污染地下水对桂林甑皮岩洞穴遗址的侵害

摘要

桂林甑皮岩遗址是中国华南地区重要的新石器时代遗址,出土了人类完整的骨骼化石和古人类生活的食物和工具等文物,是认识距今12,000至7,000年之间华南地区人类活动的重要证据.然而复杂的岩溶水文地质条件和快速变化的城市环境增加了遗址的保护难度,遗址面临地下水浸泡、冲刷、潜蚀和污染等诸多问题,严重威胁遗址的安全.遗址洞穴底板高程154-154.8m,地下水的波动为149.59-154.93m,遗址因此位于地下水季节变动带中.遗址的西北方向是原工业污染遗留下来的一个富硫的地下水环境,现今城中村的生活污水仍随意排放,地下水中溶解有机碳(DOC)的含量最高可达23.35mg/l.遗址及周围地下水的SO42-含量平均值为56mg/l,最高值可达255mg/l,而遗址洞内的地下水SO42-含量长期处于最低值,仅为1.33-5.57mg/l,因此污染物的分布呈现强烈的空间异质性.遗址区及周围地下水环境具有氧化带和还原带的差别,但氧化和还原环境随时间或季节变化有改变.遗址洞内的ZK10钻孔长期为显著的还原环境,氧化还原电位为-40.1至-187.6mv,具有臭味,孔壁有黑色的生物膜,初步判断为富硫的地下水环境叠加生活污染带来的有机质,导致硫酸盐还原生成H2S气体.与遗址洞周围的钻孔相比,遗址洞的H2S浓度最高,且夏季大于冬季.H2S不稳定,氧化后产生的硫酸具有强烈的腐蚀性,可能会加速碳酸盐岩的溶解.但溶洞发育的岩溶含水层中细菌硫酸盐还原发生的机制并不清楚.下一步将探索硫酸盐还原对加速碳酸盐岩溶蚀的作用,为岩溶地下水污染风险评价和防治提供新的视角,也将有助于建立遗址保护的风险评估方法,对类似地质条件区文物保护有参考价值.