林桂香

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001)

安徽省地下水環(huán)境監(jiān)測工作起始于20世紀(jì)80年代初，為配合黃淮海平原農(nóng)業(yè)開發(fā)工作，1982-1984年在安徽淮北平原區(qū)率先建立了區(qū)域地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，共設(shè)置地下水動態(tài)監(jiān)測剖面線23條，其中垂直現(xiàn)代河流和地下水流向(北東向)的9條、線距約為25 km，平行現(xiàn)代河流和地下水流向(北西向)的14條、線距20 km，組成了20×25 km的基本監(jiān)測網(wǎng)，工作范圍覆蓋淮河以北地區(qū)[1]。2017年底隨著國家地下水監(jiān)測工程相繼完成，370個國家級地下水監(jiān)測站點也相繼投入使用。通過國家地下水監(jiān)測工程的實施，地下水環(huán)境監(jiān)測站點整體密度大幅度增加，監(jiān)測精度大幅提高，監(jiān)測重點為淮北平原區(qū)，主要監(jiān)測淺層孔隙水、中深層孔隙水、深層孔隙水和巖溶水，城市及水源地主要監(jiān)測開采目的層地下水，兼顧地下水環(huán)境問題區(qū)。本文利用安徽省已建成的地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，根據(jù)獲取的2020年地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對全省地下水化學(xué)特征、水質(zhì)狀況及地下水質(zhì)量進(jìn)行評價，可為水文地質(zhì)調(diào)查評價和地下水演化研究提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為全省地質(zhì)災(zāi)害防治和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)提供堅實支撐。

1 監(jiān)測站點布設(shè)及評價數(shù)據(jù)選用

2020年安徽省投入地下水環(huán)境監(jiān)測的監(jiān)測站點總數(shù)共計489個，分布于全省四個水文地質(zhì)單元，涉及到全省四個水文地質(zhì)區(qū)，總計監(jiān)控面積約125 700 km2。本次評價主要采用的2020年4-5月收集的地下水質(zhì)樣品基礎(chǔ)資料，總計435組(見表1)。其中，淺層孔隙水監(jiān)測站點184個，中深層孔隙水監(jiān)測站點144個，深層孔隙水監(jiān)測站點72個，巖溶水監(jiān)測站點28個，基巖裂隙水監(jiān)測站點5個，泉2個。

2 地下水質(zhì)分析與評價方法

為系統(tǒng)掌握安徽省地下水水質(zhì)狀況及其動態(tài)變化規(guī)律，基于本年度取樣測試結(jié)果，按《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/14848-2017)、《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/14848-93)、有關(guān)要求對全省地下水質(zhì)量和污染狀況進(jìn)行分析評價。

表1 2020年枯水期安徽省地下水水質(zhì)監(jiān)測采樣一覽表 組

2.1 評價方法說明

地下水綜合評價方法參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14848-2017》、《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/14848-93)及地調(diào)局統(tǒng)一頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在水質(zhì)單指標(biāo)評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評價[2]，水質(zhì)評價主要依據(jù)原樣測試結(jié)果。在監(jiān)測點每個水質(zhì)測試項目的評價結(jié)果(I、II、III、IV和V類水)基礎(chǔ)上，將監(jiān)測點每項指標(biāo)的F值進(jìn)行確定評分，如表2所示。地下水質(zhì)量綜合評價步驟主要為：

(1)參與評分的項目，應(yīng)不少于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的監(jiān)測項目，但不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)；

(2)首先進(jìn)行各單項組分評價，劃分組分所屬質(zhì)量類別；

(3)對個類別分別確定單項組分評價分值Fi。

按照公式(1)和(2)計算綜合評價分值F。

(1)

(2)

表2 F值評分方法

(4)按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)標(biāo)準(zhǔn)中的綜合評價方法(F值指數(shù)法)分Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類五個級別(表3)，并填報相應(yīng)級別的水質(zhì)監(jiān)測點數(shù)。根據(jù)F值，按照規(guī)范要求劃分地下水質(zhì)量級別，再將細(xì)菌學(xué)指標(biāo)評價類別注在級別定名之后。如“Ⅰ類(II類)”、“Ⅲ類(III類)”。

表3 水質(zhì)劃分標(biāo)準(zhǔn)

(5)評為Ⅴ類的監(jiān)測站點，要將其中的一部分因為感官和背景值超標(biāo)而被計算為Ⅴ類的值改為Ⅳ類，具體操作方法如下：色、嗅和味、渾濁度、肉眼可見物、鐵、錳、總硬度和氟化物8個指標(biāo)中單項如果被評為Ⅴ(五級)類水，將其改為Ⅳ(四級)類水，后重新計算該水樣的綜合評價結(jié)果，若其綜合評價結(jié)果變?yōu)棰?、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ類水，則改寫成Ⅳ類水；如果重新評價后依然是Ⅴ類水，則此監(jiān)測站點即為Ⅴ類水保持不變。

2.2 評價因子

參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)安徽省地下水環(huán)境特征，對35項常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行評價：渾濁度、色、嗅和味、肉眼可見物、鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、鐵、銅、錳、鉛、鋅、鎘、鉻(六價)、汞、砷、硒、鋁、氯化物、氰化物、氟化物、碘化物、重碳酸根、碳酸根、硫酸鹽、硝酸鹽(以氮計)、亞硝酸鹽(以氮計)、偏硅酸、溶解性總固體、總硬度、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮(以氮計)、揮發(fā)性酚類、pH值。

其中，可參評的項數(shù)為31項：渾濁度、色、嗅和味、肉眼可見物、pH、總硬度、溶解性總固體(TDS)、SO42-、Cl-、Fe、Mn、Cu、Zn、Al、揮發(fā)酚類、陰離子表面活性劑、COD、NH4+、硫化物、Na、NO2-、NO3-、CN-、F-、碘化物、Hg、As、Se、Cd、Cr6+、Pb。

3 地下水化學(xué)特征分析

3.1 舒卡列夫分類法解析

計算地下水中六大離子的摩爾分?jǐn)?shù)，并采用舒卡列夫分類法計算全省地下水水化學(xué)類型，參與計算的樣本數(shù)為435組。分析研究結(jié)果表明，安徽省地下水化學(xué)類型跟以往相比變化不大，仍以HCO3-Ca(Mg、Na)為主；HCO3·Cl-Ca(Mg、Na)、HCO3·SO4·Cl-Ca(Mg、Na)、HCO3·SO4-Ca(Mg、Na)型其次；其它類型僅零星可見，水化學(xué)類型詳見表4。

表4 2020年枯水期全省水化學(xué)類型統(tǒng)計表 個

按舒卡列夫分類法，地下水溶解性總固體(TDS)小于1.5 g/L的為A組，1.5～10 g/L的為B組，10～40 g/L的為C組，大于40 g/L的為D組。從水質(zhì)化驗結(jié)果得知，安徽省地下水溶解性總固體基本處于0～10 g/L之間(表5)。其中：409個站點，屬于A組，25個站點為B組，1個站點為C 組(亳州市BR04，TDS為16.443 g/L)。全省地下水溶解性總固體主要為A組HCO3-Ca(Mg、Na)型水。同時，從水質(zhì)檢測結(jié)果分析可知，我省溶解性總固體超標(biāo)在區(qū)域分布上主要集中在淮北平原，個別在合肥、馬鞍山有零星超標(biāo)(見表6)。

表5 2020年枯水期全省溶解性總固體分組統(tǒng)計表 個

表6 安徽省溶解性總固體超標(biāo)個數(shù)統(tǒng)計表 個

3.2 Piper三線圖解析

3.2.1 全省地下水化學(xué)特征

對枯水期全省435組地下水中陰離子(HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-)和陽離子(Mg2+、Na+、K+、Ca2+)進(jìn)行分析，運用AquaChem軟件，制作派珀三線圖，結(jié)果如圖1所示。

圖1 2020年安徽省枯水期地下水派珀三線圖

從圖1看出，安徽省地下水化學(xué)分類主要分布在弱酸根大于強酸根區(qū)，只有很少一部分是在強酸根超過弱酸根區(qū)。從淺層孔隙水到中深層孔隙水再到深層孔隙水，地下水水化學(xué)分類由堿土金屬離子大于堿金屬離子區(qū)逐漸向堿金屬離子大于堿土金屬離子區(qū)過渡。說明淺層孔隙水中鈣、鎂離子的相對含量多數(shù)高于鈉、鉀離子，而深層孔隙水中鈉、鉀離子的相對含量多數(shù)高于鈣、鎂離子的相對含量，中深層孔隙水則呈現(xiàn)出由淺層向深層過渡特征。巖溶水、泉水分布在堿土金屬離子大于堿金屬離子區(qū)，裂隙水的幾個孔點在堿金屬離子大于堿土金屬離子區(qū)，說明巖溶水、泉水中的鈣、鎂離子相對含量多數(shù)高于鈉、鉀離子的相對含量，而裂隙水中則多數(shù)與之相反。

3.2.2 淮北平原地下水化學(xué)特征

將本年度枯水期淮北平原378組地下水樣按含水層類型劃分，依其陰離子(HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-)和陽離子(Mg2+、Na+、K+、Ca2+)制作派珀三線圖，結(jié)果如圖2所示，并按含水層類型逐一分析。

1)淺層孔隙水

淮北平原枯水期，淺層孔隙水取樣158組，其八大陰、陽離子的相對含量見圖2(a)所示，主要分布在菱形中間靠左側(cè)區(qū)域，說明大多數(shù)淺層孔隙水的碳酸鹽硬度大于50%，與中深層、深層孔隙水相比，淺層孔隙水主要集中在左上方，說明多數(shù)淺層孔隙水中堿土金屬離子相對含量大于堿金屬離子，這與舒卡列夫分類法結(jié)果，淺層地下水的化學(xué)類型以HCO3-Ca(Mg、Na)為主相互應(yīng)。

2)中深層孔隙水

淮北平原枯水期，中深層孔隙水取樣123組，其八大陰、陽離子的相對含量見圖2(b)所示，在菱形中分布較為零散，又以中間靠右下和左下區(qū)域居多，說明中深層孔隙水中八大離子的相對含量較為多樣，但更多的是以堿金屬離子大于堿土金屬離子，弱酸根大于強酸根為主，少數(shù)為強酸根大于弱酸根。說明，由淺層孔隙水中Ca、Mg相對含量高，逐漸向Na、K相對含量較高轉(zhuǎn)化，陰離子仍碳酸根為主，少數(shù)孔點的硫酸根和氯離子相對含量較高?？傮w呈現(xiàn)由淺層孔隙水向深層孔隙水轉(zhuǎn)化的過渡趨勢。

3)深層孔隙水

淮北平原枯水期，深層孔隙水取樣71組，其八大陰、陽離子的相對含量見圖2(c)所示，主要集中在菱形的右下區(qū)域，即深層孔隙水中堿金屬離子大于堿土金屬離子，有些孔點中非碳酸鹽堿超過50%，有些是碳酸鹽堿超過50%，無一對陰陽離子相對含量超過50%的孔點較少。說明深層孔隙水中Na、K相對含量高于Ca、Mg，有的孔點碳酸根、碳酸氫根相對含量高，有的孔點氯離子和硫酸根相對含量高。從淺層孔隙水到深層孔隙水，陽離子逐漸由Ca、Mg為主，轉(zhuǎn)化為以Na、K為主，陰離子由以碳酸根為主，轉(zhuǎn)化為以碳酸根、氯離子、硫酸根為主。

4)巖溶、裂隙、泉水

淮北平原枯水期，巖溶、裂隙、泉水取樣26組，其八大陰、陽離子的相對含量見圖2(d)所示，巖溶、泉水主要分布在菱形的左上區(qū)域，即堿土金屬離子大于堿金屬離子區(qū)，裂隙水散布在菱形中間靠左下區(qū)域，即弱酸根大于強酸根區(qū)域。說明，巖溶、泉水中Ca、Mg離子的相對含量高于Na、K，多數(shù)孔點碳酸鹽硬度超過50%，少部分孔點無一對陰陽離子相對含量超過50%。裂隙水中碳酸根、碳酸氫根相對含量高于氯離子和硫酸根離子。與孔隙水相比，大部分巖溶、泉水的地下水化學(xué)分類與淺層孔隙水更為接近，少數(shù)與中深層孔隙水接近，而裂隙水則與中深層、深層孔隙水的化學(xué)分類更為接近。

圖2 2020年枯水期淮北平原各類含水層地下水三線圖

4 地下水質(zhì)量評價

本次參與評價的水質(zhì)原樣435組，通過對全省無機指標(biāo)31項進(jìn)行綜合評價，評價結(jié)果見表7：

(1)全省435組水質(zhì)原樣中，0.46%為Ⅰ類水，5.98%為Ⅱ類水，0.46%為Ⅲ類水，91.26%為Ⅳ類水，1.84%為Ⅴ類水。

(2)按含水層類型和監(jiān)測層位來看，全省淺層孔隙水3.80%為Ⅱ類水，0.54%為Ⅲ類水，95.65%為Ⅳ類水；中深層孔隙水適用于集中式生活飲用水水源的(小于等于Ⅲ類水)占6.94%，超標(biāo)的(Ⅳ、Ⅴ類水)約占93.06%；深層孔隙水均為Ⅳ、Ⅴ類水；巖溶水適用于集中式生活飲用水水源的(小于等于Ⅲ類水)占28.57%，超標(biāo)的(Ⅳ、Ⅴ類水)約占71.43%；裂隙水和泉水取樣數(shù)少，裂隙水取樣5組，2組為Ⅱ類水，3組為Ⅳ類水；泉水取樣2組(珍珠泉、

龍莊泉取樣點)，均為Ⅱ類水。

表7 2020年全省枯水期各含水層地下水質(zhì)量占比一覽表

5 結(jié)語

通過本次評價，可得到以下結(jié)論：

(1)2020年安徽省地下水化學(xué)類型跟以往相比變化不大，仍以HCO3-Ca(Mg、Na)為主；HCO3·Cl-Ca(Mg、Na)、HCO3·SO4·Cl-Ca(Mg、Na)、HCO3·SO4-Ca(Mg、Na)型其次；其它類型僅零星可見，地下水總硬度多小于500 mg/L，按舒卡列夫分類法，全省地下水溶解性總固體主要屬于A組(TDS小于1.5 g/L)。從水質(zhì)檢測結(jié)果可知，溶解性總固體超標(biāo)在區(qū)域分布上主要集中在淮北平原，個別在合肥、馬鞍山有零星超標(biāo)。由于受原生環(huán)境影響，各類地下水Fe、Mn含量普遍超標(biāo)，河間地帶F含量偏高。

(2)綜合評價結(jié)果來看，2020年安徽省435組水質(zhì)原樣中，0.46%為Ⅰ類水，5.98%為Ⅱ類水，0.46%為Ⅲ類水，91.26%為Ⅳ類水，1.84%為Ⅴ類水。全省淺層孔隙水3.80%為Ⅱ類水，0.54%為Ⅲ類水，95.65%為Ⅳ類水；中深層孔隙水適用于集中式生活飲用水水源的(小于等于Ⅲ類水)占6.94%，超標(biāo)的(Ⅳ、Ⅴ類水)約占93.06%；深層孔隙水均為Ⅳ、Ⅴ類水；巖溶水適用于集中式生活飲用水水源的(小于等于Ⅲ類水)占28.57%，超標(biāo)的(Ⅳ、Ⅴ類水)約占71.43%。

(3)安徽省目前地下水監(jiān)測重點集中在淮北平原地區(qū)，其它地區(qū)地下水監(jiān)測工作相對薄弱，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，特別是皖江經(jīng)濟帶地區(qū)對地下水環(huán)境關(guān)注度愈來愈高，因此地下水監(jiān)測站點的監(jiān)測密度及監(jiān)測范圍有待進(jìn)一步提高,建議進(jìn)一步加強地下水監(jiān)測工作的投入。