單因子水質標識指數法在貴州省洋水河流域地下水水質評價中的應用

江峰，劉漢武，吉勤克補子，王若帆，焦恒

單因子水質標識指數法在貴州省洋水河流域地下水水質評價中的應用

江峰1，劉漢武2，吉勤克補子1，王若帆1，焦恒1

（1. 貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊，貴州 遵義 563000；2. 貴州省地礦局第二工程勘察院，貴州 遵義 563000）

本文利用水質標識指數法對洋水河流域81件地下水進行了系統的水樣采集化驗成果，對流域地下水進行綜合評價，洋水河流域地下水以Ⅱ類水為主；次為Ⅲ類水；劣于Ⅳ類水樣占比14.8%。利用三種水質評價方法對流域地下水分別進行評價，梅羅綜合指數法評價結果最差，水質標識指數法和地下水質量標準法評價結果均能反應流域地下水質情況；水質標識指數法能更直觀地反應水質類別及與水質目標間差異，體現水質標識指數法的優越性。

單因子水質標識指數法；洋水河流域；地下水；水質評價

水質標識指數法是目前較好的水質評價方法，大多用于地表水系水質評價（郭勁松等，2000；孫偉光等，2010；薛巧英等，2004；徐祖信，2005；胡成等，2011），本文采用該方法探索對貴州省洋水河流域地下水水質進行了評價，評價結果優于傳統內梅羅地下水質量評價結果。

1 工作區簡介

洋水河流域地下水系統污染源可分為農業、生活及工礦企業污染兩類。其中工礦業污染源較為集中，上游磷礦開采加工生產，改變了地下水系統水平衡狀態、水巖作用，導致水化學組分變化較大?；凇逗畮r組及巖溶地下水系統劃分專題研究》對洋水河流域四級劃分基礎，按地下水系統補給、徑流、排泄條件，對邊界條件清楚、水力聯系密切的地下水單元劃分為9個地下水系統（表1、圖1）。

圖1 洋水河流域地下水系統劃分圖

1-地下水系統界線及系統名稱 2-水庫及名稱 3-河流及名稱 4-鄉鎮駐地 5-村寨駐地

2 評價方法

某地下水的水質檢測指標i的單因子水質指數Pi由一位整數及小數點后二位有效數字組成，表示為：

Pi= X1.X2X3（1）

式中：X1代表第i項水質檢測指標的水質類別；X2代表監測數據在X1類水質變化區間中所處的位置，根據公式按四舍五入的原則計算確定；X3代表水質類別與功能區劃設定類別的比較結果，視評價指標相對地下水對應水質類別標準值的污染程度，X3為一位或兩位有效數字。本文流域地下水的X3設定類別參照值均為Ⅲ類水。

依據“從劣原則”判定水質級別；地下水質量綜合評價，按單指標評價結果最差的類別確定，并指出最差類別的指標。

表1 洋水河流域地下水系統劃分表

依托貴州省地勘基金項目“貴州省1∶5萬水文地質調查”采集測試洋水河流域81件地下水樣品。水樣采集按照《水質采樣樣品的保存和管理技術規范》（HJ493-2009）進行，檢測在貴州省地質礦產中心實驗室完成。檢測溶解性總固體(TDS)，主要陽離子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)，主要陰離子( HCO3－、SO42－、Cl－)以及部分微量元素離子。K++Na+、Ca2+、Mg2+采用陽離子色譜儀測定；HCO3－、SO42－、Cl－采用陰離子色譜儀測定。

根據初步分析評價，結合《地下水質量標準（GBT14848-2017）》水質類別評價標準，流域地下水的水質評價指標主要選擇溶解性總固體（TDS）、硫酸鹽（SO42-)、硝酸鹽（NO32-）、氟化物（F-）、氨氮（以N計）、耗氧量（CODMn）、鋁（Al）及總硬度等8項。

3 水質評價

3.1 理化性質

貴州省洋水河流域地下水理化性質良好，無可見異物，無異臭和味；pH值7.0～8.1，平均7.4，呈中性。

圖2 洋水河流域地下水水質類別餅圖

3.2 評價結果

對貴州省開陽縣洋水河流域81件地下水的水質標識指數進行了水質標識指數Pi計算，并對流域地下水進行了水質評價。

評價結果，流域地下水水質標識指數Pi計算值介于1.90～11.3之間。其中Pi值2～3的Ⅱ類水36件，為主要水質類別，占比44.4%；Pi值3～4的Ⅲ類水有33件，占比40.7%；Pi值4～5的Ⅳ類水5件，占比6.2%；Pi值小于2的Ⅰ類水3件，占比3.7%；Pi值大于5的Ⅴ類水4件，占比4.9%。

評價結果，流域地下水以Ⅱ類水為主，適用于各類用途；其次為Ⅲ類水，適用于集中供水水源地；水質劣于Ⅳ類水樣占比14.8%。（圖2）

4 討論

4.1 流域地下水質特征

根據洋水河流域81件地下水水質綜合評價結果繪制如圖3所示的流域地下水質級別分布圖，從圖中可以看出，洋水河流域地下水水質多集中在Ⅱ類和Ⅲ類之間。H116、S1560、JC03、H1164以及S531等5個水樣，超出Ⅴ類水標準。S531號總硬度含量高達2518.44mg/L，溶解性總固體（TDS）2200mg/L，硫酸鹽（SO42-）3224.61mg/L，超過Ⅴ類水標準限值。H1216為煤礦礦坑排水，H1164為磷礦巷道排水，其水質超標組分有所不同。煤礦開采巷道涌水富含硫酸鹽（SO42-），高達900mg/L；磷礦開采豎井受磷礦開采層位巖性控制；總硬度1783.91mg/L，超Ⅴ類水限值。

圖3 洋水河流域地下水水質類別散點圖

根據水質劣于Ⅲ類水，已不適用于集中式生活飲用水源，為查明超標水點所在地下水系統水質超標原因及提出水環境治理建議，針對水質劣于Ⅲ類水水樣進行超標組分統計分析，繪制如圖4所示的超標組分頻數圖，可以看出，主要超Ⅲ類水標準的指標有總硬度、氨氮、硫酸鹽（SO42-）、耗氧量（CODMn）以及氟化物（F-）等五項指標。其中硫酸鹽超標4件，占超標水樣9件的44.4%，其次為氟化物2件，占比22.2%，總硬度、氨氮以及耗氧量為1件，占比11.1%。

4.2 評價結果分析

分別采用內梅羅綜合指數法以及《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017)的地下水質評價方法進行評價對比，并將三者評價結果進行對比分析，以選擇出最適用的水質評價方法，進而判斷單因子水質標識指數法的合理性以及適用性。

圖4 洋水河流域地下水超標組分頻數圖

《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017)采用以下方法進行水質評價：

按照單指標所在的限值范圍確定該類指標地下水質量類別，指標限值相同時，從優不從劣；

地下水質量綜合評價時，按照單指標評價結果最差的類別確定該地下水質的最終評價級別。

利用前述兩種水質評價方法對洋水河流域地下水質分別進行評價，評價結果匯總見表2。

表2 三種水質評價方法評價結果統計表

從表2可以看出水質標識指數法和地下水質量標準推薦方法得到的水質評價結果相類似，僅存在較小差別，而傳統內梅羅綜合指數法評價結果差異非常大。首先，水質標識指數法評價結果中，Ⅱ類水和Ⅲ類水最多，合占比約85.7%，優質的Ⅰ類水和劣質水較少，占比僅24.3%；利用水質標識指數法進行評價的結果有著同樣的分布趨勢，不同之處在于其Ⅱ類水和Ⅲ類水占比相對較少僅為82.5%，而傳統內梅羅綜合指數法評價結果中以Ⅰ類和Ⅱ類水為主，占比高達88.9%，而Ⅲ類水為零，評價結果明顯不符合工作區實際。其次，從三種方法的評價結果頻數分布圖（圖5）可以看出，水質標識指數法和地下水質量標準法評價得出的水質評價結果幾乎一致，并且其各類水質頻數基本相當，而利用傳統內梅羅綜合指數法的差異非常大。總體上，就地下水質評價結果而論，水質標識指數法和地下水質量標準法評價結果最接近實際。

圖5 三種水質評價方法評價結果頻數圖

5 結論

1）洋水河流域地下水總體以Ⅱ類水為主，適用于各類用途；其次為Ⅲ類水，主要適用于集中供水水源地；水質劣于Ⅳ類的水樣占比較少，僅占14.8%。

2）利用三種水質評價方法進行綜合對比發現，梅羅綜合指數法評價結果最差，水質標識指數法和地下水質量標準法評價結果最能反應流域地下水質情況。

3、按照《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017)強制性國家標準進行評價，符合相關法規要求。

郭勁松，龍騰銳，霍國友，王紅．2000．四種水質綜合評價方法的比較[J]．重慶建筑大學學報，22(4)：6-12．

孫偉光，邢佳，馬云，葉珍，宋利臣，周軍．2010．單因子水質標識指數評價方法在某流域水質評價中的應用[J]．環境科學與管理，35(11)： 181-194.

徐祖信．2005．我國河流單因子水質標識指數評價方法研究[J]．同濟大學學報，33(3)： 321-325.

胡成，蘇丹．2011．綜合水質標識指數法在渾河水質評價中的應用[J]．生態環境學報，20(1)： 186-192.

薛巧英，劉建明．2004．水污染綜合指數評價方法與應用分析[J]．環境工程，22(1)： 64-69.

The Application of Single Factor Water Quality Identification Index Method to the Evaluation of Groundwater Quality in the Yangshuihe River Basin

JIANG Feng1LIU Han-wu2JI Qinkebuzi1WANG Ruo-fan1JIAO Heng1

(1-The 114th Geological Brigade, Guizhou Bureau of Geological and Mineral Resources, Zunyi, Guizhou 563000; 2-The 2nd Engineering Survey Institute, Guizhou Bureau of Geological and Mineral Resources, Zunyi, Guizhou 563000)

81 groundwater samples are collected and tested systematically in the Yangshui River Basin. The test results show that the pH values range from 7.0 to 8.1 with an average of 7.4. The comprehensive evaluation of groundwater in the Yangshui River basin is carried out by use of the single factor water quality identification index method. The evaluation results show that the groundwater in the Yangshui River basin is generally good in quality, dominated by class II water, suitable for various purposes. The class III water is mainly suitable for the centralized water supply source. The water samples in quality is inferior to class IV are relatively few, only 14.8%. At the same time, three kinds of water quality evaluation methods are used for evaluating the groundwater in the basin. The results show that traditional Nemero comprehensive index method is the worst, whereas single factor water quality identification index method and groundwater quality standard method can reflect the groundwater quality in the basin, but the single factor water quality identification index method can more intuitively reflect the water quality category and the differencebetween water quality categories and water quality objectives which shows the superiority of single factor water quality identification index method.

single factor water quality index method; Yangshui River basin; groundwater; water quality evaluation

2020-04-03

貴州省地勘基金項目“貴州省1∶5萬水文地質調查”（2019-01號）

江峰（1991-），男，四川內江人，工程師，從事水工環地質研究工作

劉漢武（1994-），男，貴州遵義人，助理工程師，從事水工環地質研究工作

X824

A

1006-0995（2021）01-0151-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.029