某离子型稀土矿地下水环境质量现状分析与评价

摘　要：本文通过对某离子型稀土矿地下水环境质量现状监测结果的综合分析，综合评价了矿区及其下游影响区地下水环境质量现状，给出了稀土原地浸矿造成地下水的污染因子及其变化趋势，进而对稀土原地浸矿过程中，保护地下水环境提出了相应的措施和建议。

关键词：离子型稀土， 地下水环境质量， 分析与评价
0.前言
　　　某离子型稀土矿矿区面积为0.4186km2,拟采用原地浸矿采选方式，开采标高为320～280m，设计生产（氧化稀土）能力为2.0万吨/年。为进一步深入开展地下水环境影响评价工作，按照《环境影响评价技术导则--地下水环境》(HJ610-2011)的要求，对该矿区及其下游影响区地下水进行了环境质量现状监测。
1.评价区地质背景及水文地质条件
1.1地质背景
　　　评价区地处属华南褶皱系赣中南第二隆起带中。区内地层有震旦系上统（Z2），岩性上部为灰白色条带状厚层硅质岩夹变余长石石英砂岩，下部为变余长石石英砂岩夹板岩，分布于矿区外围；第四系全新统（Q4al），分布于区内河谷两侧及山间低洼处，一般具二元结构，上部为灰黄色粉质粘土，下部为灰黄、褐灰色中粗砂、砾砂组成。区内岩浆岩分布较广，为弹前岩体，属燕山早期花岗岩（γ52），为稀土矿主要成矿母岩。岩性为中～粗粒黑云母花岗岩。区内构造以断裂构造为主，北北东向～北东向断裂发育，为压性及压扭性断裂。
1.2水文地质条件
　　　评价区属低山-丘陵地貌单元，海拔高程在150～820m，地形切割较深，冲沟发育。区内气候温暖，四季分明，雨量丰沛，光照充足。年最高气温为40.0℃，最低气温-3.9℃，历年平均气温为19.9℃，全年的无霜期297天，年平均降雨量1365.5mm，最大降雨量2047.1 mm，最小降雨量1157.0 mm，其中每年的4～6月为丰水期， 10月至翌年的元月为枯水期， 2、3、7、8、9等5个月为平水期。
　　　区内地下水类型有三种：（1）松散岩类孔隙水，赋存于第四系全新统冲积相地层中，多呈较连续条带状沿河谷两岸展布。岩性结构上多具有二元结构，即上部为粉质粘土，下部为砂、砾石，水力性质为潜水，局部微承压。含水层厚度一般0.50～4.80m，水位埋深一般0.10～12.50m，单井涌水量54.0m3／d，渗透系数为6.20m／d。富水性贫乏。水质类型以HCO3-Ca、HCO3 -Ca·Na型为主，矿化度为0.014～0.162g／L。（2）风化带网状裂隙水，赋存于燕山早期花岗岩的风化带网状裂隙中，是本区最主要的地下水类型。风化壳厚度一般0.5～22.8m，水力性质为潜水。泉流量0.00248～0.089L／s，单井涌水量1.26m3／d，渗透系数0.0076～0.022m／d，富水性贫乏。水质类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na、为主，矿化度为0.014～0.157g／L。（3）构造裂隙水，含水岩组为震旦系上统变余长石石英砂岩夹板岩。泉流量一般为0.032～0.039L／s，富水性贫乏。水质类型为HCO3-Ca·Na、HCO3·Cl-Ca·Na型，矿化度为0.032～0.061g／L。
　　　区内地下水的补给、径流、排泄条件大致遵循着山区基岩裂隙水的特征与规律。往往小型山间洼地范围内即可成为较完整的水文地质单元，具有“近源补给，短途径流，就近排泄”的特点。
3.地下水环境质量现状监测
3.1监测点布设
　　　根据《环境影响评价技术导则--地下水环境》(HJ610-2011)的要求，结合评价区环境水文地质条件，含水层的空间展布，地下水的基本运动规律，地下水水质监测主要是稀土矿区及附近的地下水污染区敏感点和矿区下游地下水可能被影响的区域，并重点评价区内浅层地下水的质量状况；地下水类型以潜水为主，尤其是网状风化裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，具体布置点位时，适当兼顾当地居民饮用水井；监测点数按一级评价考虑，本次共布置监测点10处，详见表3-1。
　　　　　　　　地下水质量监测一览表        表3-1

3.2监测项目
　　　按照《地下水质量标准》（GB/T14848-93）（1993），结合地下水环境影响评价要求指标确定本次地下水水质监测项目。测定项目包括：pH、溶解性总固体、氯化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、总硬度、砷、硫酸盐、汞、六价铬、铅、氟、高锰酸盐指数、铜、锌、镉、铁、总α、总β共20项。监测结果详见表3-2、3-3。
　　　　　　　　地下水放射性监测一览表        表3-2

　　　　　　　　
　　　　　　　　地下水水质现状监测结果表      表3-3

4.地下水环境质量现状评价
4.1地下水质量评价方法、指标和步骤
　　　本次评价按国家颁发的《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）所规定的监测项目分类标准和规定的方法，进行地下水质量单项组分评价和采用加附注的评分法进行地下水质量综合评价。本次综合评价指标包括：pH、溶解性总固体、氯化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、总硬度、砷、硫酸盐、汞、六价铬、铅、氟、高锰酸盐指数、铜、锌、镉、铁、总α放射性、总β放射性共20项。
　　　评价的具体步骤：
　　　（1）、将各项指标首先进行单项组分评价。根据《地下水质量标准》（GB/T 14848-93），将所列分类指标划分为5类，对照单项组分测试结果与标准值，确定所属质量类别。
　　　（2）、确定各单项组分评分值。根据组分所属质量级别按照表4-1进行评分。
　　　　　　　地下水评价单项组分评价分值表        表4-1

　　　（3）、按下列公式计算综合评价分值。
　　　             
　　　　　　　　　　　　　
    （4）、根据F值，按照表4-2划分地下水质量级别。
　　　　　　地下水质量综合评价级别分类表        表4-2

4.2评价结果
4.2.1单项组分评价
　　　根据《地下水质量标准》（GB/T 14848-93），铜、铬（六价）、砷、汞、氟、氯化物为Ⅰ类，锌、总硬度、溶解性总固体以Ⅰ类为主，少数为Ⅱ类，铅、镉、硫酸盐为Ⅰ～Ⅲ类；铁以Ⅰ～Ⅲ类为主，少数Ⅳ类为主；氨氮以Ⅲ类为主，部分为Ⅳ类，矿区为Ⅳ～Ⅴ类；硝酸盐氮以Ⅰ～Ⅲ类为主，局部矿区为Ⅴ类；亚硝酸盐氮为Ⅱ～Ⅲ类；高锰酸盐指数以Ⅰ～Ⅱ类为主，个别为Ⅲ类； PH值以Ⅱ类和Ⅳ类为主，矿区局部为Ⅴ类。在矿区采集两件地下水样进行放射性监测分析，监测结果均为Ⅰ类水。结果表明：评价区地下水现状有一定程度污染，主要是矿区及矿区边缘。污染组分有PH值、铁、氨氮、硝酸盐氮等。
4.2.2地下水综合质量评价
　　　根据上述地下水质量评价方法与步骤，计算求得地下水综合评价分值F，查表4-2确定地下水质量级别，评价结果详见表 4-3。
　　　　　　　　地下水质量综合评价表        表4-3

　　　评价区地下水环境质量现状综合评价结果显示：地下水总体质量良好～较差，良好类别占70.0%；较差类别占20.0%；极差类别占10.0%；地下水主要污染因子为PH值、铁、氨氮、硝酸盐氮等；矿区下游第四系全新统松散岩类孔水水质尚好，多为良好类别。
5.地下水环境影响分析
5.1分析依据
　　　根据本次勘查所取得的10个地下水水质监测资料，11个地下水全分析数据，9件土壤现状分析数据以及3个点的模拟稀土矿原地浸矿开采条件的浸出试验数据，对评价区进行地下水环境影响分析。
5.2对比及趋势分析
　　　土壤现状分析，本次在稀土矿区五处按土壤发生层10、20、60cm分别采集，共采集土壤分析样9件，分析结果列于表5-1中。
　　　　　　　　　　　　土壤分析成果表      表5-1

　　　从上表结果可以看出，土壤中铁、铝、氟背景值较高。按《土壤环境质量标准》（GB15618-1995），铅含量部分地段较高，为Ⅰ～Ⅱ类土壤；镉含量较高为Ⅱ类土壤；砷含量较低，为Ⅰ类土壤；汞含量低以Ⅰ类为主，个别Ⅱ类土壤；氰化物含量低，硫酸根、氨氮正常，PH值较小，呈酸性土壤为主。
　　　为更好的分析和判断稀土原地浸矿对地下水污染的污染物种类、浓度，在矿区3个点采集了土样，模拟稀土矿原地浸矿的浸采生产工艺，即采用浓度为2.5%的硫酸铵水溶液作为溶浸剂，PH值控制在5.5～5.7，固液比（体积比）为1：0.33，清水冲洗按固液比（体积比）1：0.67，进行浸出试验；并对浸出液取样做水质分析。分析项目与地下水水质监测样基本相同，测定项目包括：pH、溶解性总固体、氯化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、总硬度、砷、硫酸盐、汞、铬、六价铬、铅、氟、高锰酸盐指数、铜、锌、铬、镉共19项。试验分析结果见表5-2。
　　　　　　　　　　　浸出试验分析结果表          表5-2
　　　　　　　　点号

　　　根据《地下水质量标准》（GB/T 14848-93），上表中PH值、铅、铁、氟、氨氮、硫酸盐、溶解性总固体、高锰酸钾指数超标。特别是PH值、铅、铁、氨氮、硫酸盐、溶解性总固体超标数值大。
　　　水质评价分析，选择主要污染因子，能够反映评价区地下水质量现状的总体规律，故确定PH值、铁、铅、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐及溶解性总固体等8项指标，进行矿区、矿区边缘及其下游影响区对比分析变化趋势，详见表5-3。
5.3影响分析
　　　（1）从上面初步概略的趋势分析来看，矿区、矿区边缘地下水有一定程度污染，下游影响区明显减弱，至3000m以远基本无影响。
矿区、矿区边缘及下游影响区地下水水质特征组分含量对比表      表5-3

溶解性总固体（mg/L） 64～324 40～114 78～304 34～234 基本保持相对稳定
　　　（2）评价区地下水中铁的含量偏高，这与区内岩土中铁的背景较高有关联。
　　　（3）从上述土壤现状分析、浸出试验分析综合分析，稀土原地浸矿造成地下水主要污染因子为PH值、铁、铅、氨氮、硫酸盐、溶解性总固体等，地下水水质监测结果分析表明，仅PH值、氨氮对地下水造成污染,且污染扩散范围小，PH值在矿区范围污染，氨氮在矿区及下游3000米以内，远离矿区具有明显变低趋势。
　　　（4）硫酸盐、溶解性总固体迁移距离短，污染扩散范围极小，仅局部分布于矿区污染区。
6.结论与建议
　　（1）根据10个地下水水质监测资料，11个地下水全分析资料，评价区地下水现状有一定程度污染，地下水总体质量良好～较差，矿区局部质量类别为极差，地下水主要污染因子为PH值、铁、铅、氨氮、硫酸盐、溶解性总固体等，矿区下游第四系全新统松散岩类孔水水质尚好，多为良好类别。
　　（2）结合土壤现状分析、浸出试验分析，地下水中铁含量较高是与区内岩土中铁背景值高相关联；稀土原地浸矿造成地下水主要污染因子为PH值、铅、氨氮、硫酸盐、溶解性总固体等，各污染因子迁移距离短，污染扩散范围极小，仅分布于矿区及矿区边缘污染区。同时，由于区内地下水具有“近源补给，短途径流，就近排泄”的特点，地下水中污染物不易扩散，往往形成源区污染、下游区不明显，本次地下水水质监测亦体现出了这一特征。地下水水质监测结果分析表明，仅PH值、氨氮对地下水造成污染,且污染扩散范围小，PH值在矿区范围污染，氨氮在矿区及下游3000米以内，远离矿区具有明显变低趋势。
　　（3）为切实有效的做好地下水水质污染防止，特别是下游区地下水水质污染的防治工作，建议：一是要科学规划、有序开采，根据本地区环境水文地质特征，合理设置一定的缓冲带，以充分发挥和利用含水层自身的净化和冲淡能力；二是加强防渗和排污工作，一方面最大程度的提高浸出液的回收率，另一方面加强回收液沟槽的防渗工作，减少渗漏量，在排污方面应采取“清污分流”，将污染水集中收集、集中处理、合理排放；三是建立完善的地下水水质监测网，实时对地下水水质进行定期监测，及时掌控原地浸矿对地下水污染的影响程度，发现问题及时采取措施。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/slgc/250872.html