佛山市水化學(xué)特征分析

1、佛山市水化學(xué)特征分析摘要：根據(jù)采集的水樣分析，初步研究了佛山市淺層地下水的化學(xué)類型分布特征，探討其成因規(guī)律。研究說明，佛山市淺層地下水的化學(xué)特征由重碳酸鹽型水向氯化物型水進(jìn)行演變，研究區(qū)域上顯示出明顯的分區(qū)，如第四系出現(xiàn)較多的重碳酸鹽型水，而在基巖裂隙區(qū)，其水化學(xué)類型更多的是硫酸鹽重碳酸鹽型水和氯化物型水。同時(shí)在人類活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)出現(xiàn)了硝酸型水。關(guān)鍵詞：水化學(xué)類型;佛山市;地下水;地下水化學(xué)特征;硝酸鹽中圖分類號(hào)：S-3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.202110150141研究區(qū)概況佛山市行政區(qū)在廣東省中西部、珠江三角洲平原腹地【1】。該市人口密集，工商業(yè)興旺，工業(yè)化

2、程度高，商業(yè)樓房高聳密布，是珠江三角洲城市之一，粵港澳大灣區(qū)重要節(jié)點(diǎn)城市。佛山市的經(jīng)濟(jì)由十大行業(yè)作支撐，主要為：家用電器、光機(jī)電一體化、電子信息及裝備制造等。佛山市西北部有大量工區(qū)分布，類型多樣規(guī)模不等。制造業(yè)行業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值80%以上。佛山市共有4個(gè)行政區(qū)，分別是禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)和三水區(qū)，4個(gè)行政區(qū)面積共有3700km2，人口數(shù)量達(dá)700多萬人2-3。北江、西江形成的沖積平原，海拔一般小于5m，多在1.24m，區(qū)內(nèi)河涌縱橫交錯(cuò)，形成河網(wǎng)，有西北江橫跨，高明河從中間匯入，境內(nèi)分支眾多的河流，堆積層厚度大。佛山市氣候類型屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候炎熱潮濕，年平均溫度約23，年平均降水量約

3、110mm，區(qū)域內(nèi)主要河流為西江和北江，長度約為704km，河流年徑流量較大。2水文地質(zhì)概況研究區(qū)地層主要為第四系、古近系和白堊系，西南部出露侏羅-三疊系地層，如圖1。地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，如圖2，研究區(qū)內(nèi)含水層主要分布在河流兩岸，含水層巖性以中粗砂和卵礫石為主，厚度約為340m，富水性較好【4】;局部基巖裂隙水分布在南海區(qū)西北部、三水區(qū)西部及東部，含水層巖性主要為粉砂巖、砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖、石英砂巖，富水性貧乏。受氣象、水文、地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素影響，研究區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄有明顯的區(qū)域特點(diǎn)【5】。研究區(qū)氣候類型為亞熱帶季風(fēng)性氣候，年降水量巨大，充足的降雨為地

4、下水提供了大量的補(bǔ)給。從年內(nèi)分配來看，降雨量在各個(gè)月分配不均，尤其在雨季中的7、8月份。在巖性、風(fēng)化程度、地形地貌等因素的作用下，研究區(qū)內(nèi)不同地層地下水補(bǔ)給量有較大的差異。如出現(xiàn)斷裂構(gòu)造的古近系、白堊系基巖區(qū)，基巖內(nèi)淺部巖石風(fēng)化破裂，細(xì)小節(jié)理裂隙發(fā)育，降水量不易下滲補(bǔ)給。第四紀(jì)松散沉積物覆蓋區(qū)，該區(qū)有兩大河流經(jīng)過，為三角洲平原腹地，地勢(shì)平緩，有利于地下水往地下補(bǔ)給。同時(shí)雨季后地表徑流較大，包氣帶零散分布小面積的弱透水黏土層，會(huì)造成地表徑流補(bǔ)給地下水。該區(qū)地下水多以水平徑流為主，基巖裂隙水由丘陵山區(qū)流向平原，總體從北向南，從西向東排泄，匯入江口，排泄入海。3水化學(xué)分布特征3.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)佛山市淺

5、層地下水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果說明，研究區(qū)淺層地下水pH值范圍為：3.747.71，均值6.50，標(biāo)準(zhǔn)差為0.74，變異系數(shù)11.41%。標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)均較小，該pH值范圍說明了淺層地下水處于一種酸性的環(huán)境。礦化度變化范圍：51.02957.29mg/L，均值497.18mg/L，標(biāo)準(zhǔn)差為244.27mg/L，變異系數(shù)51.93%，礦化度范圍說明受氣候、巖性等影響，地下水離子濃度在不同空間內(nèi)有較大差異。DO是表征水體水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。水體中的DO平均值2.19mg/L，影響水體DO濃度的因素復(fù)雜多變，各種因素間存在協(xié)同作用。由表1可知，Ca2+質(zhì)量濃度在研究區(qū)內(nèi)的變化相對(duì)較大，濃度的最大值和最

6、小值分別為164.6mg/L和1.74mg/L，平均值為71.19mg/L。研究區(qū)內(nèi)大局部地區(qū)鈣離子質(zhì)量濃度小于100mg/L，位于白堊系區(qū)域的水點(diǎn)濃度大于100mg/L，其余采樣點(diǎn)Ca2+濃度值相差不大。Mg2+質(zhì)量濃度在研究區(qū)內(nèi)總體上變化不大。第四系地區(qū)大局部濃度小于15mg/L，大于100mg/L的高值區(qū)出現(xiàn)在研究區(qū)北部的基巖裂隙區(qū)，最高值為53.95mg/L。Na+質(zhì)量濃度在研究區(qū)內(nèi)大局部小于150mg/L，最高值與最低值分別為120.9mg/L和2.87mg/L，平均值32.24mg/L。Cl-質(zhì)量濃度分布總體上與Na+根本一致，大多小于200mg/L。SO2-4質(zhì)量濃度為0203.

7、98mg/L，平均值54.51mg/L，濃度一般大于200mg/L，高值出現(xiàn)研究區(qū)北部白堊系地層。HCO-3質(zhì)量濃度為3.02589.58mg/L，平均值208.42mg/L，第四系地層區(qū)內(nèi)，重碳酸離子濃度變化大。本區(qū)淺層地下水多為重碳酸型水，其次為重碳酸型與氯化物型混合型水，氯化物型、硫酸型、硝酸型混合水亦有少量分布。3.2水化學(xué)特征分布由數(shù)據(jù)分析得，陰離子類型規(guī)律較為明顯。根據(jù)舒卡列夫分類法，根據(jù)濃度百分比做出陰離子水化學(xué)類型分布圖，陰離子類型統(tǒng)計(jì)見表2。由圖1和圖3看出，根據(jù)地下水的賦存、循環(huán)條件及巖性的變化，佛山市地層中第四系、古近系、白堊系、泥盆-二疊系，侏羅-三疊系的水化學(xué)類型具有

8、一定的規(guī)律。第四系覆蓋區(qū)的陰離子類型主要是重碳酸鹽型，重碳酸鹽、硫酸鹽型水在第四系零星分布，該區(qū)水量豐富，不僅是地下水補(bǔ)給區(qū)，也是地下水強(qiáng)徑流地帶。形成該水化學(xué)類型主要是因?yàn)樗瘜W(xué)的溶濾作用，地下水在該區(qū)不斷交替，使得水中離子的重碳酸根為主要離子。因此研究區(qū)第四系覆蓋區(qū)內(nèi)根本上為重碳酸鹽型水、重碳酸型硫酸型水、重碳酸鹽氯化物型水。在第四系與基巖過渡區(qū)那么出現(xiàn)硫酸鹽重碳酸鹽、硫酸鹽型、硫酸氯化物型水。如高明區(qū)西南部侏羅-三疊系地層和三水區(qū)東部、西部的白堊系地層附近，水化學(xué)類型中同時(shí)出現(xiàn)了重碳酸根、硫酸根、氯離子。這是由于這個(gè)地帶的水力傳導(dǎo)系數(shù)變小，地下水循環(huán)受到阻礙，補(bǔ)給區(qū)的地下水流經(jīng)該地帶時(shí)，

9、各大離子將會(huì)在該處聚集。同時(shí)在這個(gè)區(qū)域附近的TDS普遍較大，側(cè)面反映了該處地下水動(dòng)力條件較弱，地層含鹽量較高，形成的水化學(xué)類型有硫酸鹽重碳酸鹽型水、硫酸鹽重碳酸鹽型水。而在白堊系-古近系、泥盆系-二疊系、侏羅-三疊系等地層內(nèi)出現(xiàn)水化學(xué)類型那么以氯化物硫酸鹽、氯化物重碳酸鹽型、氯化物型水為主。這是因?yàn)樵搮^(qū)水化學(xué)作用以蒸發(fā)排泄為主。強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用，使得原本水量貧乏的基巖裂隙地層中的地下水不斷濃縮，碳酸鹽沉淀，留下氯離子、硫酸根等離子，形成高礦化地下水。4異常因子分布特征與分析4.1異常元素特征研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)氮的含量比較高。出現(xiàn)的形式有氨氮、硝酸鹽、亞硝酸，其中主要以硝酸根形式出現(xiàn)，其最大值為154.

10、17mg/L，最小值為0.71mg/L，平均值為34.90mg/L。在數(shù)據(jù)分析過程中發(fā)現(xiàn)有幾處的硝酸根的毫克當(dāng)量大于25%，水化學(xué)類型有較大變化。于是根據(jù)佛山市并沒有大量的硝鹽礦的情況，單獨(dú)考慮硝酸根含量，以K+，Ca2+，Na+，Mg2+，Cl-，SO2-4，HCO-3七大離子的含量排名劃分水化學(xué)類型。同時(shí)標(biāo)記出硝酸根毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)較大，這樣的水樣點(diǎn)出現(xiàn)的位置見圖3，這些水樣點(diǎn)陰離子類型如表3。由圖4看出，高含量硝酸根的水樣點(diǎn)的分布具有一定的分布規(guī)律，硝酸根含量較高的地方出現(xiàn)均出現(xiàn)在白堊系-第三系、侏羅系-三疊系、泥盆-二疊系地層。共有15個(gè)，占總水樣的16.9%。這些地層是水量貧乏的地區(qū)，

11、而對(duì)于第四系來說，由于水量交換迅速，即使水樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)出硝酸根，也不會(huì)影響地下水的水化學(xué)類型。結(jié)合表3圖3，可以看出氯化物型水的個(gè)數(shù)較多，比照?qǐng)D2，可知氯化物與硝酸鹽出現(xiàn)的位置大體一致。對(duì)于這些地層來說，一般是含高鹽礦物，富水程度較弱的地區(qū)，因此氯離子含量，高的地區(qū)，相應(yīng)的硝酸根含量也增高。4.2異常元素分析在自然狀態(tài)下，氮只有在原生地層中出現(xiàn)。據(jù)此可考慮在研究區(qū)中的氮元素屬于人類活動(dòng)造成，在不考慮氮的含量下計(jì)算的其他離子含量可作為其原生背景的水化學(xué)類型。在這個(gè)假設(shè)下，劃分水化學(xué)類型。根據(jù)劃分的水化學(xué)類型分布來看，可以明顯看出一些規(guī)律。在第四系地區(qū)淺層松散沉積物地區(qū)，陰離子類型根本以重碳酸離子為主

12、。在地質(zhì)圖也可以看出，水化學(xué)類型為重碳酸型水出現(xiàn)的地區(qū)富水性極強(qiáng)。在水力交替強(qiáng)烈的地區(qū)，地下水化學(xué)類型多為重碳酸型水。這是由于地下水的補(bǔ)給區(qū)，地下水的水文地球化學(xué)作用以溶濾作用占優(yōu)勢(shì)，形成溶濾潛水區(qū)，水化學(xué)類型一般以重碳酸鹽型或重碳酸鹽硫酸鹽型水為主。比方山前傾斜平原包括洪積斜平原與沖洪積傾斜平原為地下水的徑流區(qū)，水力交替積極，潛水水化學(xué)類型一般以重碳酸鹽硫酸鹽型水占優(yōu)勢(shì)。而在富水程度弱的地區(qū)，有白堊系、石炭系、古近系地層出露，該區(qū)氯離子逐漸升高，水化學(xué)類型多為氯化物型水。同時(shí)硝酸根出現(xiàn)在白堊系于第四系地層出露的交界處。由水動(dòng)力條件可知，出現(xiàn)硝酸根區(qū)域水力條件較弱，比方在沖洪積平原邊緣地帶、盆

13、地、洼地為地下水的排泄區(qū)或滯流區(qū)，水交替緩慢，加之潛水埋藏較淺，在蒸發(fā)作用下，潛水不斷濃縮礦化，硝酸根不斷聚集，地下水中的氮含量不斷升高，硝酸根含量升高。5結(jié)論研究區(qū)位于珠江三角洲中部地區(qū)，該區(qū)域地下水陰離子類型分布與第四系地層沉積規(guī)律根本一致，為重碳酸鹽型向氯化物型演化，過度的類型以重碳酸鹽硫酸鹽型、硫酸鹽氯化物型、氯化物硫酸鹽型等類型為主。水化學(xué)類型的復(fù)雜型受地層巖性的控制，在高鹽地層水化學(xué)類型會(huì)更加復(fù)雜。硝酸根離子含量較高的水樣在本次取樣總數(shù)占比為16.9%，主要在第四系與白堊系交界處，成點(diǎn)狀分布。氮元素容易在水動(dòng)力條件較弱的地區(qū)出現(xiàn)，如基巖裂隙水地區(qū)，沖洪積扇前緣。而人類生活污水、農(nóng)業(yè)施肥、垃圾滲濾液下滲可能會(huì)加劇該處氮元素含量的增大。參考文獻(xiàn)【1】王鳳林，毛緒美，王傲.基于GMS的佛山市軟土地面沉降預(yù)測(cè)研究J.平安與環(huán)境工程，2021，1606：26-29.【2】劉春燕，黃冠星，張英，荊繼紅，孫繼朝，劉景濤，陳璽，王建偉.佛山東部地下水BTEX分布特征與來源D.南水北調(diào)與水利科技，2021.【3】黃冠星，孫繼朝，汪珊，杜海燕，盧耀東，支兵發(fā)