2018年沈陽地區(qū)汛期與非汛期地下水水化學相關(guān)對比分析

孫婧妍

(遼寧省沈陽水文局，遼寧 沈陽 110003)

0 引言

地下水是水資源的重要的一部分，在我國生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉中都十分重要，是支撐維持自然生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要因素。水在循環(huán)過程中，持續(xù)與周圍環(huán)境長期作用，而形成了地下水化學成分的穩(wěn)定[1-2]，對一個地區(qū)水體主要離子特征的研究，能夠?qū)υ搮^(qū)水化學演化的控制因素進行有效分析確定，同時還對該區(qū)的水文地質(zhì)化學發(fā)展歷史的研究有所幫助[3]。目前對地下水水化學進行分類的方法有很多，其中阿列金分類法是應用較為廣泛的方法之一。

1 沈陽市地下水水質(zhì)監(jiān)測井站點分布

2018年沈陽市監(jiān)測的42個監(jiān)測井站點分布在沈陽市8個縣區(qū)(新民，法庫，康平，遼中區(qū)，蘇家屯區(qū)，沈北新區(qū)，渾南區(qū)，于洪區(qū))。其中新民14個，法庫3個，康平4個，遼中區(qū)8個，蘇家屯區(qū)5個，沈北新區(qū)4個，渾南區(qū)1個，于洪區(qū)3個。具體分布位置見表1。

2 沈陽市地下水水質(zhì)監(jiān)測項目及其監(jiān)測頻次

監(jiān)測項目有水溫、pH、色度、濁度、肉眼可見物、臭和味、總堿度、重碳酸鹽、碳酸鹽、總硬度、鈣、鎂、鉀、鈉、礦化度、溶解性總固體、陰離子表面活性劑、硫酸鹽、氯化物、銅、鋅、鐵、錳、揮發(fā)酚、硝酸鹽氮、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)、汞、砷、氰化物、六價鉻、鉛、硒、鎘、亞硝酸鹽氮、氨氮、總大腸菌群、細菌總數(shù)等38項指標。

2018年沈陽市地下水共監(jiān)測4次，分別在3月、5月、9月和11月。本論文選取非汛期期3月、5月、11月的平均值和汛期9月數(shù)據(jù)作為代表進行編寫。

表1 沈陽市縣區(qū)地下水監(jiān)測井站點一覽表

3 地下水水化學類型評價方法

采用阿列金分類法對沈陽市2018年全年42個站點的地下水進行分類。此方法的具體劃分方法見表2。

表2 地下水化學阿列金分類表

第Ⅰ型離子間的比例為：[HCO3-]>[Ca2++Mg2+]。

第Ⅱ型離子間的比例為：

[HCO3-]<[Ca2++Mg2+]<[HCO3-+SO42-]。

第Ⅲ型離子間的比例為：

按照“十三五”的預計，2020年，全國60歲以上老年人口將增加到約為2.55億人，根據(jù)民政部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，按照5%最弱老年群體入住養(yǎng)老機構(gòu)計算，需要1.275×107張床位，對比“十二五”的6.727×106張的養(yǎng)老床位數(shù)，缺口約為6×106張。不考慮土地費用，僅床位建設就需要上千億元的投資。

[HCO3-+SO42+]<[Ca2++Mg2+]或[Cl-]>[Na+]。

第Ⅳ型離子間的比例為[HCO3-]=0，即酸性水。

第Ⅰ型水的特點是[HCO3-]>[Ca2++Mg2+]，即硬度小于堿度。這一型水的形成是由于較多Na+與K+的火成巖存在的地區(qū)。

第Ⅱ型水的特點是[HCO3-]<[Ca2++Mg2+]<[HCO3-+SO42-]，硬度大于堿度。各種沉積巖的存在與本型水的形成有關(guān)，主要是混合水。大多屬于礦化度低或中等的河水。

第Ⅲ型水的特點是[HCO3-+SO42-]<[Ca2++Mg2+]或者為[Cl-]>[Na+]。這型水也是混合水。

第Ⅳ型水的特點是[HCO3-]=0，即酸性水。這一類型的水只存在于氯化物與硫酸鹽類水中的Ca2+組與Mg2+組中。天然水中一般不存在(pH≤4.0)。

本分類中每一性質(zhì)的水用符號表示，全符號寫成下列形式：如ClⅡNa表示氯化物類鈉組第二型水，CⅡMg表示碳酸鹽類，鎂組第二型水。

4 沈陽地區(qū)汛期和非汛期水化學類型評價對比

對2018年汛期和非汛期沈陽地區(qū)42眼地下水井的水化學類型分別進行了評價。其中四方臺僅有5月份監(jiān)測數(shù)據(jù)，故本次不加入評價。

4.1 沈陽地區(qū)汛期水化學類型評價

汛期水化學類型為6種(圖1)，這6種類型中，主要是CⅠCa型井，CⅡCa型井和CⅢCa型井，其中4眼CⅠCa型井，占9.8%；8眼CⅡCa型井，占19.5%；22眼CⅢCa型井，占53.7%。此外，4眼CⅢCa型井，分別為徐家窩堡、大屯、馬虎山、劉二堡，占9.8%；1眼SⅡCa型，為周坨子，占2.4%；2眼SⅢCa型井，分別為三道崗子和茨榆坨，占4.9%。由此可見，2018年汛期沈陽地區(qū)地下水優(yōu)勢水化學類型為CⅢCa，地下水具有較高的礦化度，較大的硬度，說明沈陽地區(qū)居民在日常生活中飲用及使用地下水時應格外注意。

圖1 2018年沈陽地區(qū)汛期地下水化學類型比例圖

2018年沈陽地區(qū)汛期地下水陰離子中，34個重碳酸鹽型井，所占比重為82.93%，4個氯化物型井，占比9.76%，3個硫酸鹽型井，占比7.32%，優(yōu)勢陰離子為重碳酸鹽，并且具有含量較少的氯化物和硫酸鹽(見圖2)。

圖2 2018年沈陽地區(qū)汛期地下水優(yōu)勢陰離子所占比例圖

由圖3可以看出，沈陽地區(qū)汛期地下水優(yōu)勢陽離子為鈣離子(Ca2+)，占100%，全部41個站點均為鈣離子(Ca2+)型水，鈉離子(Na+)和鎂離子(Mg2+)均沒有。

圖3 2018年沈陽地區(qū)汛期地下水優(yōu)勢陽離子所占比例圖

地下水水化學類型中是總堿度與總硬度的關(guān)系見圖4。由圖4可以看出，2018年沈陽地區(qū)汛期地下水類型中，以Ⅲ型水為主，共有28個，占比68.29%；而Ⅰ型水和Ⅱ型水較少，分別為4個Ⅰ型水，占比9.76%，9個Ⅱ型水，占比21.95%，故Ⅲ型水占優(yōu)勢，這也說明2018年沈陽地區(qū)地下水居民日常生活飲用并不適合。

圖4 2018年沈陽地區(qū)汛期地下水水型所占比例圖

4.2 沈陽地區(qū)非汛期水化學類型評價

非汛期水化學類型為6種(圖5)，這6種類型中，以CⅠCa型井，CⅡCa型井和CⅢCa型井為主，其中4眼CⅠCa型井，占9.8%；7眼CⅡCa型井，占17.1%；24眼CⅢCa型井，占58.5%。此外，1眼CⅢMg型井，為楊士崗子，占2.4%；2眼CⅢNa型井，分別為茨榆坨和押牛街，占4.9%；3眼CⅢCa型井，分別為前鴨雞房、馬虎山、劉二堡，占7.3%。由此可見，CⅢCa為2018年沈陽地區(qū)汛期地下水優(yōu)勢水化學類型，地下水具有較大硬度的特點，水質(zhì)不是很好，建議當?shù)鼐用裰斏鬟x擇日常飲用。

圖5 2018年沈陽地區(qū)非汛期地下水化學類型比例圖

2018年沈陽地區(qū)非汛期地下水陰離子中，重碳酸鹽型井共有38個，所占比重為92.68%，氯化物型井共有3個，所占比重為7.32%，沒有硫酸鹽型井，故優(yōu)勢陰離子為重碳酸鹽，氯化物和硫酸鹽含量較少(見圖6)。

圖6 2018年沈陽地區(qū)非汛期地下水優(yōu)勢陰離子所占比例圖

由圖7可以看出，沈陽地區(qū)非汛期地下水優(yōu)勢陽離子為鈣離子(Ca2+)，占92.68%，而鈉離子(Na+)和鎂離子(Mg2+)含量較低，分別為4.88%和2.44%。

圖7 2018年沈陽地區(qū)非汛期地下水優(yōu)勢陽離子所占比例圖

地下水水化學類型中是總堿度與總硬度的關(guān)系見圖8。由圖8可以發(fā)現(xiàn)，2018年沈陽地區(qū)汛期地下水類型中，以Ⅲ型水為主，共有30個，占比73.17%；而Ⅰ型水和Ⅱ型水較少，分別為Ⅰ型水4個，占比9.76%，Ⅱ型水7個，占比17.07%，故Ⅲ型水占優(yōu)勢，這也說明2018年沈陽地區(qū)地下水礦化度較高、硬度較大、水質(zhì)較差，不適宜居民日常生活飲用。

圖8 2018年沈陽地區(qū)非汛期地下水水型所占比例圖

4.3 沈陽地區(qū)汛期與非汛期水化學類型評價對比

2018年沈陽地區(qū)汛期與非汛期優(yōu)勢陰離子所占比例對比見圖9。重碳酸鹽類水是沈陽地區(qū)地下水汛期及非汛期優(yōu)勢陰離子，同時還含有較少含量的氯化物和硫酸鹽。此外，非汛期重碳酸鹽所占比例為92.68%，氯化物所占比例為7.32%，沒有硫酸鹽，而汛期重碳酸鹽所占比例為82.93%，氯化物為9.76%，硫酸鹽為7.32%，重碳酸鹽比例汛期比非汛期有所降低，硫酸鹽比例明顯提高，說明大氣降水與硫酸鹽有關(guān)，汛期降水量較大，可能有含硫煤等化石燃料的燃燒后，隨降雨或降雪滲入地下水。

圖9 2018年沈陽地區(qū)地下水優(yōu)勢陰離子對比圖

由圖10可以看出，沈陽地區(qū)汛期及非汛期地下水的優(yōu)勢陽離子均為Ca2+，汛期Ca2+所占比例為100%，非汛期占92%以上，Na+含量較低，為4.88%，Mg2+組僅有1個站點，占2.44%。優(yōu)勢陽離子在汛期與非汛期時相比較，種類和比重基本一致，與季節(jié)性變化關(guān)系不大，可能是因為較長的地下徑流造成的。

圖10 2018年沈陽地區(qū)地下水優(yōu)勢陽離子對比圖

由圖11可以看出，2018年非汛期Ⅲ型水占73.17%、Ⅱ型水占17.07%，，Ⅲ型水占優(yōu)勢、但其具有較差的水質(zhì)特點；汛期Ⅲ型水占68.29%、Ⅱ型水占21.95%，二者Ⅰ型水均占9.76%，汛期Ⅲ型水所占比例比例較非汛期變小，汛期和非汛期各水型種類及其所占比例基本持平。

圖11 2018年沈陽地區(qū)地下水水型對比圖

5 結(jié)論

對比沈陽市各縣區(qū)汛期和非汛期的水化學類型，可以發(fā)現(xiàn)CⅢCa全年都為絕對優(yōu)勢，非汛期占比(58.5%)較汛期(53.7%)更大；非汛期水化學類型六種CⅠCa、CⅡCa、CⅢCa、CⅢMg、CⅢNa和CⅢCa，汛期水化學類型六種，CⅠCa、CⅡCa、CⅢCa、CⅢCa、SⅡCa和SⅢCa。

重碳酸鹽類水是沈陽地區(qū)地下水汛期及非汛期優(yōu)勢陰離子，同時還含有較少含量的氯化物和硫酸鹽。同時，非汛期重碳酸鹽所占比例為92.68%，氯化物所占比例為7.32%，沒有硫酸鹽，而汛期重碳酸鹽所占比例為82.93%，氯化物為9.76%，硫酸鹽為7.32%，重碳酸鹽比例汛期比非汛期有所降低，硫酸鹽比例明顯提高，說明大氣降水與硫酸鹽有關(guān)，汛期降水量較大，可能有燃料燃燒后成分溶于降水后混入地下水系統(tǒng)。