神府礦區(qū)地下水水質(zhì)時(shí)空變化及其影響因素分析

孫 愷，邢高哲

(西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069)

1 調(diào)查區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)條件

神府礦區(qū)地下水分為第四系松散巖類孔隙、裂隙孔洞潛水和中生界碎屑巖類裂隙潛水及裂隙承壓水。第四系潛水又可分為河谷區(qū)全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水、沙漠灘地區(qū)以上更新統(tǒng)沖湖積層為主的孔隙潛水、丘陵區(qū)以中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土為主的裂隙孔洞潛水。河谷區(qū)沖積層雖然分布面積小、厚度變化較大，但補(bǔ)給來(lái)源較為充分，地下水賦存條件較好;丘陵區(qū)地勢(shì)相對(duì)較高，巖性致密，溝谷深切，不利于地下水賦存;沙漠灘地區(qū)地勢(shì)平坦，沖湖積堆積物厚度較大，分布連續(xù)，有利于大氣降水入滲補(bǔ)給及地下水賦存;中生界碎屑巖類除燒變巖裂隙孔洞發(fā)育有利于地下水賦存外，其余地下水賦存條件差。

2 區(qū)域地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1 樣品采集與分析方法

分別對(duì)研究區(qū)在1981年和2012年地下水和地表水點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，取樣數(shù)為171和75個(gè)，取樣初期根據(jù)調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)條件、水井結(jié)構(gòu)和取樣要求制定了統(tǒng)一的取樣方法，以確保分析結(jié)果有良好的可比性。各化學(xué)指標(biāo)均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及限值

本次地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)選擇11項(xiàng)常規(guī)指標(biāo):pH值、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42－、總硬度、耗氧量、總鐵(Fe)、錳(Mn)、溶解性總固體(TDS)、和4項(xiàng)無(wú)機(jī)毒理指標(biāo):硝酸鹽()、亞硝酸鹽()、、F－共15個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。選評(píng)指標(biāo)的限值以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848－2007)為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)外相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而確定。

2.3 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法較多，如單指標(biāo)評(píng)價(jià)法、內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法、綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)判法等，本次地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)采用內(nèi)梅羅指數(shù)法和單指標(biāo)評(píng)價(jià)法。

2.3.1 內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法

內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法是用某水樣各組分的實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的比值作為該組分的指數(shù)，然后通過(guò)數(shù)學(xué)方法對(duì)各組分的指數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算得到該水樣的綜合指數(shù)，作為最終水質(zhì)評(píng)價(jià)尺度(表2)。

式中:Ci為i組分的實(shí)測(cè)值;C0為i組分的比較值。

表2 內(nèi)梅羅指數(shù)法地下水質(zhì)量級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 單指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

單指標(biāo)評(píng)價(jià)法是按照評(píng)價(jià)指標(biāo)所在的限值區(qū)間確定地下水質(zhì)量類別，不同地下水質(zhì)量類別的指標(biāo)限值相同時(shí)，從優(yōu)不從劣。地下水質(zhì)量類別按單指標(biāo)最高類別確定，并指出超標(biāo)樣品最高類別的指標(biāo)。例如:某地下水樣品的氯離子含量為400 mg/L，屬Ⅴ類，其余指標(biāo)均低于Ⅴ類。則該樣品水質(zhì)類別定為Ⅴ類。單因子評(píng)價(jià)方法不適宜水質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，但其評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)于了解單一組分超標(biāo)程度，區(qū)分影響地下水水質(zhì)的主要組分，以及評(píng)判其他評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性提供依據(jù)。

2.4 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)方法，對(duì)1981年171個(gè)樣品進(jìn)行內(nèi)梅洛方法評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示(圖1):在171個(gè)樣品中，符合Ⅰ類的水點(diǎn)104個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的60.8%，符合Ⅱ類的水27個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的15.8%，符合Ⅲ類的水點(diǎn)17個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的9.9%，符合Ⅳ類的水點(diǎn)6個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的3.5%，符合Ⅴ的類水點(diǎn)17個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的9.9%。超標(biāo)率為13.4%。對(duì)2012年75個(gè)樣品用內(nèi)梅洛方法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示(圖2)，符合Ⅰ類的水點(diǎn)40個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的53.3%，符合Ⅱ類的水13個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的17.3%，符合Ⅲ類的水點(diǎn)9個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的12.0%，符合Ⅳ類的水點(diǎn)5個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的6.7%，符合Ⅴ的類水點(diǎn) 8個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的 10.7%。超標(biāo)率為17.4%。

圖1 1981年代評(píng)價(jià)結(jié)果分類餅圖

圖2 2012年評(píng)價(jià)結(jié)果分類餅圖

根據(jù)單指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，分別對(duì)兩次取樣樣品進(jìn)行單指標(biāo)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示在1981年171個(gè)樣品中(圖3)，符合Ⅰ類的水點(diǎn)2個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的1.2%，符合Ⅱ類的水點(diǎn)36個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的21.1%，符合Ⅲ類的水點(diǎn)79個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的46.2%，符合Ⅳ類的水點(diǎn)28個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的 16.4%，符合Ⅴ的類水點(diǎn)26個(gè)，占總?cè)↑c(diǎn)數(shù)的15.2%，地下水質(zhì)量超標(biāo)率為:31.6%。2012年75個(gè)樣中(圖4)，Ⅰ類水點(diǎn) 1個(gè)，占樣品總數(shù)的1.3%，Ⅱ類水質(zhì)9個(gè)，占樣品總數(shù)12.0%;Ⅲ類水16個(gè)，占取樣總數(shù) 21.3%;Ⅳ類水 31個(gè)，占樣品總數(shù)41.3%;Ⅴ類水 18個(gè)，占樣品總數(shù) 24.0%。超標(biāo)率為65.3%。

圖3 1981年代評(píng)價(jià)結(jié)果分類餅圖

圖4 2012年代評(píng)價(jià)結(jié)果分類餅圖

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)研究區(qū)在1981年和2012年地下水取樣分析后可知，研究區(qū)地下水水質(zhì)有惡化的趨勢(shì)，通過(guò)兩種水質(zhì)評(píng)價(jià)方法得出:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水所占的百分比都有所下降，內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法從 86.6%變?yōu)?82.6%，單指標(biāo)評(píng)價(jià)法從 68.4%變?yōu)?4.7%.通過(guò)兩年的水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果和前人資料顯示，1981年地下水中主要無(wú)機(jī)常規(guī)離子含量都不高，例如:總硬度的年平均含量為 10.61 mg/L，氯離子含量為 18.83 mg/L。2012年調(diào)查分析資料顯示，地下水中的無(wú)機(jī)常規(guī)離子都有明顯升高，總硬度平均值升高為429.5 mg/L，增加高達(dá)39.48倍;氯離子平均值升高為127.46 mg/L，增加了5.77倍。各種離子濃度的增加，導(dǎo)致地下水呈現(xiàn)出高礦化度、高硬度、高硫酸鹽現(xiàn)象。2012年影響神府礦區(qū)水質(zhì)變差(Ⅳ類水和Ⅴ類水)的主要指標(biāo)有總硬度、硫酸根、鎂離子、錳、鐵、氯離子、鈉離子、溶解性總固體、硝酸根、氟離子、銨離子、以及耗氧量等9項(xiàng)，其中影響程度較大的指標(biāo)是總硬度、硫酸根、鎂離子、錳、鐵和溶解性總固體。且超標(biāo)點(diǎn)分布與工礦企業(yè)污染源分布對(duì)比分析，顯示地下水無(wú)機(jī)超標(biāo)離子的分布與區(qū)內(nèi)工礦企業(yè)的“三廢”排放點(diǎn)具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，超標(biāo)點(diǎn)上游及周邊地區(qū)基本都有明顯的污染源存在。上述評(píng)價(jià)結(jié)果由于受水井分布與數(shù)量的限制，得出的Ⅳ、Ⅴ類水比例只是這些點(diǎn)占取樣點(diǎn)數(shù)的百分比，并不能代表區(qū)域地下水的整體質(zhì)量。神府礦區(qū)區(qū)域地下水質(zhì)量整體較好。

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