

6 结 语

地下水污染是全人类面临的迫切需要解决的问题之一，为了保护地下水资源，使其免受或少受污染，只有加强政府的监督管理力度和政府领导的责任心，才能使保护环境和环境法规得以实现。对于产生地下水污染的各种污染途径，政府部门要定期有计划的监督管理。利用3S技术与地下水水质监测方法相结合，建立与地理信息系统相结合的评价系统，可以更好的保护和利用地下水资源，还能做好合理开发地下水的规划。同时要采取有效的预防和治理措施。如果人人都行动起来，则人类不会因最终干渴而焦虑了。