迁安市滦河中下游西侧矿区地下水水质评价

孟双双，李玉凤

(华北理工大学 矿业工程学院，河北 唐山 063210)

地下水评价方法多种多样。曹学江采用单项组分分析法划分组分所属质量类别，进行地下水质量评价，选取主要污染因子[1]。王艳艳采用因子分析法进行地下水水质综合评价，结合Arc GIS对污染的空间分布规律进行分析，识别出地下水污染的主要原因[2]。雷正国等运用内梅罗污染指数法对安徽省饮用水进行地下水水质评价，结果表明：该方法考虑到各评价因子在评价指标中所占的权重，评价结果具有合理性[3]。姬广青以伊敏一号露天矿为研究对象，针对露天煤矿开采引起的地下水环境问题，从对水质和地下水资源影响两方面进行分析。在水质方面，运用内梅罗综合污染指数评价法评价矿区地下水污染程度，最终得出Fe、Mn超标[4]。通过对矿山开采引起的地下水环境进行评价，以预防在采矿过程中导致的地下水污染问题，保护生态环境，实现经济、环境、社会的可持续发展。

1地下水水质现状评价

1.1 研究区概况

迁安市位于河北省唐山市东北部，滦河的中下游地段，为河北省扩权县。研究矿区分别位于迁安市滦河中下游西侧的赵店子镇、木厂口镇、大五里乡、蔡园镇及马兰庄镇，分为7个矿区。

1.2 评价区域及评价指标

(1)评价区域

该评价主要区域位于迁安市滦河中下游西侧矿区，主要包括赵店子镇、木厂口镇、大五里乡、蔡园镇及马兰庄镇，通过对这5个区域的地下水流特点及水文地质资料进行分析进行地下水评价。

(2)评价指标

根据研究区特点以及《环境影响评价技术导则地下水》，确定地下水评价指标为：氟化物、亚硝酸盐、氯化物、六价铬、氰化物、铅、铜、锌、铁、锰、汞、镉、砷，共13项。

1.3 评价方法

(1)单因子分析法

a. 对于评价标准为定值的水质因子，计算公式如下：

(1)

式中：Pi-第i个水质因子的标准指数，无纲量；

Ci-第i个水质因子的监测浓度，mg/L；

Csi-第i个水质因子的标准浓度，mg/L。

注：Pi>1，表明该水质因子已超标，标准指数越大，超标越严重。Csi的标准浓度参照《地下水质量标准(GB/T 14848-2017)》。

b. 对于评价标准为区间值的水质因子(如pH值)，计算公式如下：

(2)

(3)

式中：PpH—pH的标准指数，无纲量；

pH—pH监测值；

pHsu—标准中pH的上限值；

pHsd—标准中pH的下限值。

(2)内梅罗污染指数法的步骤

第一步：确定单项污染指数

(4)

式中：Ci-第i项污染物的实际检测值；

Sij-第j个水样中第i项污染物的标准值。

第二步：计算内梅罗污染指数

(5)

式中：Fmax—单项污染指数最大值；

F平均—单项污染指数平均值；

P—内梅洛污染指数。

第三步：根据F值按照表1规定划分地下水质量类别。

表1所示为内梅罗污染指数法评价分级。

表1 内梅罗污染指数法评价分级

2评价结果与分析

2.1 单因子分析法评价结果分析

图1为重金属评价指标堆积柱形图，图2为非金属评价指标堆积柱形图。其中图1、图2中，序号1～20为赵店子镇矿区采样点，21～30为木厂口镇矿区采样点，31～37为大五里乡矿区采样点，38～54为蔡园镇矿区采样点，55～64为马兰庄镇矿区采样点。

图1 重金属评价指标堆积柱形图

图2 非金属评价指标堆积柱形图

从图1可以得出，影响较大的重金属评价指标为铁、锰、铅。其中，大五里乡、蔡园镇、马兰庄镇矿区的铅元素含量比较高，经分析得出该区域的铁矿床成因类型为接触交代-热液铁矿床以磁铁矿为主，其次为赤铁矿和褐铁矿，伴生有铅的产生，因此铅含量较高。马兰庄镇的铜元素含量比较高，经分析得出该区域的铁矿床成因类型为接触交代-热液铁矿床，以磁铁矿为主，其次为黄铁矿伴生有铜的产生，因此导致铜含量高。

从图2可以得出，影响最为严重的非金属评价指标为硝酸盐、氨氮、氟化物，且氟化物为有毒物质。氟化物主要来源于萤石溶解，萤石存在于花岗岩、伟晶岩和正长岩中，与方解石、黄铁矿、石英等共生。硝酸盐主要来源于矿区内污水的排放和固体废物在经过大气降雨渗透到含水层中发生化学反应而引起硝酸盐浓度升高。氨氮主要来源于矿区周围居民生产生活所产生的污水，生活污水中所含的氮磷较多。

2.2 内梅罗污染指数法评价结果统计及分析

表2所示为内梅罗污染指数法地下水水质现状评价结果。

表2 内梅罗污染指数法地下水水质现状评价结果

综上所述，根据内梅罗污染指数法所求得的研究区域的地下水类别分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

根据图3可以看出，运用内梅罗污染指数所得到的水质分类，达到Ⅱ类水标准的最多，其次为Ⅲ类水。从而说明该研究区水质良好。

图3 内梅罗污染指数评价指标分类

3结论

(1)采用单因子分析法可以更加明确看出，影响较大的重金属评价指标为铁、锰、铅。影响最为严重的非金属评价指标为硝酸盐、氨氮、氟化物，且氟化物为有毒物质。

(2)利用内梅罗污染指数法所得到的评价结果能够更加详细地将研究区地下水进行划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，所得地下水水质评价结果更佳。