涧河上下游水质质量评价及相关关系分析

何继山，郭 林

（1.河南省地质调查院，河南郑州 450001；2. 河南省地球化学生态修复工程技术研究中心，河南郑州 450001）

随着社会发展和生活水平的提高，周边环境中存在的对人类健康有害的因素尤其是影响水环境的因素，越来越引起人们的关注。涧河是伊洛河盆地内重要的河流之一，是沿岸农田重要的灌溉水源，与周边人们的日常生活发展密切相关。因此，开展涧河流域水质调查是十分必要的。本文以伊洛河盆地污染调查为基础，重点对涧河上下游水质变化进行研究，探讨上下游水质变化情况，为涧河治理并为下游洛阳地区市民的健康提供科学依据（赵云霞等，2011）。

在进行水质评价时，水质指标较多，对水质评价结果影响程度各异，影响程度的差异以及各个水样间的差异需要通过数学方法来实现。单因素方差分析主要是对样本数据误差原因进行分析，通过比较不同样本间均值是否相等判断分类型自变量对数值型因变量的影响是否具有显著性（史占国等，2010）。

1 研究区概况

1.1 地理位置

伊洛河盆地位于河南省西部，地理条件优越，四季分明，气候宜人，年平均气温14.2℃，降雨量546mm。东与郑州相邻，西临三门峡，北跨黄河与焦作相接，南与平顶山相连，东西长约179km，南北宽168km。盆地大部地区属洛阳市管辖，同时还有郑州、三门峡市2个地市，共有巩义市、义马市、渑池县、偃师市、孟津县、伊川县、新安县、洛宁县、宜阳县9个县级单元。

1.2 环境现状

伊洛河盆地内，有伊河、洛河和涧河3条主要的河流，根据2015年采集水样的分析结果，伊河和洛河流域，无论是地下水还是地表水都有有机污染指标检出的情况，但是在综合污染评价的结果中，沿伊河和洛河，并未出现有严重污染的现象。工作区内水质较差的水样点位于义马市—洛阳市段涧河流域。根据水质检测结果及实际调查认定涧河上游义马市地区是个典型污染的区域。

义马市西北部毗邻涧河，傍河而建有众多大型化工企业，据周边居民介绍，该地区的浅井水早已不做饮用水井甚至不做灌溉用，仅供洗衣。在对涧河流域进行调查时，上下游地区设6个水样点，水样点位置见图1。新安县磁涧镇附近涧河的下游取样点3个，包括1个涧河河水水样。涧河河岸五组地下水样，取样层位较浅，都位于地表粉土之下的第一个含水层组，含水层岩性都为砂卵石，渗透性较好。从河水与地下水的补给关系来看，取样处涧河河床平缓，地势基本与河岸持平，涧河河水会随时间推移不断下渗，涧河的污染在一定程度上对周边地下水质造成影响。

图1 涧河流域取样点布置Fig.1 The sampling point layout of Jianhe river

取样点与涧河相对位置如图2所示，SLY129位于新安县境内的涧河南岸200m处，为一民用浅井水，井深25m左右，间歇、分散开采；SLY130为SLY129北侧涧河河水，河水较清澈，流量较小；SLY131位于洛阳市城关镇一洗车店内，该处即为涧河北岸；SLY135位于义马市常村涧河南岸，由村民人工开挖而成，井深仅为6m，距涧河约100m；SLY136位于涧河南岸，井深约20m，距涧河河岸约100m；SLY137位于义马市涧河北岸。井深约15m，水位埋深10m，距涧河北岸约200m。

图2 取样点与涧河相对位置图Fig.2 The relative position diagram of sampling point and Jianhe

水质评价结果及超III类因子见表1，其中SY130为涧河河水。

表1 涧河流域水质评价结果Tab.1 The water quality evaluation results of Jianhe river basin

2 水质数据及水质概况

涧河流域6组水样质量评价结果见表1，仅有上游SY136综合评价为IV类水，其余5个水样均为V类水，水质影响因子各不相同。例如点SY135超标因子中有有机指标苯并a芘，但是在其他水样甚至在义马市周边的水样都未检出苯并a芘，因此认为苯并a芘超标并不是由于区域的大规模污染而致的，而仅仅与个别点的临时环境改变有关。总硬度指标等常规指标则在所有的水样中都有体现，且都是超标因子。此外，其它的因子也可作出同样的结论，如SY135中的亚硝酸根指标和涧河下游SY130的F-离子。这些因子只能作为点状的研究对象，对于大范围的水质评价，其影响较弱。针对这6组水样，我们选取的常规水化学指标及数据见表2，把总硬度、溶解性总固体、pH、EC、Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-、F-，12个共有且在一定程度上影响地下水质量评价结果的指标做为探讨涧河上下游水质状况变化的依据。

表2 涧河流域采样点常规指标及含量（单位：mg/L，pH无量纲）Tab.2 The conventional index and content of sampling point in Jianhe river basin (unit:mg/L,The pH non-dimensional)

3 单因素方差分析

3.1 单因素方差分析基本思想

方差分析主要根据来自多个母体的样本，检验他们所属的母体是否为同一母体的问题。方差分析分为单因素方差分析和多因素方差分析，其中单因素方差分析因只考虑单一因素对指标的影响是否显著，计算过程和操作较为简单，应用较为广泛（郭嗣琮等，2001；邢航，2008）。

单因素方差分析的基本思想是把描写观察值之间变异的离均差平方和分解为某些因素的离均差平方和及随机抽查误差的离均差平方和，进而计算相应的均方差，构成F统计量，因此又称为F检验。

单因素中的LSD法：用t检验完成各组均数见的比较，故比较适合于一对平均数间的比较，或多个平均数都与对照组平均数比较。易放大一型错误，接受备择假设，检验出显著差别。

S-N-K： 全 称 Student Newman KeulsTest。 是运用较广泛的一种两两比较方法。它采用Student Range 分布进行所有组均值间的配对比较（张文彤，2013）。

3.2 单因素方差分析结果

对表2中的数据进行单方差分析，共分为6组，每一个水样代表一组数据。每组数据有12个数值，方差分析结果见表3。表3中F值=0.258，P值=0.934＞0.05，即6组数据均数间的差异性较小。S-N-K分析结果见表4，S-N-K按0.05的水平，将无显著差异的6组数据归为一组，即这6组数据在12个指标的控制下，是不存在显著差异性的。

表3 单因素方差分析结果Tab.3 The single factor analysis of variance

表4 LSD多重比较数据分组Tab.4 The grouping of LSD multiple comparison data

4 探讨

结合背景资料，虽然以上6组水质数据在统计学上不存在显著差异，说明了涧河上游水质差是导致下游水质变差的直接原因，但是涧河在向下游排泄的过程中，沿程不断的接受其他小型河流的汇入，同时也不断的补给地下水，污染的程度会有所减轻。在涧河河岸，有各种类型的企业分布，涧河在很大程度上接受工厂的污水，上下游接受的污水类型不同，造成污染类型的不同，但从数据和经验上来说，上下游的污染息息相关，要在一定程度上减缓涧河河水污染的现状。虽然涧河河岸的水质大多较差，但是离河较远的地区并未出现过多的水质污染现象，因此，有必要采取措施，防止水质差的涧河河水进一步下渗影响周边地下水水质，进而影响居民的生活起居。

5 结论

伊洛河盆地内部涧河流域自上游义马市至下游洛阳市段地表水和地下水水质均较差，涧河上下游共6组水样，其中包括一组地表水样，按照《区域地下水污染调查评价规范》(DZT0288-2015)进行水质质量评价，仅有一组评价为IV类水，其余五组皆为V类水。

涧河上游地区与下游地区的地下水水质相关性较好，上下游水质不存在明显的差异。地表水与浅层地下水之间相互作用，涧河上游水质差是涧河下游水质差的主要原因。

为改善涧河流域上下游地下水水质，要采取措施控制涧河周边尤其是上游义马市段企业的排污，地表水水质得到改善，地下水水质也会逐渐的改善。