永城市淺層地下水水環(huán)境分析與評(píng)價(jià)

臧紅霞 祝 康 祝 芳

（河南省商丘水文水資源勘測(cè)局 商丘 476000）

永城市位于北緯33°43′～34°18′，東經(jīng)115°58′～116°39′之間，地處華北平原的東南邊緣，為黃淮沖積平原的交接部位，南北長(zhǎng)約65.8km，東西寬約62km，全市面積1994km2。全市共有30個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總?cè)丝?32.5萬(wàn)。永城市年平均氣溫14.0～14.3℃。多年平均降水量805.6mm，年水面蒸發(fā)量972mm。流經(jīng)永城市的主要河流有王引河、沱河、澮河、包河四條，均屬淮河流域、洪澤湖水系，為典型的平原季節(jié)性河流。永城市淺層地下水埋深一般為2~4m，地下水位變化主要受降水入滲補(bǔ)給和人工開(kāi)采影響。

永城市水資源短缺，淺層地下水是居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的主要供水源，近年來(lái)，隨著工業(yè)和城市的迅速發(fā)展，廢污水及煤礦礦坑水的大量排放，地表河流水質(zhì)污染嚴(yán)重，河流污水沿河道滲漏補(bǔ)給地下水，進(jìn)而造成淺層地下水污染。此次永城市淺層地下水水環(huán)境分析評(píng)價(jià)，采用商丘水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心1980～2008年監(jiān)測(cè)資料。評(píng)價(jià)面積1994km2，設(shè)有監(jiān)測(cè)井65眼，地下水監(jiān)測(cè)井分布較均勻，平均31km2一眼，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的代表性。

1 永城市地下水水化學(xué)特征

1.1評(píng)價(jià)方法

選擇65眼監(jiān)測(cè)井中具有代表性的26眼井進(jìn)行地下水水化學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)地下水中主要離子鉀和鈉、鈣、鎂、重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽及總硬度、礦化度、pH值的分布情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并劃分水化學(xué)類(lèi)型。水化學(xué)類(lèi)型的劃分采用舒卡列夫分類(lèi)法（見(jiàn)表1），即根據(jù)地下水中6種主要離子（Na+、于25%毫克摩爾的陰離子和陽(yáng)離子進(jìn)行組合，可組合出49型水，然后按礦化度的大小進(jìn)行分組，可分為A組（礦化度≤1.5g/L）、B組（1.5g/L≤礦化度≤10g/L）、C組（10g/L≤礦化度≤40g/L）、D組（礦化度≥40g/L）。

1.2永城市地下水水化學(xué)類(lèi)型

1.3永城市地下水礦化度、總硬度、pH值現(xiàn)狀分布

永城市礦化度小于等于2g/L占評(píng)價(jià)面積的98.3%，大于2g/L的僅占1.7%；永城市總硬度含量小于250mg/L的占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)7.7%，250～350mg/L之間的占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)的15.4%，350～450mg/L之間的占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)的18.5%，450～550mg/L占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)的9.2%，550～650mg/L占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)的12.3%，大于650mg/L占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)的36.9%。pH值絕大部分在7.0～8.0之間占監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)的86.2%，8.0～8.5的占9.2%，6.5～7.0之間的占4.6%。

2 永城市淺層地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

根據(jù)65眼監(jiān)測(cè)井資料對(duì)永城市淺層地下水水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，選取評(píng)價(jià)項(xiàng)目為pH值、礦化度、總硬度（以CaCO3計(jì)）、氨氮、揮發(fā)酚、硫酸鹽、氯化物、氟化物8項(xiàng)。采用單指標(biāo)評(píng)價(jià)法按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-93）《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確定單井現(xiàn)狀地下水水質(zhì)的類(lèi)別。然后按照超標(biāo)率（%）（超Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)）和最大超標(biāo)倍數(shù)（最大監(jiān)測(cè)值/Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)值-1，）兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

永城市總硬度超標(biāo)率為64.6%，全市最大值為2620mg/L，出現(xiàn)在條河鄉(xiāng)韶山村，超標(biāo)倍數(shù)為5.8倍；氨氮超標(biāo)率為13.8%，全市最大超標(biāo)倍數(shù)為19.8倍，出現(xiàn)在高莊鎮(zhèn)鋁廠；礦化度超標(biāo)率為56.9%，全市礦化度最大值出現(xiàn)在條河鄉(xiāng)徐山村，含量為5790mg/L，超標(biāo)倍數(shù)5.8倍；氟化物超標(biāo)率為60%，最大值5.82mg/L，超標(biāo)5.8倍，出現(xiàn)在芒山鎮(zhèn)姜樓村；氯化物超標(biāo)率為21.5%，全市最大值出現(xiàn)在薛湖鎮(zhèn)董莊，含量為945mg/L，超標(biāo)倍數(shù)為3.8倍；硫酸鹽超標(biāo)率40%，全市最大值出現(xiàn)在條河鄉(xiāng)韶山村，含量為2500mg/L，超標(biāo)倍數(shù)為10倍；永城市淺層地下水揮發(fā)酚均未檢出。

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)井各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)確定監(jiān)測(cè)井的水質(zhì)類(lèi)別。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，永城市65眼監(jiān)測(cè)井中，Ⅱ類(lèi)水有4眼，Ⅲ類(lèi)水有16眼，Ⅳ類(lèi)水有12眼，Ⅴ類(lèi)水有33眼，也就是說(shuō)劣質(zhì)水井（Ⅳ、Ⅴ類(lèi)水，下同）共有45眼，占全部水質(zhì)監(jiān)測(cè)井的69.2%，這說(shuō)明永城市地下水已遭到相當(dāng)程度的污染。但其中相當(dāng)一部分是因?yàn)榭傆捕?、氟化物、礦化度等天然水化學(xué)主要成分含量較高，或因氟化物等水化學(xué)異常項(xiàng)目造成的，屬于人為影響造成的污染只是一部分。總硬度、礦化度、氟化物、硫酸鹽是永城市地下水的主要超標(biāo)物。

3 永城市地下水水質(zhì)與水量統(tǒng)一評(píng)價(jià)

3.1評(píng)價(jià)方法

采用地下水不同水質(zhì)類(lèi)別的面積和地下水水資源數(shù)量評(píng)價(jià)（1980～2000年平均）結(jié)果相結(jié)合的方法，確定不同類(lèi)別的水資源量，并按水資源三級(jí)區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。

表1 舒卡列夫分類(lèi)法

3.2不同水質(zhì)的地下水資源量評(píng)價(jià)

通過(guò)分析計(jì)算永城市淺層地下水水資源量為43603.1萬(wàn)m3，其中地下水Ⅱ類(lèi)水資源量為4062.5萬(wàn)m3，占總資源量的9.32%；地下水Ⅲ類(lèi)水資源量為15923.9萬(wàn)m3，占總資源量的36.5%；地下水Ⅳ類(lèi)水資源量為2153.9萬(wàn)m3，占總資源量的4.94%；地下水Ⅴ類(lèi)水資源量為21462.8萬(wàn)m3，占總資源量的49.2%。按永城市境內(nèi)四條主要河流劃分包河區(qū)、澮河區(qū)、沱河區(qū)、王引河區(qū)，計(jì)算分析評(píng)價(jià)結(jié)果為：包河區(qū)Ⅱ類(lèi)地下水水資源量為4062.5萬(wàn)m3，占53.1%，Ⅲ類(lèi)地下水水資源量為1134.4萬(wàn)m3，占14.8%，劣質(zhì)地下水為2460萬(wàn)m3，占到32.1%；澮河區(qū)劣質(zhì)地下水為5887.5萬(wàn)m3，占到40.7%；沱河區(qū)劣質(zhì)地下水為10359.5萬(wàn)m3，占到89.4%；王引河區(qū)劣質(zhì)地下水為4909.7萬(wàn)m3，占到49.6%。評(píng)價(jià)結(jié)果表明包河區(qū)水質(zhì)較好。

4 永城市地下水水質(zhì)污染分析

4.1永城市地下水污染狀況

地下水的污染程度采用污染指數(shù)衡量。本次評(píng)價(jià)規(guī)定，水質(zhì)項(xiàng)目i在近期的污染指數(shù)Pi是指該項(xiàng)目2005年左右的監(jiān)測(cè)值Ci與該項(xiàng)目1980年左右的監(jiān)測(cè)值Ci0的比值。若Pi大于1，則表明地下水遭到污染，Pi越大，表示污染程度越嚴(yán)重。

永城市地下水水質(zhì)由于天然因素，即使沒(méi)有人為污染，也有部分為劣質(zhì)水，為了解永城市人為污染因素對(duì)地下水水質(zhì)的影響，進(jìn)行地下水污染分析。在本次評(píng)價(jià)的9個(gè)項(xiàng)目中，除總硬度、礦化度等主要天然水化學(xué)成分及氟化物等水化學(xué)異常項(xiàng)目受人類(lèi)活動(dòng)的影響較小外，其余項(xiàng)目可以認(rèn)為主要取決于人類(lèi)活動(dòng)的影響，這些項(xiàng)目如達(dá)到Ⅳ類(lèi)、Ⅴ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為地下水被污染，Ⅳ類(lèi)為輕度污染，Ⅴ類(lèi)為重度污染，Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)則認(rèn)為水質(zhì)未受到污染，這些項(xiàng)目主要有氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、揮發(fā)酚等。

根據(jù)單井綜合評(píng)價(jià)（污染項(xiàng)目）確定的監(jiān)測(cè)井水質(zhì)類(lèi)別，進(jìn)行監(jiān)測(cè)井代表面積分析，確定由該監(jiān)測(cè)井水質(zhì)類(lèi)別代表的地下水分布面積，并按水資源三級(jí)區(qū)和地級(jí)行政區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。從永城市水質(zhì)現(xiàn)狀分析成果來(lái)看，氨氮是永城市淺層地下水主要污染物。

在永城市1994km2中，地下水輕度污染面積為72.8km2，占3.7%，地下水重度污染面積為106.9km2，占5.4%，兩項(xiàng)之和污染面積為179.7km2，占9.1%，未受到污染的面積為 1814.3km2，占90.9%。

對(duì)污染評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，與水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)照，可以看出污染總面積大大小于劣質(zhì)區(qū)面積。全市污染面積為179.7平方公里，占總面積的9.1%，而劣質(zhì)區(qū)面積為1287.8平方公里，占總面積的64.6%。其原因主要是相當(dāng)一部分劣質(zhì)區(qū)由礦化度、總硬度、氟化物等地下水本底成分超標(biāo)引起的。

4.2永城市地下水污染成因分析

地下水受污染的途徑很多，從永城市情況看主要有以下幾種：

4.2.1地表水污染的影響

永城市地表水污染較為嚴(yán)重，由于地表水和淺層地下水的密切聯(lián)系，當(dāng)?shù)乇硭艿轿廴緯r(shí)極易導(dǎo)致地下水污染。此次評(píng)價(jià)結(jié)果表明，永城市地下水水質(zhì)污染的空間分布和地表水相似，特別是污染嚴(yán)重的河流兩側(cè)地下水均受到不同程度的污染，這說(shuō)明地表水污染對(duì)地下水的影響。

4.2.2污水灌溉及某些小企業(yè)污廢水的滲坑排放

永城市水資源較為短缺，一些地方采用未經(jīng)處理的工業(yè)廢水及生活污水進(jìn)行灌溉，而土壤對(duì)污水的凈化降解能力有限，長(zhǎng)期的污水灌溉，將造成地下水污染。

4.2.3生活垃圾、固體廢棄物處置不當(dāng)對(duì)地下水造成污染

生活垃圾主要包括燃燒消耗產(chǎn)生的廢氣、廢渣、生活污水和垃圾等，雖然排放量不大，但都未經(jīng)過(guò)處理，有害成分濃度較高。一些廠礦將固體廢棄物任意堆放，特別是一些露天存放的尾礦、冶煉廢渣、粉煤灰、赤泥等以及城市周邊的垃圾堆放場(chǎng)，絕大多數(shù)無(wú)防滲措施，這些有害物質(zhì)隨降雨淋濾滲入地下污染地下水，使地下水氨氮含量偏高。

4.2.4農(nóng)藥化肥的施用不盡合理是地下水水污染的主要面污染源

永城市是農(nóng)業(yè)大市，化肥施用量較大，而過(guò)多地、不合理地施用農(nóng)藥化肥，將造成地下水水質(zhì)污染。氨氮是反映面污染源中化肥對(duì)地下水資源質(zhì)量影響的標(biāo)志指標(biāo)，氨氮超標(biāo)的主要原因與農(nóng)民有偏施、重施氮肥的習(xí)慣有直接關(guān)系，如農(nóng)田施用氮肥，會(huì)有相當(dāng)于氮肥施用量的12.5%～45%的氮從土壤中流失，下滲并污染地下水。此次評(píng)價(jià)結(jié)果表明，永城市地下水中氨氮最大值8.72mg/L，超標(biāo)較為嚴(yán)重，這和化肥的使用有一定的關(guān)系■