孟雙雙，李玉鳳

(華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063210)

地下水評(píng)價(jià)方法多種多樣。曹學(xué)江采用單項(xiàng)組分分析法劃分組分所屬質(zhì)量類別，進(jìn)行地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)，選取主要污染因子[1]。王艷艷采用因子分析法進(jìn)行地下水水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，結(jié)合Arc GIS對(duì)污染的空間分布規(guī)律進(jìn)行分析，識(shí)別出地下水污染的主要原因[2]。雷正國等運(yùn)用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)安徽省飲用水進(jìn)行地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：該方法考慮到各評(píng)價(jià)因子在評(píng)價(jià)指標(biāo)中所占的權(quán)重，評(píng)價(jià)結(jié)果具有合理性[3]。姬廣青以伊敏一號(hào)露天礦為研究對(duì)象，針對(duì)露天煤礦開采引起的地下水環(huán)境問題，從對(duì)水質(zhì)和地下水資源影響兩方面進(jìn)行分析。在水質(zhì)方面，運(yùn)用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)礦區(qū)地下水污染程度，最終得出Fe、Mn超標(biāo)[4]。通過對(duì)礦山開采引起的地下水環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，以預(yù)防在采礦過程中導(dǎo)致的地下水污染問題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

1.1 研究區(qū)概況

遷安市位于河北省唐山市東北部，灤河的中下游地段，為河北省擴(kuò)權(quán)縣。研究礦區(qū)分別位于遷安市灤河中下游西側(cè)的趙店子鎮(zhèn)、木廠口鎮(zhèn)、大五里鄉(xiāng)、蔡園鎮(zhèn)及馬蘭莊鎮(zhèn)，分為7個(gè)礦區(qū)。

1.2 評(píng)價(jià)區(qū)域及評(píng)價(jià)指標(biāo)

(1)評(píng)價(jià)區(qū)域

該評(píng)價(jià)主要區(qū)域位于遷安市灤河中下游西側(cè)礦區(qū)，主要包括趙店子鎮(zhèn)、木廠口鎮(zhèn)、大五里鄉(xiāng)、蔡園鎮(zhèn)及馬蘭莊鎮(zhèn)，通過對(duì)這5個(gè)區(qū)域的地下水流特點(diǎn)及水文地質(zhì)資料進(jìn)行分析進(jìn)行地下水評(píng)價(jià)。

(2)評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)以及《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水》，確定地下水評(píng)價(jià)指標(biāo)為：氟化物、亞硝酸鹽、氯化物、六價(jià)鉻、氰化物、鉛、銅、鋅、鐵、錳、汞、鎘、砷，共13項(xiàng)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

(1)單因子分析法

a. 對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為定值的水質(zhì)因子，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Pi-第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無綱量；

Ci-第i個(gè)水質(zhì)因子的監(jiān)測濃度，mg/L；

Csi-第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L。

注：Pi>1，表明該水質(zhì)因子已超標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)越大，超標(biāo)越嚴(yán)重。Csi的標(biāo)準(zhǔn)濃度參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848-2017)》。

b. 對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)間值的水質(zhì)因子(如pH值)，計(jì)算公式如下：

(2)

(3)

式中：PpH—pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無綱量；

pH—pH監(jiān)測值；

pHsu—標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值；

pHsd—標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值。

(2)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的步驟

第一步：確定單項(xiàng)污染指數(shù)

(4)

式中：Ci-第i項(xiàng)污染物的實(shí)際檢測值；

Sij-第j個(gè)水樣中第i項(xiàng)污染物的標(biāo)準(zhǔn)值。

第二步：計(jì)算內(nèi)梅羅污染指數(shù)

(5)

式中：Fmax—單項(xiàng)污染指數(shù)最大值；

F平均—單項(xiàng)污染指數(shù)平均值；

P—內(nèi)梅洛污染指數(shù)。

第三步：根據(jù)F值按照表1規(guī)定劃分地下水質(zhì)量類別。

表1所示為內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)分級(jí)。

表1 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)分級(jí)

2評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

2.1 單因子分析法評(píng)價(jià)結(jié)果分析

圖1為重金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)堆積柱形圖，圖2為非金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)堆積柱形圖。其中圖1、圖2中，序號(hào)1～20為趙店子鎮(zhèn)礦區(qū)采樣點(diǎn)，21～30為木廠口鎮(zhèn)礦區(qū)采樣點(diǎn)，31～37為大五里鄉(xiāng)礦區(qū)采樣點(diǎn)，38～54為蔡園鎮(zhèn)礦區(qū)采樣點(diǎn)，55～64為馬蘭莊鎮(zhèn)礦區(qū)采樣點(diǎn)。

圖1 重金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)堆積柱形圖

圖2 非金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)堆積柱形圖

從圖1可以得出，影響較大的重金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)為鐵、錳、鉛。其中，大五里鄉(xiāng)、蔡園鎮(zhèn)、馬蘭莊鎮(zhèn)礦區(qū)的鉛元素含量比較高，經(jīng)分析得出該區(qū)域的鐵礦床成因類型為接觸交代-熱液鐵礦床以磁鐵礦為主，其次為赤鐵礦和褐鐵礦，伴生有鉛的產(chǎn)生，因此鉛含量較高。馬蘭莊鎮(zhèn)的銅元素含量比較高，經(jīng)分析得出該區(qū)域的鐵礦床成因類型為接觸交代-熱液鐵礦床，以磁鐵礦為主，其次為黃鐵礦伴生有銅的產(chǎn)生，因此導(dǎo)致銅含量高。

從圖2可以得出，影響最為嚴(yán)重的非金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)為硝酸鹽、氨氮、氟化物，且氟化物為有毒物質(zhì)。氟化物主要來源于螢石溶解，螢石存在于花崗巖、偉晶巖和正長巖中，與方解石、黃鐵礦、石英等共生。硝酸鹽主要來源于礦區(qū)內(nèi)污水的排放和固體廢物在經(jīng)過大氣降雨滲透到含水層中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起硝酸鹽濃度升高。氨氮主要來源于礦區(qū)周圍居民生產(chǎn)生活所產(chǎn)生的污水，生活污水中所含的氮磷較多。

2.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)及分析

表2所示為內(nèi)梅羅污染指數(shù)法地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果。

表2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果

綜上所述，根據(jù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法所求得的研究區(qū)域的地下水類別分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。

根據(jù)圖3可以看出，運(yùn)用內(nèi)梅羅污染指數(shù)所得到的水質(zhì)分類，達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)的最多，其次為Ⅲ類水。從而說明該研究區(qū)水質(zhì)良好。

圖3 內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)分類

3結(jié)論

(1)采用單因子分析法可以更加明確看出，影響較大的重金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)為鐵、錳、鉛。影響最為嚴(yán)重的非金屬評(píng)價(jià)指標(biāo)為硝酸鹽、氨氮、氟化物，且氟化物為有毒物質(zhì)。

(2)利用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果能夠更加詳細(xì)地將研究區(qū)地下水進(jìn)行劃分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類，所得地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果更佳。