白巖

摘 要： 針對(duì)工業(yè)原因造成的重金屬元素排放入地下水導(dǎo)致的地下水重金屬污染情況進(jìn)行分析研究，對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)重要冶金工業(yè)基地赤峰市克什克騰旗20家企業(yè)進(jìn)行調(diào)查研究，通過(guò)對(duì)水樣化驗(yàn)得到重金屬含量變化范圍，對(duì)22個(gè)地下水取樣點(diǎn)進(jìn)行重金屬污染研究發(fā)現(xiàn)：（1）克什克騰旗地下水中重金屬超標(biāo)金屬含量依次是：鉛、鎘）>砷>（鉻、汞）；（2）22個(gè)調(diào)查點(diǎn)中，6個(gè)調(diào)查點(diǎn)（占比27.30%）的調(diào)查點(diǎn)地下水中受到不同程度的重金屬污染，其余16個(gè)調(diào)查點(diǎn)未受到污染；（3）鉛（Pb）、鎘（Cd）在克什克騰旗超標(biāo)取樣點(diǎn)中所占比例較大；其中單項(xiàng)污染指數(shù)最大的元素為鉛，其最大值為8.000；（4）鉻和汞元素的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1，即二者含量均未超過(guò)國(guó)家地下水質(zhì)量Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于砷元素，只有內(nèi)蒙古銀都礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)環(huán)保局測(cè)井的單項(xiàng)污染指數(shù)大于1，其值為1.664。

關(guān)鍵詞：有色金屬； 地下水； 重金屬污染； 現(xiàn)狀

1. 前言

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)化步伐的加速造成涉及重金屬元素排放的行業(yè)越來(lái)越多，這些行業(yè)包括礦山開(kāi)采、金屬選冶、化工印染、皮革鞣制、農(nóng)藥飼料等。被稱為“化學(xué)定時(shí)炸彈”的重金屬元素在生產(chǎn)中會(huì)隨尾砂、礦塵、廢水、廢氣等進(jìn)入礦區(qū)或廠區(qū)及其周邊的土壤和地下水中，造成嚴(yán)重的土壤和地下水重金屬污染，危及生態(tài)環(huán)境甚而危害人體健康。我國(guó)重金屬污染中，最嚴(yán)重的是鎘污染、汞污染、血鉛污染和砷污染。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，已發(fā)生的鎘污染事件，包括2005年的廣東北江韶關(guān)段鎘嚴(yán)重超標(biāo)事件，2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故，2009年的湖南省瀏陽(yáng)市鎘污染事件等，而其它重金屬污染事件，僅“血鉛超標(biāo)”事件一項(xiàng)，就已涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、江蘇、山東等多地。

為了解內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗有色金屬集中開(kāi)采區(qū)地下水環(huán)境重金屬污染情況，本文采取單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)克什克騰旗水樣中的重金屬含量變化及污染現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析。

2. 研究區(qū)概況

2.1 氣象

克什克騰旗地處中緯度中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，具有冬季寒冷、干燥、少雪，多偏北風(fēng)；春季風(fēng)大、干旱、多寒潮；夏季短促炎熱、降水集中，晝夜溫差較大；秋季涼爽、霜凍早的氣候特征。

全旗年平均氣溫多在1.0～4.0℃之間，極端最高氣溫38℃，極端最低氣溫-45.5℃；最大凍土深度2.90m，風(fēng)速3.2～4.2m/s。年均降水量多在400～490mm之間，年平均蒸發(fā)量多在1590～1680mm之間。

2.2 水文

克什克騰旗境內(nèi)水系發(fā)育，包括外流水系與內(nèi)陸河水系兩部分。

外流水系包括西拉沐倫河及其支流，分布于境內(nèi)中部、東部與南部，該流域的河流均屬西遼河流域，為西拉沐倫河水系的上游段。

內(nèi)陸河流域水系包括達(dá)來(lái)諾爾水系與錫林郭勒水系，分布于境內(nèi)西部與北部。達(dá)來(lái)諾爾水系位于境內(nèi)西部，包括達(dá)來(lái)諾爾湖、崗更諾爾湖、貢格爾河等，以達(dá)里諾爾湖為最大，是赤峰市境內(nèi)最大的湖泊，面積達(dá)250km2，崗更諾爾湖、鯉魚(yú)泡子、貢格爾河、央森郭勒河、薩林郭勒河、耗來(lái)河等均注入達(dá)來(lái)諾爾湖，注入量為1.62m3/s。

2.3 地形地貌

克什克騰旗位于大興安嶺山系與內(nèi)蒙高原的過(guò)渡帶，其東南部為大興安嶺山脈，西北部為內(nèi)蒙高原。全旗地勢(shì)中部高，東、西兩側(cè)低，自然形成中山、低中山、波狀高平原、玄武巖臺(tái)地、河谷沖積平原、湖積平原、風(fēng)積沙地幾種地貌類(lèi)型。境內(nèi)最高點(diǎn)在中南部的大光頂子山山峰，海拔2067m；最低點(diǎn)在東部的西拉沐淪河下游處，海拔800m。

2.4 土壤和地下水類(lèi)型

根據(jù)國(guó)家土壤分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，全旗土壤共有12個(gè)土類(lèi)，25個(gè)亞類(lèi)，81個(gè)土屬，149個(gè)土種。據(jù)農(nóng)業(yè)自然資源調(diào)查，全旗土壤主要以分布在西部高原的淋溶黑鈣土、暗栗鈣土和草甸土為主。宜林土壤主要分布在中部中山山地，以暗灰色森林土、灰色森林土和淋溶黑鈣土為主。宜農(nóng)土壤主要分布在東部及中部的河谷平川地和臺(tái)地漫甸上，以暗栗鈣土、黑鈣土、草甸土為主。

全旗地下水按含水巖類(lèi)及賦存特征，可分為松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水，其富水性變化較明顯。

3. 重金屬污染研究

3.1 樣品采集及評(píng)價(jià)方法

樣品采集：采樣點(diǎn)重點(diǎn)位于地下水徑流方向的下游處或風(fēng)向的下游處，共設(shè)置22個(gè)水樣控制點(diǎn)，對(duì)企業(yè)或選礦區(qū)水井、下游居民用水井、農(nóng)灌井等進(jìn)行了地下水樣品采集。

地下水環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）、《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》（DD2008-01）中的方法進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。

測(cè)試指標(biāo)：水樣測(cè)試指標(biāo)包括五大重金屬元素汞、砷、鉻、鎘、鉛在內(nèi)的水質(zhì)全分析。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)和污染特點(diǎn)，選取的汞、砷、六價(jià)鉻、鎘、鉛等5種組分的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表1。

表1 本次評(píng)價(jià)所采用的地下水標(biāo)準(zhǔn)值（單位：mg/L）

[項(xiàng)目＼&汞＼&砷＼&六價(jià)鉻＼&鎘＼&鉛＼&Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)＼&0.001＼&0.05＼&0.05＼&0.01＼&0.05＼&]

評(píng)價(jià)方法

本次地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，采用單項(xiàng)指標(biāo)的污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)。

（1）單項(xiàng)指標(biāo)的污染指數(shù)求取

計(jì)算公式為： （1）

式中：—某項(xiàng)污染物的污染指數(shù)；—某項(xiàng)污染物的實(shí)測(cè)含量；—某項(xiàng)污染物的背景值（背景值指地下水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)）。

（2）多項(xiàng)指標(biāo)的綜合污染指數(shù)求取

計(jì)算公式為： （2）

（3）

式中：—多項(xiàng)污染物的綜合污染指數(shù)；—各單項(xiàng)組分評(píng)分值的平均值；

—單項(xiàng)組分評(píng)分值的最大值；—項(xiàng)數(shù)。

地下水污染分級(jí)

根據(jù)值計(jì)算結(jié)果，按下表2規(guī)定劃分地下水污染級(jí)別。

表2 地下水污染級(jí)別分類(lèi)

[級(jí)別＼&未污染＼&輕微污染＼&中等污染＼&嚴(yán)重污染＼&＼&≤1＼&1<≤2.5＼&2.5<≤5＼&>5＼&]

3.2 污染現(xiàn)狀

根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，赤峰市克什克騰旗為全區(qū)重金屬重點(diǎn)防控區(qū)之一，其中調(diào)查工作涉及到的3個(gè)旗有色金屬集中開(kāi)采區(qū)面積共計(jì)1647km2，涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)、蘇木7個(gè)，涉及人口2.64萬(wàn)人，涉重企業(yè)20家。工作區(qū)簡(jiǎn)要情況詳見(jiàn)下表3。

利用單項(xiàng)指標(biāo)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)對(duì)赤峰市克什克騰旗22個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。其中嚴(yán)重污染取樣點(diǎn)1個(gè)，中等污染取樣點(diǎn)2個(gè)，輕度污染取樣點(diǎn)3個(gè)，其余16個(gè)地下水取樣點(diǎn)未受到污染。

圖1 克什克騰旗各取樣點(diǎn)五大重金屬元素單項(xiàng)污染評(píng)價(jià)圖

由圖1可知，在克什克騰旗的22個(gè)地下水取樣點(diǎn)中，鉻和汞元素的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1，即二者含量均未超過(guò)國(guó)家地下水質(zhì)量Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于砷元素，只有內(nèi)蒙古銀都礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)環(huán)保局測(cè)井的單項(xiàng)污染指數(shù)大于1，其值為1.664。有6個(gè)取樣點(diǎn)的鉛元素單項(xiàng)污染指數(shù)大于1，其中最大值出現(xiàn)在赤峰中核鈾業(yè)有限公司附近的大浩來(lái)圖村，其值為8.000。有8個(gè)取樣點(diǎn)的鎘元素單項(xiàng)污染指數(shù)大于1，其中最大值出現(xiàn)在克什克騰旗金星礦業(yè)有限責(zé)任公司的礦區(qū)用水，其值為5.500。

圖2 克什克騰旗各取樣點(diǎn)五大重金屬元素綜合污染評(píng)價(jià)圖

如圖2所示，克什克騰旗22個(gè)地下水取樣點(diǎn)中，對(duì)于綜合污染級(jí)別，有1個(gè)取樣點(diǎn)（赤峰中核鈾業(yè)有限公司附近的大浩來(lái)圖村）為嚴(yán)重污染，其綜合污染指數(shù)為5.791；有2個(gè)取樣點(diǎn)為中等污染，分別為內(nèi)蒙古銀都礦業(yè)有限責(zé)任公司環(huán)保局測(cè)井和克什克騰旗金星礦業(yè)有限責(zé)任公司礦區(qū)用水，其綜合污染指數(shù)分別為3.537和4.003；有3個(gè)取樣點(diǎn)為輕微污染，分別為內(nèi)蒙古興業(yè)集團(tuán)股份有限公司大新鉛鋅礦（開(kāi)元實(shí)業(yè)）尾礦庫(kù)南300m住戶、開(kāi)元采礦區(qū)山腳下的石匠山村和克什克騰旗天太皮毛有限責(zé)任公司自用井，其綜合污染指數(shù)分別為1.885、1.275和1.048；其余16個(gè)取樣點(diǎn)均為未污染。

五大重金屬元素對(duì)地下水的污染主次在不同的取樣點(diǎn)之間存在一定的差異，但其主次順序大體上遵循這一規(guī)律，即（鉛、鎘）>砷>（鉻、汞），其中鉛、鎘為主要污染元素。單項(xiàng)污染指數(shù)最大的元素為鉛，其最大值為8.000，在克什克騰旗的赤峰中核鈾業(yè)有限公司附近的大浩來(lái)圖村出現(xiàn)。

同土壤重金屬污染來(lái)源相似，有色金屬的開(kāi)采和冶煉是鉛、鎘、砷污染的主要來(lái)源途徑。但究其根本，鎘、砷往往與鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦等共生，在開(kāi)采、選冶焙燒這些礦石時(shí)，不達(dá)標(biāo)工業(yè)廢水的排放、土壤和工業(yè)廢渣中重金屬經(jīng)降水淋濾作用溶出、原生環(huán)境中的沉積物在特定的環(huán)境條件下釋放，都會(huì)導(dǎo)致涉重企業(yè)周邊的土壤和地下水受到鉛、鎘、砷等重金屬的污染。

4. 結(jié)果

（1）克什克騰旗地下水重金屬現(xiàn)狀研究結(jié)果表明，地下水中重金屬超標(biāo)金屬含量依次是：鉛、鎘）>砷>（鉻、汞）；

（2）克什克騰旗22個(gè)調(diào)查點(diǎn)中，6個(gè)調(diào)查點(diǎn)（占比27.30%）的調(diào)查點(diǎn)地下水中受到不同程度的重金屬污染，其余16個(gè)調(diào)查點(diǎn)未受到污染；

（3）鉛（Pb）、鎘（Cd）在克什克騰旗超標(biāo)取樣點(diǎn)中所占比例較大；其中單項(xiàng)污染指數(shù)最大的元素為鉛，其最大值為8.000；

（4）在克什克騰旗的22個(gè)地下水取樣點(diǎn)中，鉻和汞元素的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1，即二者含量均未超過(guò)國(guó)家地下水質(zhì)量Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于砷元素，只有內(nèi)蒙古銀都礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)環(huán)保局測(cè)井的單項(xiàng)污染指數(shù)大于1，其值為1.664。

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