孔 舒 徐銀鳳 于志強 尹靜章 張海廷 曹 燕
(1.山東省濟寧市水文局 濟寧 272019 2.山東省水文局 濟南 250000 3.德州市水文局 德州 253000)
濟寧位于魯西南腹地,地處黃淮海平原與魯中南山地交接地帶,屬淮河流域,境內(nèi)河流眾多,交叉密布全境,僅流域面積50km2以上的河流就有91條,總長度達1516km,流域面積大于1000km2的河流有7 條,所有河流都注入南四湖。湖東主要有泗河、洸氵府河、白馬河等,屬山溪性河流,峰高流急,洪水暴漲暴落;湖西主要有梁濟運河、洙趙新河、新萬福河、東魚河等,為平原坡水河流,峰低而量大,洪水漲落平緩。
為客觀反映濟寧市水化學(xué)類型分布情況,本次水化學(xué)類型分析采用了濟寧市水環(huán)境監(jiān)測中心2016年的監(jiān)測資料,選用了41 個監(jiān)測點作為評價斷面。在各個河流的市(縣)界,入南四湖湖口處、濟寧市各個水庫站重點布設(shè)監(jiān)測站。
監(jiān)測項目為水溫、pH、電導(dǎo)率、鈣、鎂、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽、總硬度、總堿度、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量(COD)、五日生化需氧量、氨氮等共37 個基本項目。
2016年水質(zhì)站點監(jiān)測頻次為1 次/月,全年共監(jiān)測12 次,本次評價使用年度監(jiān)測結(jié)果平均值。
采用總硬度、礦化度和阿列金分類法進行評價。評價時采用年均值作為該項目的代表值。水總硬度是指水中Ca2+、Mg2+的總量,它包括暫時硬度和永久硬度。根據(jù)《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(SL395-2007),將水中總硬度按照標準劃分為五級,見表1。
礦化度是地表水化學(xué)的重要屬性之一,它可以直接地反映地表水的化學(xué)類型,又可以間接地反映地表水鹽類物積累或稀釋的環(huán)境條件。碳酸鹽硬度與非碳酸鹽硬度的總和,即暫時硬度與永久硬度的總和。根據(jù)水中礦化度的多少,按照標準劃分為五級,見表2。
阿列金分類法是由俄國學(xué)者O.A.Aleken 提出的,按水體中陰陽離子的優(yōu)勢成分和陰陽離子間的比例關(guān)系分為四種類型:
Ⅰ型:rHCO3>r(Ca2++Mg2+),在S 類與Cl 類的Ca 及Mg 組中均無此型;
Ⅱ型:rHCO3<r(Ca2++Mg2+)<r(HCO3-+SO42-),多數(shù)淺層地下水屬于此型;
Ⅲ型:r(HCO3-+SO42-)<r(Ca2++Mg2+),或rCl->rNa+,此型為高礦化水;

表1 地表水總硬度分級標準表(單位:mg/L)

表2 地表水礦化度分級標準表(單位:mg/L)
第Ⅰ型水含有大量Na+與K+的火成巖地區(qū)形成的。水中主要含并且含較多Na+,這一類型水多半是低礦化度的,硬度小、水質(zhì)好。
第Ⅱ型水硬度大于堿度。從成因上講,該類型水與各種沉積巖有關(guān),主要是混合水。大多屬低礦化度和中礦化度的河水,湖水和地下水屬于這一類型(有硬度)。第Ⅲ型水從成因上講,也是混合水,由于離子交換使水的成分激烈地變化。成因是天然水中的Na+被土壤底泥或含水層中的Ca2+或Mg2+所交換。大洋水、海水、海灣水、殘留水和許多高礦化度的地下水水屬于此種類型(有氯化物硬度)。
第Ⅳ型水為酸性水。在重碳酸類水中不包括此類型,只有硫酸鹽與氯化物類水中的Ca2+組與Mg2+組中才有這一型水。天然水中一般無此類型(pH<4.0)。
水的上述類型的差異是水體所處自然地理環(huán)境造成的,一般來講,它們有一定的地理分布規(guī)律。
濟寧市41 個總硬度評價點中,沒有站點符合總硬度一級和二級標準,符合三級標準的有13 個,占比為31.7%;符合四級標準的有21 個,占比為51.2%;符合五級標準的有7 個,占比為17.1%。濟寧市總硬度介于三級至五級之間,總硬度最低值出現(xiàn)在鄒城市西葦水庫;總硬度最高值出現(xiàn)在萬福河孫莊監(jiān)測站。
根據(jù)評價結(jié)果看出:濟寧市地表水總硬度含量自東向西逐漸增大,這與礦化度評價結(jié)果相符。三級總硬度均集中在濟寧東部(包括泗水縣、曲阜縣、兗州區(qū)、鄒城東部);濟寧中部(包括鄒城市西部、任城區(qū)、梁山縣和微山縣)總硬度水平均為四級,濟寧西部(包括金鄉(xiāng)縣、魚臺縣和嘉祥縣)總硬度均屬五級。
濟寧東部的泗河平均總硬度為247mg/L,濟寧中部的南四湖平均總硬度為346mg/L;梁濟運河平均總硬度為369mg/L;洸氵府河平均總硬度為431mg/L;白馬河平均總硬度為437mg/L,濟寧西部的東魚河平均總硬度為375mg/L;洙水河平均總硬度為504mg/L;洙趙新河平均總硬度為510mg/L;萬福河平均總硬度為556mg/L。濟寧市河流總硬度變化趨勢與礦化度變化趨勢基本相符。
濟寧市41 個礦化度評價點中,沒有站點符合礦化度一級標準,符合二級標準的有1 個,占比為2.4%;符合三級標準的有6 個,占比為14.6%;符合四級標準的有25 個,占比為61.0%;符合五級標準的有9 個,占比為22.0%。濟寧市礦化度介于二級至五級之間,礦化度最低值出現(xiàn)在鄒城市西葦水庫;礦化度最高值出現(xiàn)在洙趙新河紅廟屯監(jiān)測站。
根據(jù)評價結(jié)果看出:濟寧市至東向西礦化度逐漸增大,三級及三級以下礦化度均集中在濟寧東部(包括泗水縣、曲阜縣、兗州區(qū));濟寧中部(鄒城市、任城區(qū)、梁山縣和微山縣)礦化度水平均為四級,濟寧西部(金鄉(xiāng)縣、魚臺縣和嘉祥縣)礦化度均在1000mg/L 以上。
濟寧東部的泗河平均礦化度為438mg/L,濟寧中部的南四湖平均礦化度為769mg/L;梁濟運河平均礦化度為886mg/L;洸氵府河平均礦化度為941mg/L;白馬河平均礦化度為875mg/L,濟寧西部的東魚河平均礦化度為1060mg/L;洙水河平均礦化度為1260mg/L;洙趙新河平均礦化度為1526mg/L;萬福河平均礦化度為1485mg/L。
地表水中主要離子有K+、Na+、Ca2+、Mg+、和等八大離子。它們的總量常接近河水的礦化度。采用阿列金分類法,按水體中陰陽離子的優(yōu)勢成分和陰陽離子間的比例關(guān)系確定水化學(xué)類型。
本次評價在泗河及其支流上設(shè)置了8 個監(jiān)測斷面。根據(jù)檢測結(jié)果分析:
總硬度:含量290~190mg/L,斷面評價結(jié)果均屬于三級。
礦化度:含量330~530mg/L,有2 個斷面評價為四級,其余斷面評價均為三級。
本次評價在南四湖湖區(qū)上設(shè)置了11 個監(jiān)測斷面。根據(jù)檢測結(jié)果分析:
總硬度:含量290~450mg/L,有2 個斷面評價為三級,其余斷面評價均為四級。
礦化度:含量600~1000mg/L,斷面評價結(jié)果均為四級。
水化學(xué)類型:南四湖四個湖區(qū)雖然相連,但是其所屬的水化學(xué)類型不同。南陽湖呈現(xiàn)出明顯的型,其余三個湖區(qū)呈現(xiàn)型。
本次評價過程在梁濟運河上設(shè)置了4 個監(jiān)測斷面。根據(jù)檢測結(jié)果分析:
總硬度:含量360~390mg/L,斷面評價結(jié)果均為四級。
礦化度:含量860~920mg/L,斷面評價結(jié)果均為四級。
濟寧市地表水水質(zhì)良好,天然水水化學(xué)特征與濟寧市的地質(zhì)地貌相吻合。如濟寧東部為山前沖積平原地層,巖性主要有沖積、洪積的黃色黏土、砂及砂礫石等組成。本區(qū)的礦化度、總硬度均偏低,水化學(xué)類型以型為主;濟寧西部為湖西黃泛平原區(qū),巖性有砂質(zhì)黏土、粉砂和亞砂土等組成,該區(qū)的礦化度、總硬度均偏高,水化學(xué)類型以型為主。
將本次評價結(jié)果與第二次水資源調(diào)查評價結(jié)果相比發(fā)現(xiàn):濟寧市本次水化學(xué)類型明顯多于第二次水資源調(diào)查劃分結(jié)果,區(qū)域內(nèi)的總硬度和礦化度含量增大。水化學(xué)特征的變化表明人類的活動對本地區(qū)水環(huán)境產(chǎn)生了明顯的干擾。同時也表明加強對水化學(xué)特征的研究,對水污染控制和水體修復(fù)具有指導(dǎo)作用■