福州市沿海縣市區淺層地下水化學類型及水質評價研究

劉 燕

(福建省水利水電勘測設計研究院，福建 福州 350001)

地下水作為水資源的組成部分，因其分布面廣，易受污染且難以修復[1]，已成為水生態環境的重要影響因素。福州市有福建省最大的河流閩江及其他獨流入海的溪流，雨量充沛，地表水源相對充足；沿海地區人類活動頻繁，對河流水環境、水生態的破壞較為明顯，而地下水系統對外界影響的響應具有一定滯后性，在遭到破壞后治理、修復難度大[2]；劃分地下水化學類型，綜合評價地下水水質可為福州地下水資源保護提供依據。

1 研究區概況

福州市地處福建省東部，位于北緯25°16′～26°39′，東經118°23′～120°31′；水資源分布規律與降雨基本一致，從西部山區向東部沿海遞減；年內分配不均勻。區域內河流密布，地表徑流發達，氣候溫濕多雨，降雨量大于蒸發量，地下水支持作用較強。

根據《2018年福州市水資源公報》，2018年福州市地下水源供水量為3500萬m3，占全部供水量的1.05%。地下水資源多為分散式開采，沿海地區開采利用程度較高；地下水主要用于農村居民生活、養殖及地熱開發用水。地下水類型主要分為松散巖類孔隙水、風化網帶狀孔隙裂隙水和基巖裂隙水三大類[3]；在沿海縣市區以松散巖類孔隙水、風化帶網狀孔隙裂隙水為主，這兩類地下水作為水資源管理主要對象[4]，防污性能差、易污染，是本次評價的重點。

2 研究數據來源及評價方法

2.1 研究范圍及檢測項目

調查區為福州市沿海地區，具體調查點分布于晉安區、馬尾區、長樂區、福清市、連江縣、羅源縣6個縣(市、區)，共布設81個點位，其中晉安區2個、馬尾區2個、長樂區15個、福清市30個、連江縣21個、羅源縣11個；取樣點均勻分布，具體分布見圖1。水質樣品為2018年11月枯水期瞬時水樣，水位一般埋深0.50～5.69m。

圖1 福州市沿海縣市區地下水采樣點位圖

2.2 評價方法

地下水水質類別依據《地下水質量標準》(GB/T 14848-2017)[7]進行劃分，由于單因子指數法評價僅考慮污染最突出因子影響，未將其他因子考慮在內[8-9]；本次評價采用內梅羅指數法(F值法)，該方法是一種兼顧極值或稱突出最大值的計權型多因子環境質量指數，特別考慮了污染最嚴重的因子，在加權過程中避免了權系數中主觀因素的影響，使得評價結果更加客觀[10-11]。當F<0.80，地下水質量級別為優良；當0.80≤F<2.50，地下水質量級別為良好；當2.50≤F<4.25，地下水質量級別為較好；當4.25≤F<7.20，地下水質量級別為較差；當F>7.20，地下水質量級別為極差。

3 結果分析

3.1 地下水化學參數統計分析

在對研究區地下水監測點位各化學參數進行統計分析，結果詳見表1。現場測試點中，pH值介于5.44～7.77，平均值為6.85；其中pH<5.5(V類)站點有3個，占4.0%；5.5≤pH<6.5(IV類)站點有30個，占37.0%；6.5≤pH≤8.5(I～III類)站點有48個，占59.0%；點位超標率18.5%；pH變異系數6.45%，表明研究區酸堿度空間差異不大，總體呈中性、弱酸性。

溶解性總固體(TDS)值介于64.93～1674mg/L，平均值290.88(屬于淡水)；其中TDS≤300(I類)站點有63個，占77.8%；300

總硬度(TH)值介于12.87～613mg/L，平均值129.1mg/L(屬于軟水)；TH≤150(I類)有58個，占71.6%(其中0～75mg/L有23個，極軟水占28.4%；75～150mg/L有35個，軟水占43.2%)；150

陽離子K+、Na+濃度分別為0.06～79.83mg/L和0.59～420.9mg/L，其中K+平均值8.07mg/L，變異系數為171.54%。Na+有75組水樣(占比92.6%)樣品濃度小于100mg/L(I類)，2組水樣超標(屬IV類)，平均值為47.11mg/L，變異系數為132.58%。

Ca2+、Mg2+濃度分別為3.31～139mg/L和0.64～64.45mg/L，其中Ca2+平均值34.21mg/L，變異系數為71.25%；Mg2+平均值11.18mg/L，變異系數為103.08%。陽離子濃度的平均值排序為(K++Na+)>Ca2+>Mg2+；K+、Na+變異系數較大。

表1 福州市沿海縣市區地下水化學參數統計(n=81)

3.2 地下水化學類型分類

地下水化學特征受到地質、水文、氣象、地形、水文地質結構、地下水補徑排條件等諸多因素影響[16]，不同區域、不同含水巖組的地下水化學成份分布均有明顯差異，卻有各自一定的變化規律。將本次采集的81組地下水水質樣品按舒卡列夫分類法劃分，參與定名的6種主要離子換算成毫克當量，按照劃分標準，共劃分出9種類型地下水。按照所屬區域、不同地下水類型分類進行統計，統計結果見表2和圖2。

表2 福州市沿海縣市區地下水化學類型統計表(舒卡列夫分類)

經過統計，調查區內地下水類型較多，基本上能呈現某一種類型為主的特征，松散巖類含水巖組和風化帶含水巖組均以HCO3·Cl-Na·Ca(25-A)、HCO3·Cl-Na(28-A)為主，其他類型少數。基巖類含水巖組由于點位較少，出現三種類型，分別為HCO3·Cl-Na(28-A)、HCO3-Na·Ca(4-A)、Cl-Na(49-A)。

圖2 地下水化學類型分布圖

3.3 地下水水質評價

根據現狀調查，福州市沿海地區基本已普及自來水，本次水樣主要取自民井、機井，大多作為生產、生活用水的備用水源，開采的地下水大多用于洗滌，少量用于生活飲用，區域整體地下水開采量逐年減少。地下水水質評價結果詳見表3和圖3，本次采集的81組水樣，F值在0～7.49。各含水巖組均以優良、良好級為主，較差次之。

研究區合計13組為優良級、39組為良好級、24組為較差級、5組為極差級，優良級和良好級水可用于飲用水，較差級的水質不適合飲用，可用于灌溉。

表3 地下水水質綜合評價表

圖3 內梅羅指數評價結果

4 結論和建議

福州市沿海縣市區地下水總體呈中性、弱酸性，礦化度較低，總硬度偏軟，沿海地區地下水就地補給，就地排泄，徑流途徑短，但受海洋影響較明顯，地下水中Cl-含量增加，地下水化學類型以HCO3·Cl-Na·Ca(25-A)、HCO3·Cl-Na(28-A)為主。

基于內梅羅指數法，本次采集的81組水樣F平均值為良好級，研究區合計有13組為優良級、39組為良好級、24組為較差級、5組為極差級。水質評價中超標指標主要為硝酸鹽(超標率16%)，亞硝酸鹽和氨氮超標率較低，僅部分點位濃度略超。

對于氮超標，需截污、治理周邊環境，但地下水水質改善是一個緩慢的過程，一旦受到污染，其治理恢復是極難達到既定的目標，重在預防，應加強農村地下水污染防治工作和地下水水質監測工作，實現地下水資源可持續利用。