柬埔寨中部地区地下水污染特征研究

朱 鹏， 王 运， 赵志斌， 杜亚龙

(1.核工业二〇三研究所，陕西 咸阳 712000；2.东华理工大学 地球科学学院，江西 南昌 330013)

柬埔寨地处中南半岛南部，国土面积约181 035 km2，海岸线长为460 km，年平均降雨量为1 400～3 500 mm，境内河流包括湄公河和洞里萨河。柬埔寨境内地表水约750亿m3，地下水约176 亿m3。由于地下水开采利用程度极低，且两河流域地下水存在铁、砷、大肠杆菌超标等问题，致使柬埔寨饮用水环境成为全球最恶劣的饮水环境之一。尤其是农村的饮用水，管道供水普及率较低，农村住户一般掘井取水，或直接饮用未经处理的河水、湖水和小溪水或雨水，水质极少达到世界卫生组织饮用水标准(林思等，2015；耿清格等，2015；李妍清等，2018；赵萍等，2017；邵盛元等，2018；Berg et al.,2007；Phan et al.,2010；WHO,1992)。

为有效解决柬埔寨中部地区(柬埔寨磅清扬省、磅士卑省、磅通省、甘丹省、特本克蒙省和柴桢省)民众的正常饮水用水问题，为地下水资源开发利用提供依据，笔者借助“国家商务部中国援助柬埔寨乡村供水项目”，对新建的846口水井地质水文条件和地下水进行了调查取样及测试分析，查明了地下水赋存特征，并对水质污染成因进行了初步探讨。

1 地质环境

1.1 地形地貌

柬埔寨境内东、西、北三面为高原，中部为平原，并向南入海，北部为扁担山脉，西部和西南部为豆蔻山脉，南部象山山脉为豆蔻山脉向海岸延伸部分，东部为多乐高原，海拔为110 m，平原中央发育有东南亚第一大湖——洞里萨湖。研究区6个省主要位于中部平原地区，磅士卑省和磅清扬省西部局部为山区，特本克蒙省东部属多乐高原区，高程为100～800 m，最高点位于磅士卑省西部山区，最低处位于湄公河流域下游(图1)。

图1 柬埔寨地形地貌图Fig.1 Topographic map of Cambodia

1.2 气候环境

柬埔寨雨量充沛，空气湿润，气温较高，终年如夏，属热带季风气候。每年5月到10月为雨季，11月至次年4月为旱季。年平均气温约25～30 ℃，12月气温最低，4月份最高，可达40 ℃。受地形和季风影响，各地降水量差异较大，象山南端年降水量可达5 400 mm，金边以东年降水量约1 000 mm。全国年均降水量为2 000 mm，其中90%降水集中在5～10月(王茜，2018)。

1.3 地层岩性及含水层类型

研究区分布早古生界寒武系至中生界白垩系，以及新近系玄武岩。地表广泛分布砂土和黏土层，丘陵区基岩露头零星分布，岩性多为花岗岩和砂岩，地表多呈强风化(图2)。含水层包括：

(1)第四系松散岩类孔隙含水层。主要由一套河流相冲积形成的黏土、砂、砂砾石组成，该层静水位一般不超过10 m，单井水量为1～8 m3/h，平均约2 m3/h，由于较易受降雨影响和地表污染，因而Fe、大肠杆菌等超标，不能作为饮用水使用。尽管深部砂层具有符合饮用水质要求的含水层潜力，但由于岩层矿物和微生物作用的影响，也存在铁超标问题。

图2 湄公河流域综合地层柱状图Fig.2 Consolidated stratigraphic histogram of Mekong River basin

(2)基岩裂隙含水层。岩性以三叠系凝灰岩、砂岩为主，受风化及构造作用影响，节理裂隙较为发育，基岩裂隙水水质普遍较好，水量一般大于1.5 m3/h，且受季节雨量影响较小。

2 新建水井取水含水层特征

研究区位于柬埔寨磅清扬省、磅士卑省、磅通省、甘丹省、特本克蒙省和柴桢省，近年来共新建846口水井，水井深度为50～100 m，水量一般大于1.0 m3/h。

位于研究区西部(洞里萨河以西)的磅清扬省、磅士卑省、磅通省和甘丹省的西部2个区，总计541口水井，取水类型为基岩裂隙水。磅士卑省和磅清扬省含水层位于基岩以下10～30 m节理裂隙或构造断裂发育地带，水量中等(1.5～3.8 m3/h)且稳定，水质良好，含水层与节理裂隙或构造断裂息息相关(方俊华等，2020)。磅通省和甘丹省的2个区含水层基本位于第四系砂土层和基岩分界面以下的风化裂隙带内，水量较大(1.44～10.44 m3/h)，水质良好，成井率高。甘丹省的东部3个区和特本科蒙省、柴桢省，取水类型为第四系孔隙水(水井305口)，水量为1.12～11.40 m3/h，成井率较高，水量和静水位、动水位在雨季、旱季时变化较大，旱季较雨季水量减少约50%，最大可达80%，且该区含水层在严格控制取水层位的基础上，仍有约30%水井出现铁元素超标现象，需在井口安装除铁装置方可水质达标。研究区水井揭露地层、含水层、赋水特征如表1所示。

3 地下水污染特征

3.1 地下水类型分区

根据地下水赋存特征，研究区东西以洞里萨河为界，南北以磅通省为界，含水层分布可分为第四系孔隙水区和基岩裂隙水区(图3)。该分区结果可为当地政府或其他国家开展地下水资源开发工程设计提供支撑。

图3 研究区地下水类型分区图Fig.3 Subarea map of groundwater types in the study area

3.2 水质污染特征及来源

3.2.1 水中砷、铁超标特征

对照世卫组织饮用水标准(WHO,1992)，通过水质分析发现第四系孔隙水存在铁超标问题，基岩裂隙水水质良好。在306口第四系孔隙水水井中有181口水井铁超标，156口铁超标在50%以内，最严重的超标5倍多。水质污染特征为：①地下水以砷超标(ρ(As)>0.05 mg/L)和铁超标(ρ(Fe)>0.3 mg/L)为主(WHO,1992)；②砷、铁超标井均分布在湄公河沿岸或相近区域；③凡砷超标的井均伴有铁超标；④砷、铁超标地下水类型均为第四系孔隙水。

以甘丹东部地下水中砷、铁超标为例，探讨其污染成因。该区砷含量为65～350 μg/L，平均值为228.75 μg/L；铁含量为0.4～6.2 mg/L，平均值为1.68 mg/L。初步分析甘丹东部地下水砷、铁超标主要与含水介质及其上覆岩土层中的砷、铁含量，地下水酸碱度与径流条件，氧化还原环境，有机物质含量及地下水化学类型等因素有关。通过调查发现，砷、铁超标区域上覆土壤的砷、铁含量均较高，湄公河水中砷、铁含量也较高，表明地下水污染与湄公河污染有关。

3.2.2 地下水的含水介质特征

砷、铁含量超标的含水介质主要为黄色、暗灰色粉质黏土，灰白色、浅灰色砂质黏土，浅棕褐色、灰白色砂质黏土，黄褐色、浅褐色含砾黏土，土黄色、灰黑色砂质粉土，棕褐色、灰白色砂质黏土，黄褐色、浅褐色含砾黏土及浅红棕色粉质黏土等。这些含水介质中含有对砷、铁有较强还原性和吸附作用的淤泥并富含有机质，地下水在这种介质环境中很容易富集砷、铁(图4)。调查发现，湄公河沿岸岩土层中含有较多铁锰结核，其矿物组成为褐铁矿和菱铁矿，这些矿物常与砷共生(朱志军等,2007)，在还原环境中将砷转入地下水中，从而使地下水砷含量增高，从而印证了水中砷高必伴生铁高的事实。

3.2.3 地下水径流特征

图4 典型地层柱状图Fig.4 Typical stratigraphic columns

地下水径流条件是影响砷、铁迁移富集的一个重要因素，地下水径流条件的好坏又与地形地貌密切相关。山区地形坡度大，地下水径流条件好，地下水中的砷、铁易流失而贫乏；平原地形坡度小，地下水径流条件差，地下水中的砷、铁易累积富集。由图5可以看出，砷、铁含量超标的水井均分布在地形相对低洼平缓的湄公河沿岸区域。地形坡度小，地下水径流条件差，水中砷、铁易被积累富集，所以砷、铁超标的水井均分布在甘丹东部的湄公河沿岸平缓低洼区(3个区)。从图5可以看出，水质合格水井均分布在甘丹省西部等地下水径流条件好的区域(2个区)。

图5 甘丹省东部水质合格井及砷、铁超标井分布图Fig.5 Distribution Map of good well and wells with over arsenic and iron in eastern Kandal

4 结论

(1) 根据地下水含水介质分布特征，东西以洞里萨河为界，南北以磅通省为界，将研究区可分为第四系孔隙水区和基岩裂隙水区；孔隙水多存在铁超标现象，基岩裂隙水水质良好。地下水资源开发利用应根据地下水类型进行成井设计和施工指导。

(2) 地下水污染特征表现为水中砷和铁超标，超标井均分布于湄公河沿岸或相近区域，砷铁超标的地下水为第四系孔隙水，且砷、铁具有伴生性。

(3) 含水层介质中的淤泥、有机质等对砷铁具有较强的吸附作用。含水介质中含较多的铁锰结核与伴生砷，以及较小地形坡度，缓慢的地下水径流条件是造成地下水砷铁超标的主要原因。