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污染问题是目前社会最为关心的问题之一,随着工业化和都市化进程的加快及“三废”排放问题的加剧,地下水污染日趋严重。已有资料表明,我国大多数城市的地下水已受到不同程度的污染,因此地下水污染敏感性分析是目前国际水文地质研究的热点和前沿课题,也是防治地下水污染问题工作的前导,其成果可为自然环境、社会经济等方面提供管理决策的重要依据。地下水污染敏感性可以理解为地下水对有碍于其使用价值的人为活动的敏感性,即抵御人为污染的能力。它由众多因素决定,包括地质、水文地质、污染物排放条件及物理化学性质。国内外所采用的地下水污染敏感性评价方法主要有以下几种方法:(1)GOD指标法(2)DIVERSITY指标(3)DRASTIC指标(4)DRAMIC指标。
氮在地下水中的主要存在形式是氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮,我们在石家庄市地区进行浅层地下水污染测试、分析时,发现氮污染物在浅层地下水中,由于影响污染敏感性的其他因素不同,造成三者的相互关系有较大区别。进而试想能否通过氮污染物这三种主要存在形式NO-3、NO-2和NH3之间的相互关系分析,了解、计算浅层地下水污染的敏感性。
自然界中,由于氮的天然化合物溶解度大,地下水中不存在可以使NO3-、NO2-和NH4+沉淀为固相的阳离子和阴离子,所以当有外来补充时,这些化合物可以不受任何阻碍地增加其在地下水中的含量。同时相应于地下水中已有的氧化—还原条件,氮具有转变其自身迁移的能力,即当地下水与外界水力联系好时,处于氧化条件,有利于发生硝化作用,氮以硝酸氮为主的形式在水中迁移;当地下水与外界水力联系差时,处于还原条件,有利于发生反硝化作用,氮在水中以氨氮浓度相对较大的形式在水中迁移。这一规律与决定地下水污染敏感性的众多因素如地质、水文地质条件等有着密切的联系,所以运用地下水中氮含量及相互关系来评价地下水污染敏感性是可行的。
研究区石家庄市位于河北省中部,处于滹沱河冲洪扇积扇的顶部。水文地质条件具有明显的水平和垂直分带性。倾斜平原的沉积物从西北到东南,粒度由粗变细;含水层由单层变为双层或多层;隔水层变厚并趋于稳定;地下水径流条件由强变弱;富水性由好变差。
本次研究根据现有的石家庄水文地质资料,确定了13个浅层地下水取样点,分别测定了NO3--N、NO2--N和NH3-N的浓度,利用氮含量及相互关系对石家庄市浅层地下水污染敏感性进行了分析评价,即石家庄市区的北部污染敏感性最高,市区附近及市区污染敏感性较高,东南部地区的地下水污染敏感性最低。产生这种分布状况的主要原因在于:在石家庄市区北部,地下水受滹沱河补给大,更新速率较快,处于氧化环境,故硝氮浓度高,氨氮浓度低,且包气带岩性颗粒比较粗,污染物很容易随水入渗到含水层,地下水容易受到污染。在市区附近也存在同样原因,除上述几点原因外,可能还有地下水降落漏斗的影响。该区地处石家庄市地下漏斗区,地下水向漏斗中心汇集,污染物随着水的运移到达该区的可能性加大,使得该地区的污染敏感性较大,但略低于西部及北部地区。市区东南部地区,地下水的埋深大,包气带岩性颗粒较细,地下水与外界的联系较弱,多处于还原环境,故氨氮含量较大,而硝氮含量低,地下水的补给来源主要是农田的灌溉水和大气降水,更新较慢,且受滹沱河补给影响小,因而不易污染,即敏感性较低。
这一结果与用DRAMIC指标法、DRAMICT指标法对石家庄污染敏感性所做的评价大体一致。这就证明,利用地下水中氮含量及相互关系分析城市地区污染敏感是基本可行的,可以明显反映一个地区的抗污染程度。