泉州市地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)與分析

（泉州市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，福建 泉州362000）

近年來(lái)，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，人類活動(dòng)對(duì)于水循環(huán)的影響加劇，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的污水和固體垃圾排放量大幅增加，污水排放及土壤污染物淋溶污染了河流和地下水，對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境構(gòu)成危害[1，2]。泉州市地處閩南廈漳泉沿海經(jīng)濟(jì)開放區(qū)，近年來(lái)水資源需求增長(zhǎng)迅速，但由于地處沿海水資源又相對(duì)短缺，可供集中開采的地下水也十分有限[3]。雖然泉州市地下水用量目前并不大，只是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村飲水等方面發(fā)揮一定的作用，但是地下水作為未來(lái)城鄉(xiāng)發(fā)展的重要后備資源，地下水環(huán)境和水資源安全問(wèn)題不容忽視。因此，在地下水監(jiān)測(cè)和研究的過(guò)程中，加強(qiáng)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)和地下水污染問(wèn)題研究，可為該地區(qū)地下水資源的可持續(xù)利用、防止和控制地下水污染提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域及地下水概況

1.1 區(qū)域自然地理

泉州市地處福建省東沿海，是福建省三大中心城市之一，全市土地面積11 015 km2。泉州市依山面海，地處中低山丘陵區(qū)，境內(nèi)山巒起伏，丘陵、河谷、盆地錯(cuò)落其間，地勢(shì)西北高東南低，山地、丘陵占土地總面積的4/5。泉州市境內(nèi)河流多，密度大，流域面積大于100 km2的溪流多達(dá)35條，境內(nèi)最大河流晉江全長(zhǎng)404.8 km，流域面積5 629 km2。泉州市屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，終年溫暖濕潤(rùn)，森林覆蓋率達(dá)58.7%，全市地表水總量約87.6億m3，地下水資源約10億m3，其中可利用的地下水約0.76億m3。

1.2 區(qū)域地下水概況

1.2.1 地下水類型及分布

根據(jù)區(qū)域地層巖性、地下水賦存條件、含水特征及富水程度，泉州市的地下水可以劃分為松散巖類孔隙水、風(fēng)化帶孔隙裂隙水和基巖裂隙水三大類型，在泉州城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)沒(méi)有巖溶水分布[3]。松散巖類孔隙水主要分布于沿海地帶，以平原區(qū)山前地帶、二級(jí)階地、內(nèi)陸山間盆地為主，防污能力差，易污染；風(fēng)化帶孔隙裂隙水主要分布于丘陵臺(tái)地帶，這兩類地下水作為水資源利用的主要對(duì)象，是地下水污染調(diào)查與監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。

1.2.2 地下水開采利用情況

泉州市地下水資源多為零星分散開采，東部沿海地區(qū)開采利用程度高，局部出現(xiàn)地下水水位下降、水質(zhì)變差等跡象，西北山區(qū)尚未系統(tǒng)開采。由于沿海地區(qū)已基本普及自來(lái)水，民井大多作為生產(chǎn)、生活用水的備用水源，開采的地下水大多用于洗滌，僅部分自來(lái)水供應(yīng)不足地區(qū)有少量飲用。經(jīng)調(diào)查，泉州市城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)地下水開采量普遍有減少趨勢(shì)，區(qū)域地下水水位得到了局部恢復(fù)，但在石獅城區(qū)、晉江沿海一帶仍以井較多，由于民井淺部開采轉(zhuǎn)為深部開采，周邊過(guò)量開采導(dǎo)致地下水水位有所下降。

1.2.3 地下水污染狀況

目前，泉州市區(qū)域內(nèi)水體污染的主要污染源有工業(yè)污染源、生活污染源和農(nóng)業(yè)污染源[4]。隨著用水量的增加，生活污水、工業(yè)廢水排放量與日俱增，部分工業(yè)廢棄物和生活垃圾未采取無(wú)害化處理，造成不同程度的淋溶下滲，對(duì)地下水造成污染，沿海地帶的松散巖類孔隙水、臨近溪流兩側(cè)地段受影響尤為明顯。在泉州市沿海地區(qū)特別是地下水過(guò)量開采的居民集中地和企業(yè)密集的區(qū)域，地下水采灌可能引起危害性環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，主要表現(xiàn)為地下水位下降、海水入侵、沿海淡水返咸等問(wèn)題。

2 監(jiān)測(cè)范圍及檢測(cè)項(xiàng)目

2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)范圍

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于2013年度泉州市地下水調(diào)查與污染監(jiān)測(cè)成果，監(jiān)測(cè)范圍為《泉州市城市總體規(guī)劃（2008—2030）》確定的泉州市規(guī)劃區(qū)范圍，總面積約2 980 km2，主要包括泉州市4個(gè)市轄區(qū)、臺(tái)商投資區(qū)及其所轄的4個(gè)沿?？h、市（晉江、石獅、惠安、南安南部）。地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置以了解區(qū)域地下水水質(zhì)狀況為主要目的，力求能反映周圍地下水含水層的分布、埋藏、水量、水質(zhì)等特征，以泉州市中心城區(qū)為主并盡量均衡布置。對(duì)于已知供水水源井及污染較嚴(yán)重的民井布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，選擇的民井監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)具備結(jié)構(gòu)完好、出水量較大、用水人口較多等條件。通過(guò)收集分析資料和實(shí)地調(diào)查，泉州市監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)共布設(shè)60個(gè)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，水點(diǎn)監(jiān)測(cè)密度約為2個(gè)/100 km2。

2.2 水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目

采集水質(zhì)樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，水樣品采樣方法按照《水質(zhì)、采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ 494-2009）要求執(zhí)行，采集的水樣屬枯水期瞬時(shí)水樣。水質(zhì)評(píng)價(jià)所需檢測(cè)項(xiàng)目依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-93）所列19項(xiàng)（不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)），包括pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氰化物、砷、汞、鉻（六價(jià)）、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、硫酸鹽、氯化物。

3 研究方法

3.1 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的地下水質(zhì)量分類指標(biāo)，將地下水質(zhì)量劃分為五類，然后采用單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)方法[5]。具體步驟如下：

首先按照分類指標(biāo)劃分組分所屬質(zhì)量類別并確定各單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi，不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時(shí)從優(yōu)不從劣，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)的單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值分別為0，1，3，6，10，然后按下式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F：

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)分值F，按照標(biāo)準(zhǔn)劃分地下水質(zhì)量級(jí)別（表1）。

表1 地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)級(jí)別

3.2 線性相關(guān)分析方法

采用線性相關(guān)系數(shù)r測(cè)定兩個(gè)變量x與y之間的關(guān)系密切程度，計(jì)算公式為[6]：

4 結(jié)果分析

4.1 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

以III類地下水指標(biāo)（以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)）為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)分析超標(biāo)樣品數(shù)百分比，研究區(qū)地下水污染超標(biāo)項(xiàng)目主要有pH值、亞硝酸鹽和硝酸鹽，超標(biāo)水樣比例均大于16%，其次是錳和高錳酸鹽指數(shù)，氯化物和溶解性總固體存在個(gè)別超標(biāo)現(xiàn)象（表2）。pH值、錳超標(biāo)主要受當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)和土質(zhì)背景值的影響，少數(shù)為污染影響；亞硝酸鹽、硝酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)超標(biāo)，一般是人類活動(dòng)造成的，反映了區(qū)域地下水呈現(xiàn)不同程度的污染。

表2 地下水主要超標(biāo)項(xiàng)目

從地下水質(zhì)量級(jí)別來(lái)看，研究區(qū)地下水水質(zhì)總體以較差級(jí)和良好級(jí)為主，分別占水樣總數(shù)的53.3%和31.7%，優(yōu)良級(jí)水樣只占10%（見表3）。從各縣（市、區(qū)）地下水質(zhì)量樣本綜合評(píng)價(jià)分值及其平均值來(lái)看，豐澤、晉江、南安南部地下水水質(zhì)以較差級(jí)為主，大于4.25，Ⅳ、Ⅴ類水樣所占比例大于60%；其他縣（市、區(qū)）地下水水質(zhì)以良好級(jí)為主，均小于4.25，其中洛江、臺(tái)商投資區(qū)、惠安的地下水水質(zhì)總體最好，Ⅳ、Ⅴ類水樣所占比例均小于45%（見表4）?？梢姡瑓^(qū)域地下水水質(zhì)狀況總體一般，各地區(qū)普遍存在水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象，地下水水質(zhì)分布空間差異比較明顯。

表3 地下水質(zhì)量級(jí)別

表4 泉州市地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

4.2 相關(guān)因素分析

地下水質(zhì)量除了受區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)和土質(zhì)背景值的影響，更多的是受到人類活動(dòng)所形成的污染物排放的影響，尤其是地下水的污染狀況往往與區(qū)域人口容量和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)。因此，選取人口密度、人口城鎮(zhèn)化率、地均GDP 3個(gè)代表性指標(biāo)，與地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行線性相關(guān)分析。分別計(jì)算上述3個(gè)指標(biāo)與超標(biāo)水樣比例之間的線性相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)均介于0.5和0.7之間，可視為中度相關(guān)（表5）?？梢?，區(qū)域地下水水質(zhì)分布格局與周圍環(huán)境狀況相聯(lián)系，地下水水質(zhì)與區(qū)域人口密度、城鎮(zhèn)化水平尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間存在一定的負(fù)相關(guān)，即人類活動(dòng)愈密集的地區(qū)，地下水受污染的程度一般也較重。

表5 水質(zhì)影響因素相關(guān)系數(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

（1）受區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土質(zhì)背景值尤其是人類活動(dòng)的影響，泉州市城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)地下水呈現(xiàn)不同程度的污染，主要污染超標(biāo)項(xiàng)目為pH值、亞硝酸鹽和硝酸鹽，地下水水質(zhì)狀況與區(qū)域人口密度、城鎮(zhèn)化水平尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間存在一定的相關(guān)性。

（2）為了使地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)具有更強(qiáng)的可比性，今后需要對(duì)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，建立地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，才能準(zhǔn)確反映地下水的水質(zhì)變化規(guī)律和趨勢(shì)，以便對(duì)地下水污染源及其成因進(jìn)行跟蹤分析，科學(xué)制定地下水資源利用和地下水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。

（3）綜合評(píng)價(jià)法具有較好的比較性和操作性，但是評(píng)價(jià)過(guò)程的系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，需要結(jié)合其他數(shù)學(xué)方法建立更加系統(tǒng)和解釋性更強(qiáng)的評(píng)價(jià)模型[7]。在地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合GIS 技術(shù)進(jìn)行區(qū)域地下水水質(zhì)的時(shí)空演變分析和預(yù)測(cè)，也是今后地下水監(jiān)測(cè)和水質(zhì)評(píng)價(jià)研究的重要發(fā)展方向。

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[5]地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)環(huán)境管理司，地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所，全國(guó)環(huán)境水文地質(zhì)總站，等.GB/T 14848-93 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6]徐建華.現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法[M].北京：高等教育出版社，2002.

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