鞍山市地下水评价和水位、埋深与水质参数间相关性探讨

李 雪

(辽宁省鞍山水文局，辽宁 鞍山 114032)

地下水是自然界中水循环的重要组成部分，是工农业生产和人民生活的重要水资源。近年来，地下水大规模的开发利用以及工农业生产和生活造成的地下水污染问题日益严重，不仅破坏了生态环境，还会给人类健康带来不可估量的危害[1]。因此，对地下水水质现状及影响因素的相关性进行分析是十分必要的，研究结果可为地下水资源治理、实现地下水资源的可持续利用和保障经济社会可持续发展提供有效依据。

1 鞍山市所辖县市常规地下水概况

鞍山市常规地下水监测站点主要分布在鞍山市市区千山区以及所辖的海城市、台安县、岫岩满族自治县。千山区共有1处常规地下水监测站点，为邬家地下水站；海城市共有4处常规地下水监测站点，分别为新立屯地下水站、耿庄子地下水站、郭家地下水站和海城地下水站；台安县共有1处常规地下水监测站点，为黄沙地下水站；岫岩满族自治县共有2处常规地下水监测站点，分别为岫岩地下水站和黄花甸子地下水站。

2 评价方法及评价因子

选取2015—2021年鞍山市常规地下水水质实测数据，依据《地下水环境质量标准》(GB/T 14848—2017)，采用单因子评价法和内梅罗综合指数评价法对7年间鞍山市常规地下水水质进行评价[2-3]。单因子评价法是以最差的水质指标的水质类别为最终的评价结果，本文将超出Ⅲ类标准值视为超标；内梅罗综合指数评价方法用于水质污染程度的综合量化。首先进行各组分单因子评价，明确水质类别，根据对应关系对各单项组分确定评价值F[4]，结果见表1。

表1 内梅罗综合指数评价法赋值结果

根据各组分评价值Fi，采用内梅罗综合指数公式来计算各监测点的综合指数[5-6]，即

(1)

(2)

式中：F为单项组分污染指数Fi的平均值；Fmax为单项组分污染指数Fi的最大值；n为项数。

通过F值，确定水质综合污染等级,见表2。

表2 水质污染等级划分

3 水质综合评价结果

采用单因子评价法和内梅罗综合指数评价法对2021年鞍山市常规地下水水质进行评价，将超出Ⅲ类标准值视为超标，确定水质类别和水质污染等级，监测数据和评价结果见表3、表4和图1。

表3 2021年鞍山市常规地下水水质监测数据 单位：mg/L

图1 鞍山市常规地下水水质综合评价指数

由表4和图1可知，鞍山市区千山区的常规地下水站邬家地下水站水质评价结果为Ⅴ类水，水质污染等级为差，但只有硝酸盐超标，其他项目均达标。海城市的常规地下水站中，海城地下水站水质评价结果为Ⅲ类水，水质污染等级为良好；耿庄子地下水站水质评价结果为Ⅴ类水，水质污染等级为极差，主要超标项目为总硬度、溶解性总固体、挥发性酚类和硝酸盐；新立屯地下水站水质评价结果为Ⅳ类水，水质污染等级为差，只有铁超标，其他项目均达标；郭家地下水站水质评价结果为Ⅴ类水，水质污染等级为极差，主要超标项目为总硬度、挥发性酚类和硝酸盐。台安县的常规地下水站黄沙地下水站水质评价结果为Ⅴ类水，水质污染等级为极差，主要超标项目为总硬度、溶解性总固体、锰、挥发性酚类和硝酸盐。岫岩满族自治县的常规地下水站中岫岩地下水站和黄花甸子地下水站水质评价结果均为Ⅲ类水，水质良好。两种评价结果基本一致，总体说明千山区、海城市和台安县常规地下水均有超标现象，污染程度严重，岫岩满族自治县常规地下水水质良好。

超标主要是由于对地下水的过量开采而引起的水动力场和水文地球化学环境的改变，使土壤及其下沉沉积物中的钙镁易溶盐、难溶盐由固相向水中转移导致的，并且鞍山市是重工业城市，海城市、台安县以及市区工厂较多，部分工业废水和生活污水不经处理向地下直接排放，工业产生的废渣以及生活垃圾等固体废物随意堆放，农业灌溉和过量施用的农药、化肥残留在土壤中，部分氨氮经硝化作用转化为硝酸盐氮，硝酸盐氮易溶于水[7]，随降水和淋溶作用进入地下，导致地下水中硝酸盐含量升高[8-9]。

4 地下水埋深、水位以及水质参数间相关性分析

运用统计产品与服务解决方案(SPSS)中的皮尔森相关性统计学方法[10]分析地下水水质参数相互之间以及各参数与埋深和水位之间的相关性，从而更好地了解水质的影响因素。皮尔森积差相关系数用于衡量两个定量和变量之间的线性相关程度，它是表征有直线关系的两变量间，相关关系密切程度和相关方向的统计指标。鞍山市地下水水质参数间以及与埋深、水位的相关性分析结果见表5。

表5 鞍山市常规地下水水质参数间相关性分析

由表5可以看出，鞍山市常规地下水中溶解性总固体和硝酸盐除与铁无明显相关性外，与其他参数均呈显著正相关；总硬度除与铁和耗氧量无明显相关性外，与其他参数均呈显著正相关；硫酸盐与溶解性总固体、总硬度、氯化物和硝酸盐均显著正相关；氯化物仅与铁无明显相关性，与其他参数均呈显著正相关；铁与所有参数均无明显相关性；锰、挥发性酚类和亚硝酸盐除与硫酸盐和铁无明显相关性外，与其他参数均呈显著正相关；耗氧量与溶解性总固体、氯化物、硝酸盐呈显著正相关，与锰、挥发性酚类、亚硝酸盐呈极其显著正相关；水位和埋深与水质参数间并无明显相关性。

5 结 语

鞍山市常规地下水水质评价结果显示，岫岩满族自治县常规地下水站以及海城市海城地下水站水质良好，鞍山市区千山区邬家地下水站和海城市新立屯地下水站仅有一个参数超标，水质污染等级为差，海城市耿庄子地下水站、郭家地下水站以及台安县黄沙地下水站水质超标项目较多，水质极差。单因子评价法和内梅罗综合指数评价法两种评价结果基本一致，总体说明千山区、海城市和台安县常规地下水均有超标现象，污染严重，岫岩满族自治县常规地下水水质良好。

海城市新立屯地下水站仅有铁超标，铁与其他参数并不存在显著相关性，因此，无其他参数超标，而海城市耿庄子地下水站、郭家地下水站以及台安县黄沙地下水站共有总硬度、溶解性总固体、锰、挥发性酚类和硝酸盐超标，这些参数间存在显著的相关性，彼此之间互相影响，这也是超标原因之一。

对水质参数间相互影响机理进行研究分析的同时也需加强对工业“三废”的排放、农村地区农药化肥的合理使用、畜牧业排放的管理以及生活污染排放的监管力度，这些也是地下水污染防治的关键。健全法制，加强地下水资源保护，是实现人类社会可持续发展的有效措施。