遷安市灤河中下游西側礦區地下水水質評價

孟雙雙，李玉鳳

(華北理工大學 礦業工程學院，河北 唐山 063210)

地下水評價方法多種多樣。曹學江采用單項組分分析法劃分組分所屬質量類別，進行地下水質量評價，選取主要污染因子[1]。王艷艷采用因子分析法進行地下水水質綜合評價，結合Arc GIS對污染的空間分布規律進行分析，識別出地下水污染的主要原因[2]。雷正國等運用內梅羅污染指數法對安徽省飲用水進行地下水水質評價，結果表明：該方法考慮到各評價因子在評價指標中所占的權重，評價結果具有合理性[3]。姬廣青以伊敏一號露天礦為研究對象，針對露天煤礦開采引起的地下水環境問題，從對水質和地下水資源影響兩方面進行分析。在水質方面，運用內梅羅綜合污染指數評價法評價礦區地下水污染程度，最終得出Fe、Mn超標[4]。通過對礦山開采引起的地下水環境進行評價，以預防在采礦過程中導致的地下水污染問題，保護生態環境，實現經濟、環境、社會的可持續發展。

1地下水水質現狀評價

1.1 研究區概況

遷安市位于河北省唐山市東北部，灤河的中下游地段，為河北省擴權縣。研究礦區分別位于遷安市灤河中下游西側的趙店子鎮、木廠口鎮、大五里鄉、蔡園鎮及馬蘭莊鎮，分為7個礦區。

1.2 評價區域及評價指標

(1)評價區域

該評價主要區域位于遷安市灤河中下游西側礦區，主要包括趙店子鎮、木廠口鎮、大五里鄉、蔡園鎮及馬蘭莊鎮，通過對這5個區域的地下水流特點及水文地質資料進行分析進行地下水評價。

(2)評價指標

根據研究區特點以及《環境影響評價技術導則地下水》，確定地下水評價指標為：氟化物、亞硝酸鹽、氯化物、六價鉻、氰化物、鉛、銅、鋅、鐵、錳、汞、鎘、砷，共13項。

1.3 評價方法

(1)單因子分析法

a. 對于評價標準為定值的水質因子，計算公式如下：

(1)

式中：Pi-第i個水質因子的標準指數，無綱量；

Ci-第i個水質因子的監測濃度，mg/L；

Csi-第i個水質因子的標準濃度，mg/L。

注：Pi>1，表明該水質因子已超標，標準指數越大，超標越嚴重。Csi的標準濃度參照《地下水質量標準(GB/T 14848-2017)》。

b. 對于評價標準為區間值的水質因子(如pH值)，計算公式如下：

(2)

(3)

式中：PpH—pH的標準指數，無綱量；

pH—pH監測值；

pHsu—標準中pH的上限值；

pHsd—標準中pH的下限值。

(2)內梅羅污染指數法的步驟

第一步：確定單項污染指數

(4)

式中：Ci-第i項污染物的實際檢測值；

Sij-第j個水樣中第i項污染物的標準值。

第二步：計算內梅羅污染指數

(5)

式中：Fmax—單項污染指數最大值；

F平均—單項污染指數平均值；

P—內梅洛污染指數。

第三步：根據F值按照表1規定劃分地下水質量類別。

表1所示為內梅羅污染指數法評價分級。

表1 內梅羅污染指數法評價分級

2評價結果與分析

2.1 單因子分析法評價結果分析

圖1為重金屬評價指標堆積柱形圖，圖2為非金屬評價指標堆積柱形圖。其中圖1、圖2中，序號1～20為趙店子鎮礦區采樣點，21～30為木廠口鎮礦區采樣點，31～37為大五里鄉礦區采樣點，38～54為蔡園鎮礦區采樣點，55～64為馬蘭莊鎮礦區采樣點。

圖1 重金屬評價指標堆積柱形圖

圖2 非金屬評價指標堆積柱形圖

從圖1可以得出，影響較大的重金屬評價指標為鐵、錳、鉛。其中，大五里鄉、蔡園鎮、馬蘭莊鎮礦區的鉛元素含量比較高，經分析得出該區域的鐵礦床成因類型為接觸交代-熱液鐵礦床以磁鐵礦為主，其次為赤鐵礦和褐鐵礦，伴生有鉛的產生，因此鉛含量較高。馬蘭莊鎮的銅元素含量比較高，經分析得出該區域的鐵礦床成因類型為接觸交代-熱液鐵礦床，以磁鐵礦為主，其次為黃鐵礦伴生有銅的產生，因此導致銅含量高。

從圖2可以得出，影響最為嚴重的非金屬評價指標為硝酸鹽、氨氮、氟化物，且氟化物為有毒物質。氟化物主要來源于螢石溶解，螢石存在于花崗巖、偉晶巖和正長巖中，與方解石、黃鐵礦、石英等共生。硝酸鹽主要來源于礦區內污水的排放和固體廢物在經過大氣降雨滲透到含水層中發生化學反應而引起硝酸鹽濃度升高。氨氮主要來源于礦區周圍居民生產生活所產生的污水，生活污水中所含的氮磷較多。

2.2 內梅羅污染指數法評價結果統計及分析

表2所示為內梅羅污染指數法地下水水質現狀評價結果。

表2 內梅羅污染指數法地下水水質現狀評價結果

綜上所述，根據內梅羅污染指數法所求得的研究區域的地下水類別分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。

根據圖3可以看出，運用內梅羅污染指數所得到的水質分類，達到Ⅱ類水標準的最多，其次為Ⅲ類水。從而說明該研究區水質良好。

圖3 內梅羅污染指數評價指標分類

3結論

(1)采用單因子分析法可以更加明確看出，影響較大的重金屬評價指標為鐵、錳、鉛。影響最為嚴重的非金屬評價指標為硝酸鹽、氨氮、氟化物，且氟化物為有毒物質。

(2)利用內梅羅污染指數法所得到的評價結果能夠更加詳細地將研究區地下水進行劃分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類，所得地下水水質評價結果更佳。