污染指數(shù)法在地下水污染評價(jià)中的應(yīng)用：以吳川市地下水污染評價(jià)為例

湯崇發(fā)

(江西省贛州市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，江西贛州341000)

污染指數(shù)法是當(dāng)前在地下水污染評價(jià)中最常用的評價(jià)方法［1－4］，包括單項(xiàng)指標(biāo)的污染指數(shù)(I)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(PI)。污染指數(shù)法用于地下水污染評價(jià)，可以通過地下水污染的主要影響因子初步確定地下水污染源;進(jìn)行淺層地下水污染等級分區(qū)，并結(jié)合MAPGIS軟件計(jì)算污染區(qū)域面積;地表水對淺層地下水污染的影響評價(jià)等。

以吳川市地下水污染調(diào)查評價(jià)為例，針對吳川市調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)的101個(gè)取樣點(diǎn)的水質(zhì)分析結(jié)果，分別選用單項(xiàng)指標(biāo)的污染指數(shù)(I)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(PI)法對取樣結(jié)果的22項(xiàng)因子進(jìn)行地下水污染分析［5－6］。由于吳川市地區(qū)以往的水文地質(zhì)研究程度不高，地下水資源僅限于大區(qū)域、小比例尺的概略性研究，因此本次應(yīng)用污染指數(shù)法評價(jià)吳川市地下水污染計(jì)算時(shí)的背景值(對照值)選用地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848 －93)二類水的標(biāo)準(zhǔn)值［5］。

1 地下水污染主要影響因子的確定

根據(jù)101個(gè)水樣點(diǎn)中22項(xiàng)因子的污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表1)，可以得出以下結(jié)論:對地下水污染最嚴(yán)重的污染因子是NH4+，是標(biāo)準(zhǔn)值的233倍;影響范圍最廣的因子是NO2－，超標(biāo)率達(dá)到66.7%。把超標(biāo)率大于或者等于30%的因子作為地下水污染的主要影響因子:氮類(NO2－、NH4+)、金屬元素(Cd、Pb、Mn、Fe、Al)以及酸堿度 pH 值。

表1 22項(xiàng)因子單項(xiàng)指標(biāo)污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 淺層地下水污染等級分區(qū)

根據(jù)每個(gè)取樣點(diǎn)的PI值對其地下水污染等級分類，再結(jié)合調(diào)查區(qū)的地形地貌、環(huán)境和水文地質(zhì)條件，將吳川市調(diào)查區(qū)域淺層地下水分為4個(gè)污染區(qū)域:未污染區(qū)，輕微污染區(qū)，中等污染區(qū)域以及嚴(yán)重污染區(qū)域(見圖1)。

圖1 吳川市淺層地下水污染等級分區(qū)圖

3 地表水對淺層地下水污染的影響評價(jià)

鑒江兩岸平原地區(qū)淺層地下水與地表水的水力聯(lián)系密切，地表水水質(zhì)情況對淺層地下水污染有一定的影響。不同地段地表水水質(zhì)的不同，導(dǎo)致了淺層地下水污染程度及其影響因子不同。選鑒江上中下游附近平原地區(qū)11個(gè)取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(見表2)，取樣點(diǎn)的位置如下(見圖2)。

根據(jù)上面取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以作出不同區(qū)域內(nèi)取樣點(diǎn)PI值的變化離散圖(見圖3)。

通過圖表對照分析可知，隨著工業(yè)及城市化程度提高，地下水污染程度也在逐步加重，越靠近城市工業(yè)區(qū)，污染越嚴(yán)重。鑒江上中游區(qū)域工業(yè)及城市化程度低，污染源較少，地表水的污染程度較低，導(dǎo)致該地段取樣點(diǎn)的PI值也較低，地下水污染程度屬于輕微污染;而在鑒江下游，從吳川市區(qū)梅錄街辦開始，有城市污水和生活污水的長期注入，使得地表水受到嚴(yán)重污染，進(jìn)而污染地下水，導(dǎo)致該地段地下水(取樣點(diǎn)M5391)的評價(jià)因子 Mn、NO2－含量較中上游區(qū)域明顯提高，并作為地下水污染的主要影響因子;在塘尾街辦接受新一輪的污水注入，使附近區(qū)域取樣點(diǎn)M5396、M5346地下水的評價(jià)因子NH4+分別提高了90多倍和30多倍，成為主要的影響因子，導(dǎo)致PI值增大幅度很大;在更下游地區(qū)，由于沒有新的大污染源的注入，隨著水的稀釋其污染因子的含量有下降趨勢，PI值也有所下降。除此之外，根據(jù)各取樣點(diǎn)評價(jià)因子Mn的I值大小以及地貌地質(zhì)條件表明，在河道受河流長期侵蝕作用一側(cè)，影響地下水污染的重金屬元素相對含量較之河流堆積作用一側(cè)較小，這是因?yàn)殚L期受河流堆積作用，地下水交替緩慢，有利于重金屬元素的富集，又由于長期有污染源注入河道，導(dǎo)致在堆積一側(cè)地下水重金屬元素含量較高。

表2 11個(gè)取樣點(diǎn)的污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖2 取樣點(diǎn)位置圖

圖3 各取樣點(diǎn)PI值變化離散圖

4 結(jié)語

綜合評價(jià)結(jié)果表明，輕度污染和中等污染區(qū)域主要的影響因子是氮類元素N，主要受到農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥的污染;鑒江下游地勢比較低，由于城市工業(yè)污水、生活污水的不合理排放，使得鑒江下游地表水體污染嚴(yán)重，而地下水得到污染地表水的補(bǔ)給，是造成下游平原地區(qū)地下水嚴(yán)重污染的主要原因，主要的影響因子是NO2－、NH4+、Mn、Al、Fe。評價(jià)結(jié)果基本符合調(diào)查區(qū)地下水水文地球化學(xué)環(huán)境、水文地質(zhì)條件、人為環(huán)境、地下水污染現(xiàn)狀等實(shí)際情況。

因此，通過污染指數(shù)法評價(jià)地下水污染是可行的。盡管如此，污染指數(shù)法在地下水污染評價(jià)中的應(yīng)用也只限于定性分析，只能反映地下水污染的程度，而難以建立模型分析地下水污染運(yùn)移途徑特征和分析地下水污染趨勢變化。內(nèi)梅羅污染指數(shù)法用于評價(jià)地下水污染時(shí)考慮了污染最嚴(yán)重的因子，并選擇“1”作為未污染和污染的分界點(diǎn)，指數(shù)偏小，評價(jià)結(jié)果比較保守。

［1］林年豐，李昌靜.環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社.1990.

［2］梁亦欣.我國地下水污染現(xiàn)狀及趨勢.科技信息○問題與探討○.2007.(27)，584.

［3］郭新體，馮斌.河南省永城市淺層地下水水質(zhì)污染分區(qū).工程勘察.2005.(1):17 ～21.

［4］潘國營，韓懷彥，王永安.應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件和污染指數(shù)評價(jià)地下水污染.焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)報(bào)).21(3)2002.5.

［5］國家技術(shù)監(jiān)督局.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T14848—93)，1994.

［6］中國地質(zhì)調(diào)查局.中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).地下水污染調(diào)查評價(jià)規(guī)范(1:5萬－1:25萬).2005.