鞍山市地下水評價和水位、埋深與水質參數間相關性探討

李 雪

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114032)

地下水是自然界中水循環的重要組成部分，是工農業生產和人民生活的重要水資源。近年來，地下水大規模的開發利用以及工農業生產和生活造成的地下水污染問題日益嚴重，不僅破壞了生態環境，還會給人類健康帶來不可估量的危害[1]。因此，對地下水水質現狀及影響因素的相關性進行分析是十分必要的，研究結果可為地下水資源治理、實現地下水資源的可持續利用和保障經濟社會可持續發展提供有效依據。

1 鞍山市所轄縣市常規地下水概況

鞍山市常規地下水監測站點主要分布在鞍山市市區千山區以及所轄的海城市、臺安縣、岫巖滿族自治縣。千山區共有1處常規地下水監測站點，為鄔家地下水站；海城市共有4處常規地下水監測站點，分別為新立屯地下水站、耿莊子地下水站、郭家地下水站和海城地下水站；臺安縣共有1處常規地下水監測站點，為黃沙地下水站；岫巖滿族自治縣共有2處常規地下水監測站點，分別為岫巖地下水站和黃花甸子地下水站。

2 評價方法及評價因子

選取2015—2021年鞍山市常規地下水水質實測數據，依據《地下水環境質量標準》(GB/T 14848—2017)，采用單因子評價法和內梅羅綜合指數評價法對7年間鞍山市常規地下水水質進行評價[2-3]。單因子評價法是以最差的水質指標的水質類別為最終的評價結果，本文將超出Ⅲ類標準值視為超標；內梅羅綜合指數評價方法用于水質污染程度的綜合量化。首先進行各組分單因子評價，明確水質類別，根據對應關系對各單項組分確定評價值F[4]，結果見表1。

表1 內梅羅綜合指數評價法賦值結果

根據各組分評價值Fi，采用內梅羅綜合指數公式來計算各監測點的綜合指數[5-6]，即

(1)

(2)

式中：F為單項組分污染指數Fi的平均值；Fmax為單項組分污染指數Fi的最大值；n為項數。

通過F值，確定水質綜合污染等級,見表2。

表2 水質污染等級劃分

3 水質綜合評價結果

采用單因子評價法和內梅羅綜合指數評價法對2021年鞍山市常規地下水水質進行評價，將超出Ⅲ類標準值視為超標，確定水質類別和水質污染等級，監測數據和評價結果見表3、表4和圖1。

表3 2021年鞍山市常規地下水水質監測數據 單位：mg/L

圖1 鞍山市常規地下水水質綜合評價指數

由表4和圖1可知，鞍山市區千山區的常規地下水站鄔家地下水站水質評價結果為Ⅴ類水，水質污染等級為差，但只有硝酸鹽超標，其他項目均達標。海城市的常規地下水站中，海城地下水站水質評價結果為Ⅲ類水，水質污染等級為良好；耿莊子地下水站水質評價結果為Ⅴ類水，水質污染等級為極差，主要超標項目為總硬度、溶解性總固體、揮發性酚類和硝酸鹽；新立屯地下水站水質評價結果為Ⅳ類水，水質污染等級為差，只有鐵超標，其他項目均達標；郭家地下水站水質評價結果為Ⅴ類水，水質污染等級為極差，主要超標項目為總硬度、揮發性酚類和硝酸鹽。臺安縣的常規地下水站黃沙地下水站水質評價結果為Ⅴ類水，水質污染等級為極差，主要超標項目為總硬度、溶解性總固體、錳、揮發性酚類和硝酸鹽。岫巖滿族自治縣的常規地下水站中岫巖地下水站和黃花甸子地下水站水質評價結果均為Ⅲ類水，水質良好。兩種評價結果基本一致，總體說明千山區、海城市和臺安縣常規地下水均有超標現象，污染程度嚴重，岫巖滿族自治縣常規地下水水質良好。

超標主要是由于對地下水的過量開采而引起的水動力場和水文地球化學環境的改變，使土壤及其下沉沉積物中的鈣鎂易溶鹽、難溶鹽由固相向水中轉移導致的，并且鞍山市是重工業城市，海城市、臺安縣以及市區工廠較多，部分工業廢水和生活污水不經處理向地下直接排放，工業產生的廢渣以及生活垃圾等固體廢物隨意堆放，農業灌溉和過量施用的農藥、化肥殘留在土壤中，部分氨氮經硝化作用轉化為硝酸鹽氮，硝酸鹽氮易溶于水[7]，隨降水和淋溶作用進入地下，導致地下水中硝酸鹽含量升高[8-9]。

4 地下水埋深、水位以及水質參數間相關性分析

運用統計產品與服務解決方案(SPSS)中的皮爾森相關性統計學方法[10]分析地下水水質參數相互之間以及各參數與埋深和水位之間的相關性，從而更好地了解水質的影響因素。皮爾森積差相關系數用于衡量兩個定量和變量之間的線性相關程度，它是表征有直線關系的兩變量間，相關關系密切程度和相關方向的統計指標。鞍山市地下水水質參數間以及與埋深、水位的相關性分析結果見表5。

表5 鞍山市常規地下水水質參數間相關性分析

由表5可以看出，鞍山市常規地下水中溶解性總固體和硝酸鹽除與鐵無明顯相關性外，與其他參數均呈顯著正相關；總硬度除與鐵和耗氧量無明顯相關性外，與其他參數均呈顯著正相關；硫酸鹽與溶解性總固體、總硬度、氯化物和硝酸鹽均顯著正相關；氯化物僅與鐵無明顯相關性，與其他參數均呈顯著正相關；鐵與所有參數均無明顯相關性；錳、揮發性酚類和亞硝酸鹽除與硫酸鹽和鐵無明顯相關性外，與其他參數均呈顯著正相關；耗氧量與溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽呈顯著正相關，與錳、揮發性酚類、亞硝酸鹽呈極其顯著正相關；水位和埋深與水質參數間并無明顯相關性。

5 結 語

鞍山市常規地下水水質評價結果顯示，岫巖滿族自治縣常規地下水站以及海城市海城地下水站水質良好，鞍山市區千山區鄔家地下水站和海城市新立屯地下水站僅有一個參數超標，水質污染等級為差，海城市耿莊子地下水站、郭家地下水站以及臺安縣黃沙地下水站水質超標項目較多，水質極差。單因子評價法和內梅羅綜合指數評價法兩種評價結果基本一致，總體說明千山區、海城市和臺安縣常規地下水均有超標現象，污染嚴重，岫巖滿族自治縣常規地下水水質良好。

海城市新立屯地下水站僅有鐵超標，鐵與其他參數并不存在顯著相關性，因此，無其他參數超標，而海城市耿莊子地下水站、郭家地下水站以及臺安縣黃沙地下水站共有總硬度、溶解性總固體、錳、揮發性酚類和硝酸鹽超標，這些參數間存在顯著的相關性，彼此之間互相影響，這也是超標原因之一。

對水質參數間相互影響機理進行研究分析的同時也需加強對工業“三廢”的排放、農村地區農藥化肥的合理使用、畜牧業排放的管理以及生活污染排放的監管力度，這些也是地下水污染防治的關鍵。健全法制，加強地下水資源保護，是實現人類社會可持續發展的有效措施。