巩义市城区地下水水质评价分析

张丽， 温斯钧， 田晓龙

(华北水利水电大学 水利学院，河南 郑州 450045)



巩义市城区地下水水质评价分析

张丽， 温斯钧， 田晓龙

(华北水利水电大学 水利学院，河南 郑州 450045)

巩义市城区地下水是巩义市城区重要的供水水源，为掌握其地下水的水质状况，为巩义市城区地下水资源利用提供依据，在巩义市城区布设8个地下水水质监测点，对巩义市城区2011年和2014年的地下水水质进行了监测，利用单因子指数法和综合指数法对监测数据汇总分析，确定了主要超标因子，并对地下水水质进行了评价。结果表明：该地区地下水中的主要超标因子为氨氮、亚硝酸盐氮、高锰酸钾、铁(Fe)、锌(Zn)；且2011年巩义市城区地下水水质以Ⅱ类水为主，2014年多为Ⅳ类水，说明该地区水质呈现出逐渐恶化的趋势。

地下水;水质监测;水质评价;巩义

地下水是水资源的重要组成部分，因其具有水量稳定、水质好、分布范围广等特点，已成为人类生产和生活的重要水源，也成为生态和环境的控制因素[1]。在我国，随着经济的发展、人口的增多和人民生活水平的不断提高，地下水的需求量在不断增大。由于对地下水资源不合理的开发利用，导致地下水水质恶化等环境问题，制约了经济社会的发展[2]。因此，为了合理开发利用地下水资源，实现经济社会可持续发展，需对地下水水质做出科学、可靠的评价分析。本文以河南省巩义市为例，对巩义市城区地下水水质进行监测和评价。

1　区域概况

巩义市地处河南省中部、中岳嵩山北麓，地理坐标位于北纬 34°31′～34°52′，东经 112°49′～113°17′。巩义城区背倚青龙山，面临伊洛河，城区建成区面积约为34 km2，城区规划面积为109 km2。巩义市总人口约81.99万人，其中城镇人口38.01万人。年平均降水量587.3 mm，年平均蒸发量1 950 mm[3]。巩义市城区地下水为巩义市城区的主要供水水源，地下水供水量约占供水总量的56%。

2　水质监测

2.1监测点布设及监测频次

结合巩义市自然地理水文条件和城区具体调研情况，共布设了15个地下水水质监测点，文中仅选取资料完整、数据可靠的8个监测点进行分析。这8个监测点是高炮营、常庄变电站、王沟水塔、龙尾新村、巩义中学、四三一、巩义市面粉厂、武警医院。对这8个监测点的水质上、下半年各监测一次。

2.2监测项目

目前巩义市城区地下水主要以生活饮用水功能为主，结合研究区实际地下水污染状况，选定的监测项目有：总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氟化物、汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、镍(Ni)、铅(Pb)、六价铬(Cr6+)，2014年增加了对高锰酸钾指数的监测。

3　水质评价标准及评价方法

3.1评价标准

此次地下水水质评价以国家《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)作为评价标准[4-5]，采用全年监测数据的平均值(表1和表2)进行分析，表中“—”表示该项监测项目结果未达到最大检出限。

表1　2011年巩义市城区地下水水质监测结果　mg/L

表2　2014年巩义市城区地下水水质监测结果　mg/L

3.2评价方法

采用单因子指数法和综合指数法对研究区水质进行评价，客观地描述巩义市城区地下水水质情况。

3.2.1单因子指数法

按照地下水质量标准所列的分类指标，将地下水水质划分为5类，代号和类别代号相同，不同类别标准值相同时，且从优不从劣[6-7]。所测各单项因子类别的最劣值即为该监测点综合水质类别，综合水质类别为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类的水体定义为达标，其余水体定义为不达标。具体计算公式如下：

Ii=Ci/Csi。

(1)

式中：Ci为某污染物的实测浓度；Csi为某污染物的评价标准；Ii为单项污染指数，该指数是一个无量纲数，表示某种污染物在环境中超过评价标准的程度，也称超标倍数[8]，当Ii≤1时为未污染，Ii>1时为污染。

3.2.2综合指数法

综合指数法的特点是既考虑了水体中浓度最大的污染物质与规定的环境标准的比，又兼顾到各种污染物质实测浓度的平均值和对应污染物规定的环境标准的比值。能够综合反映各项指标对地下水的污染程度[9]。具体评价步骤为：

1)首先按照地下水水质分类指标，进行各单项组分评价，根据从优到劣划分组分所属质量类别；

2)对各类指标按表3中的规定分别确定单项组分评价分值Fi；

表3　地下水单项组分评分值

3)各个地下水监测点的综合评分值F的计算式为：

(2)

根据F值，按地下水综合评价分值级别规定划分地下水水质类别，见表4。

表4　地下水质量分级

4　水质评价结果及分析

4.1超标因子及分析

根据2011年和2014年巩义市城区地下水水质的监测数据，由单因子指数评价法求得各监测点的主要超标因子。其中评价指标的标准值分别为：亚硝酸盐氮0.020 mg/L，氨氮0.200 mg/L,铁0.300 mg/L,锌1.000 mg/L，高锰酸钾指数3.000 mg/L。

2011年间，8个监测点中达到Ⅲ类水以上水质标准以上的站点有5个。主要超标因子为亚硝酸盐氮、氨氮、铁、锌，具体见表5，表中“—”表示监测项在监测站点未超标。

表5　2011年地下水单项评价超标因子统计　mg/L

由表5知：亚硝酸盐氮超标的监测点为武警医院，超标1.15倍；氨氮含量超标的监测点为市面粉厂，超标0.45倍；铁含量超标的监测点为武警医院，超标0.057倍；锌含量超标的监测点为常庄变电站，超标0.326倍。

2014年间，8个监测点中只有王沟水塔1个站点达到Ⅲ类水以上水质标准，主要超标因子为亚硝酸盐氮、氨氮、锌和高锰酸钾指数，见表6，表中“—”表示监测站点未超标。

表6　2014年地下水单项评价超标因子统计　mg/L

由表6知：亚硝酸盐氮超标的监测点为武警医院，超标0.95倍；除王沟水塔监测点外，其他7个监测点的氨氮含量均超标，超标幅度为0.03～1.83倍；锌超标的监测点为常庄变电站，超标0.203倍；高锰酸钾指数超标的监测点为龙尾新村、四三一和巩义市面粉厂，分别超标0.187倍、0.153倍、0.339倍。

对比表5和表6中数据知：2014年各站点地下水中氨氮的含量明显增加，成为最主要的超标因子；亚硝酸盐氮和锌的超标倍数有所下降；2014年间，各监测站点地下水中的铁含量均超标；高锰酸钾指数作为2014年新增加的监测项目，其监测结果并不乐观。

氨氮、亚硝酸盐氮超标的主要原因和水源集水区域农田施肥、施药淋移至浅层地下水有关[11]。高锰酸钾指数超标的主要原因为生活垃圾的大量堆放。

4.2水质评价等级结果及分析

由综合指数法得出研究区2011年和2014年地下水水质评价类别结果，见表7。

表7　2011年及2014年地下水水质评价结果

由表7知：各测点2014年水质较2011年的差。2011年，Ⅱ类水的站点数为5个，分别是高炮营、王沟水塔、龙尾新村、巩义中学、四三一。其余3个监测站点的水质为Ⅳ类。2014年仅有王沟水塔监测站的水质为Ⅱ类，其余站点水质均为Ⅳ类。

5　结语

对于巩义市城区地下水水质，2014年的较2011年的明显下降，并呈恶化的趋势。

根据巩义市城区地下水的水质状况，为保护地下水的安全，有必要采取以下措施：

1)合理使用农药和化肥，推广低毒农药，减少农业污染。

2)加大生活污水和垃圾处理，完善城市污水排放管网和垃圾回收集中处理。

3)严禁工业废水超标排放，加快企业废水处理建设，提高工业用水重复利用率。

[1]陈南祥,杨杰,屈吉鸿．中牟县地下水生态水位研究[J]．华北水利水电大学学报(自然科学版)，2016，37(1)：84-88．

[2]厉艳君,杨木壮．地下水水质评价方法综述[J]．地下水，2007，29(5)：19-24．

[3]张丽,田晓龙．巩义市城区地下水动态特征分析[J]．华北水利水电大学学报(自然科学版)，2015，36(3)：24-27．

[4]唐克旺,侯杰,唐蕴．中国地下水质量评价(Ⅰ)：平原区地下水水化学特征[J]．水资源保护，2006，22(2)：1-5．

[5]唐克旺,吴玉成,侯杰.中国地下水资源质量评价(Ⅱ)：地下水水质现状和污染分析[J].水资源保护,2006,22(3):1-4,8.

[6]王雅男．吉林市平原区地下水污染评价及预测研究[D]．长春：吉林大学，2015：30-31．

[7]朱灵峰,王燕,王阳阳，等．基于单因子指数法的海浪河水质评价[J]．江苏农业科学，2012，40(3)：326-327．

[8]刘超,赵亮,赵伟玲,等.廊坊市浅层地下水污染评价[J].环境工程,2015,33(1):703-707，725.

[9]周长松,邹胜章,李录娟,等.几种地下水水质评价方法的对比研究[J].中国农村水利水电,2015(8):87-90,93.

[10]林沛．北京市城近郊区地下水水质评价与趋势分析[D]．长春：吉林大学，2004：45-47．

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(责任编辑：杜明侠)

Evaluation of Groundwater Quality in the Urban Area of Gongyi City

ZHANG Li, WEN Sijun, TIAN Xiaolong

(School of Water Conservancy, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China)

The main water source of the urban area in Gongyi City is groundwater. To control the quality of groundwater and provide the basis for the utilization of groundwater resources, 8 monitoring stations were set in the urban area of Gongyi, and the groundwater quality in 2011 and 2014 were monitored. The monitoring data were analyzed by single factor index method and comprehensive index method. The main exceeding standard factors were analyzed, and the groundwater quality was evaluated. The results show that the main exceeding standard factors in the groundwater are ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, potassium permanganate index, iron and zinc, and the groundwater quality is mainly in class Ⅱ water in 2011 while it is in class Ⅳ water in 2014. It is indicated that the groundwater quality in the urban area shows a trend of gradual deterioration.

groundwater; water quality monitoring; water quality evaluation

2016-04-30

国家科技支撑计划项目(2012BAB02B04)。

张丽(1964—),女,河南郑州人,教授,博士，主要从事水工结构和水文水资源等方面的研究。E-mail:Zhangli@ncwu.edu.cn。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.05.012

TV125

A

1002-5634(2016)05-0068-04