鞍山市地下水評(píng)價(jià)和水位、埋深與水質(zhì)參數(shù)間相關(guān)性探討

李 雪

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114032)

地下水是自然界中水循環(huán)的重要組成部分，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的重要水資源。近年來(lái)，地下水大規(guī)模的開發(fā)利用以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活造成的地下水污染問題日益嚴(yán)重，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還會(huì)給人類健康帶來(lái)不可估量的危害[1]。因此，對(duì)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀及影響因素的相關(guān)性進(jìn)行分析是十分必要的，研究結(jié)果可為地下水資源治理、實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供有效依據(jù)。

1 鞍山市所轄縣市常規(guī)地下水概況

鞍山市常規(guī)地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)主要分布在鞍山市市區(qū)千山區(qū)以及所轄的海城市、臺(tái)安縣、岫巖滿族自治縣。千山區(qū)共有1處常規(guī)地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，為鄔家地下水站；海城市共有4處常規(guī)地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，分別為新立屯地下水站、耿莊子地下水站、郭家地下水站和海城地下水站；臺(tái)安縣共有1處常規(guī)地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，為黃沙地下水站；岫巖滿族自治縣共有2處常規(guī)地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，分別為岫巖地下水站和黃花甸子地下水站。

2 評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)因子

選取2015—2021年鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，依據(jù)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)，采用單因子評(píng)價(jià)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)7年間鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)[2-3]。單因子評(píng)價(jià)法是以最差的水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別為最終的評(píng)價(jià)結(jié)果，本文將超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值視為超標(biāo)；內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)方法用于水質(zhì)污染程度的綜合量化。首先進(jìn)行各組分單因子評(píng)價(jià)，明確水質(zhì)類別，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)各單項(xiàng)組分確定評(píng)價(jià)值F[4]，結(jié)果見表1。

表1 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法賦值結(jié)果

根據(jù)各組分評(píng)價(jià)值Fi，采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)公式來(lái)計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的綜合指數(shù)[5-6]，即

(1)

(2)

式中：F為單項(xiàng)組分污染指數(shù)Fi的平均值；Fmax為單項(xiàng)組分污染指數(shù)Fi的最大值；n為項(xiàng)數(shù)。

通過(guò)F值，確定水質(zhì)綜合污染等級(jí),見表2。

表2 水質(zhì)污染等級(jí)劃分

3 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

采用單因子評(píng)價(jià)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)2021年鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，將超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值視為超標(biāo)，確定水質(zhì)類別和水質(zhì)污染等級(jí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果見表3、表4和圖1。

表3 2021年鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 單位：mg/L

圖1 鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

由表4和圖1可知，鞍山市區(qū)千山區(qū)的常規(guī)地下水站鄔家地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅴ類水，水質(zhì)污染等級(jí)為差，但只有硝酸鹽超標(biāo)，其他項(xiàng)目均達(dá)標(biāo)。海城市的常規(guī)地下水站中，海城地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅲ類水，水質(zhì)污染等級(jí)為良好；耿莊子地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅴ類水，水質(zhì)污染等級(jí)為極差，主要超標(biāo)項(xiàng)目為總硬度、溶解性總固體、揮發(fā)性酚類和硝酸鹽；新立屯地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅳ類水，水質(zhì)污染等級(jí)為差，只有鐵超標(biāo)，其他項(xiàng)目均達(dá)標(biāo)；郭家地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅴ類水，水質(zhì)污染等級(jí)為極差，主要超標(biāo)項(xiàng)目為總硬度、揮發(fā)性酚類和硝酸鹽。臺(tái)安縣的常規(guī)地下水站黃沙地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅴ類水，水質(zhì)污染等級(jí)為極差，主要超標(biāo)項(xiàng)目為總硬度、溶解性總固體、錳、揮發(fā)性酚類和硝酸鹽。岫巖滿族自治縣的常規(guī)地下水站中岫巖地下水站和黃花甸子地下水站水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果均為Ⅲ類水，水質(zhì)良好。兩種評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，總體說(shuō)明千山區(qū)、海城市和臺(tái)安縣常規(guī)地下水均有超標(biāo)現(xiàn)象，污染程度嚴(yán)重，岫巖滿族自治縣常規(guī)地下水水質(zhì)良好。

超標(biāo)主要是由于對(duì)地下水的過(guò)量開采而引起的水動(dòng)力場(chǎng)和水文地球化學(xué)環(huán)境的改變，使土壤及其下沉沉積物中的鈣鎂易溶鹽、難溶鹽由固相向水中轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的，并且鞍山市是重工業(yè)城市，海城市、臺(tái)安縣以及市區(qū)工廠較多，部分工業(yè)廢水和生活污水不經(jīng)處理向地下直接排放，工業(yè)產(chǎn)生的廢渣以及生活垃圾等固體廢物隨意堆放，農(nóng)業(yè)灌溉和過(guò)量施用的農(nóng)藥、化肥殘留在土壤中，部分氨氮經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，硝酸鹽氮易溶于水[7]，隨降水和淋溶作用進(jìn)入地下，導(dǎo)致地下水中硝酸鹽含量升高[8-9]。

4 地下水埋深、水位以及水質(zhì)參數(shù)間相關(guān)性分析

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案(SPSS)中的皮爾森相關(guān)性統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[10]分析地下水水質(zhì)參數(shù)相互之間以及各參數(shù)與埋深和水位之間的相關(guān)性，從而更好地了解水質(zhì)的影響因素。皮爾森積差相關(guān)系數(shù)用于衡量?jī)蓚€(gè)定量和變量之間的線性相關(guān)程度，它是表征有直線關(guān)系的兩變量間，相關(guān)關(guān)系密切程度和相關(guān)方向的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。鞍山市地下水水質(zhì)參數(shù)間以及與埋深、水位的相關(guān)性分析結(jié)果見表5。

表5 鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)參數(shù)間相關(guān)性分析

由表5可以看出，鞍山市常規(guī)地下水中溶解性總固體和硝酸鹽除與鐵無(wú)明顯相關(guān)性外，與其他參數(shù)均呈顯著正相關(guān)；總硬度除與鐵和耗氧量無(wú)明顯相關(guān)性外，與其他參數(shù)均呈顯著正相關(guān)；硫酸鹽與溶解性總固體、總硬度、氯化物和硝酸鹽均顯著正相關(guān)；氯化物僅與鐵無(wú)明顯相關(guān)性，與其他參數(shù)均呈顯著正相關(guān)；鐵與所有參數(shù)均無(wú)明顯相關(guān)性；錳、揮發(fā)性酚類和亞硝酸鹽除與硫酸鹽和鐵無(wú)明顯相關(guān)性外，與其他參數(shù)均呈顯著正相關(guān)；耗氧量與溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽呈顯著正相關(guān)，與錳、揮發(fā)性酚類、亞硝酸鹽呈極其顯著正相關(guān)；水位和埋深與水質(zhì)參數(shù)間并無(wú)明顯相關(guān)性。

5 結(jié) 語(yǔ)

鞍山市常規(guī)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，岫巖滿族自治縣常規(guī)地下水站以及海城市海城地下水站水質(zhì)良好，鞍山市區(qū)千山區(qū)鄔家地下水站和海城市新立屯地下水站僅有一個(gè)參數(shù)超標(biāo)，水質(zhì)污染等級(jí)為差，海城市耿莊子地下水站、郭家地下水站以及臺(tái)安縣黃沙地下水站水質(zhì)超標(biāo)項(xiàng)目較多，水質(zhì)極差。單因子評(píng)價(jià)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法兩種評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，總體說(shuō)明千山區(qū)、海城市和臺(tái)安縣常規(guī)地下水均有超標(biāo)現(xiàn)象，污染嚴(yán)重，岫巖滿族自治縣常規(guī)地下水水質(zhì)良好。

海城市新立屯地下水站僅有鐵超標(biāo)，鐵與其他參數(shù)并不存在顯著相關(guān)性，因此，無(wú)其他參數(shù)超標(biāo)，而海城市耿莊子地下水站、郭家地下水站以及臺(tái)安縣黃沙地下水站共有總硬度、溶解性總固體、錳、揮發(fā)性酚類和硝酸鹽超標(biāo)，這些參數(shù)間存在顯著的相關(guān)性，彼此之間互相影響，這也是超標(biāo)原因之一。

對(duì)水質(zhì)參數(shù)間相互影響機(jī)理進(jìn)行研究分析的同時(shí)也需加強(qiáng)對(duì)工業(yè)“三廢”的排放、農(nóng)村地區(qū)農(nóng)藥化肥的合理使用、畜牧業(yè)排放的管理以及生活污染排放的監(jiān)管力度，這些也是地下水污染防治的關(guān)鍵。健全法制，加強(qiáng)地下水資源保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。