福州市沿?？h市區(qū)淺層地下水化學(xué)類型及水質(zhì)評(píng)價(jià)研究

劉 燕

(福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，福建 福州 350001)

地下水作為水資源的組成部分，因其分布面廣，易受污染且難以修復(fù)[1]，已成為水生態(tài)環(huán)境的重要影響因素。福州市有福建省最大的河流閩江及其他獨(dú)流入海的溪流，雨量充沛，地表水源相對(duì)充足；沿海地區(qū)人類活動(dòng)頻繁，對(duì)河流水環(huán)境、水生態(tài)的破壞較為明顯，而地下水系統(tǒng)對(duì)外界影響的響應(yīng)具有一定滯后性，在遭到破壞后治理、修復(fù)難度大[2]；劃分地下水化學(xué)類型，綜合評(píng)價(jià)地下水水質(zhì)可為福州地下水資源保護(hù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

福州市地處福建省東部，位于北緯25°16′～26°39′，東經(jīng)118°23′～120°31′；水資源分布規(guī)律與降雨基本一致，從西部山區(qū)向東部沿海遞減；年內(nèi)分配不均勻。區(qū)域內(nèi)河流密布，地表徑流發(fā)達(dá)，氣候溫濕多雨，降雨量大于蒸發(fā)量，地下水支持作用較強(qiáng)。

根據(jù)《2018年福州市水資源公報(bào)》，2018年福州市地下水源供水量為3500萬(wàn)m3，占全部供水量的1.05%。地下水資源多為分散式開(kāi)采，沿海地區(qū)開(kāi)采利用程度較高；地下水主要用于農(nóng)村居民生活、養(yǎng)殖及地?zé)衢_(kāi)發(fā)用水。地下水類型主要分為松散巖類孔隙水、風(fēng)化網(wǎng)帶狀孔隙裂隙水和基巖裂隙水三大類[3]；在沿?？h市區(qū)以松散巖類孔隙水、風(fēng)化帶網(wǎng)狀孔隙裂隙水為主，這兩類地下水作為水資源管理主要對(duì)象[4]，防污性能差、易污染，是本次評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。

2 研究數(shù)據(jù)來(lái)源及評(píng)價(jià)方法

2.1 研究范圍及檢測(cè)項(xiàng)目

調(diào)查區(qū)為福州市沿海地區(qū)，具體調(diào)查點(diǎn)分布于晉安區(qū)、馬尾區(qū)、長(zhǎng)樂(lè)區(qū)、福清市、連江縣、羅源縣6個(gè)縣(市、區(qū))，共布設(shè)81個(gè)點(diǎn)位，其中晉安區(qū)2個(gè)、馬尾區(qū)2個(gè)、長(zhǎng)樂(lè)區(qū)15個(gè)、福清市30個(gè)、連江縣21個(gè)、羅源縣11個(gè)；取樣點(diǎn)均勻分布，具體分布見(jiàn)圖1。水質(zhì)樣品為2018年11月枯水期瞬時(shí)水樣，水位一般埋深0.50～5.69m。

圖1 福州市沿?？h市區(qū)地下水采樣點(diǎn)位圖

2.2 評(píng)價(jià)方法

地下水水質(zhì)類別依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)[7]進(jìn)行劃分，由于單因子指數(shù)法評(píng)價(jià)僅考慮污染最突出因子影響，未將其他因子考慮在內(nèi)[8-9]；本次評(píng)價(jià)采用內(nèi)梅羅指數(shù)法(F值法)，該方法是一種兼顧極值或稱突出最大值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，特別考慮了污染最嚴(yán)重的因子，在加權(quán)過(guò)程中避免了權(quán)系數(shù)中主觀因素的影響，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀[10-11]。當(dāng)F<0.80，地下水質(zhì)量級(jí)別為優(yōu)良；當(dāng)0.80≤F<2.50，地下水質(zhì)量級(jí)別為良好；當(dāng)2.50≤F<4.25，地下水質(zhì)量級(jí)別為較好；當(dāng)4.25≤F<7.20，地下水質(zhì)量級(jí)別為較差；當(dāng)F>7.20，地下水質(zhì)量級(jí)別為極差。

3 結(jié)果分析

3.1 地下水化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

在對(duì)研究區(qū)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位各化學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果詳見(jiàn)表1?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)中，pH值介于5.44～7.77，平均值為6.85；其中pH<5.5(V類)站點(diǎn)有3個(gè)，占4.0%；5.5≤pH<6.5(IV類)站點(diǎn)有30個(gè)，占37.0%；6.5≤pH≤8.5(I～I(xiàn)II類)站點(diǎn)有48個(gè)，占59.0%；點(diǎn)位超標(biāo)率18.5%；pH變異系數(shù)6.45%，表明研究區(qū)酸堿度空間差異不大，總體呈中性、弱酸性。

溶解性總固體(TDS)值介于64.93～1674mg/L，平均值290.88(屬于淡水)；其中TDS≤300(I類)站點(diǎn)有63個(gè)，占77.8%；300

總硬度(TH)值介于12.87～613mg/L，平均值129.1mg/L(屬于軟水)；TH≤150(I類)有58個(gè)，占71.6%(其中0～75mg/L有23個(gè)，極軟水占28.4%；75～150mg/L有35個(gè)，軟水占43.2%)；150

陽(yáng)離子K+、Na+濃度分別為0.06～79.83mg/L和0.59～420.9mg/L，其中K+平均值8.07mg/L，變異系數(shù)為171.54%。Na+有75組水樣(占比92.6%)樣品濃度小于100mg/L(I類)，2組水樣超標(biāo)(屬IV類)，平均值為47.11mg/L，變異系數(shù)為132.58%。

Ca2+、Mg2+濃度分別為3.31～139mg/L和0.64～64.45mg/L，其中Ca2+平均值34.21mg/L，變異系數(shù)為71.25%；Mg2+平均值11.18mg/L，變異系數(shù)為103.08%。陽(yáng)離子濃度的平均值排序?yàn)?K++Na+)>Ca2+>Mg2+；K+、Na+變異系數(shù)較大。

表1 福州市沿海縣市區(qū)地下水化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)(n=81)

3.2 地下水化學(xué)類型分類

地下水化學(xué)特征受到地質(zhì)、水文、氣象、地形、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水補(bǔ)徑排條件等諸多因素影響[16]，不同區(qū)域、不同含水巖組的地下水化學(xué)成份分布均有明顯差異，卻有各自一定的變化規(guī)律。將本次采集的81組地下水水質(zhì)樣品按舒卡列夫分類法劃分，參與定名的6種主要離子換算成毫克當(dāng)量，按照劃分標(biāo)準(zhǔn)，共劃分出9種類型地下水。按照所屬區(qū)域、不同地下水類型分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2和圖2。

表2 福州市沿海縣市區(qū)地下水化學(xué)類型統(tǒng)計(jì)表(舒卡列夫分類)

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水類型較多，基本上能呈現(xiàn)某一種類型為主的特征，松散巖類含水巖組和風(fēng)化帶含水巖組均以HCO3·Cl-Na·Ca(25-A)、HCO3·Cl-Na(28-A)為主，其他類型少數(shù)?；鶐r類含水巖組由于點(diǎn)位較少，出現(xiàn)三種類型，分別為HCO3·Cl-Na(28-A)、HCO3-Na·Ca(4-A)、Cl-Na(49-A)。

圖2 地下水化學(xué)類型分布圖

3.3 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，福州市沿海地區(qū)基本已普及自來(lái)水，本次水樣主要取自民井、機(jī)井，大多作為生產(chǎn)、生活用水的備用水源，開(kāi)采的地下水大多用于洗滌，少量用于生活飲用，區(qū)域整體地下水開(kāi)采量逐年減少。地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表3和圖3，本次采集的81組水樣，F(xiàn)值在0～7.49。各含水巖組均以優(yōu)良、良好級(jí)為主，較差次之。

研究區(qū)合計(jì)13組為優(yōu)良級(jí)、39組為良好級(jí)、24組為較差級(jí)、5組為極差級(jí)，優(yōu)良級(jí)和良好級(jí)水可用于飲用水，較差級(jí)的水質(zhì)不適合飲用，可用于灌溉。

表3 地下水水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)表

圖3 內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)論和建議

福州市沿海縣市區(qū)地下水總體呈中性、弱酸性，礦化度較低，總硬度偏軟，沿海地區(qū)地下水就地補(bǔ)給，就地排泄，徑流途徑短，但受海洋影響較明顯，地下水中Cl-含量增加，地下水化學(xué)類型以HCO3·Cl-Na·Ca(25-A)、HCO3·Cl-Na(28-A)為主。

基于內(nèi)梅羅指數(shù)法，本次采集的81組水樣F平均值為良好級(jí)，研究區(qū)合計(jì)有13組為優(yōu)良級(jí)、39組為良好級(jí)、24組為較差級(jí)、5組為極差級(jí)。水質(zhì)評(píng)價(jià)中超標(biāo)指標(biāo)主要為硝酸鹽(超標(biāo)率16%)，亞硝酸鹽和氨氮超標(biāo)率較低，僅部分點(diǎn)位濃度略超。

對(duì)于氮超標(biāo)，需截污、治理周邊環(huán)境，但地下水水質(zhì)改善是一個(gè)緩慢的過(guò)程，一旦受到污染，其治理恢復(fù)是極難達(dá)到既定的目標(biāo)，重在預(yù)防，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)村地下水污染防治工作和地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)地下水資源可持續(xù)利用。