无棣县浅层地下水水质现状与评价探析

(山东省滨州市无棣县环境监测站，山东 无棣 251900)

无棣县地处山东省最北部，总面积1 601km2，人口约43万人，属于古黄河冲积平原。县内地势倾斜，海拔自西南(海拔最高点8 m)到东北(海拔1 m)逐渐降低，地势低洼，平均海拔3～4 m，东北部邻渤海湾，多为滩涂及盐田。县内地下水情况较为复杂，南北差异较大——境内虽然有德惠新河、马颊河、彰卫新河三条主要跨境入海河流，但受海潮漫溢影响严重，部分地区为淡水、咸水、盐卤水混合区重叠区，土壤盐渍化严重[1]。为了解无棣县地下水质量具体现状，从县内由南至北选取了14个点位，分析了不同地域地下水指标含量状况与分布规律，并进行了质量评价。

1 数据来源及点位布设

数据来源于青岛京诚检测科技有限公司2018年1月的检测数据，检测单位为有资质的检验检测分析机构，将测点按照地理位置由南向北排列并编号。

表1 检测点位一览表 m

2 浅层地下水指标含量状况

2.1 浅层地下水背景值

由于本次分析的数据样本量不大，不需要采用统计方法剔除异常数据(这样也可以避免统计方法的机械性)，本次我们采用人工检查的方法，排除未检出、浓度极低和不能反映质量状况的数据[2]，结合无棣县地质、土壤、水利、人口分布等现状，对检测数据和检测因子进行审核和筛选，选取了总硬度、溶解性总固体、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、硫酸盐、氟化物9项有效的检测因子进行统计分析。

由于样本量n=14，介于3～50之间，因此利用W检验法[3]对数据进行正态检验(未检出按检出限的一半进行计算)，根据不同的分布采用不同的统计算法[4]。对符合正态分布的数据采用算数平均值法，符合对数正态分布采用几何算数平均值法，偏态分布数据采用累积频率法[5]。

W检验公式：

当n为偶数时，k =n/2，当n为奇数时，k =(n-1)/2；k值：1,2，…k。

取p为0.05，n=14查表得Wa为0.874。若计算的W>Wa，则符合正态分布；对不符合正态分布的取对数进行计算，符合的为对数正态分布。

表2中各项指标的集中值即为地下水的背景值。由表2可知，高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物的背景值符合地下水Ⅲ类水水质标准；总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐的背景值远远超过地下水Ⅴ类水水质标准，说明无棣县境内地下水总体上硬度高、盐化现象严重[1,6]；TSD含量在546～72 000 mg/L之间，说明地下水类型复杂，存在淡水(<1 g/L，占比14.3%)、微咸水(1～3 g/L,占比21.4%)、咸水(3～10 g/L，占比50%)、盐水(10～50 g/L，占比14.3%)，以微咸水、咸水为主。

高锰酸盐指数、氟化物的变异系数较小，说明这两项因子含量较为稳定[7]；氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐的集中值虽然不超标，但标准偏差和变异系数都较大，结合最大值和最小值来看，说明这3种物质在某些点位存在污染，且较为严重；总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐的平均值(集中值)和变异系数都偏高，说明检测区地下水中这几项指标含量普遍偏高，但结合最大值和最小值来看，有部分区域的地下水这几项的含量是符合地下水Ⅲ类水水质标准的。

表2 浅层地下水监测数据统计表 mg/L

2.2 主要组分含量分布趋势

选取pH、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、氟化物6项反映背景组分的主要指标做含量(pH除外)分布趋势图(见图1)。其中，pH值范围为6.95～8.48，说明弱酸性、中性、弱碱性地下水都存在。结合点位分布图可以看出，pH值随着地理分布不同有较为明显的变化，趋势为自南向北由弱碱变为弱酸；总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物含量变化显著，越靠近北部的区域含量越高，这与本地地理位置和地质结构有关：无棣县属于黄河冲积平原，地处渤海湾沿岸，地势平坦、低洼，县内平均海拔3～4 m，且境内3条主要河流在渤海湾入海，涨潮时海水沿河道上溯可达几十公里，北部地区多滩涂，海水漫溢现象明显，这导致境内土壤主要为盐土，而水质的承载物土壤的盐化又反过来影响水质，导致地下水存在高盐度、高矿化度的现象。

图1 主要组分含量分布趋势图

3 地下水环境质量评价

3.1 评价因子

选取pH、总硬度、溶解性总固体、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、氯化物、氟化物、氰化物、挥发酚、六价铬、汞、镉、铅、锰、铁、锌、砷、铜、钡22项检测因子进行统计分析。

3.2 评价标准与方法

评价标准执行《地下水质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类水标准，评价方法采用单因子评价法和内梅罗综合指数法。

3.3 单因子评价

单因子评价对于了解地下水水质成分的基本状况、单一成分的超标情况，能够提供最直观的评价依据[8]。但单因子评价法过于强调单一因子对水质的影响，会导致对水质的评价偏低。

表3 单因子评价结果表

结果表明：pH、高锰酸盐指数均符合Ⅲ类水水质标准；砷、铁、铜、锰、钡、锌部分点位有检出；氰化物、挥发酚、六价铬、汞、镉、铅未检出；影响本区域地下水环境质量的主要指标是总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物、铁、锰。

总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫化物、氟化物等超标与本地地理位置和地质结构有关，特别是无棣县北部紧邻渤海湾，地势低洼，多为露天滩涂养殖及盐田，海潮漫溢现象明显；氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮与当地居民生活及企业厂区污水排放相关。

由表3可以看出，仅有DS2、DS4这2个点位所有检测因子都符合地下水Ⅲ类水水质标准，其他点位都有超标因子，主要超标因子为总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物、锰、铁。其基本趋势是由南至北含量逐渐升高，水质状况逐渐变差。

DS6、DS7点位的硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物含量超标，这2个点位都位于村庄、农田，周围无明确点源污染，硝酸盐、亚硝酸盐超标主要跟村民生活污染及农田施肥等面源有关；氟离子超标，可能是该地域土壤沉积物中含有较高的母质矿，而氟易溶于水，造成氟离子超标。F离子超过1.0 mg/L的地下水为高氟水，高氟水会导致慢性氟中毒，不适饮用[9]。

DS9、DS10、DS12点位铁含量超标，其中DS10、DS12超标较多(1.83-1.96倍)。这几处点位附近都有氧化铝、硫酸盐亚铁、钛白粉生产企业，排出的废水、废渣中含有大量铁离子。考虑地下水受到污染。

DS10、DS13、DS14点位锰离子超标。锰离子主要存在于磷矿石、铁矿石中，这3处点位上游存在磷肥生产、钛白粉生产企业，超标可能与采购磷矿石、铁矿石造成的多年污染沉积有关。过量的锰离子会引起人呕吐、腹泻、神经症状、损伤血管及心肌，应引起重视[10]。

3.4 综合质量评价

对各单项组分进行评价，划分组分所属质量级别，确定各单项组分的评分值Fi，按以下公式计算综合评分值F。

内梅罗指数法考虑了所有参加评价的因素，可以综合评价地下水质量状况[11]；其特点是会突出超标成分对水质的影响，对其他不超标及含量低的成分反应偏小[12]。

根据表4可以得出，14个检测点位的水质只有2个点位(DS2、DS5)为“良好”，占比14.3%；2个点位较差(DS1、DS3)，占比14.3%，其他点位都为“极差”，占比71.4%。

表4 内梅罗综合评价结果表

4 结语

综上所述，无棣县浅层地下水淡水、微咸水、咸水、盐水全部存在，以微咸水和咸水为主；水质较好的区域位于县境南端，可达地下水Ⅲ类水质标准以上要求；总体上地下水质量状况形势严峻，盐化现象普遍，海水漫溢现象严重，总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐普遍超标严重；部分地区存在较为严重的生活污染及企业排污污染，氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物、锰、铁局部地区超标；多处监测井水质为“极差”，不适合饮用、耕种及日常生活使用。

依据分析结果，提出以下建议：应注意发展水利、引黄灌溉，通过补充地表水来加压以减少海水倒灌，并注意控制地下水开采[13]；地下水不适饮用，应加强统一城乡供水一体化，切实解决农村饮用水安全问题；制定相应的环保政策，联合城建部门对居民生活污水及企业污水、废渣等排放进行引导、控制、治理。对工业集中区与农业面源污染区域加大控制[14]，提高治污力度，保护地下水资源不被污染；建立地下水环境监测网络[15]，对地下水污染实时监测，并完善监测井后续的管理、运营、维护工作，可实现对地下水水质长期监控，及时了解地下水状况并研究应急对策。