浑河冲洪积扇地浅层地下水污染评价

马志伟 ，都基众 ，崔 健 ，杨 泽 ，李 霄

（1.沈阳市水利信息中心，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳地质矿产研究所，辽宁 沈阳 110034）

与地下水质量相比，地下水污染主要是由人类生产生活活动所引起的水质变异。国内对地下水质量评价的研究很多，地下水质量评价是基于特定水质标准的评价，通常是评价现状条件下的水质量状况，是进行其对某种用途的适宜性评价；而地下水污染评价是基于背景值或污染起始值的污染程度评价[1]，该项评价内容注重现状的污染程度，该项工作要靠长期以来的资料积累，往往可以揭示水质变化的原因或机理，是进行水质量改良和水环境保护的依据。

地下水是辽宁省中部城市群的主要供水水源，在地区国民经济和社会的发展中起着十分重要的作用[2]。“十五”规划以来，工农业及城市建设飞速发展，“三废”排放量和农药化肥使用量不断增加，致使地区浅层地下水污染日益严重，严重限制了地区地下水资源的开发利用。

1 研究区概况

1.1 自然条件与经济概况

浑河冲洪积扇地位于辽宁省中部，行政区划包括沈阳市属各区及辽中县、新民市的一部分和灯塔市的北部。地理座标属于北纬 41°30′～42°00′，东经 123°00′～123°40′，面积 2432km2。年平均降水量587.5mm，平均蒸发量826.8mm，2009年地下水开采量约为21亿m3，占水资源总量的73.22%。东北老工业基地龙头的沈阳市，是东北地区经济、政治与文化中心，2009年地区生产总值4268.5亿元，人均地区生产总值54654元，居全省之首。

1.2 区域水文地质

浑河冲洪积扇地第四系松散岩类孔隙水广泛分布，浅层地下水主要包括两层：1）全新统冲积、冲洪积砂砾石孔隙潜水含水层，分布于浑河高低漫滩区，岩性为砂砾石、砂卵石，平均厚度20～50m，地下水位埋深近河地区5～7m，市区多为12～22m，单位涌水量 10.0～30.0L/（s·m）。其补给源以浑河渗透、大气降水与地下径流为主，该层位地下水是城市供水的主要开采层位。2）上更新统冲洪积砂砾石孔隙微承压水含水层，分布于浑河的南、北一级阶地，岩性为砂砾石、砂卵石，厚度10～28m，其水位埋深浑河北岸的东部一般为12.0～16.0m，西部为 8.0～26.0m；南岸为 5.0～9.0m；单位涌水量10.0～15.0L/（s·m）。其补给源以地下径流和大气降水为主，灌溉入渗为辅。[2～5]

2 水样采集与检测

2009年8月下旬至10月下旬，2010年4—10月两个阶段，通过研究区地下水污染调查，以面上控制和局部加密为原则，按照近似11组/100km2的采样密度，选择具有代表性、易于取样操作的居民常用机井和部分供水井进行样品采集工作。

采集浅层地下水（潜水和微承压地下水）样品218组。按中国地质调查局《地下水污染地质调查评价规范》[6]要求，针对不同的测试指标，样品采集后立刻加入相关的保护剂，以防止测试指标发生挥发、氧化、还原等物理或化学反应。并及时送到国土资源部东北矿产资源监督检测中心分析检测。检测项目包括总硬度、TDS等33项无机类指标。

3 地下水化学特征

3.1 地下水化学类型

研究区浅层地下水化学类型比较复杂，多达23种。如图1所示，在阳离子三角形中，水样点多落在左下、中部，全部落在对应菱形的1～2区内，Ca2+含量最多，Mg2+，Na+次之；阴离子三角形中，水样点分布散乱，中部偏左下居多，HCO3-含量最多，SO42-次之。区内地下水化学类型主要以HCO3·SO4—Ca·Mg 型 ，HCO3·SO4—Na·Ca 型 ，HCO3·SO4·Cl—Ca 型 ，HCO3·SO4—Na·Ca·Mg型，HCO3—Ca型5种为主，分别占总体比例的13.76%，11.93%，8.72%，6.88%，6.88%。较之早期简单的水化学类型，浑河冲洪积扇地浅层地下水化学类型发生了质的改变，形成了污染型的水化学类型[5]。

3.2 地下水化学特征

利用SPSS软件，对218组样品33项指标的测试结果，进行统计分析，见表1。

图1 浅层地下水Piper三线图

浑河冲洪积扇地浅层地下水pH在5.81～8.3之间，均值6.59；矿化度一般在0.1～1g/L之间；总硬度均值 356.34mg/L。NH4+-N，NO2—N，Cd的变异系数都在3以上，表明这几种离子浓度局部富集程度高，含量起伏变化大。总之，研究区内浅层地下水化学呈弱酸性、低矿化度硬水特征。

4 浅层地下水污染评价

4.1 背景值的确定

评价指标的背景值一般可以采用1985年前或者更早的该地区地下水中无机组分值作为此次调查评价的背景值（见表2）；如果没有完整的早年相关资料，可以通过如下数学公式对本次无机样品测试结果进行数理统计，得出背景值：

表1 水样测试结果统计表mg/L

式中：Y为背景值；X为多个点组分测试浓度的算术平均值；Xn为某单点组分测试浓度值；S为标准偏差；n为项数。

表2 部分评价指标背景值表 mg/L

4.2 污染指数评价法

本次浅层地下水污染评价采用污染指数评价法，其以评价背景值和《地下水质量标准》[7]中III类水的水质指标为参考对照，构建如下计算公式：

式中：Pki为k水样第i个指标的污染评价指数；Cki为k水样第i个指标的测试结果；C0为对于无机组分，代表k水样所在区域指标i的背景值；CⅢ为《地下水质量标准》中指标i的III类指标限值。

4.2.1 单指标污染评价指数分级

利用上述公式分别计算各水样点单指标污染指数结果Pki，并同表3中污染评价指数分级标准对照划分污染等级，得出各水样单指标污染等级划分结果。

表3 单指标污染评价指数分级标准表

4.2.2 综合污染评价

对单指标污染评价完成并依次划分好等级后，将各水样单因子污染等级做比对，规定其中污染等级最高指标的等级划分结果作为该水样点的地下水污染综合评价结果。

4.3 结果与分析

由上述方法经编程计算，得到研究区浅层地下水218个采样点的污染评价结果：

1）Ⅰ类未污染有2点，一是在沈北新区沟子沿村，一是在浑河西南岸的河南水源地。

2）Ⅱ类轻污染有24点，占总评价点数的11.00%。主要小面积地分布在研究区北以及沈阳市区内大部分水源地，主要受到城市生活污染的影响。

3）Ⅲ类中度污染有36点，占总评价点数的16.51%。主要在研究区北部和西南部小范围分布，受城镇生活污染影响较大。

4）Ⅳ类较重污染有18点，占总评价点数的8.26%。主要分布在研究区北部的平罗镇-道义镇-虎石台镇-蒲河镇一线和西南部浑河下游两岸较大范围地区，农药和化肥的施用是其浅层地下水主要污染来源。

5）Ⅴ类严重污染有24点，占总评价点数的11.00%。在研究区东部、南部，即沈阳市的铁西、于洪、东陵、苏家屯等行政区内大范围分布，评价点基本在城镇中小工厂企业附近，工业污染和农业污染是其地下水主要污染源。

6）Ⅵ类极严重污染有114点，占总评价点数的52.29%。之所以大部分评价点为极重污染，一是与此次地下水污染调查采样目的有关，二是这些点主要分布在沈阳市西部工业经济区、排污河渠（细河、蒲河）等污染较重的污染源附近。

5 结语

1）浑河冲洪积扇地浅层地下水已经形成复杂的污染的水化学类型，地下水水质以弱酸性、低矿化、硬水为特征。地下水水质现状严重威胁着地区饮水安全。

2）对218个样品的33项测试指标进行统计分析，样本大、涵盖信息丰富，具有明显的统计学意义，使结果更加符合实际。

3）与以往地下水质量评价相区别，本次采用污染评价指数法，对浑河冲洪积扇地浅层地下水污染现状进行了综合评价。结果显示，71%左右的采样点评价级别是较重污染、严重污染和极重污染；只有11%的采样点是未污染和轻污染。地下水污染现状很大程度上制约了地区工农业正常发展，而且日趋威胁到城市饮水安全。研究区浅层地下水污染评价，为制定地区地下水保护与污染防治措施提供了真实可靠的依据。

[1]吕书君.我国地下水污染分析[J].地下水，2009，31（1）：1-5.

[2]李 凯，卞玉梅，杨 静，等.下辽河平原地下水多年动态变化特征分析[J].地质与资源，2009，18（2）：140-143.

[3]都基众，赵 杰，刑树文.沈阳市城区地下水位的变化与控制[J].地质与资源，2006，15（1）：62-66.

[4]单 丽，王宇丽.辽宁省地下水水质现状变化趋势[J].东北水利水电，2008，26（284）：68-70.

[5]崔 健，杨 泽，都基众，等.基于GIS的沈阳市浅层地下水脆弱性评价研究[J].节水灌溉，2011，185（1）：53-56.

[6]中国地质调查局.地下水污染地质调查评价规范[S].2008.

[7]地下水质量标准[S].GB14848-2007.