黄石市区地下水化学组分增高和污染原因分析

第28卷第2期2014年4月资源环境与工程ＲesourcesEnvironment＆EngineeringVol.28，No.2Apr．，2014收稿日期:2013－07－24;改回日期:2013－10－18作者简介:汪铁山(1955－)，男，高级工程师，水文地质与工程地质专业，从事水文地质、工程地质、环境地质等方面工作。E－mail:hs-hjz－001@163.com数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20140221.1408.006.html数字出版日期:2014－02－2114:08黄石市区地下水化学组分增高和污染原因分析汪铁山，周蒙，陈伯恒(湖北省地质环境总站黄石站，湖北黄石435000)摘要:通过多年的水质监测资料，重点分析湖北省黄石市区地下水中硫酸根离子、氯离子，硝酸盐、亚硝酸盐、氨、砷、酚等化学组分含量增高和污染原因，以期引起相关部门对地下水监测工作的重视，从源头上控制污染源。关键词:硫酸根离子;氯离子;硝酸盐;亚硝酸盐;氨;砷;酚;污染中图分类号:X523文献标识码:A文章编号:1671－1211(2014)02－0181－030引言黄石市铁山区(大冶铁矿)、黄荆山临市区一侧(长乐山、秀山)、黄石港以北长江阶地等地下水在人为活动影响下，或因环境介质的原因，使地下水中硫酸根离子、氯离子、硝酸盐、砷、酚等某些化学组分含量高出其它地段，导致水质变差。1硫酸根离子、氯离子1．1硫酸根离子SO2－4含量增加主要发生岩溶水中，引起其含量加大的原因各地不同。人为活动影响引起地下水中SO2－4浓度加大的位置有:大冶铁矿周围、岩溶山地临市区一侧和山前隐伏岩溶区。大冶铁矿周围地段岩溶地下水SO2－4增高的原因是由于矿山废水、弃渣堆淋溶水入渗所致［1－2］。因为该矿山开采的是硫化矿床，矿体及围岩含硫量较高，开采过程中残留于弃渣堆中的矿石和含硫量围岩，在获得充分的水和空气后发生氧化作用，生成硫酸，所产生的硫酸是处在和碳酸盐岩接触起中和反应的环境介质中，其与CaCO3、MgCO3起化学反应形成SO2－4和CO2，CO2又进一步促使可溶岩的溶解。另外矿山的选矿废水中硫酸盐亦很高。由于矿山各类污染源大多位于地下水的补给区或流径可溶岩出露地段，因而该处地下水受其污染范围较广，约有14km。黄荆山邻市区一侧和长乐山、秀山等地的岩溶地下水中SO2－4含量是同等条件的东郊和山南地区的2．25倍。这一方面上述部分山坡有大量的含硫煤矸石堆放，雨水淋溶这些弃渣亦可生成硫酸渗入地下另一方面，由于市区空气中含硫粉尘高，这些粉尘降落在地表亦可随雨水进入地下，也是造成地下水中SO2－4浓度加大的原因之一。由于裸露岩溶山地的地表分水岭起到约束地下水体的作用，这是造成市区东郊和山南地带岩溶水中SO2－4含量低于上述地段的原因。隐伏岩溶区地下水中SO2－4含量增加，主要是因用生活废弃物作肥料和工业、生活废污水下渗地下所致。上述废弃物含有大量含氮有机物，而硫酸是构成蛋白质的基本元素之一。蛋白质在氧化过程中可同时分解出H2S，H2S进一步氧化可转化为SO2－4。从隐伏区上部冲积孔隙水中SO2－4含量高达91．12mg/L也可得以证实。区内人为活动影响引起岩溶水中SO2－4浓度加大，以矿山废水、弃渣造成的污染程度最重，工业、生活废(水)弃物产生污染次之，但范围不大，而以含硫粉尘等面积性污染源造成的污染范围最广。人为污染区水中SO2－4浓度均超过饮用水水质标准。1．2氯离子市区地下水中Cl－含量增加明显的是冲洪积孔隙水和隐伏岩溶水展布区。原因是:上述含水区地势低洼，沟谷众多，也是人为环境中含氯污染源最多的地段，加上两者水力联系密切，因而造成水中Cl－浓度增大原因相同，即生活废弃物通过地表保护层薄弱部位下渗所致，从冲洪积孔隙水中氯离子含量多水季节高于旱期亦说明了这一点。2NO－3、NO－2和NH+4造成市区地下水受硝酸盐、亚硝酸盐、氨等三氮污染的原因随地下水类型不同而异。2．1岩溶地下水2．1．1大冶铁矿周围此处是市内岩溶水受三氮污染最重的位置。水中硝酸盐、亚硝酸盐的来源，主要是矿山使用铵油炸药或残留于弃渣堆中未燃物。因为铵油炸药爆炸过程可形成大量的氮，氮经氧化可直接产生NO－3，未燃物也可直接分解成硝酸盐。由这两种形式产生的硝酸盐一方面随同矿坑水入渗直接进入地下;另外雨水、地表径流淋溶弃渣过程中对未燃炸药进行分解后再渗入地下，造成地下水致污。这可从无其它硝酸盐污染源矿井水和弃渣堆孔隙水中硝酸盐很高得到证实。该处矿井水中NO－3由54～59mg/L，NO－2为0．0～20．0mg/L;弃渣堆泉水中NO－3、NO－2含量分别为6．40～160．0mg/L和0．0～0．09mg/L。另外该处岩溶水中NO－3、NO－2