農業開發區地下水污染評價

居馬·吐爾遜

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

農業開發區地下水污染評價

居馬·吐爾遜*

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

隨著農業開發利用程度地提高和農業生產活動中采用的農藥、化肥、農家肥等對地下水水產生一定的污染，采用污染指數法評價方法圈定出評價區內潛水、承壓水的受污染情況，對當地政府有計劃污染物治理、防治提供可靠的科學依據。

農業；地下水；污染；評價

1　評價區概況

評價區位于天山南麓，巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市西部，評價區面積772km2，評價區內農業活動以種植棉花、香梨為主，兼有小麥、玉米等糧食作物及蔬菜、瓜果等農作物。

評價區內地貌單元類型為山前洪積礫質傾斜平原、沖積細土平原及風積沙丘；地層巖性為砂礫石、亞粘土、亞砂土、粗砂、中細砂等。

2　污染評價因子

評價區地下水污染除受原生環境的影響外，主要與農業生產活動（農藥、化肥、農家肥等）、人類生活（生活垃圾、生活污水）有關。針對評價區污染源性質、污染物檢出及超標情況，并考慮與生活飲用水綜合評價相對應，選取礦化度、總硬度、Cl-、SO42-、NO3-、NO2-、F-、NH4+共8項化學組分作為本次地下水污染評價的因子。

2.1地下水環境背景值確定

背景值是指天然狀態下或受人類活動干擾（或污染）較少的地下水中各種物質組分的含量。由于現狀評價區是人類活動強烈的地區，地下水的原始狀況早已不復存在，所以本次利用20世紀80、90年代的水質分析資料對礦化度、總硬度、Cl-、SO42-、NO3-、NO2-、NH4+、F-的環境背景值進行確定。現以含水層類型為統計單元對各組分背景值予以確定。

2.2基準值的選擇

本次地下水環境背景值的確定依據1982～1998年進行的水文地質普查及水文地質研究有關的科研項目的中潛水水化學分析資料。上述資料的水質分析項目均為常規組分，分析結果可靠，而且20世紀80、90年代地下水受人為污染影響較小，因此可作為評價區地下水環境背景值研究確定的基準值。

2.3異常值剔除

為了獲取真實的地下水環境背景值，必須對前人水質分析數據進行異常值剔除。本次采用Grubbs檢驗法（取顯著水準α=0.01）對統計單元內的各類組分含量進行檢驗，對那些異常數據予以剔除。

Grubbs法（n＜100）公式：

式中：XK——樣本中的可疑值；

Xˉ——包括可疑值在內的樣品平均值；

S——包括可疑值在內的樣本標準差。

查Grubbs檢驗臨界值表，若G＞Gα∶n，則XK為異常值，應予剔除。

2.4背景值統計特征值計算

異常值剔除后，采用數理統計法確定各類化學組分的背景值及其特征值，應先判斷地下水化學組分含量頻數分布類型，一般采用Shapiro-wilr檢驗法（取顯著性水平α=0.05），然后根據所判定的分布類型進行背景值確定。

（1）組分含量服從正態分布，集中值為算術平均值：

標準差為算術標準差：

背景值取值范圍：

（2）組分含量服從對數正態分布，集中值為幾何平均值：

變異系數：

標準差為幾何標準差，首先計算lnXn的標準差，即：

然后對其取反對數得到標準差，即∶

變異系數：

（3）組分含量服從偏態分布，集中值為中位數Mi，n

背景值取值范圍：為奇數時：

標準差：

式中：X0.841——累積平率為84.1%時累積曲線上對應的組分濃度；

X0.5——累積平率為50%時累積曲線上對應的組分濃度。

變異系數：

Cv=Sn/Mi

背景值取值范圍：第n×15.85%個變量值～第n× 84.15%個變量值。

（4）檢出率（E）小于100%的環境背景值特征數表示方法：當E≥80%時，取檢測下限的0.7倍參加背景值統計；當50%≤E＜80%時，取中位數表示組分含量的集中值；當E＜50%時，取檢測下限表示組分含量的集中值。

根據上述統計方法，得出評價區潛水和承壓含水層地下水環境背景值，見表1。

n為偶數時：

表1　調查區地下水環境背景值統計表

3　污染現狀評價

3.1污染起始值確定

地下水污染起始值由環境背景值確定：當組分含量呈正態分布時，污染起始值：

當組分含量呈對數正態分布時，污染物起始值：

當組分含量呈偏態分布時，污染物起始值為第n× 84.15%個變量值。即把上表各組分環境背景值的上限作為起始污染值，由此確定的污染起始值（表2）。

3.2評價方法

采用內梅羅綜合污染指數法評價，計算公式：

其中：

式中：Pi——單項因子污染指數；

Ci——某評價因子實測濃度，mg/L；

C0——某評價因子污染起始值，mg/L；

P——某一水點的綜合污染指數；

Pˉi——某一水點的單項污染指數的平均值；

Pimax——某一水點的單項污染指數的最大值。

3.3評價結果分析

對本次評價區30個潛水樣品點和44個承壓水樣品點進行綜合污染指數計算，并按表3將污染程度劃分為未污染、輕度污染、中度污染和重度污染4個等級，然后圈定污染分區，生成污染程度圖（圖1）。按潛水和承壓水的污染程度分級評述如下。

表2　評價區地下水污染起始值統計表

表3　地下水污染分級標準表

3.3.1潛水

（1）未污染區。評價區大部分地區潛水屬于未污染區，面積695.76km2，占評價區面積的90.24%。綜合污染指數0.26～0.98，各評價因子含量均不超過起始值，基本保持了天然狀態。

（2）輕度污染區。主要分布于和什力克鄉農場—29團十五連一帶，在二十八團水利營西北、漢族五隊以北、睦鄰村以南、托布力其西北地段呈點狀分布，面積32.78km2，占調查區的4.25%。污染源主要為與農業生產有關的農藥、化肥、農家肥及生活污水、生活垃圾。綜合污染指數1.12～2.10，主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-、SO42-，其中硬度超起始值率87.5%，最大單項污染指數1.84；礦化度超起始值率75%，最大單項污染指數2.37；Cl-、SO42-超起始值率62.5%，最大單項污染指數2.63。

（3）中度污染區。零星分布于和什力克鄉農場以西、大墩子、哈拉蘇農場東南部、污水庫以東、蘭干鄉魚場以北、德爾特克西南、玉奇維以北一帶，面積40.88km2，占評價區的5.30%。污染類型以農業、生活污染為主，和什力克鄉農場以西主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-、SO42-，綜合污染指數2.97～4.19；污水庫以東、德爾特克西南、玉奇維以北一帶綜合污染指數2.56～2.86，主要污染因子除礦化度、總硬度、SO42-、Cl-外，NH4+也超過起始值，NH4+超起始值率83.3%；大墩子、哈拉蘇農場東南部、蘭干鄉魚場以北一帶，綜合污染指數3.04～4.58，污染因子除礦化度、總硬度、SO42-、Cl-外，主要為NO3-、NO2-、NH4+、F-，其中NO3-、NO2-最大單項污染指數分別達4.26、6.17。

（4）重度污染區。主要分布于29團十四連一帶，面積1.60km2，占評價區的0.2%。污染類型以農業污染為主，主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-、SO42-，綜合污染指數14.49，其中Cl-污染最為嚴重，單項污染指數最大值達16.25。

3.3.2承壓水

（1）未污染區。評價區大部分地區承壓水未受到污染，面積701.78km2，占評價區的91.02%。綜合污染指數0.14～0.83，各評價因子含量均不超過起始值，基本保持了天然狀態。

（2）輕度污染區。主要分布于農場畜牧隊以東、托布力其以西及雅特瑪斯林場西北一帶，呈點狀分布于29團十四連南、德爾特克南、睦鄰村北、大墩子、漢族五隊東北、二十八團水利營南、托布力其東南一帶，面積45.26km2，占評價區的5.87%。污染類型以農業、生活污染為主，農場畜牧隊以東、托布力其以西及漢族五隊東北、睦鄰村北一帶主要污染因子為礦化度、總硬度、Cl-，綜合污染指數1.15～2.27；托布力其東南、二十八團水利營南、大墩子一帶綜合污染指數1.59～1.64，污染因子主要為NO3-、NO2-、F-，最大單項污染指數分別為2.13、1.81、1.87；德爾特克南、29團十四連南、雅特瑪斯林場西北一帶綜合污染指數1.85～1.92，污染因子主要為NO2-，最大單項污染指數2.53。

（3）中度污染區。主要分布于蘭干鄉魚場以東的孔雀河東岸及哈拉蘇農場東南部、農場畜牧隊以東普惠干渠附近，雅特瑪斯林場以西普惠干渠附近，面積16.53km2，占調查區的2.14%。污染類型以農業污染為主，綜合污染指數2.82～3.58，主要污染因子為NO2-、Cl-、礦化度、總硬度、NO3-，其中NO2-單項污染指數3.67～4.68；Cl-單項污染指數5.49；礦化度、總硬度單項污染指數1.07～2.28。

（4）重度污染區。主要分布于蘭干鄉魚場東北孔雀河東岸及雅特瑪斯林場西北普惠干渠附近一帶，面積7.42km2，占調查區的0.96%。污染類型以農業污染為主，蘭干鄉魚場東北孔雀河東岸地段綜合污染指數7.54，主要污染因子為NO2-、Cl-、礦化度、F-、總硬度，其中NO2-污染程度最大，單項污染指數達10.20，Cl-單項污染指數5.49，其它組分污染程度較低；雅特瑪斯林場西北普惠干渠附近一帶綜合污染指數58.11，主要污染因子為NO2-、NH4+，其中NO2-污染極重，單項污染

指數最大可達81.50，NH4+污染程度較低，單項污染指數1.18。

4　地下水污染防治措施及建議

加強地下水資源保護，對鄉鎮農業生產和生活污水排放要嚴格執行排放標準，防止廢水排放中的污染物進入含水層而影響地下水的利用。在農業生產中要防止化肥、農藥對地下水產生的污染。要加強水質污染研究的工作，從持續發展的長遠角度進行充分的科學論證。

［1］GB 14848-1993地下水質量標準［S］.

［2］中國人民解放軍00925部隊.新疆庫爾楚園藝農場幅區域水文地質普查報告［R］.1982.

［3］新疆農業大學.干旱內陸河流域水鹽監測與模型研究及應用［R］.1998.

［4］白銘，張靜，李續續，等.塔里木盆地孔雀河流域和什里克幅、雅特瑪斯幅1∶50000水文地質調查綜合報告［R］.2015.

P641

A

1004-5716（2016）01-0142-05

2015-08-24

居馬·吐爾遜（1979-），男（維吾爾族），新疆莎車人，工程師，現從事水文地質、環境地質技術工作。