0  引言

 

  地下水污染與防治是目前水文地質學研究的主要領域之一 .近幾十年來, 城市化發展帶來廣泛的地下水資源超采和水質惡化.地下水水位的大幅度降低是人類活動及其對環境影響的指示指標, 同時也是引起環境變化的主要原因[ 2] .地下水系統因水文地質條件的復雜性, 其污染具有敏感性.淺層地下水尤其是第四系孔隙水為人類活動的主要對象,其污染負荷最大, 對污染最為敏感, 受水文、氣象及水文地質結構控制最為明顯.本文對泰安市水文地質結構對第四系孔隙水污染敏感性控制作用進行了探討研究.

 

  1  研究區環境狀況及水文地質條件概述

 

  研究區位于東岳泰山以南, 大汶河以北, 包括泰安市區及郊區.西部為低緩丘陵, 東部為大汶河沖積平原, 中部為泰山山前沖洪積平原, 構成山間盆地地貌.

 

  大汶河為研究區主干河流, 其支流滂河、奈河、雙龍河通過泰安市區, 為泰安市主要的納污河道.

 

  研究區幾乎全為第四紀沖洪積物所覆蓋, 由于受古地形控制, 第四系分布厚度變化較大, 一般厚度10 ～ 25 m , 局部大于50 m .第四系沖洪積粘性土分布于泰山山前, 構成一元結構;沖積砂土沿大汶河、滂河、奈河、雙龍河分布, 構成二元及三元結構.

 

  沖積砂、礫石含水層富水性強, 為本區主要含水層之一, 沖洪積粉質粘土構成弱含水層.

 

  第四系孔隙水主要接受大氣降水及滂河、奈河及雙龍河等地表水補給, 地下水位埋深城區為1 ～ 5m , 郊區為4 ～ 12 m .第四系孔隙水通過其底部的弱透水層以及“天窗”下滲補給巖溶水, 構成巖溶水的主要補給來源.

 

  第四系孔隙水主要通過包氣帶的垂向滲入污染(滲渠、污水坑、化糞池等)、地表水滲入污染及地面塌陷的注入污染等途徑接受污染物質.由于城市工業廢水和生活污水的排放, 致使第四系孔隙水遭受嚴重污染, 1987 年以來常量組分TDS 、總硬度、NO-3質量濃度一直有增無減, 超標率100 %, 1995 年枯水期檢測值分別為1 191 .3 mg/L , 607 .6 mg/L , 100 .0mg/L , 有毒元素Cr6+質量濃度超標.孔隙水污染面積已愈30 km2 .

 

  2  水文地質結構對第四系孔隙水污染敏感性的控制作用2 .1  包氣帶結構特征(1)研究區位于污染最嚴重的鐵路三角區地段,面積4 km2 .第四系水文地質結構及物質組成為:包氣帶為粉質粘土, 含水層為粗砂, 富水性強.采用13個鉆孔(民井)水質分析資料對包氣帶厚度與離子等標指數(1985 年測試值與1960 年對照值的比值)及絕對增量相關性進行分析(見表1 及圖2 , 3).

 

  表1 和圖2 , 3 顯示:ρ(TDS)、硬度、ρ(Cl-)等標指數及絕對增量隨包氣帶厚度增大而減小;在污染負荷相近及水文地質結構相同條件下, 包氣帶厚度控制了孔隙水污染程度.包氣帶厚度越小, 其防污性能越弱;包氣帶厚度越大, 其防污性能越強.

 

  (2)該區位于污染最嚴重的市區中心地段, 面積8 km2 .第四系水文地質結構及物質組成為:包氣帶為粉質粘土或含礫粘土, 含水層為粉質粘土及含礫粘土, 弱富水性.利用11 個鉆孔及民井水質分析資料, 分析包氣帶厚度及巖性對地下水污染敏感性的控制作用(見表2 及圖4 , 5)可知, 在污染負荷及包氣帶、含水層物質組成相同條件下, 孔隙水ρ(TDS)、硬度及ρ(Cl-)等標指數和絕對增量與包氣帶厚度呈負相關;包氣帶厚度控制第四系孔隙水的污染程度, 包氣帶薄, 其吸附、溶解、沉淀等水文地球化學作用過程短, 包氣帶對污水的凈化程度低, 地下水水質差;反之, 包氣帶對污水的凈化程度高, 地下水水質好.

 

  綜上所述, 包氣帶粘性土的厚度與其防污能力成正比.原因在于:粘性土的吸附能力強, 包氣帶的粘性土越厚, 污染物遷移到含水層就越困難, 含水層就越不易污染.

 

  2 .2  含水層介質特征

 

  研究區位于泰安城區, 水文地質結構為一元結構(包氣帶與含水層巖性相同, 為粉質粘土、粘土)及二元結構(包氣帶為粉質粘土, 含水層為粗砂), 面積16 km2 .利用36 個鉆孔(民井)資料, 分析含水層富水性對地下水污染敏感性的控制作用(見表3).

 

  從表3 可知, 在污染負荷及包氣帶巖性厚度相近條件下, 粗砂含水層較弱粉質粘土含水層更易污染.其原因在于:粉質粘土具有較強的吸附能力, 對污染溶質起到良好的凈化作用;而粗砂由于顆粒大,吸附能力弱, 所以, 粗砂含水層較粉質粘土含水層的污染程度重.

 

  3  結語

 

  通過對泰安市水文地質結構對第四系孔隙水污染敏感性控制作用的分析, 可得出以下幾點認識:

 

  (1)水文地質結構對第四系孔隙水污染具有控制作用, 在相同的水文地質結構條件下, 包氣帶厚度越大, 第四系孔隙水污染越輕, 即防污性能越強.在包氣帶厚度及巖性相近條件下, 含水層富水性越強, 地下水越易受污染, 即防污性能差.(2)在特定的水文地質條件下, 第四系孔隙水ρ(TDS)、硬度及ρ(Cl-)具有相對穩定性, 可用作評價孔隙水污染敏感性的基本指標, 以便定量評價孔隙水的污染敏感性程度.