王曉飛

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450003)

鄭州市鄭東新區(qū)淺層地下水水質(zhì)評價(jià)分析

王曉飛

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450003)

[摘要]鄭東新區(qū)是河南省鄭州市規(guī)劃建設(shè)中的一個(gè)城市新區(qū)，隨著區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對水資源的需求逐年增長。開展對鄭東新區(qū)及其周邊區(qū)域淺層地下水調(diào)查取樣，進(jìn)行全分析測試，依據(jù)有關(guān)規(guī)范，確定測試指標(biāo)共24項(xiàng)，分別采用生活飲用水、工業(yè)用水、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行分析評價(jià)。評價(jià)結(jié)果表明：由于原生地質(zhì)環(huán)境及人類活動(dòng)影響，評價(jià)區(qū)內(nèi)的淺層地下水無色、無味、透明，屬重碳酸、弱堿性、低礦化度淡水，但存在鐵、錳和總硬度超標(biāo)的問題，淺層地下水水質(zhì)總體較差，應(yīng)加強(qiáng)鄭東新區(qū)地下水資源的管理與保護(hù)工作， 嚴(yán)格限制污染物排放，保證地下水水質(zhì)安全。

[關(guān)鍵詞]鄭東新區(qū)；淺層地下水；水質(zhì)評價(jià)

1概述

鄭東新區(qū)是河南省鄭州市規(guī)劃建設(shè)中的一個(gè)城市新區(qū)，規(guī)劃范圍西起中州大道，東至萬三公路 ，北起黃河南岸，南至隴海鐵路，同時(shí)對連霍高速以北、中州大道以東區(qū)域?qū)嵤┮?guī)劃管理，規(guī)劃控制面積達(dá)370 km2。鄭東新區(qū)的開發(fā)建設(shè)作為河南省加快城市化進(jìn)程的示范區(qū)，經(jīng)過十年的發(fā)展，區(qū)內(nèi)總?cè)丝?03萬，財(cái)政收入規(guī)模位居河南省各縣(市)區(qū)前列。區(qū)域內(nèi)的地下水開采主要以淺層和中層地下水開采為主，用作城區(qū)居民生活生產(chǎn)、漁業(yè)養(yǎng)殖水和灌溉等。而淺層地下水是當(dāng)?shù)鼐用裆铒嬘盟闹饕?，隨著近年來城市化進(jìn)程加快，鄭東新區(qū)對對水資源的需求逐年增長，造成了安全抽取地下水和人類用水需求之間的矛盾日益加劇，因此保護(hù)地下水以防污染就顯得非常重要。

2009～2011年，根據(jù)調(diào)查工作需要，對鄭州市鄭東新區(qū)及其周邊區(qū)域淺層地下水調(diào)查取樣59組，進(jìn)行全分析測試，依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)，確定測試指標(biāo)共24項(xiàng)，分別采用生活飲用水、工業(yè)用水、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等對區(qū)域淺層地下水水質(zhì)進(jìn)行了全面評價(jià)。評價(jià)區(qū)域的范圍北到黃河，南到鄭州南三環(huán)—中牟縣七里崗村，西起中州大道，東到狼城崗鎮(zhèn)馬莊村，面積約1 300 km2。

2淺層地下水含水層地質(zhì)特征

評價(jià)區(qū)內(nèi)的淺層含水層主要由全新統(tǒng)(Q4)和上更新統(tǒng)(Q3)黃河沖積的以粗砂為主，粗細(xì)相間的砂層夾粉土組成。垂向上表現(xiàn)為下粗上細(xì)的多個(gè)沉積韻律，平面上自沖積扇軸部向下游和兩翼，含水層由粗變細(xì)，由厚變薄?？杉?xì)分為淺層潛水和淺層微承壓水。

2.1淺層潛水

淺層潛水在評價(jià)區(qū)內(nèi)均有分布。含水砂層底板埋深一般9.5～13.0 m，巖性以全新統(tǒng)粉細(xì)砂、細(xì)砂為主，多含淤泥質(zhì)，厚度3～10 m，底板多由粉土組成，部分地段無砂層，全為粉土，含水微弱。水位埋深一般1～3 m，高于下層微承壓水0.5 m左右。該層一般無單獨(dú)開采，但降水入滲通過該層越流補(bǔ)給下層微承壓水。

2.2淺層微承壓水

淺層微承壓水含水層頂板埋深8～25 m，底板埋深28～75 m。含水層為上更新統(tǒng)中砂、細(xì)砂、中粗砂、含礫粗砂等，大于0.1 mm的砂粒含量占87.8%～97.3%，其中以0.1～1 mm占絕對優(yōu)勢。凌莊灘地、石橋等地顆粒較粗，含水層局部大于2 mm的礫石含量達(dá)7.8%～15.8%。在含水層厚度較大的北部及東部一般夾有1～2層粉土，其中一層分布較穩(wěn)定，其頂層埋深33～42 m，厚度一般2～5 m，該層使上、下含水層分開，造成兩者之間有0.3～1 m的靜水位差。部分地段粉土層缺失，上下段含水砂層相接，二者之間形成統(tǒng)一水位。該層含水砂層厚度一般30～50 m，自北而南變薄，西南部的皋村——關(guān)虎屯一帶只有3～15 m。而中部的楊橋、關(guān)帝廟等地含水砂層厚度達(dá)50～55 m。評價(jià)區(qū)東北部的東漳—狼城崗一帶，含水層厚度達(dá)到57 m左右，巖性以粗砂、細(xì)砂為主。該含水砂層分選好、透水性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的富水性。

3淺層地下水化學(xué)類型及特征分析

鄭東新區(qū)范圍內(nèi)淺層地下水以接受黃河側(cè)滲補(bǔ)給、大氣降水入滲和農(nóng)業(yè)灌溉回滲補(bǔ)給為主。淺層地下水化學(xué)成分受地下水的補(bǔ)給條件、運(yùn)動(dòng)規(guī)律控制及人為因素的影響。根據(jù)水質(zhì)分析成果，評價(jià)區(qū)內(nèi)51組淺層地下水陽離子以Na+、Ca2+、Mg2+為主，陰離子以HCO32-、SO42-、Cl-為主。礦化度為401.75～2 139.49 mg/L，平均886.90 mg/L；pH值為7.10～7.90，平均7.38?？傆捕?05.0～1 147.5 mg/L，平均419.45 mg/L。根據(jù)化學(xué)成份含量，采用舒卡列夫分類法，將評價(jià)區(qū)內(nèi)的淺層地下水劃分為6種類型：

(1)HCO3-Ca型。約占項(xiàng)目區(qū)面積的二分之一多，大致以黃崗廟—萬灘鎮(zhèn)—大孟鎮(zhèn)—后王村為界，分布于此條線的西部和南部。pH值：7.20～7.65，礦化度：401.75～1 124.45 mg/L，總硬度：205.0～651.5 mg/L。

(2)HCO3-Ca·Na·Mg型。主要分布在黃崗廟—萬灘鎮(zhèn)—大孟鎮(zhèn)—后王村北大部分地區(qū)，此地區(qū)屬黃河大堤以南的沿河地帶，由于地下水水力坡度大，黃河水與地下水交替循環(huán)快，地下水化學(xué)特征與黃河水水化學(xué)特征較為相近，pH值：7.20～7.90，礦化度：566.86～1 209.84 mg/L，總硬度：242.0～614.0 mg/L。

(3)HCO3-Na·Ca·Mg型。在重點(diǎn)調(diào)查區(qū)的西部和東南部零星分布，pH值：7.30～7.80，礦化度：858.95～1 008.17 mg/L，總硬度：291.5～403.0 mg/L。

(4)HCO3·SO4-Ca·Na·Mg型。在蘆醫(yī)廟北部零星分布，pH值：7.30，礦化度：1 100.16 mg/L，總硬度：353.5～521.0 mg/L。

(5)HCO3·SO4·Cl-Na·Ca型。分布在重點(diǎn)調(diào)查區(qū)的南部瓦坡村，pH值：7.70，礦化度：833.17 mg/L，總硬度：335.0 mg/L。

(6)HCO3·Cl-Mg·Na·Ca型。主要分布在太平莊、白沙鎮(zhèn)、邱堂村和后王村。pH值：7.10～7.30，礦化度：1 234.56～2 139.49 mg/L，總硬度：416.0～1 147.0 mg/L。

4淺層地下水水質(zhì)評價(jià)方法及結(jié)果

4.1生活飲用水水質(zhì)評價(jià)

依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)，并結(jié)合地下水質(zhì)特點(diǎn)，確定評價(jià)因子24項(xiàng)，對地下水水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)淺層地下水多為無色、無味、透明，屬弱堿性淡水。51組樣品中有37組存在超標(biāo)因子，主要超標(biāo)因子中一般化學(xué)指標(biāo)為總硬度、錳、鐵；常規(guī)毒理超標(biāo)為砷、汞；另外個(gè)別水樣的色度、渾濁度、氟化物等超標(biāo)。針對主要超標(biāo)指標(biāo)概述如下：

4.1.1總硬度

所取的51組水樣中，17組水樣總硬度超標(biāo)，在整個(gè)調(diào)查區(qū)均有分布，超標(biāo)倍數(shù)0.03～1.55倍，總硬度超標(biāo)與區(qū)域內(nèi)地下水的賦存環(huán)境密切相關(guān)。

4.1.2鐵、錳

所取的51組水樣中，25組水樣鐵、錳超標(biāo)，在整個(gè)調(diào)查區(qū)均有分布。其中鐵、錳均超標(biāo)的5組，僅錳超標(biāo)的19組，僅鐵超標(biāo)的1組。超標(biāo)倍數(shù)鐵0.03～1.53倍，錳0.40～10.3倍。鐵、錳超標(biāo)在沿黃地區(qū)地下水是一種普遍的現(xiàn)象，沿黃地區(qū)的沉積地層中富含粘土礦物、鐵、錳的水合氧化物，地層中的鐵、錳等元素可能經(jīng)過淋濾作用轉(zhuǎn)移到地下水中。

4.1.3砷、汞

所取的51組水樣中，11組水樣砷、汞超標(biāo)，主要分布在靠近黃河的地段，在外圍僅有1組超標(biāo)，位于白沙鎮(zhèn)東北部。其中砷、汞均超標(biāo)的1組，僅砷超標(biāo)的8組，僅汞超標(biāo)的2組。超標(biāo)倍數(shù)砷0.2～1.0倍，汞0.9～1.1倍。據(jù)相關(guān)研究文獻(xiàn)《鄭州市北郊水源地高砷地下水的分布與形成機(jī)理初步研究》，區(qū)內(nèi)砷的最終來源為黃河水，砷在地下水遷移過程中受到粘土層和粉質(zhì)粘土層強(qiáng)烈的吸附作用是導(dǎo)致區(qū)內(nèi)部分地區(qū)砷含量較高的主要原因。

區(qū)內(nèi)淺層地下水必須經(jīng)過對超標(biāo)因子有效處理后，方可作為生活飲用水。

4.2工業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)

在各類型的工業(yè)用水當(dāng)中，以鍋爐用水較多，對鍋爐用水進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)是工業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)中的重要方面。水在工作狀態(tài)的鍋爐中處于高溫高壓環(huán)境，改變了天然狀態(tài)，水中化學(xué)成分發(fā)生著不同的化學(xué)作用，如成垢作用、起泡作用、腐蝕作用等，影響鍋爐的正常使用。對鍋爐水的評價(jià)主要依據(jù)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB/T 15776-2008)和一般鍋爐用水水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對工業(yè)鍋爐用水進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)。

4.2.1依據(jù)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB/T 15776-2008)進(jìn)行評價(jià)

1)單純采用鍋內(nèi)加藥處理的自然循環(huán)蒸汽鍋爐與汽水兩用鍋爐水質(zhì)評價(jià)。

《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB/T 15776-2008)中，單純采用鍋內(nèi)加藥處理的自然循環(huán)蒸汽鍋爐與汽水兩用鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值為濁度/FTU≤20.0，硬度(mmol/L)≤4.0，pH值(25℃)=7.0～10.0。評價(jià)區(qū)范圍內(nèi)淺層地下水水樣分析結(jié)果是濁度為1～18，硬度為2.05～11.47 mmol/L，pH值為7.10～7.90。將水質(zhì)分析結(jié)果與《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB/T15776-2008)中單純采用鍋內(nèi)加藥處理的自然循環(huán)蒸汽鍋爐與汽水兩用鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值相對比，淺層地下水硬度普遍偏大，不符合給水水質(zhì)要求，需要經(jīng)過有效處理后，方可使用。

2)單純采用鍋內(nèi)加藥處理的熱水鍋爐水質(zhì)評價(jià)。

《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB/T15776-2008)中，單純采用鍋內(nèi)加藥處理的熱水鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值為濁度/FTU≤20.0，硬度(mmol/L)≤6.0，pH值(25℃)=7.0～11.0。將水質(zhì)分析結(jié)果與《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB/T15776-2008)中單純采用鍋內(nèi)加藥處理的熱水鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值相對比，評價(jià)區(qū)北部地區(qū)地下水水質(zhì)符合給水水質(zhì)要求，南部地區(qū)地下水硬度偏大，不符合給水水質(zhì)要求，需要經(jīng)過有效處理后，方可使用。

4.2.2一般鍋爐用水水質(zhì)評價(jià)

一般鍋爐用水水質(zhì)評價(jià)是傳統(tǒng)的鍋爐水質(zhì)評價(jià)，鄭東新區(qū)淺層地下水水質(zhì)評價(jià)按鍋爐用水的四個(gè)主要指標(biāo)(鍋垢總量、硬垢系數(shù)、氣泡系數(shù)及腐蝕系數(shù))進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)淺層地下水主要為鍋垢較多，軟沉淀物水，半起泡，非腐蝕性水。

4.3農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)評價(jià)

依據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084-2005)，對評價(jià)區(qū)內(nèi)淺層地下水進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明：除部分水樣點(diǎn)Cl-、Hg超標(biāo)外，其余水樣項(xiàng)目均符合農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。為綜合評價(jià)農(nóng)灌地下水水質(zhì)，采用前蘇聯(lián)的灌溉系數(shù)法和我國河南省水文地質(zhì)隊(duì)豫東組提出的堿度、鹽度、礦化度法進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)淺層地下水用于農(nóng)田灌溉多為完全適用、適用的好水，僅在后王(S043)的淺層水為不太適用的水。

4.4地下水質(zhì)量評價(jià)

依據(jù)《地下水環(huán)境質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/14848-93)進(jìn)行綜合評價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)見表1。評價(jià)組份23項(xiàng)，首先進(jìn)行單項(xiàng)組分評價(jià)分類，并按照表2計(jì)取單項(xiàng)組分評價(jià)分值Fi，然后按下式計(jì)算總分值F。

表1　地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分評價(jià)值

表2　地下水質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

按上述計(jì)算公式及地下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地下水質(zhì)量綜合評價(jià)，評價(jià)結(jié)果表明：鄭東新區(qū)內(nèi)淺層地下水大部分為較差，在鄭東新區(qū)中南部圃田—白沙一帶、東漳鄉(xiāng)東部、狼城崗南部和邵崗集東南為良好，在姚橋鄉(xiāng)西、萬灘鄉(xiāng)西、大孟鄉(xiāng)南、邢堂鄉(xiāng)南的部分水井點(diǎn)水質(zhì)評價(jià)結(jié)果為極差。

5結(jié)語

(1)鄭東新區(qū)淺層地下水采用生活飲用水、工業(yè)用水、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等四類用水標(biāo)準(zhǔn)對鄭東新區(qū)淺層地下水進(jìn)行分析評價(jià)，摸清了鄭東新區(qū)及其周邊區(qū)域的淺層地下水水質(zhì)狀況，為農(nóng)業(yè)和生活飲水安全奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(2)評價(jià)區(qū)內(nèi)的淺層地下水無色、無味、透明，屬重碳酸、弱堿性、低礦化度淡水，但存鐵、錳和總硬度超標(biāo)的問題，這是沿黃地區(qū)地下水普遍存在的現(xiàn)象，必須經(jīng)過處理后才可以作為生活用水和工業(yè)用水。

(3)對鄭東新區(qū)的淺層地下水水質(zhì)分析評價(jià)結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)淺層地下水水質(zhì)呈現(xiàn)變差的趨勢，需要重視地下水污染防治工作，特別是對于鄭東新區(qū)內(nèi)的北郊水源地和狼城崗水源地保護(hù)區(qū)，應(yīng)該嚴(yán)格限制污染物的排放。

[收稿日期]2016-03-14

[作者簡介]王曉飛(1980-)，男，河南靈寶人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面技術(shù)管理工作。

[中圖分類號]P641.12

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0045-02