農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)地下水污染評(píng)價(jià)

居馬·吐爾遜

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)地下水污染評(píng)價(jià)

居馬·吐爾遜*

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

隨著農(nóng)業(yè)開發(fā)利用程度地提高和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中采用的農(nóng)藥、化肥、農(nóng)家肥等對(duì)地下水水產(chǎn)生一定的污染，采用污染指數(shù)法評(píng)價(jià)方法圈定出評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)潛水、承壓水的受污染情況，對(duì)當(dāng)?shù)卣杏?jì)劃污染物治理、防治提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)業(yè)；地下水；污染；評(píng)價(jià)

1　評(píng)價(jià)區(qū)概況

評(píng)價(jià)區(qū)位于天山南麓，巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市西部，評(píng)價(jià)區(qū)面積772km2，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)以種植棉花、香梨為主，兼有小麥、玉米等糧食作物及蔬菜、瓜果等農(nóng)作物。

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地貌單元類型為山前洪積礫質(zhì)傾斜平原、沖積細(xì)土平原及風(fēng)積沙丘；地層巖性為砂礫石、亞粘土、亞砂土、粗砂、中細(xì)砂等。

2　污染評(píng)價(jià)因子

評(píng)價(jià)區(qū)地下水污染除受原生環(huán)境的影響外，主要與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)（農(nóng)藥、化肥、農(nóng)家肥等）、人類生活（生活垃圾、生活污水）有關(guān)。針對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)污染源性質(zhì)、污染物檢出及超標(biāo)情況，并考慮與生活飲用水綜合評(píng)價(jià)相對(duì)應(yīng)，選取礦化度、總硬度、Cl-、SO42-、NO3-、NO2-、F-、NH4+共8項(xiàng)化學(xué)組分作為本次地下水污染評(píng)價(jià)的因子。

2.1地下水環(huán)境背景值確定

背景值是指天然狀態(tài)下或受人類活動(dòng)干擾（或污染）較少的地下水中各種物質(zhì)組分的含量。由于現(xiàn)狀評(píng)價(jià)區(qū)是人類活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，地下水的原始狀況早已不復(fù)存在，所以本次利用20世紀(jì)80、90年代的水質(zhì)分析資料對(duì)礦化度、總硬度、Cl-、SO42-、NO3-、NO2-、NH4+、F-的環(huán)境背景值進(jìn)行確定?，F(xiàn)以含水層類型為統(tǒng)計(jì)單元對(duì)各組分背景值予以確定。

2.2基準(zhǔn)值的選擇

本次地下水環(huán)境背景值的確定依據(jù)1982～1998年進(jìn)行的水文地質(zhì)普查及水文地質(zhì)研究有關(guān)的科研項(xiàng)目的中潛水水化學(xué)分析資料。上述資料的水質(zhì)分析項(xiàng)目均為常規(guī)組分，分析結(jié)果可靠，而且20世紀(jì)80、90年代地下水受人為污染影響較小，因此可作為評(píng)價(jià)區(qū)地下水環(huán)境背景值研究確定的基準(zhǔn)值。

2.3異常值剔除

為了獲取真實(shí)的地下水環(huán)境背景值，必須對(duì)前人水質(zhì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值剔除。本次采用Grubbs檢驗(yàn)法（取顯著水準(zhǔn)α=0.01）對(duì)統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)的各類組分含量進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)那些異常數(shù)據(jù)予以剔除。

Grubbs法（n＜100）公式：

式中：XK——樣本中的可疑值；

Xˉ——包括可疑值在內(nèi)的樣品平均值；

S——包括可疑值在內(nèi)的樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

查Grubbs檢驗(yàn)臨界值表，若G＞Gα∶n，則XK為異常值，應(yīng)予剔除。

2.4背景值統(tǒng)計(jì)特征值計(jì)算

異常值剔除后，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法確定各類化學(xué)組分的背景值及其特征值，應(yīng)先判斷地下水化學(xué)組分含量頻數(shù)分布類型，一般采用Shapiro-wilr檢驗(yàn)法（取顯著性水平α=0.05），然后根據(jù)所判定的分布類型進(jìn)行背景值確定。

（1）組分含量服從正態(tài)分布，集中值為算術(shù)平均值：

標(biāo)準(zhǔn)差為算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差：

背景值取值范圍：

（2）組分含量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，集中值為幾何平均值：

變異系數(shù)：

標(biāo)準(zhǔn)差為幾何標(biāo)準(zhǔn)差，首先計(jì)算lnXn的標(biāo)準(zhǔn)差，即：

然后對(duì)其取反對(duì)數(shù)得到標(biāo)準(zhǔn)差，即∶

變異系數(shù)：

（3）組分含量服從偏態(tài)分布，集中值為中位數(shù)Mi，n

背景值取值范圍：為奇數(shù)時(shí)：

標(biāo)準(zhǔn)差：

式中：X0.841——累積平率為84.1%時(shí)累積曲線上對(duì)應(yīng)的組分濃度；

X0.5——累積平率為50%時(shí)累積曲線上對(duì)應(yīng)的組分濃度。

變異系數(shù)：

Cv=Sn/Mi

背景值取值范圍：第n×15.85%個(gè)變量值～第n× 84.15%個(gè)變量值。

（4）檢出率（E）小于100%的環(huán)境背景值特征數(shù)表示方法：當(dāng)E≥80%時(shí)，取檢測(cè)下限的0.7倍參加背景值統(tǒng)計(jì)；當(dāng)50%≤E＜80%時(shí)，取中位數(shù)表示組分含量的集中值；當(dāng)E＜50%時(shí)，取檢測(cè)下限表示組分含量的集中值。

根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)方法，得出評(píng)價(jià)區(qū)潛水和承壓含水層地下水環(huán)境背景值，見表1。

n為偶數(shù)時(shí)：

表1　調(diào)查區(qū)地下水環(huán)境背景值統(tǒng)計(jì)表

3　污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

3.1污染起始值確定

地下水污染起始值由環(huán)境背景值確定：當(dāng)組分含量呈正態(tài)分布時(shí)，污染起始值：

當(dāng)組分含量呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)，污染物起始值：

當(dāng)組分含量呈偏態(tài)分布時(shí)，污染物起始值為第n× 84.15%個(gè)變量值。即把上表各組分環(huán)境背景值的上限作為起始污染值，由此確定的污染起始值（表2）。

3.2評(píng)價(jià)方法

采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)，計(jì)算公式：

其中：

式中：Pi——單項(xiàng)因子污染指數(shù)；

Ci——某評(píng)價(jià)因子實(shí)測(cè)濃度，mg/L；

C0——某評(píng)價(jià)因子污染起始值，mg/L；

P——某一水點(diǎn)的綜合污染指數(shù)；

Pˉi——某一水點(diǎn)的單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值；

Pimax——某一水點(diǎn)的單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值。

3.3評(píng)價(jià)結(jié)果分析

對(duì)本次評(píng)價(jià)區(qū)30個(gè)潛水樣品點(diǎn)和44個(gè)承壓水樣品點(diǎn)進(jìn)行綜合污染指數(shù)計(jì)算，并按表3將污染程度劃分為未污染、輕度污染、中度污染和重度污染4個(gè)等級(jí)，然后圈定污染分區(qū)，生成污染程度圖（圖1）。按潛水和承壓水的污染程度分級(jí)評(píng)述如下。

表2　評(píng)價(jià)區(qū)地下水污染起始值統(tǒng)計(jì)表

表3　地下水污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

3.3.1潛水

（1）未污染區(qū)。評(píng)價(jià)區(qū)大部分地區(qū)潛水屬于未污染區(qū)，面積695.76km2，占評(píng)價(jià)區(qū)面積的90.24%。綜合污染指數(shù)0.26～0.98，各評(píng)價(jià)因子含量均不超過起始值，基本保持了天然狀態(tài)。

（2）輕度污染區(qū)。主要分布于和什力克鄉(xiāng)農(nóng)場(chǎng)—29團(tuán)十五連一帶，在二十八團(tuán)水利營(yíng)西北、漢族五隊(duì)以北、睦鄰村以南、托布力其西北地段呈點(diǎn)狀分布，面積32.78km2，占調(diào)查區(qū)的4.25%。污染源主要為與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的農(nóng)藥、化肥、農(nóng)家肥及生活污水、生活垃圾。綜合污染指數(shù)1.12～2.10，主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-、SO42-，其中硬度超起始值率87.5%，最大單項(xiàng)污染指數(shù)1.84；礦化度超起始值率75%，最大單項(xiàng)污染指數(shù)2.37；Cl-、SO42-超起始值率62.5%，最大單項(xiàng)污染指數(shù)2.63。

（3）中度污染區(qū)。零星分布于和什力克鄉(xiāng)農(nóng)場(chǎng)以西、大墩子、哈拉蘇農(nóng)場(chǎng)東南部、污水庫以東、蘭干鄉(xiāng)魚場(chǎng)以北、德爾特克西南、玉奇維以北一帶，面積40.88km2，占評(píng)價(jià)區(qū)的5.30%。污染類型以農(nóng)業(yè)、生活污染為主，和什力克鄉(xiāng)農(nóng)場(chǎng)以西主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-、SO42-，綜合污染指數(shù)2.97～4.19；污水庫以東、德爾特克西南、玉奇維以北一帶綜合污染指數(shù)2.56～2.86，主要污染因子除礦化度、總硬度、SO42-、Cl-外，NH4+也超過起始值，NH4+超起始值率83.3%；大墩子、哈拉蘇農(nóng)場(chǎng)東南部、蘭干鄉(xiāng)魚場(chǎng)以北一帶，綜合污染指數(shù)3.04～4.58，污染因子除礦化度、總硬度、SO42-、Cl-外，主要為NO3-、NO2-、NH4+、F-，其中NO3-、NO2-最大單項(xiàng)污染指數(shù)分別達(dá)4.26、6.17。

（4）重度污染區(qū)。主要分布于29團(tuán)十四連一帶，面積1.60km2，占評(píng)價(jià)區(qū)的0.2%。污染類型以農(nóng)業(yè)污染為主，主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-、SO42-，綜合污染指數(shù)14.49，其中Cl-污染最為嚴(yán)重，單項(xiàng)污染指數(shù)最大值達(dá)16.25。

3.3.2承壓水

（1）未污染區(qū)。評(píng)價(jià)區(qū)大部分地區(qū)承壓水未受到污染，面積701.78km2，占評(píng)價(jià)區(qū)的91.02%。綜合污染指數(shù)0.14～0.83，各評(píng)價(jià)因子含量均不超過起始值，基本保持了天然狀態(tài)。

（2）輕度污染區(qū)。主要分布于農(nóng)場(chǎng)畜牧隊(duì)以東、托布力其以西及雅特瑪斯林場(chǎng)西北一帶，呈點(diǎn)狀分布于29團(tuán)十四連南、德爾特克南、睦鄰村北、大墩子、漢族五隊(duì)東北、二十八團(tuán)水利營(yíng)南、托布力其東南一帶，面積45.26km2，占評(píng)價(jià)區(qū)的5.87%。污染類型以農(nóng)業(yè)、生活污染為主，農(nóng)場(chǎng)畜牧隊(duì)以東、托布力其以西及漢族五隊(duì)東北、睦鄰村北一帶主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-，綜合污染指數(shù)1.15～2.27；托布力其東南、二十八團(tuán)水利營(yíng)南、大墩子一帶綜合污染指數(shù)1.59～1.64，污染因子主要為NO3-、NO2-、F-，最大單項(xiàng)污染指數(shù)分別為2.13、1.81、1.87；德爾特克南、29團(tuán)十四連南、雅特瑪斯林場(chǎng)西北一帶綜合污染指數(shù)1.85～1.92，污染因子主要為NO2-，最大單項(xiàng)污染指數(shù)2.53。

（3）中度污染區(qū)。主要分布于蘭干鄉(xiāng)魚場(chǎng)以東的孔雀河?xùn)|岸及哈拉蘇農(nóng)場(chǎng)東南部、農(nóng)場(chǎng)畜牧隊(duì)以東普惠干渠附近，雅特瑪斯林場(chǎng)以西普惠干渠附近，面積16.53km2，占調(diào)查區(qū)的2.14%。污染類型以農(nóng)業(yè)污染為主，綜合污染指數(shù)2.82～3.58，主要污染因子為NO2-、Cl-、礦化度、總硬度、NO3-，其中NO2-單項(xiàng)污染指數(shù)3.67～4.68；Cl-單項(xiàng)污染指數(shù)5.49；礦化度、總硬度單項(xiàng)污染指數(shù)1.07～2.28。

（4）重度污染區(qū)。主要分布于蘭干鄉(xiāng)魚場(chǎng)東北孔雀河?xùn)|岸及雅特瑪斯林場(chǎng)西北普惠干渠附近一帶，面積7.42km2，占調(diào)查區(qū)的0.96%。污染類型以農(nóng)業(yè)污染為主，蘭干鄉(xiāng)魚場(chǎng)東北孔雀河?xùn)|岸地段綜合污染指數(shù)7.54，主要污染因子為NO2-、Cl-、礦化度、F-、總硬度，其中NO2-污染程度最大，單項(xiàng)污染指數(shù)達(dá)10.20，Cl-單項(xiàng)污染指數(shù)5.49，其它組分污染程度較低；雅特瑪斯林場(chǎng)西北普惠干渠附近一帶綜合污染指數(shù)58.11，主要污染因子為NO2-、NH4+，其中NO2-污染極重，單項(xiàng)污染

指數(shù)最大可達(dá)81.50，NH4+污染程度較低，單項(xiàng)污染指數(shù)1.18。

4　地下水污染防治措施及建議

加強(qiáng)地下水資源保護(hù)，對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活污水排放要嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)，防止廢水排放中的污染物進(jìn)入含水層而影響地下水的利用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要防止化肥、農(nóng)藥對(duì)地下水產(chǎn)生的污染。要加強(qiáng)水質(zhì)污染研究的工作，從持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度進(jìn)行充分的科學(xué)論證。

［1］GB 14848-1993地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］中國人民解放軍00925部隊(duì).新疆庫爾楚園藝農(nóng)場(chǎng)幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告［R］.1982.

［3］新疆農(nóng)業(yè)大學(xué).干旱內(nèi)陸河流域水鹽監(jiān)測(cè)與模型研究及應(yīng)用［R］.1998.

［4］白銘，張靜，李續(xù)續(xù)，等.塔里木盆地孔雀河流域和什里克幅、雅特瑪斯幅1∶50000水文地質(zhì)調(diào)查綜合報(bào)告［R］.2015.

P641

A

1004-5716（2016）01-0142-05

2015-08-24

居馬·吐爾遜（1979-），男（維吾爾族），新疆莎車人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)技術(shù)工作。