赵雪琼，程先锋，齐武福，周志红

(云南国土资源职业学院，云南 昆明 652501)



云南个旧锡矿东区水质评价

赵雪琼，程先锋，齐武福，周志红

(云南国土资源职业学院，云南 昆明 652501)

[摘要]在对个旧锡矿东区野外水文地质调查基础上，在矿区采取18组水样，对该研究区水样进行了测试分析，采用内梅罗指数方法结合水质统计分析，以及运用Surfer8.0对SO42-、F-、总硬度、溶解性总固体(TDS)、铁、锰等一些主要污染指标绘制等值线图，从而对研究区水质进行评价分析。评述了个旧锡矿东区地下水质，提出了一些预防和治理措施，可为个旧锡矿东区地下水资源保护和合理利用提供参考。

[关键词]水质评价；内梅罗指数法；水质统计分析；个旧矿区

云南个旧矿区是一个超大型以锡为主的多金属矿区，以锡矿生产驰名中外，素有“锡都”之美誉[1]。地下水是该矿区的重要水源之一，矿区内建有多家采矿厂、选矿厂和冶炼厂，存在矿产开采伴生的尾矿库和尾砂坝等，这些都可能给地下水和地表水带来重金属污染，危害矿区周边乡镇居民的健康。本文以个旧锡矿东区为例，采用内梅罗指数法结合水质统计分析及运用Surfer8．0绘制主要污染物的等值线图对矿区内水体进行评价及分析，对保证矿区人民饮水安全，保护居民健康具有重要意义，同时为评价矿区饮用水源提供基础。

1水文地质概况

个旧矿区处于南盘江水系与红河水系的分水岭地带，主体为岩溶断块山地貌，标高约2 000～2 400 m，北东侧邻蒙自盆地，标高约1 300 m。分水岭以北为南盘江支流泸江流域，以南为红河流域，分水岭大致呈东西向从个旧矿区中部通过。地下分水岭与地表分水岭大体上一致，但在矿区受矿业活动影响，地下分水岭南移7～8 km[2]。地下水以岩溶水为主，埋藏较深，以地下分水岭为界，分为两个水文地质单元。以北属南盘江水文地质单元，地形向蒙自大屯盆地倾斜，矿区为地下水的补给区，以大气降水为补给来源，向北东方向径流，于盆地边缘排泄，形成大屯浅埋富水地段。以南为红河水文地质单元，总体地形向南倾斜，矿区为地下水补给区，在接受降雨补给后，地下径流由于南侧岛状分布碎屑岩的阻隔，向西南、东南方向分流，分别于西侧卡房大沟和东侧绿水河，以泉水和地下暗河形式排泄，最终汇入红河。

2样品测试及水质评价

2.1样品的采取

本次研究区以个旧锡矿东区为主，采样点根据研究区水文地质特征及污染源调查进行布置，共设18个水样，取样点布置如图1所示。其10个水样为地下水(N1、N2、N3、N4、N8、N9、N10、N11、N13、N14)，8个水样为地表水(N5、N6、N7、N12、N15、N16、N17、N18)。

2.2分析测试

本文研究的实验方法采用国家饮用水水质检验的标准方法(GB3838—2002)[3]，检测项目共23项。同时采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP—MS，Agilent 7500)对矿区水体中11种重金属元素(Cr、Mn、Fe、Zn、Cu、Zn、As、Se、Cd、Au、Hg和Pb)进行定性定量分析，各重金属元素检测值的标准方差均小于5%。水质分析结果见表1。

表1　水样分析结果

图1　个旧矿区东区水文地质略图及采样位置图

2.3水质评价

以个旧锡矿东区水体为评价对象，水质评价依据为《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)[4]，评价方法[5-7]为改进的内梅罗指数法和水质统计分析[8-9]。

2.3.1改进的内梅罗指数法

改进的内梅罗指数法不仅考虑单因子评价法中参加评价的各种污染物的污染指数，还考虑各种污染物实测含量的平均值与相应的污染物所规定的环境标准之比，强调了最大值的作用，更加合理地反映了水环境的污染性质和程度。因此，选用内梅罗指数法对个旧锡矿东区水质进行综合评价，其评价公式为：

式中：Ci为污染物i的实测值(mg/L)；Cij为污染物i的水质标准(mg/L)；n为污染物个数。

根据计算结果将水质分为五级，P<1，水质清洁；1≤P<2，水质较清洁；2≤P<3，水质轻度污染；3≤P<5，水质中度污染；P〉5，水质重度污染。

本次评价共选用14种评价因子：浊度、pH、SO42-、F-、NO3-、总硬度、溶解性总固体(TDS)、铁、锰、镉、砷、铜、铅、锌。评价结果见表2。

从表2可以看出，N2、N8、N9、N10、N14五个水样不符合饮用水卫生标准，其余的都符合饮用水标准，其中有七个水样分别是N1、N4、N6、N7、N11、N15和N17的水质属于优良的，整体锡矿东区的地下水中72%符合饮用标准；55%为清洁水；16.7%为轻度污染水，初步处理可以作为牲口饮用；27.8%为重度污染水，不适合直接饮用。

表2　评价分级结果

图2　pH等值线图

图3　SO42-等值线图

2.3.2水质统计分析

在应用内梅罗水质污染指数法从整体上评价个旧锡矿东区水质现状的同时，有必要对水样中的超标物质进行分析，以便了解和维护水资源的水质。因而对18个水样中的超标物质作了统计分析评价，结果见表3。对比表2和表3的水质分析结果为：(1)N2、N8、N9、N10和N14超标严重，主要超标物为SO42-、F-、溶解性总固体、总硬度、镉、锰、铁和锌，不适合作为饮用水；(2)N1、N4、N11、N15、N17为Ⅰ级水，无超标物质；(3)N6、N7、N3、N12、N13水质较清洁，但有个别指标超标，以溶解性总固体、总硬度、SO42-、F-、锰和铁中某某一个指标超标；(4)N5、N16、N18为Ⅲ级水，属于轻度污染，以个别指标锰、F-和铁超标。

表3　水样超标项目统计表

图4　F-等值线图

利用Surfer8.0绘画出SO42-、F-、NO3-、总硬度、溶解性总固体(TDS)、铁和锰值等一系列等值线图，分析它们之间的相关性以及分布特点，见图2～图15 。等值线图中得知pH、SO42-、F-、砷、总硬度、溶解性总固体、镉、锰、铁、锌和铜的浓度等值线图分布较一致，多分布在老厂、卡房分厂一带。说明SO42-、F-、砷、总硬度、溶解性总固体相关性较好，镉、锰、铁、锌和铜也有一定的相关性，NO3-、Cl-分布与其他指标相关性较差。

3结语

(1)从图1和等值线图2～图15得知污染的主要区域是采矿、选矿及尾矿库所在的地方，尤其在大屯锡矿、老厂锡矿、卡房分矿附近，因而此污染的来源可能是选矿废水及尾矿渣液，渗漏引起地下水受到污染，致使矿井水超标，超标物质主要是SO42-、F-、砷、溶解性总固体、总硬度、锰和铁，其次是镉、铅、锌。说明矿石和矿渣中这些元素含量相对较高，经过破碎、冶炼，雨水淋滤，使得这些离子迁移到水中；另外尾矿污泥、污水中有毒、有害元素，势必也对地下水造成污染。水质评价NO3-和Cl-值得分布与F-、锰等分布不太一致，说明矿区部分水体可能受到人类污染，生活污水可能是污染源之一，但影响不大。

图5　砷等值线图

图6　NO3-等值线图

图7　Cl-等值线图

(2)在远离采矿厂区域采集的水样和经处理过的矿坑水，水质基本符合饮用水标准，多数无超标物质。说明若没有人类的采矿活动，该区地下水水质较好；在采矿中，若对所有选矿废水及尾矿渣液，做好无害化处理再排放，有效合理利用矿井水，可以避免矿区地下水受到污染。

图8　总硬度等值线图

图9　TDS等值线图

图10　镉等值线图

(3)本次水质评价采用改进的内梅罗指数法与水质统计分析结合，相互补充，评价结果基本一致。这样既可以整体上评价该矿区的水质情况，又可以指示出主要的污染物，利用Suefer8.0绘画出的等值线图可以直观的表明该区的污染物分布情况和它们之间的相关性，此方法更为直观的对污染物进行分析，对水质评价方法可进行很好的补充。

图11　铁等值线图

图12　锰等值线图

图13　锌等值线图

(4)个旧矿山所建尾矿库大部分位于中三叠统个旧组灰岩地层之上，该地层属碳酸盐岩。地表、地下岩溶均发育，竖井、落水洞、溶洞、岩溶大泉、暗河管道多见，尾矿库的工程地质条件差。据资料矿区内大部分的尾矿库存在局部渗漏现象，尾矿水渗漏进入地下后，进入地下水循环系统造成地下水水质污染。因而有必要污水资源化，对于污水资源化应明确矿井水的成分，指导污水的排放标准,矿区周围居民饮用水的标准等，修建高位蓄水池，经处理达标后，可作为工农业生产用水水源，科学利用矿井水资源。

图14　铜等值线图

图15　铅等值线图

参考文献

[1]李荣文.个旧市区寻找地下水供水水源地的可行性探讨[J]. 云南地质.2010,29(3):328-330.

[2]彭必建，李四堂.个旧矿区水文地质现状及地下水保护与利用[J].云南地质.2014,33(4):594-600.

[3]中华人民共和国国家标准(GB3838--2002)．水质、采样方案设计技术规定[S].2002.

[4]中华人民共和国国家标准(GB5749--2006)．生活饮用水卫生标准[S]．2006.

[5]苏耀明，苏小四.地下水水质评价的现状与展望[J].水资源保护.2007,23(2):4-9.

[6]谷朝君，潘颖，潘明杰. 内梅罗指数法在地下水水质评价中的应用及存在问题[J].环境保护科学.2002,28(1):45-47.

[7]李亚松，张兆吉，费宇红，等．内梅罗指数评价法的修正及其应用[J]．水资源保护.2009，25(6)：48-50.

[8]徐冰冰,许秋瑾,梁存珍，等.湖南郴州市竹园矿区乡镇地下饮用水源重金属水质评价[J].环境工程技术学报.2013,3(2):113-118.

[9]李协能,李德万,陈思.重庆南川红层区地下水水质评价[J].地下空间与工程学报.2008,4(6):1041-1046.

The Water Quality Evaluation of Eastern Tin Ore in Gejiu of Yunnan

ZHAO Xue-qiong，CHENG Xian-feng，QI Wu-fu，ZHOU Zhi-hong

(Yunnan Land and Resources Vocational College , Kunming 652501)

Abstract:It is based on the investigation of the Hydrogeology of eastern tin ore in Gejiu． 18 groups of water samples from this area were got in 2015．In order to evaluate the water quality of this area．The methods of Nemero Index and water quality statistic and surfer8.0 software are adopted in this paper and the main contamination contour such as SO42- and F- and so on is drawn. This paper not only evaluated the water quality of the mining area, but also put forward some advices or references of prevention and exploitation of the groundwater in the area．

Key words:water quality assessment；Nemero index；water quality statistic and Gejiu Orefield

[中图分类号]P641.12

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)02-0011-06

[作者简介]赵雪琼(1985-)，女，云南曲靖人，讲师，研究方向：水文地质环境地质调查研究工作。

[基金项目]云南省国土资源厅“云南典型金属矿山基地资源综合利用与矿山环境调查评价研究”项目(云国土资料[2013]1号)

[收稿日期]2015-10-28