張 彥

(河北省保定水文水資源勘測(cè)局，河北保定071003)

飲水安全問題是我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)過程當(dāng)中一個(gè)重大的問題，它既涉及到人民群眾的生命健康，又涉及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，成為全面建設(shè)小康社會(huì)的重要支撐條件［1］。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、人口增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加快，保障城市飲用水水質(zhì)、水量的安全，變得越來越重要。

保定市城市飲用水水源地包括地表水西大洋水庫(kù)水源地和地下水一畝泉水源地。保定市屬于資源性缺水地區(qū)，受氣候影響西大洋水源地的水量存在著難以保障的困難，而地下水相對(duì)于地表水來說，在水量和水質(zhì)方面具有更好的穩(wěn)定性和優(yōu)越性。但由于地下水的污染具有污染物流動(dòng)緩慢，污染源難以查找以及污染不易清除等特點(diǎn)，如果不進(jìn)行專門監(jiān)測(cè)，很難及時(shí)采取措施。筆者根據(jù)2007～2012年的監(jiān)測(cè)資料，通過對(duì)保定市地下飲用水水源地水質(zhì)安全現(xiàn)狀以及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，以期掌握保定市地下飲用水水源地水質(zhì)安全現(xiàn)狀以及為合理調(diào)配和利用地下水資源提供依據(jù)。

1 一畝泉水源地概況

一畝泉水源地位于保定市西北部的低山丘陵區(qū)，滿城縣與保定市交界處(圖1)，基巖裂隙水發(fā)育，含水巖組以白云巖為主。主要補(bǔ)給來源為大氣降水入滲、地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給，其次是灌溉回滲水和污水渠的滲漏補(bǔ)給等［2］。一畝泉水源地建于1960年，當(dāng)時(shí)有生產(chǎn)井21眼，日開采量為3.92萬m3，主要為保定市的供水水源，但由于地下水的過度開采，一畝泉已經(jīng)枯竭，在水源地周邊形成大面積的漏斗群。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)［3］，2009年該漏斗群內(nèi)埋深大于30 m的區(qū)域面積為877.1 km2，最大埋深達(dá) 42.56 m，一畝泉水源地中心埋深31.32 m。地下水的下降導(dǎo)致了諸多的地質(zhì)災(zāi)害和水質(zhì)變差，威脅著保定市的供水安全。

為減少對(duì)地下水資源的超采，保定市已封閉了大批市區(qū)自備井，并嚴(yán)禁自來水管網(wǎng)覆蓋區(qū)新打自備井，逐步增加地表水供水量，自2000年西大洋水庫(kù)引水入市以后，一畝泉水源地的超采問題得到極大緩解，每年可減少大約2 400萬 m3的開采量。同時(shí)制定了一畝泉水源區(qū)污染防治管理辦法，劃定了三級(jí)保護(hù)區(qū)，關(guān)停了周邊大部分的造紙、化工等高污染企業(yè)，減少了因污水下滲造成的地下水污染，水源地水質(zhì)得到明顯改善。

2 數(shù)據(jù)來源、評(píng)價(jià)項(xiàng)目及檢測(cè)方法的選取

保定市地下飲用水水源地水質(zhì)安全評(píng)價(jià)現(xiàn)狀年選用2012年，水質(zhì)監(jiān)測(cè)井共有4眼(見圖1)。各采樣點(diǎn)樣品的采集和檢測(cè)方法均按照《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》［4］的要求由河北省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心保定分中心完成。

評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括一般化學(xué)指標(biāo)、污染項(xiàng)目和毒性項(xiàng)目［5］，有pH值、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽氮、揮發(fā)酚、總硬度、氯化物、六價(jià)鉻、氟化物等。

3 安全評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

城市飲用水水源地水質(zhì)安全評(píng)價(jià)采用水質(zhì)指數(shù)法［6－7］。首先計(jì)算水源地的水質(zhì)指數(shù)，然后對(duì)水源地進(jìn)行分級(jí)，判定水質(zhì)是否安全。

3.1 水質(zhì)指數(shù)的計(jì)算

水質(zhì)指數(shù)的計(jì)算分三個(gè)步驟，分別計(jì)算單項(xiàng)指數(shù)(Ii)、分類指數(shù)(IL)和水質(zhì)指數(shù)(WQI)。

3.1.1 單項(xiàng)指數(shù)(Ii)的計(jì)算

每個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的單項(xiàng)指數(shù)按式(1)計(jì)算:

當(dāng)Ciok＜Ci＜Ciok+1時(shí)，

式中:Ci為i項(xiàng)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的實(shí)測(cè)濃度，mg/L;Ciok為i項(xiàng)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的k級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L;Ciok+1為i項(xiàng)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的k+1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L;Iiok為i項(xiàng)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的k級(jí)指數(shù)值。

3.1.2 分類指數(shù)(IL)的計(jì)算

在單項(xiàng)指數(shù)的基礎(chǔ)上計(jì)算分類指數(shù)IL。

(1)對(duì)第一類項(xiàng)目(污染項(xiàng)目)，分類指數(shù)I1按式(2)計(jì)算:

(2)對(duì)第二、三類項(xiàng)目(一般化學(xué)指標(biāo)、毒性項(xiàng)目)，分類指數(shù) I2、I3按式(3)計(jì)算:

3.1.3 水質(zhì)指數(shù)(WQI)的計(jì)算

水質(zhì)指數(shù)取三類分類指數(shù)的最高者，按式(4)計(jì)算:

3.2 特殊情況的處理

3.2.1 pH 值的指數(shù)(IpH)計(jì)算

pH值是一個(gè)以氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)為計(jì)量單位的參數(shù)，當(dāng)pH值處于6.5～8.5范圍時(shí)，認(rèn)為水體處于正常的緩沖范圍內(nèi)，其指數(shù)按10計(jì)算;當(dāng)pH值超出上述范圍時(shí)，需考慮實(shí)測(cè)值對(duì)當(dāng)?shù)靥烊槐尘爸档钠x度，偏離度﹤±1時(shí)，IpH按20計(jì);偏離度處于 ±1～±1.5時(shí)，IpH按20～60計(jì);偏離度處于 ±1.5～ ±2時(shí)，IpH按60～80計(jì);當(dāng)偏離度≥ ±2時(shí)，IpH按100計(jì)。

3.2.2 兩級(jí)或多級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值相等的處理

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中兩分級(jí)值或多分級(jí)值相同時(shí)，單項(xiàng)指數(shù)按式(6)計(jì)算:

式中，n為相同標(biāo)準(zhǔn)值個(gè)數(shù)。

3.2.3 Ci﹥ Cio5時(shí)的處理

當(dāng)Ci﹥Cio5時(shí)，為劣于5級(jí)水體，其單項(xiàng)指數(shù)一律計(jì)為Ii＞100。

3.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)指數(shù)

3.3.1 水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)指數(shù)

水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)共分5級(jí)，每級(jí)都有相應(yīng)的分級(jí)指數(shù)，各單項(xiàng)指數(shù)即按此標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算(表1)。

表1 水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)指數(shù)

3.3.2 水質(zhì)指數(shù)(WQI)的含義

水質(zhì)指數(shù)的含義為:0＜WQI≤20，水資源質(zhì)量為1級(jí)，是水質(zhì)優(yōu)良的供水水源地;20＜WQI≤40，水資源質(zhì)量為2級(jí)，是水質(zhì)良好的供水水源地;40＜WQI≤60，水資源質(zhì)量為3級(jí)，是水質(zhì)尚好的供水水源地;上述三類均為水質(zhì)合格即安全的水源地。60＜WQI≤80，水資源質(zhì)量為4級(jí)，水源已受到污染，深度處理后才能用于飲用目的;80＜WQI≤100，水資源質(zhì)量為5級(jí)，屬嚴(yán)重污染水源地;WQI＞100，水資源質(zhì)量為劣于5級(jí)，屬極嚴(yán)重污染的水源地。水資源質(zhì)量為4級(jí)以上的，均屬受污染的水源地，為不安全的水源地。

4 評(píng)價(jià)結(jié)果

4.1 水質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)

一畝泉水源地共設(shè)4眼監(jiān)測(cè)井，分別是要莊村、北馬村、北奇村和石家莊村。2012年，要莊村監(jiān)測(cè)井水質(zhì)指數(shù)在36.2～52.8之間，平均值為39.5，水資源質(zhì)量全年多數(shù)為2級(jí)，少數(shù)為3級(jí);北馬村監(jiān)測(cè)井水質(zhì)指數(shù)在41.6～49.1之間，平均值為45.4，水資源質(zhì)量均為3級(jí);北奇村監(jiān)測(cè)井水質(zhì)指數(shù)在34.0～37.5之間，平均值為36.2，水資源質(zhì)量均為 2級(jí);石家莊村監(jiān)測(cè)井水質(zhì)指數(shù)在36.4～40.1之間，平均值為38.1，水資源質(zhì)量全年多數(shù)為2級(jí)，少數(shù)為3級(jí)(見表2)。

在一畝泉水源地的4眼監(jiān)測(cè)井中，位于水源地西部邊緣的北馬村在滿城縣城附近，北部邊緣的要莊村在漕河岸邊，兩者受人為因素的影響較大，故而水質(zhì)略差;而位于水源地中心地帶的北奇村和南部邊緣的石家莊村水質(zhì)較好。

綜上所述，一畝泉水源地要莊村、北奇村和石家莊村監(jiān)測(cè)井水資源質(zhì)量為2級(jí)，水質(zhì)為良好，北馬村監(jiān)測(cè)井水資源質(zhì)量為3級(jí)，水質(zhì)為尚好，均為安全的水源地。

表2 一畝泉水源地水質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)表

4.2 單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)

2012年，一畝泉水源地的4眼監(jiān)測(cè)井中，第一類污染項(xiàng)目高錳酸鹽指數(shù)在0.33～0.93 mg/L之間，各眼監(jiān)測(cè)井的平均值在0.50～0.53 mg/L之間，水質(zhì)級(jí)別均為1級(jí);第二類項(xiàng)目一般化學(xué)指標(biāo)中總硬度在234～396 mg/L之間，平均值在258～341 mg/L之間，為2級(jí)或3級(jí)水質(zhì);第三類有毒項(xiàng)目氟化物在 0.10 ～0.46 mg/L，平均值在 0.18 ～0.29 mg/L 之間，水質(zhì)級(jí)別均為1級(jí)(見表3)。

在各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中，總硬度對(duì)水質(zhì)指數(shù)的影響較大，也是最接近安全線的指標(biāo)。4眼監(jiān)測(cè)井總硬度均在2級(jí)以上，北馬村全部為3級(jí)，要莊村11.1%為3級(jí)。

5 單項(xiàng)指標(biāo)的濃度趨勢(shì)分析

5.1 分析方法的選定及水質(zhì)參數(shù)的選擇

趨勢(shì)分析采用國(guó)際上流行的季節(jié)性肯德爾檢驗(yàn)方法，季節(jié)性肯德爾檢驗(yàn)用于測(cè)試數(shù)據(jù)不完整，數(shù)據(jù)隨季節(jié)規(guī)律變化的多年資料進(jìn)行分析，較適用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析。選用一畝泉水源地4眼監(jiān)測(cè)井的2007～2012年的水質(zhì)以及埋深監(jiān)測(cè)序列，水質(zhì)參數(shù)選擇氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、pH值、總硬度、氯化物、硝酸鹽氮等6項(xiàng)主要參數(shù)，運(yùn)用 PWQTrend2010(Professional water trend)水質(zhì)趨勢(shì)分析軟件進(jìn)行水質(zhì)濃度趨勢(shì)分析，結(jié)果如表4。

表3 一畝泉水源地單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)表

5.2 結(jié)果分析

由表4可以看出，在濃度趨勢(shì)分析中，一畝泉水源地4眼監(jiān)測(cè)井的埋深呈高度顯著下降趨勢(shì)，說明這期間地下水的外界補(bǔ)給比較充足，地下水位得到非常顯著的上升。pH值都呈現(xiàn)出顯著和高度顯著下降趨勢(shì)。pH值是地下水中酸堿度的反映，若地下水處于弱酸性的條件下，將導(dǎo)致地下水永久硬度增高，應(yīng)加以注意。4眼監(jiān)測(cè)井的硝酸鹽氮濃度均呈現(xiàn)出高度顯著升高趨勢(shì)，這與大量的無機(jī)和有機(jī)氮肥的施用有關(guān)，雖然目前一畝泉地下水源地的硝酸鹽氮的絕對(duì)濃度并不是很高，但如果對(duì)此不加以控制，隨時(shí)間增長(zhǎng)，硝酸鹽氮將成為主要污染物;另外，北馬村由于臨近滿城縣城，其硝酸鹽氮的絕對(duì)濃度要遠(yuǎn)大于其他3眼監(jiān)測(cè)井的濃度，這應(yīng)與城市污水的污染有直接的關(guān)系，應(yīng)加大滿城縣城城市控制排污的處理力度。總硬度除了北馬村顯著下降外，其他地區(qū)無明顯升降趨勢(shì)，這應(yīng)與地下水位上升所起到的稀釋作用有關(guān)，但由于總硬度是各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中對(duì)水質(zhì)指數(shù)的影響最大的，也是最接近安全線的指標(biāo)，因此，應(yīng)格外關(guān)注當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)總硬度的變化趨勢(shì)。

注:“↑”表中表示顯著上升趨勢(shì);“↑↑”表示高度顯著上升趨勢(shì);“↓”表示顯著下降趨勢(shì);“↓↓”表示高度顯著下降趨勢(shì);“－”表示無明顯升降趨勢(shì)

6 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)保定市一畝泉水源地水質(zhì)安全的評(píng)價(jià)以及單項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的濃度趨勢(shì)分析，得出以下結(jié)論:

(1)一畝泉水源地要莊村、北奇村和石家莊村監(jiān)測(cè)井水資源質(zhì)量為2級(jí)，水質(zhì)良好，北馬村監(jiān)測(cè)井水資源質(zhì)量為3級(jí)，水質(zhì)尚好，均為安全的水源地。

(2)在單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)中，一般化學(xué)指標(biāo)中的總硬度是對(duì)水質(zhì)指數(shù)影響最大的項(xiàng)目，北馬村監(jiān)測(cè)井的總硬度達(dá)到了水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)保定市一畝泉水源地在2007～2012年間，埋深呈現(xiàn)高度顯著下降趨勢(shì)，地下水位得到顯著上升;pH值均呈現(xiàn)出顯著和高度顯著下降趨勢(shì);毒性項(xiàng)目硝酸鹽氮濃度均呈現(xiàn)出高度顯著升高趨勢(shì)，北馬村硝酸鹽氮的絕對(duì)濃度要遠(yuǎn)大于其他監(jiān)測(cè)井的濃度。

針對(duì)保定市地下水飲用水源地目前的實(shí)際情況，為保證水源地的飲水安全，建議從以下幾方面入手:

(1)根據(jù)本文對(duì)一畝泉水源地水質(zhì)安全的評(píng)價(jià)表明，總硬度是對(duì)水質(zhì)指數(shù)影響最大的項(xiàng)目，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其監(jiān)控，找出其變化的主因，同時(shí)利用數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)其變化趨勢(shì)，做好預(yù)警預(yù)報(bào)研究。

(2)在條件允許的情況下，應(yīng)增加一些必要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，比如有機(jī)化合物、農(nóng)藥、人體干擾物等的監(jiān)測(cè)。

(3)水源地周邊的生態(tài)環(huán)境影響著水源地安全，有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周邊重點(diǎn)地區(qū)的點(diǎn)源污染的監(jiān)控，同時(shí)加強(qiáng)農(nóng)村面源污染的控制。

(4)本文只是針對(duì)一畝泉水源地水質(zhì)安全方面的評(píng)價(jià)，但其實(shí)際存在著水量難以保證的問題，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其水量安全方面的評(píng)價(jià)以及加強(qiáng)如何提高供水保證率和如何更加合理利用和分配地下水資源的研究。

［1］翟浩輝.把握重點(diǎn)，統(tǒng)籌規(guī)劃，保障城市飲用水水源地安全［J］.南水北調(diào)與水利科技.2006，4(5):1－3.

［2］宋玉環(huán).保定市一畝泉水源地地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的選?。跘］.第六屆全國(guó)工程地質(zhì)大會(huì)論文集［C］.2000.

［3］保定市水利局.保定市水資源公報(bào)［R］.2009.

［4］長(zhǎng)江流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.SL219－98水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社.1998.

［5］朱黨生，張建永，程紅光，等.城市飲用水水源地安全評(píng)價(jià)(Ⅰ):評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法［J］.水利學(xué)報(bào).2010，41(7):778－785.

［6］河北省水利廳.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市飲用水水源地水質(zhì)通報(bào)發(fā)布工作的通知(冀水資［2006］25號(hào))［S］.2006.

［7］衣強(qiáng)，毛戰(zhàn)坡，彭文啟.飲用水水源地評(píng)價(jià)方法研究［J］.給水排水.2006，S1:6 －10.