黔东南三穗县八弓镇地下水现状评价与分析

刘明博，陈轶平，侯亚华

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局六总队，贵州 凯里 556000)

前 言

三穗县位于贵州省东部，隶属于黔东南苗族侗族自治州管辖，属低山沟谷地貌，整体上西高东低，为中亚热带温和湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，主要的饮用水供水水源为地下水。城郊八弓镇紧挨县城，人口密度较大，加之矿产资源的开发利用，使得区内的地下水环境问题日益突出[1～4]。目前，贵州省的地下水质量研究主要集中在大范围整体上，金云龙等[5]通过聚类分析法将贵州主要地区划分为三类污染程度；华兴等[6]对贵州省地下水的开发利用中存在问题进行分析，并提出保护管理措施。三穗县八弓镇地下水质量研究近乎空白，水文地质资料大多仅局限于地下水的分类和特征。地下水质量评价方法较多，本文根据以往采集的水样数据，采用单指标标准指数法结合超标倍数对八弓镇浅层地下水质量展开研究，收集相应的基础数据，探讨地下水水质影响因素，旨在为后期地下水的开发利用与保护及地下水污染防控提供正确的依据。

1 研究区概况

1.1 地理环境

八弓镇位于黔东南苗族侗族自治州三穗县县城西南端，地处东经108°32′～109°04′、北纬26°47′～27°04′之间。属低山沟谷地貌，整体上西高东低，为中亚热带温和湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，多年平均气温为15.0℃，降雨量年内分布不均匀，6～8月为集中降雨季节，多年平均降雨量1 111.7mm，相对湿度年平均为81%。

1.2 水文地质条件

流经八弓镇的河流台烈河，常年有水，受季节性影响，夏季汛期偶发洪水，冬季枯水期水量较小，受大气降雨及生活用水补给，经河道向北东地表径流汇流于县城邛水河。

受构造应力作用下，区内发育北东向三穗向斜、北东向高乌山断层及近东西向清洞断层，岩层较为破碎，节理裂隙发育，断层两盘出露地层为青白口系到寒武系地层。构造形成的节理裂隙既是地下水的运移通道，又是地下水的储存单元。根据含水介质形态及地下水赋存状态，区内地下水类型分为松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水。松散堆积层主要为第四系残坡积物以及冲积物组成，且广泛分布。基岩出露主要为寒武系下统(∈1)页岩，且大面积为杷榔组灰绿色含云母页岩。页岩透水性弱，起到隔水作用，受北西向构造应力作用，北东向构造发育，如三穗向斜(轴向约35°)和三穗断层(走向约50°)。地下水主要储存于页岩风化裂隙中，且随着深度的增加，岩层孔隙率越来越小，含水性越来越弱。

大气降雨为区内地下水的主要补给来源。大气降水在山脊或斜坡通过残坡积物孔隙、风化裂隙及构造裂隙入渗补给地下水，地下水在构造风化网状裂隙中运动，顺着含水层倾斜方向，由山脊、斜坡向低洼地带运移，一部分于溪沟底或着两侧以分散渗出或泉水形式排泄于地表，汇聚而成地表溪流，受地貌因素控制，最终汇入台烈河；另一部分则在含水层中继续径流，直至台烈河底才以分散排泄的方式排入台烈河中[7]。

2 地下水质量评价

本文采用标准指数法对区内地下水现状进行质量评价，质量指标参照 《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)中4.2表1。

表1 八弓镇水样分类Tab.1 Water sample classification table of Bagong Town

2.1 地下水样品采集与测试

2.1.1 水样采集

测试基于2018年在黔东南三穗县八弓镇采集的8组水样，其中地表水2组，浅层地下水6组，水样采集点如下图所示，采集点主要为居民饮用水井/泉，水样点分类及功能性如表1所示。采样过程中首先准备8个5L的水壶，用自来水反复冲洗3～5次；其次在采样现场用采样水再次冲洗3～5次；最后使采样水缓慢流入水样壶，直至满溢，密封壶口，并将水样编号，贴加标签并贴上标签。

图 水样采集点分布图Fig. Distribution of water sampling sites

2.1.2 水样测试

为提高评价标准，地表水评价标准本文按照地下水评价标准进行评价。按照《环境影响评价技术导则地下水环境》(HJ610-2016)和《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001)等要求，在样品送样和测试过程中均经过严格质量把控。样品检测委托具有计量认证资质“贵州省地质矿产勘查开发局下属从事地质试验测试分析研究的贵州省地质矿产中心实验室”进行测试，并依据相关国家规范，对地下水质量指标测试方法包括：电感耦合等离子体发射光、盐酸标准溶液滴定法、离子色谱法、纳氏试剂分光光度法、离子色谱法、萃取分光光度法、异烟酸-吡唑啉酮比色法、电感耦合等离子体发射光、原子荧光光谱法、二苯碳酰二肼风光光度、乙二胺四乙酸二钠滴定、酸性法等。测试地下水质量指标总计28项，包含：钾、钠、钙、镁、氨氮、硫酸根、重碳酸根、碳酸根、氢氧根、氟化物、硝酸根、亚硝酸根、汞、铅、砷、镉、铁、锰、铬、总硬度、氰化物、挥发酚、溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、溶解性总固体、pH和电导率。参与地下水质量评价的指标总计18项，包含一般化学指标9项，毒理学指标9项，具体如表2所示，各指标测试浓度，标准指数及超标倍数详见表3。

表2 地下水质量评价指标一览表Tab.2 Evaluation indexes of groundwater quality

2.2 评价方法

根据地下水导则的要求，地下水水质现状评价应采用标准指数法。标准指数>1，表明该水质因子已超标，标准指数越大，超标越严重。

(1)对于评价标准为定值的水质因子：

(1)

式中：Pi—第 i 个水质因子的标准指数，无量纲；

Ci—第 i 个水质因子的监测浓度值，mg/L；

Csi—第 i 个水质因子的标准浓度值，mg/L。

(2)对于评价标准为区间值的水质因子(如 pH 值)，其标准指数计算方法

见公式(2)、公式(3)：

(2)

(3)

式中：PpH：pH的标准指数，无量纲；

pH：pH 监测值；

pHsd：标准中 pH 的下限值；

pHsu：标准中 pH 的上限值。

3 结果与讨论

3.1 地下水水质综合评价结果

从表3可以看出，台烈河水域总体水质稳定，通过主要指标检测，水质整体呈中性偏弱酸性，总硬度和溶解性总固体普遍较低，属于低矿化度的淡水，水化学类型总体为重硫酸-碳酸钙型水。水中有害微量元素甚微，挥发酚、氰化物、汞、镉、六价铬的浓度基本全部低于检测限，挥发酚、氰化物、汞、六价铬仪器未检出，镉大多都经仪器检测出。污染性指标包括pH、氨氮、镉、锰和硫酸盐，一般化学指标占到80%，毒理学指标占20%，一般化学指标在地下水污染中所占的比重大于毒理学指标。

以《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)中Ⅲ类水指标及限值为标准，并参照其他类水质量指标，结合表3，对所采集水样进行水质分类说明：

SSY-01水样指标pH浓度为6.47mg/L，已超标准6.5～8.5mg/L，标准指数为1.06，轻微超标，其余检测指标均在Ⅲ类水质量标准范围内，SSY-01水为Ⅳ类水；SSY-02、SSY-03、SSY-05、SSY-07和SSY-08水样检测指标质量标准满足I-Ⅲ类水；SSY-04水样pH浓度为5.03 mg/L，已超标准6.5～8.5mg/L，标准指数为3.94，超标倍数为0.27，中度超标，氨氮浓度为0.58mg/L，标准指数为2.9，超标倍数为1.9，锰和硫酸盐含量为3.05mg/L和288.71mg/L，超Ⅲ类水限值标准，毒理学指标镉检测含量为0.018mg/L，标准指数为1.8，超标倍数为0.8，综合SSY-04水为V类水；SSY-06水样锰超标，检测水样含量为0.235mg/L，标准指数为2.35，超标倍数为1.35，为Ⅳ类水。

3.2 成因讨论

根据评价结果可知：寨坝SSY-01水样点pH轻微超标；SSY-04水样点pH、氨氮、镉、锰和硫酸盐超标，超标倍数分别为0.27、1.90、0.8、29.5和0.15；SSY-06水样点锰超标1.35倍。

三穗县八弓镇地下水污染源于人类活动和原生水文地质条件的改变[8-9]。

分布于寨坝村的SSY-01号水样取自于田地边的水井，并在水井边发现废旧化肥农药袋，其pH含量轻微超标，为农业生产使用化肥农药造成的土壤酸化引起；SSY-04位于砖厂内，现已废弃。经过对砖厂现状调查发现SSY-04水样点pH、镉、锰和硫酸盐超标的主要原因是：砖厂内部大片裸露的黑色炭质页岩中夹有钒、锰、镉等矿物质，其受风化剥蚀和大气降雨淋溶作用影响，内部的大量重金属离子会被迁移到地表水和地下水中，使得地下水中的重金属离子含量超标。同时废弃砖厂堆积的煤矸石长期裸露于大气中，经自然风化、雨水淋虑后，其中的有害成分很容易进入土壤和水体，造成地表水和地下水的酸化。氨氮超标源于砖厂内部住户饲养动物(牛、鸭子和鹅)粪便排放所致。

地表水SSY-06位于台烈河水域下游，受地形地貌影响，台烈河上游水域聚集的大气降雨通过路边人工修建的沟渠径流通过SSY-06水样点，于桥头排泄于台烈河，SSY-06水样锰超标，主要是因为上游(SSY-04)排泄的金属离子所致，并在大量的地表水中被稀释至超标1.35倍。

4 结 论

近年来原生水文地质环境的改变和人类活动的增加是影响八弓镇地下水质量异常的主要因素。

4.1 三穗县八弓镇人类畜牧业活动影响部分水质点氨氮超标。

4.2 裸露的含钒矿和锰矿页岩地层，受人为、地质以及大气降雨淋虑作用的影响，是水体pH、镉、锰和硫酸盐超标的主要原因，同时裸露堆积的煤矸石也对地表水和地下水造成一定的污染。

4.3 SSY-04水质点锰含量超标及pH、镉、硫酸盐轻微超标，钒、锰、镉等有害重金属离子会随雨水淋滤及大气扬尘等方式迁移到附近低洼土壤或水体中，造成较严重的包气带水以及土壤污染，进而对生态环境和附近居民的健康带来危害。建议应对该点附近黑色页岩开挖剔除或深埋封闭处理，同时对堆积煤矸石进行剔除搬。

4.4 8个水质点中，一个(SSY-04浅层地下水)为V类水，且不是居民饮用水；受SSY-04水质点的排泄影响，SSY-06地表水受到轻度污染，锰超标1.35倍，为Ⅳ类水，适用于农业和部分工业用水；寨坝SSY-01人为因素(化肥农药使用过量)造成浅层地下水水体轻微受染，采取相关措施可使水体指标达到Ⅲ类水。其他五处水质指标均满足Ⅲ类水质量常规指标，适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水。

4.5 整体上三穗县八弓镇雨量充沛，相对湿度大，地下水水质较好，对部分污染源进行处理后，水质指标均可达Ⅲ类水，但不能放松对水资源的保护，需规范畜牧业和乡村工厂的用水排放管理制度，加强居民饮用水的定期检查，确保用水安全。