區(qū)域地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)及影響因素識(shí)別方法研究
——以華北平原為例

費(fèi)宇紅, 張兆吉, 郭春艷, 王春曉, 雷 廷, 劉 瑾

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北石家莊 050061

區(qū)域地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)及影響因素識(shí)別方法研究
——以華北平原為例

費(fèi)宇紅, 張兆吉, 郭春艷, 王春曉, 雷 廷, 劉 瑾

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北石家莊 050061

地下水質(zhì)量是水巖作用和人類活動(dòng)雙重動(dòng)力的結(jié)果, 在認(rèn)識(shí)地下水質(zhì)量的同時(shí)還應(yīng)知道其影響因素。本文在嚴(yán)格分析地下水質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)值的基礎(chǔ)上, 提出了衡量地下水質(zhì)量的單指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)和影響因素識(shí)別相結(jié)合的方法。該方法不僅能夠反映具有明確物理意義的地下水質(zhì)量類別, 還能夠劃分區(qū)域地下水人為污染的可能性。本文以華北平原為案例區(qū), 選擇具有代表性的6063個(gè)地下水井, 檢測(cè)了49項(xiàng)無機(jī)和有機(jī)指標(biāo)。分析認(rèn)為華北平原地下水質(zhì)量受地質(zhì)環(huán)境和水文地質(zhì)條件控制, 一般化學(xué)指標(biāo)對(duì)地下水質(zhì)量影響程度最高, 原生指標(biāo)中錳、總硬度、溶解性總固體、碘化物對(duì)超Ⅲ類水單指標(biāo)貢獻(xiàn)率超過 50%, 污染指標(biāo)中亞硝酸鹽貢獻(xiàn)率達(dá)20%, 重金屬和有機(jī)指標(biāo)對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)量影響很小。

華北平原; 地下水質(zhì)量; 評(píng)價(jià); 影響程度; 貢獻(xiàn)率

不同的評(píng)價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)指標(biāo)多寡等, 導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果差異很大。地下水質(zhì)量狀況與當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件、地下水埋藏和補(bǔ)給水源的質(zhì)量有關(guān), 地下水質(zhì)量的變化受人為污染影響, 所以地下水質(zhì)量是自然因素和人為因素的集合表現(xiàn)。

20世紀(jì)80年代“六五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目第38項(xiàng)的“華北平原地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)及水源保護(hù)研究”課題, 用16項(xiàng)地下水化學(xué)指標(biāo), 以飲用水為主要目標(biāo), 首次開展了華北平原淺層地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展, 各種污水和固廢排放量大幅增加, 導(dǎo)致地下水質(zhì)量發(fā)生了一定程度的劣變, 包括重金屬和有機(jī)物的污染等。如美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)對(duì)美國(guó)2400口家用井和1100口公共井的井口取樣檢測(cè)了 55種揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs), 發(fā)現(xiàn)全國(guó)許多含水層都檢測(cè)出揮發(fā)性有機(jī)物(Zogorski et al., 2006)?；诖? 掌握地下水質(zhì)量現(xiàn)狀是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ), 評(píng)價(jià)地下水質(zhì)量需識(shí)別影響因素。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開展的地下水污染調(diào)查工作,已完成我國(guó)東部主要平原地下水污染調(diào)查(文冬光等, 2012), 并針對(duì)人類活動(dòng)較強(qiáng)和地下水利用率極高的華北平原, 著重研究了地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和影響因素的識(shí)別方法(李亞松等, 2014)。該方法能夠真實(shí)反映區(qū)域地下水質(zhì)量, 對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。

1 評(píng)價(jià)方法

1.1 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及分類

任何評(píng)價(jià)都是與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的, 離開標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)沒有意義, 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)也是一樣。我國(guó)1993年頒布的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848—93)沿用至今, 基于39項(xiàng)地下水的物理、化學(xué)指標(biāo), 將地下水的質(zhì)量劃分五個(gè)級(jí)別(類), 如表1所示。

表1 地下水質(zhì)量分類Table 1 Classification of groundwater quality

在《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848—93)的 39項(xiàng)指標(biāo)中, 包括: 色、味、渾濁度、肉眼可見物、pH值、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、鉬、鈷、揮發(fā)性酚類、陰離子合成洗滌劑、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨-氮、氟化物、碘化物、氰化物、汞、砷、硒、鎘、鉻、鉛、鈹、鋇、鎳、敵敵涕、六六六、總大腸桿菌、細(xì)菌總數(shù)、總α放射性、總β放射性, 極少涉及有機(jī)污染物, 已不能滿足現(xiàn)代地下水質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)的需求(高存榮等, 2011)。參照國(guó)際多個(gè)權(quán)威飲用水標(biāo)準(zhǔn), 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織修訂了《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(報(bào)批稿), 除原有指標(biāo)外, 增加了國(guó)際上常在地下水中檢出的40項(xiàng)有機(jī)污染物指標(biāo)。

目前, 具有國(guó)際權(quán)威性和代表性的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有3部: 世界衛(wèi)生組織(WHO)的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》; 歐盟(EC)的《飲用水水質(zhì)指令》; 美國(guó)環(huán)保局(USEPA)的《國(guó)家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》?！秶?guó)家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中包括101項(xiàng)指標(biāo), 其中強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) 86項(xiàng), 非強(qiáng)制性指標(biāo)(用于控制水對(duì)皮膚、牙齒變色, 或?qū)Ω泄儆绊?15項(xiàng), 每項(xiàng)指標(biāo)最大濃度值(MCL)和最大濃度限值(MCLG)控制。最大濃度限值是為保障人體健康, 并不涉及到污染物的檢出限和控制技術(shù), 具體執(zhí)行時(shí)采用最大濃度值。

我國(guó)主要針對(duì)日常飲水和生活用水的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—85)于 2006年進(jìn)行了修訂, 作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 其指標(biāo)由原來的35項(xiàng)增加至 106項(xiàng), 特別是有機(jī)化合物指標(biāo)增加了 50項(xiàng),并設(shè)定了水質(zhì)指標(biāo)的限值。

1.2 地下水質(zhì)量指標(biāo)限值確定

地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)中各項(xiàng)指標(biāo)的限值, 受地下水質(zhì)量類別控制。鑒于前述的概念, III類地下水的各項(xiàng)指標(biāo)限值與生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng), 即限值是健康風(fēng)險(xiǎn)限; Ⅰ類和Ⅱ類地下水的限值對(duì)于供水沒有制約意義; IV和V類水, 直接飲用對(duì)人體健康存在潛在危險(xiǎn), 不宜作生活飲用水水源。當(dāng)一些化學(xué)指標(biāo)在可處理范圍內(nèi)時(shí), 經(jīng)一定處理, 特殊情況下可以飲用(王昭等, 2009)。《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(報(bào)批稿) 中, 各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的限值如表2所示。

1.3 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848—93)推薦的評(píng)價(jià)方法是由單項(xiàng)組分進(jìn)行評(píng)價(jià), 由突出的最大值計(jì)權(quán)(內(nèi)梅羅指數(shù)法)確定地下水質(zhì)量等級(jí)。這種方法沒能與地下水質(zhì)量類別定義相對(duì)應(yīng), 且結(jié)果的物理意義不夠明確(谷朝君等, 2002; 馬成有等, 2006; 李亞松等, 2011)。主要表現(xiàn)為: ①由于單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值過多考慮最大值, 導(dǎo)致實(shí)際地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)中,Ⅲ類水出現(xiàn)概率低, 這與我國(guó)區(qū)域地下水質(zhì)量實(shí)際狀況不符合。②雖然“標(biāo)準(zhǔn)”中的評(píng)價(jià)方法將地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果也分為 5級(jí), 但是, 它與地下水質(zhì)量的5個(gè)類別之間沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系, 造成評(píng)價(jià)結(jié)果的物理意義不明確, 實(shí)用性差。③由于“標(biāo)準(zhǔn)”中各

項(xiàng)指標(biāo)的物理、化學(xué)性狀不同, 它們對(duì)人體健康危害也不同, 因此, 采用原“標(biāo)準(zhǔn)”中指定的綜合評(píng)價(jià)方法獲得的結(jié)果常常掩蓋一些對(duì)人體有較大危害的實(shí)情。

表2 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中各項(xiàng)指標(biāo)及其限值Table 2 Indexes and their thresholds in the ‘Quality Standard for Ground Water’

國(guó)內(nèi)外許多專家通過大量實(shí)際調(diào)查和研究, 提出了多種地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的方法, 例如綜合指數(shù)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色聚類法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等(張全東, 1993; 劉石等, 2006; 郭小礫等, 2006;蘇耀明等, 2007)。這些方法雖然運(yùn)用了許多數(shù)學(xué)概念, 但評(píng)價(jià)結(jié)果與“標(biāo)準(zhǔn)”的意義無法對(duì)應(yīng)。

鑒于上述, 采用單指標(biāo)評(píng)價(jià)方法和綜合評(píng)價(jià)方法相結(jié)合的方法, 具有明確的物理意義, 能夠更有效地指導(dǎo)水資源管理和利用, 評(píng)價(jià)方法如下。

單指標(biāo)評(píng)價(jià)按指標(biāo)值所在的指標(biāo)限值區(qū)間確定地下水質(zhì)量類別, 不同地下水質(zhì)量類別的指標(biāo)限值相同時(shí), 從優(yōu)不從劣。例: 銨-氮類Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)值均為 0.02 mg/L, 若水質(zhì)分析結(jié)果為 0.02 mg/L,應(yīng)定為Ⅰ類, 不定為Ⅱ類。綜合評(píng)價(jià)是按單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果的最高類別確定, 并指出最高類別的指標(biāo)。例: 某地下水樣氯化物含量400 mg/L, 四氯乙烯含量350 μg/L , 這兩個(gè)指標(biāo)屬Ⅴ類, 其余指標(biāo)均低于Ⅴ類, 則該地下水質(zhì)量綜合類別定為Ⅴ類。

1.4 影響因素識(shí)別方法

地下水不是化學(xué)純的 H2O, 而是復(fù)雜的溶液,它反映了該地區(qū)地下水的歷史演變(張人權(quán)等, 2011)?？v觀地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo), 一部分是地質(zhì)營(yíng)力作用產(chǎn)生的, 即原生化學(xué)指標(biāo), 另一部分則是人類活動(dòng)產(chǎn)生的, 即地下水污染指標(biāo)。

按前述方法評(píng)價(jià)出的地下水質(zhì)量, 不能反映出它的毒性程度和化學(xué)物質(zhì)的來源。如同是Ⅴ類水的幾個(gè)取樣井, 一個(gè)可能是氟化物過高, 另一個(gè)可能是鐵含量過高, 還有的可能是四氯化碳污染, 它們對(duì)人體的影響程度和污染狀況不同, 因而需對(duì)地下水質(zhì)量的影響因素進(jìn)行進(jìn)一步識(shí)別。本文主要通過“分類指標(biāo)影響程度”和“單指標(biāo)貢獻(xiàn)率”的計(jì)算,來識(shí)別影響地下水質(zhì)量的主要因素。

1.4.1 分類指標(biāo)影響程度

為掌握不同類型指標(biāo)對(duì)地下水質(zhì)量的影響程度, 將前述的 49項(xiàng)地下水質(zhì)量指標(biāo)按其化學(xué)性質(zhì)劃分為一般化學(xué)指標(biāo)、無機(jī)毒理指標(biāo)、毒性重金屬指標(biāo)、揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)和半揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)等5類(表3), 并引入“影響程度”的概念, 即地下水分類指標(biāo)中某類水的個(gè)數(shù)與該類水參評(píng)總個(gè)數(shù)之比, 計(jì)算公式為: 分類指標(biāo)影響程度=(分類指標(biāo)某類水個(gè)數(shù)/某類水總個(gè)數(shù))×100%。

表3 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)分類指標(biāo)表Table 3 Classification indexes of groundwater quality evaluation

1.4.2 單指標(biāo)貢獻(xiàn)率

為探求哪些指標(biāo)對(duì)Ⅳ類、Ⅴ類地下水貢獻(xiàn)較大,引擴(kuò)“超Ⅲ類水單指標(biāo)貢獻(xiàn)率”的概念, 即地下水中某指標(biāo)毒性程度達(dá)超Ⅲ類水個(gè)數(shù)與總超Ⅲ類水個(gè)數(shù)之比, 計(jì)算公式為: 單指標(biāo)超III類水貢獻(xiàn)率=(單指標(biāo)超III類水個(gè)數(shù)/超III類水總個(gè)數(shù))×100%。

在單指標(biāo)對(duì)地下水質(zhì)量影響中, 存在兩類指標(biāo),一類是地下水中原生指標(biāo), 另一類是人類活動(dòng)導(dǎo)致的污染指標(biāo), 其中“三氮”(硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨-氮)、毒性重金屬(鎘、六價(jià)鉻、鉛、汞)和有機(jī)指標(biāo)屬于“污染指標(biāo)”。

2 華北平原地下水質(zhì)量分析

2.1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

華北平原位于我國(guó)東部太行山以東、黃河以北、燕山以南、東至渤海的廣大平原, 包括北京市、天津市和河北省的全部平原區(qū)、山東省和河南省的黃河以北平原, 面積13.92萬(wàn)km2, 按地貌成因可分為山前沖積洪積傾斜平原、中部沖積湖積平原、東部沖積海積濱海平原(圖 1), 其地下水系統(tǒng)可分為灤河地下水系統(tǒng)、海河地下水系統(tǒng)和古黃河地下水系統(tǒng)(張兆吉等, 2009a)。地下水是華北平原的主要供水水源, 占總用水量的70%(張兆吉等, 2009b; 張光輝等, 2010)。近年來由于工業(yè)廢水的不合理排放、農(nóng)藥、化肥的大量施用以及其他人為因素的影響,華北平原地下水質(zhì)量發(fā)生了明顯變化(費(fèi)宇紅等, 2007; 張光輝等, 2009; 譚科艷等, 2011; 王蘭化等, 2014; 李亞松等, 2014)。

華北平原松散孔隙地下水埋藏條件, 依據(jù)沉積類型分為山前沖洪積平原、中部沖積平原和濱海沖積海積平原。垂向上, 分為 4個(gè)含水層組: 第 I含水層組, 底界埋深 10～50 m, 是地下水積極循環(huán)交替層, 開發(fā)利用意義不大, 但對(duì)生態(tài)環(huán)境具有重要作用; 第Ⅱ含水層組, 底界埋深 120～210 m, 屬于微承壓、半承壓地下水, 地下水循環(huán)交替能力較強(qiáng),是農(nóng)業(yè)用水的主要開采層位; 第Ⅲ含水層組, 底界埋深 250～310 m, 是飲用水和工業(yè)用水的主要開采層位; 第Ⅳ含水層組, 在濱海平原局部開采該層。通常將第Ⅰ、Ⅱ含水層組統(tǒng)稱為淺層地下水系統(tǒng),第Ⅲ、Ⅳ含水層組統(tǒng)稱為深層地下水系統(tǒng)。

圖1 華北平原地理位置圖Fig. 1 Geographical location of the North China plain

2.2 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的可靠性

評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源于華北平原區(qū)域地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)采集的地下水樣品, 檢測(cè)和采樣過程嚴(yán)格按行業(yè)規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制, 尤其地下水樣品采集過程嚴(yán)格參照國(guó)際規(guī)范和做法, 樣品在低溫保存下, 一周內(nèi)送達(dá)權(quán)威國(guó)家檢測(cè)中心。

采樣點(diǎn)根據(jù)華北平原的工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和施用化肥農(nóng)藥、地下水污染源等分布狀況,結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件, 采樣點(diǎn)按每 100 km23～4個(gè)的精度布設(shè), 在水文地質(zhì)條件復(fù)雜或污染較明顯地區(qū), 加密布設(shè), 共布設(shè)7000余個(gè)。采樣工作在2006—2009年4年的10—12月進(jìn)行。

樣品檢測(cè)機(jī)構(gòu)為: 國(guó)土資源部地下水礦泉水檢測(cè)中心、國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心和澳實(shí)分析(上海)有限公司等單位。

2.3 華北平原地下水質(zhì)量

采用單指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明, 在華北平原淺層地下水的4384個(gè)采樣點(diǎn)中, Ⅰ至Ⅲ類地下水的采樣點(diǎn)數(shù)占總采樣點(diǎn)數(shù)的 22%, Ⅳ類地下水的采樣點(diǎn)數(shù)占 21%, Ⅴ類地下水采樣點(diǎn)數(shù)占 57%; 在深層地下水的1679個(gè)采樣點(diǎn)中, Ⅰ至Ⅲ類地下水的采樣點(diǎn)占26%, Ⅳ類地下水的采樣點(diǎn)數(shù)占23%, Ⅴ類地下水的采樣點(diǎn)數(shù)占51%。

從區(qū)域分布來看, 由山前平原, 依次向東, 至中部平原和濱海平原, 地下水質(zhì)量呈逐漸變差特征,其中Ⅰ至Ⅲ類的地下水從49%降至3.9%, Ⅴ類地下水從21%升至86.9%。深層地下水質(zhì)量狀況好于淺層地下水(圖2)。

圖2 華北平原地下水質(zhì)量差異特征Fig. 2 Different characteristics of groundwater quality in the North China plain

2.4 影響因素識(shí)別

2.4.1 影響地下水質(zhì)量的指標(biāo)

用分類指標(biāo)計(jì)算華北平原地下水質(zhì)量的影響程度(即對(duì)超Ⅲ類地下水的影響程度)表明, 影響程度最大的是“一般化學(xué)指標(biāo)”, 對(duì)地下水質(zhì)量影響程度達(dá)70.44%, 其中淺層地下水為75.27%, 深層地下水為 57.83%。其次, 無機(jī)毒理指標(biāo), 淺層地下水為57.60%, 深層地下水為61.47%。再者, 毒性重金屬指標(biāo), 淺層地下水為 14.74%, 深層地下水為6.91%。有機(jī)指標(biāo)最低, 在淺層地下水和深層地下水中, 揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)分別為 1.14%和 0.6%; 半揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)分別為0.05%和0(圖3)。

圖3 不同分類指標(biāo)對(duì)華北平原地下水質(zhì)量影響特征Fig. 3 Influences of different classification indexes on groundwater quality in the North China plain

2.4.2 原生指標(biāo)對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)量貢獻(xiàn)率

在華北平原, 淺層地下水的超Ⅲ類水單指標(biāo)貢獻(xiàn)率較大的是原生指標(biāo), 包括: 錳、總硬度、溶解性總固體、碘化物、鈉離子、硫酸鹽、氯化物、鐵、氟化物和砷, 它們的貢獻(xiàn)率分別為73%、72%、57%、55%、44%、41%、38%、30%、21%和17%。深層地下水的超Ⅲ類水原生單指標(biāo)貢獻(xiàn)率, 分別為: 氟化物73%、碘化物53%、鈉離子52%、溶解性總固體24%、氯化物22%、pH值21%、硫酸鹽16%、錳14%、砷7%、總硬度和鐵均為5%(圖4)。

圖4 原生單指標(biāo)對(duì)華北平原超Ⅲ類淺層地下水(a)及超Ⅲ類深層地下水(b)貢獻(xiàn)率Fig. 4 Contribution rates of protogenetic components for Ⅳ-Ⅴ class shallow groundwater (a) and Ⅳ-Ⅴ class deep groun dwater (b) in the North China plain

2.4.3 疑似污染指標(biāo)對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)量貢獻(xiàn)率

在華北平原淺層地下水中, 源自人類活動(dòng)影響較大的污染指標(biāo)有: 亞硝酸鹽、硝酸鹽和銨-氮, 它們的貢獻(xiàn)率分別為20%、9.5%和6.4%。鎘、六價(jià)鉻、鉛、汞的貢獻(xiàn)率, 分別為 0.15%、0.12%、2.38%和0.06%。有機(jī)污染指標(biāo)中苯和四氯化碳對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)量貢獻(xiàn)率較大, 均達(dá)0.41%。

在深層地下水中, 源自人類活動(dòng)影響的污染指標(biāo), 亞硝酸鹽貢獻(xiàn)率為 5.4%, 鎘、六價(jià)鉻、鉛和汞的貢獻(xiàn)率分別為0.16%、0.49%、1.7%和0.24%, 有機(jī)指標(biāo)中四氯化碳的貢獻(xiàn)率為0.32%。

3 結(jié)語(yǔ)

1)區(qū)域地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)由原生天然指標(biāo)和人為活動(dòng)污染指標(biāo)構(gòu)成, 在認(rèn)識(shí)地下水質(zhì)量的同時(shí)還應(yīng)知道其影響因素。地下水質(zhì)量狀況與評(píng)價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)指標(biāo)情況密切相關(guān)。本研究在充分借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法、指標(biāo)體系和行業(yè)規(guī)范, 并參考我國(guó)新的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(報(bào)批稿)中地下水指標(biāo)限值的基礎(chǔ)上, 提出了衡量地下水質(zhì)量的單指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)和影響因素識(shí)別相結(jié)合的方法。該方法不僅反映具有明確物理意義的地下水質(zhì)量類別, 還能夠劃分區(qū)域地下水人為污染的可能性。

2)結(jié)合華北平原地下水質(zhì)量分析表明: ①華北平原地下水質(zhì)量受地質(zhì)環(huán)境和水文地質(zhì)條件控制,從山前至濱海依次變差, Ⅰ至Ⅲ類地下水從 49%降至3.9%, Ⅴ類地下水從21%升至86.9%, 深層地下水質(zhì)量好于淺層地下水; ②一般化學(xué)指標(biāo)對(duì)華北平原地下水質(zhì)量影響程度最高, 達(dá)70.44%; ③華北平原淺層地下水原生指標(biāo)錳、總硬度、溶解性總固體、碘化物對(duì)超Ⅲ類水單指標(biāo)貢獻(xiàn)率, 分別為 73%、72%、57%和 55%; 源自人類活動(dòng)影響的污染指標(biāo)貢獻(xiàn)率: 亞硝酸鹽為 20%、硝酸鹽為 9.5%及銨-氮為6.4%, 鎘、六價(jià)鉻、鉛、汞的貢獻(xiàn)率極低, 有機(jī)污染指標(biāo)中苯和四氯化碳對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)量影響貢獻(xiàn)率均達(dá) 0.41%, 深層地下水源自人類活動(dòng)影響的污染指標(biāo)主要為亞硝酸鹽, 貢獻(xiàn)率為5.4%。

致謝: 參加本研究的單位有: 河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、北京市地質(zhì)調(diào)查研究院、天津市地質(zhì)調(diào)查研究院、山東省地質(zhì)調(diào)查院和河南省地質(zhì)調(diào)查院。十幾年的合作中，大家盡心盡力，得出了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)和創(chuàng)新的認(rèn)識(shí)。在此, 對(duì)各參加工作的同仁表示感謝。

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Research on the Method for Evaluation and Influence Factors Identification of Regional Groundwater Quality: A Case Study of the North China Plain

FEI Yu-hong, ZHANG Zhao-ji, GUO Chun-yan, WANG Chun-xiao, LEI Ting, LIU Jin
Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Shijiazhuang, Hebei 050061

The groundwater quality is controlled by water-rock interaction and human activities. It is necessary to know the influencing factors when the groundwater quality is analyzed. On the basis of a rigorous analysis of the classification standard of groundwater quality and its indicators, the method combining the single factor comprehensive evaluation and the identification factor was used to measure the quality of groundwater. This method can not only reflect the classes of groundwater quality with clear physical meaning but also divide the anthropogenic pollution possibility of regional groundwater. As a case study, in the North China plain, 49 organic and inorganic targets were detected from the groundwater samples collected form 6063 representative groundwater wells. The results show that the groundwater quality in the North China plain is controlled by the geological environment and hydrogeological conditions. The general chemical index exerts the greatest influence on the quality of groundwater. According to Ⅳ-Ⅴ class shallow groundwater, and the total contribution rates of manganese, total hardness, total soluble solids, iodide, which are kinds of protogenetic component, are more than 50%. In the pollution indexes, the contribution rates of nitrite is 20%, and the influence of heavy metals and organic matter on the regional groundwater quality is very little.

North China plain; groundwater quality; evaluation; influence degree; contribution rate

P641.69; X824

A

10.3975/cagsb.2014.02.02

本文由國(guó)家973項(xiàng)目(編號(hào): 2010CB428801-1)和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào): 1212010634600)聯(lián)合資助。

2013-09-30; 改回日期: 2014-01-24。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

費(fèi)宇紅, 女, 1960年生。研究員。主要從事水文水資源方面的研究。E-mail: yuhong_fei@163.com。