齊齊哈爾市中心城區地下水水質評價

高淑紅

(齊齊爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 引 言

地下水是齊齊哈爾市城區居民生活用水和工農業用水的主要水源，本次評價采取的20套水質分析樣品對第四系上更新統孔隙潛水和19套第四系中、下更新統孔隙承壓水，分別進行生活飲用水、農業灌溉用水及工業鍋爐用水水質評價。

1 生活飲用水水質評價

1.1 模糊數學法評價

采用模糊數學法，首先對地下水質進行分級。根據《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)和《地下水環境質量標準》(GB-T14848—93)，把地下水水質分為5級(見表1)；根據模糊質量指數(FQI)的計算結果，結合工作區地下水污染狀況，按以上標準將工作區地下水水質劃分級別。

依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標，并參照生活飲用水、工業、農業用水水質要求，地下水質量評價將地下水質量劃分為5類。

Ⅰ類：主要反映地下水水化學組分的天然低背景含量。適用于各種用途。

Ⅱ類：主要反映地下水水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。

Ⅲ類：以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業用水。

Ⅳ類：以工業和農業用水要求為依據。除適用于農業用水和部分工業用水外，適當處理后，可作為生活飲用水。

Ⅴ類：不宜飲用，其他用水可根據用水目的選用。

表1 水質分級標準

采用的是模糊數學中應用廣泛的模糊綜合評判法，即B=A·R法。根據評價區水質資料，設Cl-、SO42-、溶解性總固體、氨氮、NO2-、NO3-、高錳酸鹽指數、As、總硬度﹜為水質評價指標的集合，﹛Ⅰ類水、Ⅱ類水、Ⅲ類水、Ⅳ類水、Ⅴ類水﹜為水質分級的集合。

1.2 第四系上更新統孔隙潛水

根據2018年監測點隸屬度水質級別計算結果，按模糊綜合指數評分值將區內第四系孔隙潛水分為水質較好區、水質中等區、水質較差區、水質極差區。

1.3 第四系中、下更新統孔隙承壓水

根據2018年收集第四系中、下更新統孔隙承壓水水質檢測分析報告，按模糊綜合指數評分值將區內第四系孔隙承壓水分為水質優良區、水質較好區、水質中等區、水質較差區、水質極差區，詳見表2。

表2 第四系中、下更新統孔隙承壓水模糊數學綜合評價表

悲觀狀態下，19眼水質監測井中，Ⅴ類水1眼，占總數的5.26%，Ⅳ類水7眼，占總數的36.84%，Ⅱ類水11眼、占總數的57.89%，由此可見，評價區內第四系中、下更新統孔隙承壓水適用于工業和農業主要用水，適當處理后，可用于生活用水的Ⅳ類的監測井占評價區監測井總數的36.84%，即水質適用于各種用途的天然背景值的Ⅱ類水質的監測井占評價區監測井總數的57.89%。樂觀狀態下，19眼水質監測井中，Ⅳ類水1眼，占總數的5.26%，Ⅲ類水1眼，占總數的5.26%，Ⅱ類水9眼，占總數的47.37%，Ⅰ類水8眼，占總數的42.11%。由此可見，評價區內第四系中、下更新統孔隙承壓水不宜飲用的水質點占評價區監測井總數的5.26%；適用于集中式生活飲用水水源及工農業用水的Ⅲ類水質點占評價區監測井總數的5.26%，即水質適用于各種用途的天然背景值的Ⅱ類水質的監測井占評價區監測井總數的47.37%，適用于各種用途的天然低背景值的Ⅰ類水質的監測井占評價區監測井總數的42.11%。不同評價方法的評價結果相差較大。2種評價方法的結果完全一致的監測點位3個，占點位總數的15.79%，評價結果完全不同的監測點位16個，占點位總數的84.21%。當評價結果不同時，應以評價等級較高為準，按照本次對比分析，應參考悲觀狀態評價等級。

2 水質污染評價

2.1 第四系上更新統孔隙潛水

結合《黑龍江省齊齊哈爾市江東地區地下水動態觀測研究報告》往年相關水質資料，選用內梅羅污染指數法，對評價區內第四系上更新統孔隙潛水水質現狀進行污染評價。選取監測因子有總硬度、溶解性總固體、SO42-、Cl-、耗氧量、NO3-、NH4+、砷等8項進行評價，分析結果見表3。

表3 第四系上更新統孔隙潛水水質污染評價分析表

水質等級劃分是進行地下水水質評價的依據。因此需根據內梅羅公式進行計算，求得每個監測點水質的內梅羅指數，計算結果，指數范圍為0.580-5.421之間，據此便可劃分水質等級，依據內梅羅指數的計算結果，結合地下水污染狀況，將區內地下水水質劃分為3個等級[1]。結合評價區區域1984年水質資料，對比分析見表4。

表4 第四系上更新統孔隙潛水水質評價占地面積對比一覽表

從表可以看出，2015年評價區內水質已無良好型水，以水質一般區、水質較差區、水質很差區3種類型水為主。其中，水質一般區從1984年的71.975km2，縮小到2015年的6.926km2，分布在北大營東北1.7km、鐵鋒區新發村一帶，占評價區面積的4.347%。由于人為生活環境的變化，飲用水從84年的潛水井到現如今的集中供水，污排水從84年的滲坑污排到現如今的城市污水集中排放，排水環境的改變致使局部地下水質良性轉變。所以，地下水中除原生物質鐵、錳含量超出標準外，其他各項指標均符合地下水環境質量標準，為評價區內較好的水質，加工處理可作為生活飲用水。其次，水質較差區從1984年的57.357km2，擴大到2015年的84.275km2，分布在二家屯、東溝村、蘆屯、向陽村、第一拖拉機制造廠西側一帶，在水質一般區外圍地帶，占評價區總面積的52.897%。隨著城市工業化的迅猛發展，人口逐漸向城區遷移，致使王屯周邊淺層地下水面源污染程度減小，由原污染很差區局部水質污染程度減輕為污染較差區。評價區周邊多年為農業用地，常年的施肥灌溉導致區域性面源污染，滲入淺層地下，污染地下水。隨著地下水東北向西南的流動方向，局部地下水污染很差區水體外滲，導致周邊地區水體受到不同程度的污染。從水質特征分析，As、NH4+、總大腸桿菌存在超標跡象，As超標分布在蘆屯、第一拖拉機制造廠西側、二家屯3處，超標僅1-2倍；NH4+處向陽村附近以外，該區其他區域都存在超標跡象，但超標倍數較小，均小于1倍。該區水質狀況較差，如加工處理可作為生活飲用水。

水體很差區從1984年的17.205km2，擴大到2015年的68.113km2，主要分布在評價區的西部城區及南部一帶和評價區西部以四家子、宛屯、種畜場、及胡屯一帶，占評價區總面積的42.753%。由于人口遷移和社會化生產飛速發展，導致區域性生活污水與工農業廢水的產生量不斷增加，不同的排放方式導致多種污染物不同程度的污染。污染區主要集中在人口密集的市區中，其污染物主要以生活污水和工業生產廢水為主，排放方式從當初的渠排、污水庫等到現如今的城區污水集中處理排放，區域性水質呈良性發展；市區周邊地帶一直以農業種植為主，多年的農田灌溉施肥導致區域性水質持續污染。從水質特征分析，除原生質Fe、Mn超標外，As、NH4+、NO3-的含量均有不同程度的超標現象，As主要在恒大名都、中醫院南院、鶴城駕校、啤酒廠西南150m處等4處地帶，超標僅1-3倍；NH4+除建華水廠東北150m處以外，均存在超標現象，超標僅2-4倍；NO3-局部超標，但超標變幅較大曙光八隊超標14.9倍、建華水廠東北150m處超標39.64倍、啤酒廠西南150m處超標1.3倍，水質很差，如飲用需做適當處理[2]。

2.2 第四系中、下更新統孔隙承壓水

第四系中、下更新統孔隙承壓水的水質進行污染評價，主要針對現狀水質進行分析。選取收集19眼監測資料(2015年評價區內第四系中、下更新統孔隙承壓水實測數據)，監測因子主要包括總硬度、溶解性總固體、SO42-、Cl-、耗氧量、NO3-、NH4+、砷等8項進行評價，分析結果見表5。

表5 第四系中、下更新統孔隙承壓水污染評價分析表

從分析結果可以看出，評價區內第四系中、下更新統孔隙承壓水污染評價水質分級為良好型、一般型，該層水體質量良好，未受污染。

3 農業用水水質評價

評價區內農業灌溉用水主要以第四系上更新統孔隙潛水為主，故本次評價主要以淺層地下水為主。本次采用灌溉系數與農田灌溉水質標準評價法兩種方法對孔隙潛水予以評價。

3.1 灌溉系數計算法水質評價

1)評價標準。灌溉系數(Ka)：大于18，完全適于灌溉，1.2—18在潛水排水條件好時，適于灌溉，否則采取措施，以免鹽份聚集。小于1.2時，不適于直接灌溉水源。

表6 第四系孔隙潛水灌溉用水水質評價表

評價結果表明，區內第四系孔隙潛水完全適于灌溉的點位有13個，占評價區內的65%；在潛水排水條件好時，適于灌溉的點位有7個，占評價區內的35%。

3.2 農田灌溉水質標準水質評價

依據《農田灌溉水質標準》(GB5084—92)，見表7，選取化學耗氧量、PH、全鹽量、氯化物、總汞、總鎘、總砷、六價鉻、總鉛、總銅、總鋅、氰化物、揮發酚等14項指標進行評價。

評價結果表明，北大營東北1.7km的QP2號點的砷超標準限值，不適合灌溉，其余均符合農田灌溉水質要求。

表7 農田灌溉水質標準

4 鍋爐用水水質評價

在工業用水中，鍋爐用水比較普遍，對水質的要求也較高。水在蒸汽鍋爐是處在高溫、高壓條件下，水中的一些化學物質會發生各種不良化學反應，主要有成垢作用、起泡作用和腐蝕作用。本次工業鍋爐用水水質評價主要對第四系上更新統孔隙潛水及第四系中、下更新統孔隙承壓水分別給予評價，評價內容為鍋垢總量(H0)、硬垢系數(Kn)、起泡系數(F)、腐蝕系數(Kk)四項指標。

4.1 鍋垢總重量(H0)

(H0)=S+C+36c(1/2Fe2+)+17c(1/3Al3+)+20c(1/2Mg2+)+59c(1/2Ca2+)

H0為鍋垢總重量，mg/L；S為水中懸浮物含量，mg/L；C為膠體(SiO2+Fe2O3+Al2O3)含量，mg/L；C(1/2Fe2+)、c(1/3Al3+)、c(1/2Mg2+)、c(1/2Ca2+)分別為Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+為離子以單位電荷為基本單元計算的物質的量濃度，單位為mmol/L。

4.2 硬垢系數(Kn)

Kn= Hn/H0

Hn=Si02+20c(1/2Mg2+)+68 [cCl-+c(1/2SO42-)-cNa+-cK+]

Hn為硬鍋垢重量，mg/L；SiO2為二氧化硅的含量，mg/L。

4.3 起泡系數(F)。

F=62cNa++78cK+cNa+、cK+分別為cNa+、K+的毫摩爾濃度(mmol/L)

4.4 腐蝕作用

酸性水：Kk=1.008(rH++ rAl3++ rFe2++ rMg2+- rHCO3-- CO32-)，

堿性水：Kk=1.008(rMg2+- rHCO3-)

式中: rMg2為鎂含量(毫克當量/升)；rHCO3為重碳酸含量(毫克當量/升)

4.5 第四系上更新統孔隙潛水

第四系孔隙潛水水質評價為鍋垢很少僅在二家屯Qp17處，占評價區水質監測井5%；鍋垢少的水質檢測點共10個，占評價區水質監測點的50%，主要分布在北大營東北150m、四家子、宛屯東南、蘆屯、東溝村、大民鎮南院、水資源辦公室院內、恒大名都、中醫院南院、啤酒廠西南150m處、鐵鋒區新發村等地帶；鍋垢多的水質檢測點共8處，占評價區水質監測點的40%，主要分布在曙光八隊、胡屯、東達胡屯、向陽村、查罕諾、第一拖拉機制造廠西側、中醫院南院、鶴城駕校等地帶；鍋垢很多僅一處，為建華水廠，占評價區水質監測點的5%。產生中等沉淀物的水質監測點4處，占評價區水質監測點的20%，分布在曙光八隊、四家子、建華水廠、啤酒廠西南150處；其余監測點產生軟沉淀物。水質產生起泡現象的點有6處，占評價區水質監測點的30%，主要分布在胡屯、東達胡屯、建華水廠、恒大名都、中醫院南院、啤酒廠西南150m等4處地帶；其余水質為半起泡。評價區內水質除四家子QP4監測點為半腐蝕性，其他均為非腐蝕性水，對工業鍋爐不具有腐蝕性。

4.6 第四系中、下更新統孔隙承壓水

第四系孔隙承壓水為鍋垢少型、很少型兩種等級。其中鍋垢少型有6處，占評價區承壓水監測點總數的34.58%，主要分布在炮臺屯北西400m、北大倉酒廠、齊齊哈爾市啤酒廠、建華水廠、鐵鋒水廠、齊市金鑼肉制品有限公司等地帶，其余為很少型。鍋垢的性質評價為中等沉淀—軟沉淀、局部硬沉淀，其中，硬沉淀主要有兩處，主要分布二家屯、鐵鋒水廠附近；軟沉淀主要分布在炮臺屯北西400m、北大倉酒廠兩處地帶；其余地帶為中等沉淀。評價區內第四系中、下更新統孔隙承壓水產生起泡現象主要以半起泡現象(機車鍋爐、須2-3d換一次水)為主。腐蝕作用評價均為非腐蝕性水，適宜鍋爐用水。

5 結 語

以上評價分析全面、準確、科學地反映中心城區地下水水質狀況，掌握地下水水質變化規律，科學合理地控制、規范地下水開采，不斷改善和保護生態環境，科學配置水資源提供決策依據。