劉成龍

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局 蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州730046）

徽縣向陽山西部鉛鋅礦礦區(qū)行政隸屬徽縣江洛鎮(zhèn)管轄，受污染水系為東河三級(jí)支流（東河為一級(jí)）閆家溝地表水。 為了給后期治理提供技術(shù)依據(jù)，本文對(duì)徽縣向陽山西部鉛鋅礦水文地質(zhì)特征及地下水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)在大地構(gòu)造上處于秦嶺東西緯向構(gòu)造體系與武都山字型構(gòu)造體系前弧東翼的復(fù)合部位，構(gòu)造形跡以近東西或北東之間為主，由成鳳向斜和紫柏山斷裂帶、江洛—廟埡斷裂帶、麻沿河—高橋—太陽寺斷裂帶三條斷裂帶組成區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造骨架［1］。區(qū)內(nèi)出露地層以泥盆、新第三系分布最為廣泛。 按照巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)以及成因類型可將區(qū)內(nèi)巖體劃分為：碎裂狀較軟花崗巖強(qiáng)風(fēng)化巖組；薄層稀裂狀較硬板巖、砂巖組；層狀稀裂弱巖溶化硬灰?guī)r組；中薄層稀裂狀硬砂巖、板巖組；厚層較軟砂巖組等五大巖組。 區(qū)內(nèi)土體可分粉質(zhì)土單層土體和砂卵石、中細(xì)砂雙層土體兩類。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 地下水類型

（1）松散巖類孔隙潛水。 主要分布于溝谷底部及溝谷兩側(cè)，沿溝谷呈帶狀分布。 含水層為坡洪積砂層、碎石土層，以碎石為主，厚約2 ～5 m。 其中含孔隙潛水，水位埋深0.4 ～2.5 m，埋藏較淺，其埋藏深度規(guī)律不明顯，基本隨地形起伏變化。 據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和測量，單泉涌水量為0.03～0.1 L／ s；區(qū)內(nèi)含水層相對(duì)厚度小、埋藏淺，單井涌水量小于100 m3／ d，富水性較貧乏。 含水層滲透系數(shù)為40～100 m／ d，礦化度0.25 g／ L，水質(zhì)以HCO3－-SO42－-Ca2＋型淡水為主［2］。

（2）碳酸鹽巖巖溶裂隙潛水。 含裂隙潛水或裂隙脈狀水的薄層大理巖含水組，厚度變化大，富水性中等，出露泉水流量0.11 ～2.18 L／ s，水質(zhì)為HCO3－-Ca2＋型淡水。 含巖溶裂隙水或巖溶水的大理巖、結(jié)晶灰?guī)r含水組，可見巖溶、溶洞，富水性強(qiáng)，井泉流量0.1～10 L／ s，水質(zhì)為HCO3－-Ca2＋及HCO3－-Ca2＋-Mg2＋型淡水。 白云巖、結(jié)晶灰?guī)r和灰?guī)r透鏡體含水組，含裂隙脈狀水或裂隙潛水，涌水量為0.24 ～0.47 L／ s，水質(zhì)為HCO3－-Ca2＋及HCO3－-Mg2＋-Ca2＋型淡水。

（3）基巖裂隙潛水。 主要為花崗巖、花崗閃長巖等塊狀為主的巖石，含裂隙潛水或裂隙脈狀水，富水性弱，井泉流量小于0.1 L／ s。

2.2 地下水補(bǔ)給徑流與排泄

（1）松散巖類孔隙潛水。 松散巖類孔隙潛水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水和周圍巖溶裂隙水及基巖裂隙水的側(cè)向滲流。 由于溝谷山大溝深，植被覆蓋率高，所以巖溶裂隙水和基巖裂隙水對(duì)谷底松散巖類孔隙潛水的補(bǔ)給量很大。 孔隙潛水沿溝谷從上游向下游徑流，受地勢和地層巖性影響，在部分地段出露為地表水，在部分地段潛流于地面以下，區(qū)內(nèi)的地下水和地表水為統(tǒng)一的含水體系，常相互轉(zhuǎn)化。 孔隙潛水在地勢較低或斷裂破碎帶處會(huì)以下降泉的形式出露，其余的順溝潛流。

（2）碳酸鹽巖巖溶裂隙潛水。 巖溶裂隙潛水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水，部分為周圍基巖裂隙水的側(cè)向滲流。 由收集到的資料知地表徑流系數(shù)為0.36～0.41，所以有較多大氣降水轉(zhuǎn)為地下水。 地下水在灰?guī)r、大理巖中富水性差異較大，其徑流方式主要在溶蝕孔隙、裂隙中徑流移動(dòng)，流動(dòng)方向趨向溝谷，并以下降泉向溝谷或斷裂破碎帶排泄，井泉的流量為0.01～10.0 L／ s，變化較大、規(guī)律性較差。

（3）基巖裂隙潛水。 基巖裂隙潛水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水，部分為周圍巖溶水的側(cè)向滲流。由收集到的資料知地表徑流系數(shù)為0.36 ～0.41，所以有較多大氣降水轉(zhuǎn)為地下水。 地下水沿基巖的風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙通道潛流，向低處和下游溝谷排泄，并在較低處或巖體較破碎的地方以下降泉的方式出露。 因植被覆蓋率較高，所以蒸發(fā)排泄量較小。

2.3 地下水水化學(xué)特征

本次研究的重點(diǎn)是谷底的松散巖類孔隙潛水。因地下水和地表水有統(tǒng)一的含水系統(tǒng)，在區(qū)內(nèi)常相互轉(zhuǎn)化，所以地下水與地表水的化學(xué)類型可統(tǒng)一進(jìn)行分析。 根據(jù)水質(zhì)分析可知，閆家溝上游近溝腦處水質(zhì)較好，礦化度低；在中游、中下游段水質(zhì)礦化度升高，水質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑾趟?，特別是在廢棄礦渣大量堆積的上游左支溝溝內(nèi)和環(huán)境點(diǎn)15 原礦區(qū)大門口附近處，水質(zhì)差，礦化度高，礦化度＞3 g ／ L，但水體向下游徑流過程中，受到土壤、植被等的過濾作用，礦化度降低，水質(zhì)再次轉(zhuǎn)變?yōu)?～3 g ／ L 的微咸水。

3 水環(huán)境評(píng)價(jià)

3.1 水環(huán)境背景值

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)松散巖類孔隙潛水的環(huán)境背景值中，僅高錳酸鹽指數(shù)和亞硝酸鹽為Ⅳ類指標(biāo)，其余33 項(xiàng)指標(biāo)質(zhì)量均為Ⅰ～Ⅲ類。 水體中個(gè)別元素的本底值偏高，系地下水形成環(huán)境影響所致，而非污染造成的結(jié)果［3］。

3.2 水化學(xué)類型及礦化度的變化

區(qū)內(nèi)的水化學(xué)類型主要為HCO3－-SO42－-Ca2＋型、SO42－-HCO3－-Ca2＋型、SO42－-Mg2＋和SO42－-Ca2＋型4 種類型；按礦化度分，有＜1 g ／ L 的淡水、1 ～3 g ／ L的微咸水、＞3 g ／ L 的咸水。 區(qū)內(nèi)水質(zhì)變化規(guī)律為：閆家溝上游近溝腦處水質(zhì)好，礦化度低；在中游、中下游段礦化度升高，水質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑾趟?，特別是在廢棄礦渣大量堆積的上游左支溝溝內(nèi)（點(diǎn)08）和下游溝道 （ 點(diǎn)15） 等 地 段， 水 質(zhì) 差， 礦 化 度 高 （ 點(diǎn)08（SY06）的礦化度達(dá)8.55 g ／ L，點(diǎn)15（SY11） 處礦化度為3.12 g ／ L），水體轉(zhuǎn)變?yōu)榈V化度＞3 g ／ L 的咸水，但向下游徑流過程中，受土壤、植被等的過濾作用，礦化度降低，水質(zhì)再次轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑾趟▓D1）。

3.3 超標(biāo)指標(biāo)及評(píng)價(jià)分析

圖1 研究區(qū)水污染分布規(guī)律示意圖

對(duì)采取的7 組地下水和4 組地表水進(jìn)行化學(xué)成分分析，最后對(duì)各種超標(biāo)離子進(jìn)行疊加，可以得出水體污染離子分布的大致規(guī)律（圖1）：（1） 在閆家溝上游范圍，污染離子的數(shù)量較少，為2 ～3 種，主要為氟、鎘或鋅、鎘、鈹，僅在局部地段（環(huán)境點(diǎn)04周圍）污染離子多達(dá)6 種，分別為鎳、氟、銅、鋅、鎘、鈹，分析原因：04 點(diǎn)在左側(cè)無名支溝的下游溝口處，而左側(cè)無名支溝中堆有大量的廢棄礦渣；（2） 閆家溝上游左側(cè)支溝中，水體中含有的污染離子數(shù)量較多，達(dá)6～7 種，主要為銅、鎘、砷、鈹、鎳、汞及鉛離子，分析原因：支溝中堆有大量的廢棄礦渣；（3）在上游與支溝交匯處地段，污染離子的數(shù)量減少至4 種，主要為氟、鉛、鎳、鈹；（4） 在閆家溝中上游、支溝交匯處下游范圍，污染離子經(jīng)過富集，在環(huán)境點(diǎn)12、點(diǎn)13、點(diǎn)14 附近達(dá)到了最大濃度，多達(dá)6 ～8 種，主要為鎘、氟、鉛、鎳、鈹、鋅，及汞、銅離子；（5）在閆家溝中游、環(huán)境點(diǎn)15 地段，污染離子的濃度有所降低，減為5種，主要為鎘、氟、鉛、鎳、鈹；（6） 在閆家溝中下游、環(huán)境點(diǎn)16 附近地段，污染離子濃度較反常地增加至6 種，與上述中游環(huán)境點(diǎn)15 一帶相比較，水體中增加了鋅離子；（7） 至閆家溝下游、環(huán)境點(diǎn)17 附近范圍，污染離子降低為5 種，主要為鎘、鉛、鎳、鈹、鋅；（8）閆家溝下游至溝口范圍、環(huán)境點(diǎn)18 附近，水體中超標(biāo)的污染離子降低為1 種，僅為鋅離子超標(biāo)。

通過現(xiàn)場調(diào)查，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)除了人工開礦外，再?zèng)]有其他人類工程活動(dòng)，而礦洞廢棄了多年，人員早已離開評(píng)價(jià)區(qū)范圍，僅溝道中堆填的廢棄礦渣殘留。通過室內(nèi)試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析可知，礦渣在淋濾作用下，會(huì)產(chǎn)生大量超標(biāo)的銅、鋅、氟化物、汞、砷、鎘、鉛、鈹、鎳離子。 因此可以判斷：區(qū)內(nèi)水體中的污染離子是溝道中廢棄礦渣在長期淋濾等作用下產(chǎn)生并進(jìn)入水體，但水體在沿溝道向下游徑流排泄過程中，沿途的土壤、植被及周圍的環(huán)境對(duì)其中的污染離子有一定的吸附、過濾和凈化作用，因此在閆家溝溝口處，檢測出的水體僅鋅離子超標(biāo)，其余離子均符合環(huán)境背景值的要求。

4 土壤污染評(píng)價(jià)

對(duì)土壤樣品檢測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并與土壤的環(huán)境背景值相對(duì)照，若污染指數(shù)＜1，表示土壤中的離子濃度小于環(huán)境背景值，土壤達(dá)標(biāo)；若污染指數(shù)＞1，表示土壤中的離子濃度大于環(huán)境背景值，土壤可能已受到污染。 得出土壤中污染的重離子分布的大致規(guī)律：

（1）在閆家溝左支溝中下游段、環(huán)境點(diǎn)08 附近一帶，土壤中超標(biāo)的污染離子為2 種，主要為砷和鎘，超標(biāo)的污染指數(shù)為4.60 ～9.64，其中砷離子的污染指數(shù)高達(dá)9.64。

（2）在閆家溝中游至中下游段、環(huán)境點(diǎn)16 及點(diǎn)17 的右岸附近一帶，土壤中超標(biāo)的離子有3 種，主要為砷、鎳、鉻，其中砷的超標(biāo)污染指數(shù)為1.27 ～1.30，鎳的超標(biāo)污染指數(shù)為1.01 ～1.04，鉻的超標(biāo)污染指數(shù)為1.11～1.21。

（3） 在閆家溝中下游、環(huán)境點(diǎn)17 的左岸，土壤受污染程度小，土壤中超標(biāo)的離子僅為鉻，超標(biāo)的污染指數(shù)為1.21。

（4）在閆家溝溝口、與冉家河交匯處，環(huán)境點(diǎn)19周圍一帶，其右岸檢測出土壤中的超標(biāo)離子僅為鉻，超標(biāo)污染指數(shù)為1.42；左岸檢測出土壤中的超標(biāo)離子為砷和鉻，超標(biāo)污染指數(shù)為1.03 ～1.10，其中砷的超標(biāo)污染指數(shù)為1.03，鉻的超標(biāo)污染指數(shù)為1.10。考慮到環(huán)境點(diǎn)19 左岸現(xiàn)已被人工改造為農(nóng)田，在人類開墾種植的長時(shí)間活動(dòng)中，農(nóng)藥等物質(zhì)的使用均可能增加土壤中砷的含量，所以綜合考慮溝口附近土壤的污染離子僅為鉻。

可以看到在閆家溝上游段，特別是左支溝內(nèi)土壤中超標(biāo)的污染離子主要為砷和鎘2 種；在中下游段土壤中的污染離子為砷、鎳和鉻3 種，其左岸則降低為鉻1 種；在溝口附近土壤中的超標(biāo)離子僅為鉻1 種，超標(biāo)指數(shù)為1.10～1.42。

通過現(xiàn)場調(diào)查及取樣分析，可以推知區(qū)內(nèi)對(duì)土壤產(chǎn)生污染的污染源應(yīng)為溝道中堆積的大量廢棄礦渣，礦渣淋濾出的重金屬離子進(jìn)入土壤使土壤中的部分離子超標(biāo)，如砷、鎘、鎳、鉻，但土壤及周圍環(huán)境對(duì)重金屬離子有吸附和凈化作用，所以在溝口附近超標(biāo)的離子僅為鉻，污染離子的種數(shù)及含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于閆家溝中游及上游土壤中的種數(shù)及含量。