無棣縣淺層地下水水質(zhì)現(xiàn)狀與評價探析

(山東省濱州市無棣縣環(huán)境監(jiān)測站，山東 無棣 251900)

無棣縣地處山東省最北部，總面積1 601km2，人口約43萬人，屬于古黃河沖積平原?？h內(nèi)地勢傾斜，海拔自西南(海拔最高點(diǎn)8 m)到東北(海拔1 m)逐漸降低，地勢低洼，平均海拔3～4 m，東北部鄰渤海灣，多為灘涂及鹽田。縣內(nèi)地下水情況較為復(fù)雜，南北差異較大——境內(nèi)雖然有德惠新河、馬頰河、彰衛(wèi)新河三條主要跨境入海河流，但受海潮漫溢影響嚴(yán)重，部分地區(qū)為淡水、咸水、鹽鹵水混合區(qū)重疊區(qū)，土壤鹽漬化嚴(yán)重[1]。為了解無棣縣地下水質(zhì)量具體現(xiàn)狀，從縣內(nèi)由南至北選取了14個點(diǎn)位，分析了不同地域地下水指標(biāo)含量狀況與分布規(guī)律，并進(jìn)行了質(zhì)量評價。

1 數(shù)據(jù)來源及點(diǎn)位布設(shè)

數(shù)據(jù)來源于青島京誠檢測科技有限公司2018年1月的檢測數(shù)據(jù)，檢測單位為有資質(zhì)的檢驗檢測分析機(jī)構(gòu)，將測點(diǎn)按照地理位置由南向北排列并編號。

表1 檢測點(diǎn)位一覽表 m

2 淺層地下水指標(biāo)含量狀況

2.1 淺層地下水背景值

由于本次分析的數(shù)據(jù)樣本量不大，不需要采用統(tǒng)計方法剔除異常數(shù)據(jù)(這樣也可以避免統(tǒng)計方法的機(jī)械性)，本次我們采用人工檢查的方法，排除未檢出、濃度極低和不能反映質(zhì)量狀況的數(shù)據(jù)[2]，結(jié)合無棣縣地質(zhì)、土壤、水利、人口分布等現(xiàn)狀，對檢測數(shù)據(jù)和檢測因子進(jìn)行審核和篩選，選取了總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽、氟化物9項有效的檢測因子進(jìn)行統(tǒng)計分析。

由于樣本量n=14，介于3～50之間，因此利用W檢驗法[3]對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(未檢出按檢出限的一半進(jìn)行計算)，根據(jù)不同的分布采用不同的統(tǒng)計算法[4]。對符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用算數(shù)平均值法，符合對數(shù)正態(tài)分布采用幾何算數(shù)平均值法，偏態(tài)分布數(shù)據(jù)采用累積頻率法[5]。

W檢驗公式：

當(dāng)n為偶數(shù)時，k =n/2，當(dāng)n為奇數(shù)時，k =(n-1)/2；k值：1,2，…k。

取p為0.05，n=14查表得Wa為0.874。若計算的W>Wa，則符合正態(tài)分布；對不符合正態(tài)分布的取對數(shù)進(jìn)行計算，符合的為對數(shù)正態(tài)分布。

表2中各項指標(biāo)的集中值即為地下水的背景值。由表2可知，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物的背景值符合地下水Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽的背景值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地下水Ⅴ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說明無棣縣境內(nèi)地下水總體上硬度高、鹽化現(xiàn)象嚴(yán)重[1,6]；TSD含量在546～72 000 mg/L之間，說明地下水類型復(fù)雜，存在淡水(<1 g/L，占比14.3%)、微咸水(1～3 g/L,占比21.4%)、咸水(3～10 g/L，占比50%)、鹽水(10～50 g/L，占比14.3%)，以微咸水、咸水為主。

高錳酸鹽指數(shù)、氟化物的變異系數(shù)較小，說明這兩項因子含量較為穩(wěn)定[7]；氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽的集中值雖然不超標(biāo)，但標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)都較大，結(jié)合最大值和最小值來看，說明這3種物質(zhì)在某些點(diǎn)位存在污染，且較為嚴(yán)重；總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽的平均值(集中值)和變異系數(shù)都偏高，說明檢測區(qū)地下水中這幾項指標(biāo)含量普遍偏高，但結(jié)合最大值和最小值來看，有部分區(qū)域的地下水這幾項的含量是符合地下水Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的。

表2 淺層地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 mg/L

2.2 主要組分含量分布趨勢

選取pH、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、氟化物6項反映背景組分的主要指標(biāo)做含量(pH除外)分布趨勢圖(見圖1)。其中，pH值范圍為6.95～8.48，說明弱酸性、中性、弱堿性地下水都存在。結(jié)合點(diǎn)位分布圖可以看出，pH值隨著地理分布不同有較為明顯的變化，趨勢為自南向北由弱堿變?yōu)槿跛?；總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物含量變化顯著，越靠近北部的區(qū)域含量越高，這與本地地理位置和地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)：無棣縣屬于黃河沖積平原，地處渤海灣沿岸，地勢平坦、低洼，縣內(nèi)平均海拔3～4 m，且境內(nèi)3條主要河流在渤海灣入海，漲潮時海水沿河道上溯可達(dá)幾十公里，北部地區(qū)多灘涂，海水漫溢現(xiàn)象明顯，這導(dǎo)致境內(nèi)土壤主要為鹽土，而水質(zhì)的承載物土壤的鹽化又反過來影響水質(zhì)，導(dǎo)致地下水存在高鹽度、高礦化度的現(xiàn)象。

圖1 主要組分含量分布趨勢圖

3 地下水環(huán)境質(zhì)量評價

3.1 評價因子

選取pH、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、氟化物、氰化物、揮發(fā)酚、六價鉻、汞、鎘、鉛、錳、鐵、鋅、砷、銅、鋇22項檢測因子進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3.2 評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

評價標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，評價方法采用單因子評價法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法。

3.3 單因子評價

單因子評價對于了解地下水水質(zhì)成分的基本狀況、單一成分的超標(biāo)情況，能夠提供最直觀的評價依據(jù)[8]。但單因子評價法過于強(qiáng)調(diào)單一因子對水質(zhì)的影響，會導(dǎo)致對水質(zhì)的評價偏低。

表3 單因子評價結(jié)果表

結(jié)果表明：pH、高錳酸鹽指數(shù)均符合Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；砷、鐵、銅、錳、鋇、鋅部分點(diǎn)位有檢出；氰化物、揮發(fā)酚、六價鉻、汞、鎘、鉛未檢出；影響本區(qū)域地下水環(huán)境質(zhì)量的主要指標(biāo)是總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物、鐵、錳。

總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫化物、氟化物等超標(biāo)與本地地理位置和地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，特別是無棣縣北部緊鄰渤海灣，地勢低洼，多為露天灘涂養(yǎng)殖及鹽田，海潮漫溢現(xiàn)象明顯；氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮與當(dāng)?shù)鼐用裆罴捌髽I(yè)廠區(qū)污水排放相關(guān)。

由表3可以看出，僅有DS2、DS4這2個點(diǎn)位所有檢測因子都符合地下水Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其他點(diǎn)位都有超標(biāo)因子，主要超標(biāo)因子為總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物、錳、鐵。其基本趨勢是由南至北含量逐漸升高，水質(zhì)狀況逐漸變差。

DS6、DS7點(diǎn)位的硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物含量超標(biāo)，這2個點(diǎn)位都位于村莊、農(nóng)田，周圍無明確點(diǎn)源污染，硝酸鹽、亞硝酸鹽超標(biāo)主要跟村民生活污染及農(nóng)田施肥等面源有關(guān)；氟離子超標(biāo)，可能是該地域土壤沉積物中含有較高的母質(zhì)礦，而氟易溶于水，造成氟離子超標(biāo)。F離子超過1.0 mg/L的地下水為高氟水，高氟水會導(dǎo)致慢性氟中毒，不適飲用[9]。

DS9、DS10、DS12點(diǎn)位鐵含量超標(biāo)，其中DS10、DS12超標(biāo)較多(1.83-1.96倍)。這幾處點(diǎn)位附近都有氧化鋁、硫酸鹽亞鐵、鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)，排出的廢水、廢渣中含有大量鐵離子?？紤]地下水受到污染。

DS10、DS13、DS14點(diǎn)位錳離子超標(biāo)。錳離子主要存在于磷礦石、鐵礦石中，這3處點(diǎn)位上游存在磷肥生產(chǎn)、鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)，超標(biāo)可能與采購磷礦石、鐵礦石造成的多年污染沉積有關(guān)。過量的錳離子會引起人嘔吐、腹瀉、神經(jīng)癥狀、損傷血管及心肌，應(yīng)引起重視[10]。

3.4 綜合質(zhì)量評價

對各單項組分進(jìn)行評價，劃分組分所屬質(zhì)量級別，確定各單項組分的評分值Fi，按以下公式計算綜合評分值F。

內(nèi)梅羅指數(shù)法考慮了所有參加評價的因素，可以綜合評價地下水質(zhì)量狀況[11]；其特點(diǎn)是會突出超標(biāo)成分對水質(zhì)的影響，對其他不超標(biāo)及含量低的成分反應(yīng)偏小[12]。

根據(jù)表4可以得出，14個檢測點(diǎn)位的水質(zhì)只有2個點(diǎn)位(DS2、DS5)為“良好”，占比14.3%；2個點(diǎn)位較差(DS1、DS3)，占比14.3%，其他點(diǎn)位都為“極差”，占比71.4%。

表4 內(nèi)梅羅綜合評價結(jié)果表

4 結(jié)語

綜上所述，無棣縣淺層地下水淡水、微咸水、咸水、鹽水全部存在，以微咸水和咸水為主；水質(zhì)較好的區(qū)域位于縣境南端，可達(dá)地下水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上要求；總體上地下水質(zhì)量狀況形勢嚴(yán)峻，鹽化現(xiàn)象普遍，海水漫溢現(xiàn)象嚴(yán)重，總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽普遍超標(biāo)嚴(yán)重；部分地區(qū)存在較為嚴(yán)重的生活污染及企業(yè)排污污染，氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物、錳、鐵局部地區(qū)超標(biāo)；多處監(jiān)測井水質(zhì)為“極差”，不適合飲用、耕種及日常生活使用。

依據(jù)分析結(jié)果，提出以下建議：應(yīng)注意發(fā)展水利、引黃灌溉，通過補(bǔ)充地表水來加壓以減少海水倒灌，并注意控制地下水開采[13]；地下水不適飲用，應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)一城鄉(xiāng)供水一體化，切實(shí)解決農(nóng)村飲用水安全問題；制定相應(yīng)的環(huán)保政策，聯(lián)合城建部門對居民生活污水及企業(yè)污水、廢渣等排放進(jìn)行引導(dǎo)、控制、治理。對工業(yè)集中區(qū)與農(nóng)業(yè)面源污染區(qū)域加大控制[14]，提高治污力度，保護(hù)地下水資源不被污染；建立地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)[15]，對地下水污染實(shí)時監(jiān)測，并完善監(jiān)測井后續(xù)的管理、運(yùn)營、維護(hù)工作，可實(shí)現(xiàn)對地下水水質(zhì)長期監(jiān)控，及時了解地下水狀況并研究應(yīng)急對策。