胡 浩，紀(jì)仁忠，路忠誠(chéng)

(青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266000)

青島西海岸如今正在成為青島新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心。隨著近幾年工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，研究區(qū)的水資源、特別是地下水資源也受到了不同程度的污染，而青島市也是我國(guó)北方的缺水城市之一。地下水環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)系到城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民生活和環(huán)境保護(hù)等一系列問(wèn)題。因此，開(kāi)展地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)，對(duì)研究區(qū)水資源合理利用與治理保護(hù)，對(duì)促進(jìn)該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省東部，膠州灣的西岸，海岸線長(zhǎng)100多公里，與青島市區(qū)隔海相望。研究區(qū)屬北溫帶季風(fēng)氣候，海洋性氣候明顯，空氣濕潤(rùn)，雨量適中，溫度適宜。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本次研究考慮到樣品的代表性及樣品點(diǎn)的控制性等因素共采集31個(gè)地下水水樣。所采集的地下水化學(xué)分析水樣均嚴(yán)格按照相應(yīng)野外取樣規(guī)范要求進(jìn)行采集、保存、送樣，化驗(yàn)操作過(guò)程按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》中所規(guī)定的方法進(jìn)行。具體水化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 分析方法

以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848—93)》為依據(jù)，采用單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)通過(guò)編程對(duì)青島西海岸地下水水質(zhì)進(jìn)行批量評(píng)價(jià)以及水化學(xué)特征分析。具體分析方法如下:

2.2.1 水質(zhì)分析方法

1)地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)。

即以水體中某單項(xiàng)評(píng)價(jià)因子達(dá)到的最高水質(zhì)類別作為該水體的水質(zhì)類別。其中Ⅰ、Ⅱ類水主要反映地下水質(zhì)量濃度和化學(xué)組分的天然背景值，適用于各種用途;Ⅲ類水適用于生活飲用水及工農(nóng)業(yè)用水;Ⅳ類水適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作為生活飲用水;Ⅴ類水為不宜飲用的地下水。水化學(xué)分析的數(shù)據(jù)共有六項(xiàng)可用于進(jìn)行地下水質(zhì)量分類，分類指標(biāo)如表2。

2)地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。

(1)參加評(píng)分的項(xiàng)目，應(yīng)不少于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，但不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)。

(2)首先進(jìn)行各單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)，劃分組分所屬質(zhì)量類別。

(3)對(duì)各類別按下列規(guī)定(表3)分別確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值。

(4)按式(1)和式(2)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F。

(5)根據(jù)值，按以下規(guī)定(表4)劃分地下水質(zhì)量級(jí)別，如“優(yōu)良”、“較好”。

2.2.2 地下水化學(xué)分析方法

舒卡列夫分類法:蘇聯(lián)舒卡列夫的分類是根據(jù)地下水中六種主要離子(K+合并于Na+)及礦化度劃分的。將含量大于25%毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)的陰離子和陽(yáng)離子進(jìn)行組合，共分成49型水，每型以一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字作為代號(hào)。按礦化度又劃分為 4組:A組礦化度小于 1.5 g/L，B組 1.5～10 g/L，C組 10～40 g/L，D組大于40 g/L(見(jiàn)表 5)。

2.2.3 水化學(xué)特征分析方法

水化學(xué)分析是以水化學(xué)分析的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)Surfer軟件，對(duì)其中的某些具體的離子做離子濃度等值線圖，比較直觀的分析離子的分布狀況，進(jìn)而分析離子這樣分布的成因。

3 地下水水質(zhì)特征

通過(guò)VB編程批量對(duì)地下水水樣進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)及水化學(xué)類型分類結(jié)果如表6。

3.1 水質(zhì)評(píng)價(jià)

從表6中可知，單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)結(jié)果中31個(gè)地下水水樣達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的水樣有27件，占到87%;綜合評(píng)價(jià)結(jié)果中地下水質(zhì)量良好及以上的有8件，較差及以上的有27件。單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)結(jié)果并不是一一對(duì)應(yīng)。水質(zhì)差的地方大都位于研究區(qū)的東部地區(qū)，尤其是環(huán)膠州灣地區(qū)。甘水灣、小河?xùn)|、楊七嶺及后溝四個(gè)地區(qū)的水質(zhì)極差，其中后溝水質(zhì)極差的原因是TDS超標(biāo);其他三個(gè)地區(qū)的水質(zhì)極差的原因是Cl-離子濃度嚴(yán)重超標(biāo)，與海水入侵有關(guān)。

3.2 水化學(xué)分類

通過(guò)表6可以看出，研究區(qū)地下水中陰離子主要為HCO3、Cl離子，陽(yáng)離子主要為 Ca、Mg離子。共有 HCO3·Cl-Ca型、HCO3·Cl—Ca·Mg 型、HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型、HCO3·Cl-Na型、HCO3—Ca·Mg型、HCO3-Ca·Na型、Cl-Ca·Mg型、Cl-Na型 8種地下水化學(xué)類型。其中HCO3·Cl—Ca·Mg型水為主要的地下水類型，約占到全部水樣的55%，因礦化度不同，分為23-A型及23-B型(李家屯和后溝)。其次為 HCO3—Ca·Mg型水占到總水樣的16%，且HCO3—Ca·Mg型水分布集中在研究區(qū)的西部，其他類型的水樣占得比例比較小。

表1 地下水水質(zhì)分析結(jié)果一覽表

表2 地下水質(zhì)量分類指標(biāo)

表3 單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值指標(biāo)

表4 地下水質(zhì)量級(jí)別指標(biāo)

表5 舒卡列夫分類圖表

3.3 水化學(xué)組分的分布規(guī)律

1)Cl-

從圖1中可以看出研究區(qū)Cl-濃度大體是從東向西呈逐漸降低的趨勢(shì)。其中Cl-濃度小于150 mg/L的地區(qū)占整個(gè)研究區(qū)的3/4左右。小河?xùn)|、楊七嶺和甘水灣的Cl-濃度超過(guò)了350 mg/L。小河?xùn)|位于王戈莊河附近，且靠近膠州灣，小河?xùn)|的Cl-濃度之所以這么高可能是由于超采地下水造成地下水位嚴(yán)重下降，部分地區(qū)出現(xiàn)降落漏斗，發(fā)生海水入侵造成的(地下入侵);另外，可能是王戈莊河河道內(nèi)大量的采砂破壞了砂層蓄水能力，使河道徑流對(duì)地下水的補(bǔ)給能力減弱，導(dǎo)致地下水位下降，發(fā)生海水入侵導(dǎo)致的(陸面入侵);甘水灣臨近膠州灣，Cl-濃度高的原因與小河?xùn)|大體一致，可能是由于海水入侵造成的(地下入侵)。

地下水中Cl-濃度是海水入侵體中最主要的穩(wěn)定常量元素，與礦化度有著良好的相關(guān)性，可以直接反映海水的侵染作用，但是由于水文地質(zhì)條件復(fù)雜及人為活動(dòng)影響，實(shí)際上不能盲目用單一的水化學(xué)指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)海水入侵，因此Cl-濃度的超標(biāo)也可能是這些地區(qū)某些地方的海水入侵的結(jié)果，但是對(duì)于整個(gè)研究區(qū)而言由于靠近膠州灣周圍并沒(méi)有全部出現(xiàn)Cl-濃度超標(biāo)的問(wèn)題，所以還不能從此次水質(zhì)分析結(jié)果中判別出青島西海岸的海水入侵面積和界限。

圖1 Cl-濃度等值線圖

2)Na+

由圖2可知Na+濃度等值線圖與Cl-濃度等值線圖相類似，都是大體從東向西呈逐漸降低的趨勢(shì);Ca2+和 Na+可發(fā)生離子的交替吸附作用。

圖2 Na+離子濃度等值線圖

3)NO-3

圖3 NO3-濃度的等值線圖

圖3 顯示了硝酸鹽濃度的分布狀況，NO3-濃度小于5 mg/L的地區(qū)占研究區(qū)的一半左右，濃度都不是很高，但是近幾年隨著環(huán)膠州灣工業(yè)區(qū)的崛起，特別是青島市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)污水及生活污水排污量的增加、工業(yè)和生活垃圾的增加，以及農(nóng)業(yè)中越來(lái)越多的使用化肥例如氮肥等，所以要加強(qiáng)管理防止地下水中氮離子的濃度升高從而導(dǎo)致水質(zhì)下降。4)TDS

表6 水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

圖4 TDS的等值線圖

圖4 為溶解性總固體的等值線圖。根據(jù)味覺(jué)考慮飲用水中總?cè)芙夤腆w的最大允許濃度值為1 000 mg/L。從圖中即可直觀的看出整個(gè)研究區(qū)的溶解性總固體值小于1 000 mg/L的地區(qū)約占研究區(qū)的3/4，其中大于2 000 mg/L的地區(qū)有甘水灣和后溝，TDS濃度大，致使該區(qū)域的水質(zhì)極差。研究區(qū)的地下水從溶解性總固體方面考慮，水質(zhì)大部分是比較好的，適于灌溉和飲用。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)31個(gè)地下水水樣達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的水樣有27件;地下水質(zhì)量較差及以上的有27件。水質(zhì)差的地方大都位于研究區(qū)的東部環(huán)膠州灣地區(qū)。甘水灣、小河?xùn)|、楊七嶺及后溝四個(gè)地區(qū)的水質(zhì)極差，極差的原因與海水入侵有關(guān)。

(2)研究區(qū)地下水共有8種地下水化學(xué)類型。其中HCO3·Cl—Ca·Mg型水為主要的地下水類型，其次為HCO3—Ca·Mg 型水。

(3)Cl-、Na+、NO3-以及TDS的濃度從東向西為逐漸降低的趨勢(shì)。Cl-濃度超標(biāo)與海水入侵有關(guān)，但環(huán)膠州灣沿岸Cl-濃度并未全部超標(biāo)，所以無(wú)法確定海水入侵界限。Ca2+和Na+可發(fā)生離子的交替吸附作用。NO3-濃度不是很高，但需預(yù)防為主。從TDS方面考慮，水質(zhì)大部分是比較好的，適于灌溉和飲用。

[1]地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848—93).1993.12.30.

[2]Sudhir Dahiya，Bupinder Singh，Shalini Gaur，V.K.Garg，H.S.Kushwaha.Analysis of groundwater quality using fuzzy synthetic evaluation[J].Journal of Hazardous Materials，2007，147:938 – 946.

[3]郭勁松，王紅，龍騰銳.水資源水質(zhì)評(píng)價(jià)方法分析與進(jìn)展[J].重慶環(huán)境科學(xué).1999，21(6):1-9.

[4]尹恒，吳勇，高東東，等.德陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)地下水化學(xué)特征分析[J].地下水.2012，24(1):30-35.

[5]王璐璐.安徽省淮北平原地下水水化學(xué)變化特征與源解析[D].安徽:合肥工業(yè)大學(xué).2010.

[6]Z.Jamshidzadeh，S.A.Mirbagheri.Evaluation of groundwater quantity and quality in the Kashan Basin，Central Iran[J]，Desalination2011，270:23 – 30.

[7]劉相超，宋獻(xiàn)方，夏軍，等.懷沙河流域地表地下水化學(xué)特征與地下水資源保護(hù)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2008，27(2):305-309.

[8]楊子林，李培月，吳建華，等.涇源縣飲用地下水水化學(xué)特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].南水北調(diào)與水利科技.2010，8(5):99-104.