澗河上下游水質質量評價及相關關系分析

何繼山，郭 林

（1.河南省地質調查院，河南鄭州 450001；2. 河南省地球化學生態修復工程技術研究中心，河南鄭州 450001）

隨著社會發展和生活水平的提高，周邊環境中存在的對人類健康有害的因素尤其是影響水環境的因素，越來越引起人們的關注。澗河是伊洛河盆地內重要的河流之一，是沿岸農田重要的灌溉水源，與周邊人們的日常生活發展密切相關。因此，開展澗河流域水質調查是十分必要的。本文以伊洛河盆地污染調查為基礎，重點對澗河上下游水質變化進行研究，探討上下游水質變化情況，為澗河治理并為下游洛陽地區市民的健康提供科學依據（趙云霞等，2011）。

在進行水質評價時，水質指標較多，對水質評價結果影響程度各異，影響程度的差異以及各個水樣間的差異需要通過數學方法來實現。單因素方差分析主要是對樣本數據誤差原因進行分析，通過比較不同樣本間均值是否相等判斷分類型自變量對數值型因變量的影響是否具有顯著性（史占國等，2010）。

1 研究區概況

1.1 地理位置

伊洛河盆地位于河南省西部，地理條件優越，四季分明，氣候宜人，年平均氣溫14.2℃，降雨量546mm。東與鄭州相鄰，西臨三門峽，北跨黃河與焦作相接，南與平頂山相連，東西長約179km，南北寬168km。盆地大部地區屬洛陽市管轄，同時還有鄭州、三門峽市2個地市，共有鞏義市、義馬市、澠池縣、偃師市、孟津縣、伊川縣、新安縣、洛寧縣、宜陽縣9個縣級單元。

1.2 環境現狀

伊洛河盆地內，有伊河、洛河和澗河3條主要的河流，根據2015年采集水樣的分析結果，伊河和洛河流域，無論是地下水還是地表水都有有機污染指標檢出的情況，但是在綜合污染評價的結果中，沿伊河和洛河，并未出現有嚴重污染的現象。工作區內水質較差的水樣點位于義馬市—洛陽市段澗河流域。根據水質檢測結果及實際調查認定澗河上游義馬市地區是個典型污染的區域。

義馬市西北部毗鄰澗河，傍河而建有眾多大型化工企業，據周邊居民介紹，該地區的淺井水早已不做飲用水井甚至不做灌溉用，僅供洗衣。在對澗河流域進行調查時，上下游地區設6個水樣點，水樣點位置見圖1。新安縣磁澗鎮附近澗河的下游取樣點3個，包括1個澗河河水水樣。澗河河岸五組地下水樣，取樣層位較淺，都位于地表粉土之下的第一個含水層組，含水層巖性都為砂卵石，滲透性較好。從河水與地下水的補給關系來看，取樣處澗河河床平緩，地勢基本與河岸持平，澗河河水會隨時間推移不斷下滲，澗河的污染在一定程度上對周邊地下水質造成影響。

圖1 澗河流域取樣點布置Fig.1 The sampling point layout of Jianhe river

取樣點與澗河相對位置如圖2所示，SLY129位于新安縣境內的澗河南岸200m處，為一民用淺井水，井深25m左右，間歇、分散開采；SLY130為SLY129北側澗河河水，河水較清澈，流量較小；SLY131位于洛陽市城關鎮一洗車店內，該處即為澗河北岸；SLY135位于義馬市常村澗河南岸，由村民人工開挖而成，井深僅為6m，距澗河約100m；SLY136位于澗河南岸，井深約20m，距澗河河岸約100m；SLY137位于義馬市澗河北岸。井深約15m，水位埋深10m，距澗河北岸約200m。

圖2 取樣點與澗河相對位置圖Fig.2 The relative position diagram of sampling point and Jianhe

水質評價結果及超III類因子見表1，其中SY130為澗河河水。

表1 澗河流域水質評價結果Tab.1 The water quality evaluation results of Jianhe river basin

2 水質數據及水質概況

澗河流域6組水樣質量評價結果見表1，僅有上游SY136綜合評價為IV類水，其余5個水樣均為V類水，水質影響因子各不相同。例如點SY135超標因子中有有機指標苯并a芘，但是在其他水樣甚至在義馬市周邊的水樣都未檢出苯并a芘，因此認為苯并a芘超標并不是由于區域的大規模污染而致的，而僅僅與個別點的臨時環境改變有關。總硬度指標等常規指標則在所有的水樣中都有體現，且都是超標因子。此外，其它的因子也可作出同樣的結論，如SY135中的亞硝酸根指標和澗河下游SY130的F-離子。這些因子只能作為點狀的研究對象，對于大范圍的水質評價，其影響較弱。針對這6組水樣，我們選取的常規水化學指標及數據見表2，把總硬度、溶解性總固體、pH、EC、Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-、F-，12個共有且在一定程度上影響地下水質量評價結果的指標做為探討澗河上下游水質狀況變化的依據。

表2 澗河流域采樣點常規指標及含量（單位：mg/L，pH無量綱）Tab.2 The conventional index and content of sampling point in Jianhe river basin (unit:mg/L,The pH non-dimensional)

3 單因素方差分析

3.1 單因素方差分析基本思想

方差分析主要根據來自多個母體的樣本，檢驗他們所屬的母體是否為同一母體的問題。方差分析分為單因素方差分析和多因素方差分析，其中單因素方差分析因只考慮單一因素對指標的影響是否顯著，計算過程和操作較為簡單，應用較為廣泛（郭嗣琮等，2001；邢航，2008）。

單因素方差分析的基本思想是把描寫觀察值之間變異的離均差平方和分解為某些因素的離均差平方和及隨機抽查誤差的離均差平方和，進而計算相應的均方差，構成F統計量，因此又稱為F檢驗。

單因素中的LSD法：用t檢驗完成各組均數見的比較，故比較適合于一對平均數間的比較，或多個平均數都與對照組平均數比較。易放大一型錯誤，接受備擇假設，檢驗出顯著差別。

S-N-K： 全 稱 Student Newman KeulsTest。 是運用較廣泛的一種兩兩比較方法。它采用Student Range 分布進行所有組均值間的配對比較（張文彤，2013）。

3.2 單因素方差分析結果

對表2中的數據進行單方差分析，共分為6組，每一個水樣代表一組數據。每組數據有12個數值，方差分析結果見表3。表3中F值=0.258，P值=0.934＞0.05，即6組數據均數間的差異性較小。S-N-K分析結果見表4，S-N-K按0.05的水平，將無顯著差異的6組數據歸為一組，即這6組數據在12個指標的控制下，是不存在顯著差異性的。

表3 單因素方差分析結果Tab.3 The single factor analysis of variance

表4 LSD多重比較數據分組Tab.4 The grouping of LSD multiple comparison data

4 探討

結合背景資料，雖然以上6組水質數據在統計學上不存在顯著差異，說明了澗河上游水質差是導致下游水質變差的直接原因，但是澗河在向下游排泄的過程中，沿程不斷的接受其他小型河流的匯入，同時也不斷的補給地下水，污染的程度會有所減輕。在澗河河岸，有各種類型的企業分布，澗河在很大程度上接受工廠的污水，上下游接受的污水類型不同，造成污染類型的不同，但從數據和經驗上來說，上下游的污染息息相關，要在一定程度上減緩澗河河水污染的現狀。雖然澗河河岸的水質大多較差，但是離河較遠的地區并未出現過多的水質污染現象，因此，有必要采取措施，防止水質差的澗河河水進一步下滲影響周邊地下水水質，進而影響居民的生活起居。

5 結論

伊洛河盆地內部澗河流域自上游義馬市至下游洛陽市段地表水和地下水水質均較差，澗河上下游共6組水樣，其中包括一組地表水樣，按照《區域地下水污染調查評價規范》(DZT0288-2015)進行水質質量評價，僅有一組評價為IV類水，其余五組皆為V類水。

澗河上游地區與下游地區的地下水水質相關性較好，上下游水質不存在明顯的差異。地表水與淺層地下水之間相互作用，澗河上游水質差是澗河下游水質差的主要原因。

為改善澗河流域上下游地下水水質，要采取措施控制澗河周邊尤其是上游義馬市段企業的排污，地表水水質得到改善，地下水水質也會逐漸的改善。