齐齐哈尔市中心城区地下水水质评价

高淑红

(齐齐尔市水资源中心，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

0 引 言

地下水是齐齐哈尔市城区居民生活用水和工农业用水的主要水源，本次评价采取的20套水质分析样品对第四系上更新统孔隙潜水和19套第四系中、下更新统孔隙承压水，分别进行生活饮用水、农业灌溉用水及工业锅炉用水水质评价。

1 生活饮用水水质评价

1.1 模糊数学法评价

采用模糊数学法，首先对地下水质进行分级。根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)和《地下水环境质量标准》(GB-T14848—93)，把地下水水质分为5级(见表1)；根据模糊质量指数(FQI)的计算结果，结合工作区地下水污染状况，按以上标准将工作区地下水水质划分级别。

依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照生活饮用水、工业、农业用水水质要求，地下水质量评价将地下水质量划分为5类。

Ⅰ类：主要反映地下水水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。

Ⅱ类：主要反映地下水水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。

Ⅲ类：以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

Ⅳ类：以工业和农业用水要求为依据。除适用于农业用水和部分工业用水外，适当处理后，可作为生活饮用水。

Ⅴ类：不宜饮用，其他用水可根据用水目的选用。

表1 水质分级标准

采用的是模糊数学中应用广泛的模糊综合评判法，即B=A·R法。根据评价区水质资料，设Cl-、SO42-、溶解性总固体、氨氮、NO2-、NO3-、高锰酸盐指数、As、总硬度﹜为水质评价指标的集合，﹛Ⅰ类水、Ⅱ类水、Ⅲ类水、Ⅳ类水、Ⅴ类水﹜为水质分级的集合。

1.2 第四系上更新统孔隙潜水

根据2018年监测点隶属度水质级别计算结果，按模糊综合指数评分值将区内第四系孔隙潜水分为水质较好区、水质中等区、水质较差区、水质极差区。

1.3 第四系中、下更新统孔隙承压水

根据2018年收集第四系中、下更新统孔隙承压水水质检测分析报告，按模糊综合指数评分值将区内第四系孔隙承压水分为水质优良区、水质较好区、水质中等区、水质较差区、水质极差区，详见表2。

表2 第四系中、下更新统孔隙承压水模糊数学综合评价表

悲观状态下，19眼水质监测井中，Ⅴ类水1眼，占总数的5.26%，Ⅳ类水7眼，占总数的36.84%，Ⅱ类水11眼、占总数的57.89%，由此可见，评价区内第四系中、下更新统孔隙承压水适用于工业和农业主要用水，适当处理后，可用于生活用水的Ⅳ类的监测井占评价区监测井总数的36.84%，即水质适用于各种用途的天然背景值的Ⅱ类水质的监测井占评价区监测井总数的57.89%。乐观状态下，19眼水质监测井中，Ⅳ类水1眼，占总数的5.26%，Ⅲ类水1眼，占总数的5.26%，Ⅱ类水9眼，占总数的47.37%，Ⅰ类水8眼，占总数的42.11%。由此可见，评价区内第四系中、下更新统孔隙承压水不宜饮用的水质点占评价区监测井总数的5.26%；适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类水质点占评价区监测井总数的5.26%，即水质适用于各种用途的天然背景值的Ⅱ类水质的监测井占评价区监测井总数的47.37%，适用于各种用途的天然低背景值的Ⅰ类水质的监测井占评价区监测井总数的42.11%。不同评价方法的评价结果相差较大。2种评价方法的结果完全一致的监测点位3个，占点位总数的15.79%，评价结果完全不同的监测点位16个，占点位总数的84.21%。当评价结果不同时，应以评价等级较高为准，按照本次对比分析，应参考悲观状态评价等级。

2 水质污染评价

2.1 第四系上更新统孔隙潜水

结合《黑龙江省齐齐哈尔市江东地区地下水动态观测研究报告》往年相关水质资料，选用内梅罗污染指数法，对评价区内第四系上更新统孔隙潜水水质现状进行污染评价。选取监测因子有总硬度、溶解性总固体、SO42-、Cl-、耗氧量、NO3-、NH4+、砷等8项进行评价，分析结果见表3。

表3 第四系上更新统孔隙潜水水质污染评价分析表

水质等级划分是进行地下水水质评价的依据。因此需根据内梅罗公式进行计算，求得每个监测点水质的内梅罗指数，计算结果，指数范围为0.580-5.421之间，据此便可划分水质等级，依据内梅罗指数的计算结果，结合地下水污染状况，将区内地下水水质划分为3个等级[1]。结合评价区区域1984年水质资料，对比分析见表4。

表4 第四系上更新统孔隙潜水水质评价占地面积对比一览表

从表可以看出，2015年评价区内水质已无良好型水，以水质一般区、水质较差区、水质很差区3种类型水为主。其中，水质一般区从1984年的71.975km2，缩小到2015年的6.926km2，分布在北大营东北1.7km、铁锋区新发村一带，占评价区面积的4.347%。由于人为生活环境的变化，饮用水从84年的潜水井到现如今的集中供水，污排水从84年的渗坑污排到现如今的城市污水集中排放，排水环境的改变致使局部地下水质良性转变。所以，地下水中除原生物质铁、锰含量超出标准外，其他各项指标均符合地下水环境质量标准，为评价区内较好的水质，加工处理可作为生活饮用水。其次，水质较差区从1984年的57.357km2，扩大到2015年的84.275km2，分布在二家屯、东沟村、芦屯、向阳村、第一拖拉机制造厂西侧一带，在水质一般区外围地带，占评价区总面积的52.897%。随着城市工业化的迅猛发展，人口逐渐向城区迁移，致使王屯周边浅层地下水面源污染程度减小，由原污染很差区局部水质污染程度减轻为污染较差区。评价区周边多年为农业用地，常年的施肥灌溉导致区域性面源污染，渗入浅层地下，污染地下水。随着地下水东北向西南的流动方向，局部地下水污染很差区水体外渗，导致周边地区水体受到不同程度的污染。从水质特征分析，As、NH4+、总大肠杆菌存在超标迹象，As超标分布在芦屯、第一拖拉机制造厂西侧、二家屯3处，超标仅1-2倍；NH4+处向阳村附近以外，该区其他区域都存在超标迹象，但超标倍数较小，均小于1倍。该区水质状况较差，如加工处理可作为生活饮用水。

水体很差区从1984年的17.205km2，扩大到2015年的68.113km2，主要分布在评价区的西部城区及南部一带和评价区西部以四家子、宛屯、种畜场、及胡屯一带，占评价区总面积的42.753%。由于人口迁移和社会化生产飞速发展，导致区域性生活污水与工农业废水的产生量不断增加，不同的排放方式导致多种污染物不同程度的污染。污染区主要集中在人口密集的市区中，其污染物主要以生活污水和工业生产废水为主，排放方式从当初的渠排、污水库等到现如今的城区污水集中处理排放，区域性水质呈良性发展；市区周边地带一直以农业种植为主，多年的农田灌溉施肥导致区域性水质持续污染。从水质特征分析，除原生质Fe、Mn超标外，As、NH4+、NO3-的含量均有不同程度的超标现象，As主要在恒大名都、中医院南院、鹤城驾校、啤酒厂西南150m处等4处地带，超标仅1-3倍；NH4+除建华水厂东北150m处以外，均存在超标现象，超标仅2-4倍；NO3-局部超标，但超标变幅较大曙光八队超标14.9倍、建华水厂东北150m处超标39.64倍、啤酒厂西南150m处超标1.3倍，水质很差，如饮用需做适当处理[2]。

2.2 第四系中、下更新统孔隙承压水

第四系中、下更新统孔隙承压水的水质进行污染评价，主要针对现状水质进行分析。选取收集19眼监测资料(2015年评价区内第四系中、下更新统孔隙承压水实测数据)，监测因子主要包括总硬度、溶解性总固体、SO42-、Cl-、耗氧量、NO3-、NH4+、砷等8项进行评价，分析结果见表5。

表5 第四系中、下更新统孔隙承压水污染评价分析表

从分析结果可以看出，评价区内第四系中、下更新统孔隙承压水污染评价水质分级为良好型、一般型，该层水体质量良好，未受污染。

3 农业用水水质评价

评价区内农业灌溉用水主要以第四系上更新统孔隙潜水为主，故本次评价主要以浅层地下水为主。本次采用灌溉系数与农田灌溉水质标准评价法两种方法对孔隙潜水予以评价。

3.1 灌溉系数计算法水质评价

1)评价标准。灌溉系数(Ka)：大于18，完全适于灌溉，1.2—18在潜水排水条件好时，适于灌溉，否则采取措施，以免盐份聚集。小于1.2时，不适于直接灌溉水源。

表6 第四系孔隙潜水灌溉用水水质评价表

评价结果表明，区内第四系孔隙潜水完全适于灌溉的点位有13个，占评价区内的65%；在潜水排水条件好时，适于灌溉的点位有7个，占评价区内的35%。

3.2 农田灌溉水质标准水质评价

依据《农田灌溉水质标准》(GB5084—92)，见表7，选取化学耗氧量、PH、全盐量、氯化物、总汞、总镉、总砷、六价铬、总铅、总铜、总锌、氰化物、挥发酚等14项指标进行评价。

评价结果表明，北大营东北1.7km的QP2号点的砷超标准限值，不适合灌溉，其余均符合农田灌溉水质要求。

表7 农田灌溉水质标准

4 锅炉用水水质评价

在工业用水中，锅炉用水比较普遍，对水质的要求也较高。水在蒸汽锅炉是处在高温、高压条件下，水中的一些化学物质会发生各种不良化学反应，主要有成垢作用、起泡作用和腐蚀作用。本次工业锅炉用水水质评价主要对第四系上更新统孔隙潜水及第四系中、下更新统孔隙承压水分别给予评价，评价内容为锅垢总量(H0)、硬垢系数(Kn)、起泡系数(F)、腐蚀系数(Kk)四项指标。

4.1 锅垢总重量(H0)

(H0)=S+C+36c(1/2Fe2+)+17c(1/3Al3+)+20c(1/2Mg2+)+59c(1/2Ca2+)

H0为锅垢总重量，mg/L；S为水中悬浮物含量，mg/L；C为胶体(SiO2+Fe2O3+Al2O3)含量，mg/L；C(1/2Fe2+)、c(1/3Al3+)、c(1/2Mg2+)、c(1/2Ca2+)分别为Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+为离子以单位电荷为基本单元计算的物质的量浓度，单位为mmol/L。

4.2 硬垢系数(Kn)

Kn= Hn/H0

Hn=Si02+20c(1/2Mg2+)+68 [cCl-+c(1/2SO42-)-cNa+-cK+]

Hn为硬锅垢重量，mg/L；SiO2为二氧化硅的含量，mg/L。

4.3 起泡系数(F)。

F=62cNa++78cK+cNa+、cK+分别为cNa+、K+的毫摩尔浓度(mmol/L)

4.4 腐蚀作用

酸性水：Kk=1.008(rH++ rAl3++ rFe2++ rMg2+- rHCO3-- CO32-)，

碱性水：Kk=1.008(rMg2+- rHCO3-)

式中: rMg2为镁含量(毫克当量/升)；rHCO3为重碳酸含量(毫克当量/升)

4.5 第四系上更新统孔隙潜水

第四系孔隙潜水水质评价为锅垢很少仅在二家屯Qp17处，占评价区水质监测井5%；锅垢少的水质检测点共10个，占评价区水质监测点的50%，主要分布在北大营东北150m、四家子、宛屯东南、芦屯、东沟村、大民镇南院、水资源办公室院内、恒大名都、中医院南院、啤酒厂西南150m处、铁锋区新发村等地带；锅垢多的水质检测点共8处，占评价区水质监测点的40%，主要分布在曙光八队、胡屯、东达胡屯、向阳村、查罕诺、第一拖拉机制造厂西侧、中医院南院、鹤城驾校等地带；锅垢很多仅一处，为建华水厂，占评价区水质监测点的5%。产生中等沉淀物的水质监测点4处，占评价区水质监测点的20%，分布在曙光八队、四家子、建华水厂、啤酒厂西南150处；其余监测点产生软沉淀物。水质产生起泡现象的点有6处，占评价区水质监测点的30%，主要分布在胡屯、东达胡屯、建华水厂、恒大名都、中医院南院、啤酒厂西南150m等4处地带；其余水质为半起泡。评价区内水质除四家子QP4监测点为半腐蚀性，其他均为非腐蚀性水，对工业锅炉不具有腐蚀性。

4.6 第四系中、下更新统孔隙承压水

第四系孔隙承压水为锅垢少型、很少型两种等级。其中锅垢少型有6处，占评价区承压水监测点总数的34.58%，主要分布在炮台屯北西400m、北大仓酒厂、齐齐哈尔市啤酒厂、建华水厂、铁锋水厂、齐市金锣肉制品有限公司等地带，其余为很少型。锅垢的性质评价为中等沉淀—软沉淀、局部硬沉淀，其中，硬沉淀主要有两处，主要分布二家屯、铁锋水厂附近；软沉淀主要分布在炮台屯北西400m、北大仓酒厂两处地带；其余地带为中等沉淀。评价区内第四系中、下更新统孔隙承压水产生起泡现象主要以半起泡现象(机车锅炉、须2-3d换一次水)为主。腐蚀作用评价均为非腐蚀性水，适宜锅炉用水。

5 结 语

以上评价分析全面、准确、科学地反映中心城区地下水水质状况，掌握地下水水质变化规律，科学合理地控制、规范地下水开采，不断改善和保护生态环境，科学配置水资源提供决策依据。