沧州市浅层地下水水质变化趋势分析

田振君

(河北省沧州水文水资源勘测局，河北省沧州市交通北大道15号 061000)

地下水是自然水循环的重要组成部分。由于地下水分布广、水质好、水温稳定，一直以来都是居民生活、工农业生产等最重要的供水水源，特别是作为居民生活用水的首选水源。世界上大多数国家的供水量中地下水的比例均较大，尤其是在中国，全国2/3的城市依赖地下水供水，农业灌溉用水中地下水的比例占80%以上[1]，地下水超采严重。长期过度开发地下水已经造成许多问题，除了含水层地下水疏干问题外，超量开采地下水引发的咸水入侵和自然有害物质的溶解造成的地下水污染已经逐渐成为一个严重的问题。此外，农业施用化肥、农药对地表水和浅层地下水的污染，城市雨污水、工业产生污水和固体废渣、采矿业的废水与矿渣对地表水与地下水的污染，也形成了使地下水水质恶化的趋势。为此，在地下水资源的保护与开发利用中对于地下水水质的监测、评价与分析受到了广泛关注。[1]-[5]沧州市是严重缺水城市，文中以浅层地下水水质监测资料对沧州市区域地下水水质变化趋势进行分析，并依此提出了地下水资源保护措施。

1 沧州区域概况

1.1 自然地理状况

沧州市地处河北省东南部、河北平原东部的黑龙港流域，位于北纬37°29′～38°57′，东经115°42′～117°50′之间；东部滨临渤海，北部与天津、廊坊接壤，西部及西南部与保定市、衡水毗邻，南隔漳卫新河与山东省的滨州、德州相望，区域总面积14304.26km2。[6]

1.2 区域水文地质环境

沧州市地面高程2～15m，地势为自西南向东北略倾斜，自然坡降约0.29‰，较为平坦。全区属冲积、湖积、海积地形地貌，按成因类型分为冲积湖积平原和冲积海积平原，易形成半封闭湖泊、季节性积水洼淀以及盐碱地和湿地，各类封闭洼地254个。浅层水的补给、排泄直接受自然、地理、水文、气象、植被、地形、河道分布以及人工开采等因素影响，大气降水为主要补给来源，地表水入渗、灌溉回归入渗次之，侧向补给很少。本区中西部径流条件相对较好，东部较差，沿海一带近于滞流。排泄方式主要有蒸发、开采以及越流补给等。

1.3 浅层下水水化学类型

2 浅层地下水水质变化趋势分析

根据沧州市浅层地下水水质实测资料，采用2008～2018年沧州38眼浅层井水质实测资料的年均值进行综合指数和主要污染物质变化分析。根据监测井的综合指数和污染项目的含量，给出变化趋势图，明确判断水质变化趋势。

2.1 评价方法及评价因子

依据《地下水环境质量标准》(GB/T 14848-2017)，用内梅罗综合指数评价方法和单因子数据对比法对沧州市浅层地下水水质进行评价，评价因子包括19项：pH值、硫酸盐、氯化物、总硬度、溶解性总固体、氟化物、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、高锰酸盐指数、挥发酚、氰化物、砷、汞、铬(六价)、铁、锰、镉、铅。[8]

2.2 综合污染变化趋势

根据2008～2018年沧州市38眼浅层地下水观测井水质实测资料，对于单站数据进行年平均，确定各单项组分所属质量类别。根据各单项组分的质量类别(见表1)确定评价分值Fi，按式(1)和式(2)计算综合评价分值F，根据F值按表1来确定地下水质量级别。

表1 水质类别与评价分值Fi关系表Tab.1 Relationship between water quality category and evaluation score Fi

(1)

(2)

计算出综合评价分值后，按表2确定地下水水质级别。在沧州市38眼浅层地下水监测井中选取沧县捷地、杜林站监测井的水质观测资料进行评价，综合指数见表3。

表2 地下水水质综合指数评级表Tab.2 Groundwater quality comprehensive index rating table

表3 沧县捷地、杜林站地下水综合指数及级别Tab.3 Groundwater comprehensive index and grade of Jiedi and Dulin stations in Cangxian County

从沧县捷地、杜林站2个水质监测井的水质综合指数看出：2015年水质综合指数最大；杜林站监测井2008～2018年水质综合指数均大于7.20，为极差级别，杜林站综合指数变化有上升趋势；捷地站只有2013年综合指数为7.18为较差级别，占评价年份的9.1%，其他年份综合指数均大于7.20为极差级别，占评价年份的90.9%，水质综合指数趋势平稳。影响综合指数的污染物主要为溶解性总固体、总硬度、氯化物、硫酸盐等。沧州市其它监测井水质综合指数趋势基本变化不大，基于捷地、杜林站的监测井的水质综合污染指数变化趋势见图1。

图1 综合指数变化趋势Fig.1 Trend of composite index

从沧州市浅层地下水综合指数变化趋势分析明显看出，沧州市浅层地下水已普遍受到不同程度的污染，溶解性总固体、总硬度、氯化物、硫酸盐等为主要污染物。黄骅、盐山、海兴、南皮等县市2008～2018年浅层地下水综合指数均大于7.20，水质级别为极差级别。对于任丘、河间、献县、肃宁等县市2008～2018年浅层地下水综合指数，仅2008年、2009年综合指数在4.20～7.20间，占单站评价年份的18.2%，为较差级别，其他年份均大于7.20，为极差级别，占单站评价年份的81.8%，综合指数有上升变化趋势。对于沧州市、青县、沧县等县市2008～2018年浅层地下水综合指数也是仅有2年为2.40～7.20，区域年份综合指数均大于7.20。

2.3 单项污染物变化趋势分析

2.3.1 溶解性总固体变化趋势分析

沧州市沧州西站溶解性总固体变化平稳，沧县杜林站溶解性总固体变化较大，最大值是2012年的7000mg/L。沧州市沧州西、沧县杜林站溶解性总固体在2016年后均有上升趋势(见图2)。

图2 溶解性总固体含量变化趋势Fig.2 Variation trend of total dissolved solids content

2.3.2 总硬度、氯化物、硫酸盐变化趋势

沧州市沧州西站监测的总硬度、氯化物、硫酸盐变化较平稳；沧县杜林站监测的总硬度、氯化物、硫酸盐变化较大。沧州西站、杜林站总硬度、氯化物、硫酸盐均有上升趋势。沧州其他站监测的总硬度、氯化物、硫酸盐变化没有统一的规律，基本与沧州西站、杜林站的变化趋势一致，均有上升趋势(见图3、图4、图5)。

图3 总硬度含量变化趋势Fig.3 Variation trend of total hardness content

图4 氯化物含量变化趋势Fig.4 Variation trend of chloride content

图5 硫酸盐含量变化趋势Fig.5 Variation trend of sulfate content

根据沧州市浅层地下水主要污染物质变化趋势分析可以看出，沧州市浅层地下水已受到溶解性总固体、总硬度、氯化物、硫酸盐等主要污染物不同程度的污染。沧州、黄骅、盐山、海兴、东光等县市溶解性总固体均在2000～15000mg/L，其中盐山县小刘庄站的溶解性总固体在10000mg/L以上，2015年溶解性总固体为14750mg/L，是2008～2018年的最大值。任丘、河间、肃宁等县溶解性总固体均在1000～2000mg/L。沧州市浅层地下水溶解性总固体均有上升趋势，总硬度、氯化物、硫酸盐变化趋势同于溶解性总固体变化趋势，也具有上升趋势。根据沧州市浅层地下水主要污染物质分析，沧州市浅层地下水均以Ⅴ类为主。

3 浅层地下水污染成因

(1)沧州市水文地质较复杂，自然本底值较高，因此沧州市部分浅层地下水资源质量超标源于自然污染源，如溶解性总固体、总硬度、氯化物、硫酸盐等。由此可见，沧州市部分浅层地下水资源质量状况一定程度上受到水文地质环境影响。

(2)工业废水的超标排放，污水坑塘及一些污水井等污水入渗。乡镇企业的工业垃圾、生活垃圾未采取环保处理乱堆放，经过雨水淋溶入渗，对浅层地下水有一定的污染，如高锰酸盐指数等。

(3)农业污染也是浅层地下水重要污染源。农田污水灌溉入渗到浅层地下水，农作物使用大量的化肥、农药，通过灌溉大量侧向补给浅层地下水，如氨氮、亚硝酸盐氮等。

4 浅层地下水污染防治措施

根据沧州市浅层地下水质量特点，采取以下措施：

(1)依法治水，依法治污，加大对依法治水的宣传，做到人人熟悉水法、水污染防治法，提高人们对水污染的认识，起到监督的作用。

(2)利用引外来水资源补充浅层地下水，如引黄河水、长江水生态补水，合理运用汛期洪水补充浅层地下水，改善浅层地下水质量。

(3)加大污水处理厂污水处理能力，改进污水处理技术，提高污水处理质量。建设农村污水、垃圾处理厂，减少河道污水量，提高地表水质量。

(4)提倡绿色农业，缩小化肥和农药对农作物的使用量，增加有机肥的使用。大力发展旱作农业，减少农业灌溉使用浅层地下水，保持浅层地下水储存丰富。

5 结语

通过分析沧州市2008～2018年浅层地下水水质综合指数及变化趋势，显示水质级别主要以极差级别为主，主要污染物为溶解性总固体、氯化物、硫酸盐等，浅层地下水水质类别主要为Ⅴ类，表明沧州市浅层下水水质状况总体污染严重。为此，水资源匮乏的沧州市，应合理调配水资源，有计划地保护浅层地下水资源，制定防治计划，减少水资源污染。按照沧州市的“碧水、蓝天、绿地”计划，加强城市污水管理，及时更新污水处理的设备，提高污水处理质量。提倡绿色农业，采用新的灌溉技术，减少地下水开采量，杜绝污水农灌，以减轻对地下水的污染。