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關(guān)于淮南市區(qū)淺層地下水污現(xiàn)狀評(píng)價(jià)
論文關(guān)鍵詞：地下水污染 評(píng)價(jià) 淮南
論文摘要：該文在深入開(kāi)展淮南市區(qū)工作的基礎(chǔ)上，分別應(yīng)用模糊理論和綜合水質(zhì)指數(shù)法，從不同角度對(duì)該區(qū)淺層地下水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果表明，本區(qū)不同的水質(zhì)級(jí)別與污染源有著明顯的相關(guān)性，污染程度和規(guī)模與城市功能分區(qū)具一定的關(guān)系。
淮南市淺層地下水在正常情況下是清澈透明、無(wú)臭無(wú)味的，且懸浮物少，基本上反映了本區(qū)水質(zhì)的本底狀況。但由于淮南市是一個(gè)以煤炭行業(yè)為主體的綜合性城市(由中、小城區(qū)組成的多中心城鎮(zhèn)群)，且隨廠建鎮(zhèn)、城鄉(xiāng)結(jié)合。因而人類活動(dòng)程度高，所造成的污染源不僅種類繁多、規(guī)模大而且有一定特點(diǎn)。淺層地下水的污染已不僅體現(xiàn)在微量成分上，常量組分上也有反映。
1淮南市淺層地下水環(huán)境現(xiàn)狀
1.1微量成分
銅、鋅、鉛、鉻的特點(diǎn)是除銅外，其它檢出率皆超過(guò)50%，檢出率較高;但除11號(hào)點(diǎn)下邪村(參見(jiàn)圖1)鉛檢出超標(biāo)(國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，下同)外，其它皆未超標(biāo)(表l)，整個(gè)市區(qū)所取樣點(diǎn)沒(méi)有檢出汞和鎬。
酚的檢出率較低，但超標(biāo)率較高達(dá)24%。其檢出最高值為0.29mg/l(賴山新河紙廠)，超標(biāo)1朽倍。氰普遍檢出，但含量一般在標(biāo)準(zhǔn)的一、二個(gè)數(shù)量級(jí)以下。中發(fā)現(xiàn)，一些距工業(yè)區(qū)甚遠(yuǎn)的地區(qū)水井中酚、氰含量較高(潘集西北部)，表明其不完全來(lái)自工業(yè)污染，很可能是長(zhǎng)期引用水灌溉日漸累積造成的。區(qū)內(nèi)化學(xué)耗氧量最高達(dá)9.smg/1，超標(biāo)近4倍，反映出局部有機(jī)污染較重。
1.2常蟹組分
(l)硬度和硫化度75個(gè)水樣點(diǎn)表明，礦化度最大值為1.859/1，超標(biāo)率為6.6腸;硬度最大值為49.7H“，超標(biāo)率為8%。兩者超標(biāo)率相當(dāng)，且分布規(guī)律一致，于區(qū)內(nèi)形成了較為穩(wěn)定的分布面積(圖1)。
(2)州值統(tǒng)計(jì)表明，1987年市區(qū)淺層地下水PH平均值為7.578，其中淮河以南為7.567，淮河以北為7.619;1990年P(guān)H平均值為7.171，其中淮河以南為7.129，淮河以北為7.340�？梢�(jiàn)，pH值變化呈下降趨勢(shì)，下降速率淮河以南大于淮河以北。由此可見(jiàn)市區(qū)地下水污染源大多屬酸性。1982年市區(qū)曾測(cè)得弱酸性酸雨說(shuō)明地下水從補(bǔ)給源開(kāi)始已遭到了酸的污染。
(3)三氮三氮含量較低。硝酸根含量最高為14.97mg/1，遠(yuǎn)低于45mg/1.但NH+及NO3-離子普遍檢出，且局部超標(biāo)，進(jìn)一步說(shuō)明了區(qū)內(nèi)存在有機(jī)污染。
1.3地下水化學(xué)類型
市區(qū)地下水化學(xué)類型較為復(fù)雜。按舒氏分類法有11種類型，其中多數(shù)是以HCO3為主要陰離子類型(圖2).局部地帶如位于山前地帶的山王鎮(zhèn)工農(nóng)村3號(hào)點(diǎn)，HCO3卻降為次要陰離子，而Cl一成了主要陰離子，顯然是污染所致。
上述可見(jiàn)，市區(qū)淺層地下水微量成分含量表明，個(gè)別點(diǎn)或局部地段已嚴(yán)重超標(biāo);常量組分大都具明顯的異常表現(xiàn)。淺層地下水污染已具一定規(guī)模，局部已相當(dāng)嚴(yán)重。
2淺層地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)
2.1評(píng)價(jià)方法及原理
地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法很多，在評(píng)價(jià)模式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量分級(jí)等方面都存在不同的認(rèn)識(shí)。本文在認(rèn)真分析了區(qū)域地下水污染特征的基礎(chǔ)上，采用了模糊集理論與綜合水質(zhì)指數(shù)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。
(1)模糊集理論法首先建立各評(píng)價(jià)參數(shù)相對(duì)于不同水質(zhì)級(jí)別的隸屬函數(shù)關(guān)系，構(gòu)成模糊矩陣，并對(duì)諸評(píng)價(jià)參數(shù)配以適當(dāng)權(quán)重，通過(guò)復(fù)合運(yùn)算，求出不同水質(zhì)級(jí)別的隸屬度，然后根據(jù)隸屬度大小確定水質(zhì)級(jí)別。
(2)綜合水質(zhì)指數(shù)法該法是通過(guò)計(jì)算出每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)單個(gè)指標(biāo)的污染指數(shù)和權(quán)重大小，考慮多個(gè)指標(biāo)復(fù)合而得到綜合水質(zhì)指數(shù)(PI)，然后據(jù)水質(zhì)分指數(shù)的檢出和超標(biāo)情況確定PI的分級(jí)界線來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。
2.2參數(shù)及地下水分級(jí)
淮南市城市特點(diǎn)，決定了市區(qū)淺層地下水污染是以工業(yè)、煤礦生產(chǎn)影響為主，兼有生產(chǎn)、居民生活等方面因素共同作用造成的。考慮區(qū)內(nèi)所取的分布較為均勻的97個(gè)水樣點(diǎn)所檢的37個(gè)水化學(xué)成分的檢出及超標(biāo)情況，選取了酚、氰、氟、COD、三氮、氯、硬度、礦化度等8個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)。
分級(jí)考慮的基本原則是地下水飲用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域本底濃度。通常國(guó)家飲水標(biāo)準(zhǔn)考慮了各指標(biāo)對(duì)人體健康危害的限量，是正常生理活動(dòng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，只要參數(shù)含量接近或超過(guò)飲水準(zhǔn)，便可認(rèn)為地下水已明顯受到污染，并以此作為三級(jí)水。而把區(qū)域本底濃度作為地下水開(kāi)始受到污染的起始濃度(據(jù)區(qū)域檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算)確定為一級(jí)水標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此限制條件并參照前人評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，把本區(qū)淺層地下水水質(zhì)分為5個(gè)級(jí)別(見(jiàn)表2)。
2.3權(quán)重的選取
權(quán)重選取的合理性，直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文采用國(guó)家飲水標(biāo)準(zhǔn)與主觀分析判斷相結(jié)合的方法。一方面，根據(jù)水質(zhì)指數(shù)Ci/Si (Ci為實(shí)測(cè)值，Si為國(guó)家飲水標(biāo)準(zhǔn))的大小確定權(quán)重。Ci/Si大權(quán)重亦大，反之就小。因?yàn)閲?guó)家飲水標(biāo)準(zhǔn)已考慮了各參數(shù)對(duì)人體健康的危害限量，含有一定的權(quán)重因素，另一方面，考慮各參數(shù)本身地球化學(xué)特性及對(duì)的危害程度，人為地對(duì)各參數(shù)賦予權(quán)重大小�？紤]上述兩方面因素將所得的兩種權(quán)重(ai.bi)進(jìn)行代數(shù)積并歸一化，得到修正后的權(quán)重Ai，即
2.4綜合評(píng)價(jià)
(l)模糊集法綜合評(píng)價(jià)是通過(guò)復(fù)合運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的。鑒于本次評(píng)價(jià)的8項(xiàng)參數(shù)主因素控制并非突出的特點(diǎn)，選用了一次型作為隸屬函數(shù)模型。用Q表示綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(1x5)階行模糊矩陣，則Q=A·R。式中A為經(jīng)歸一化得到的一個(gè)(lx8)階行權(quán)重模糊矩陣;R為由單個(gè)評(píng)價(jià)因子行矩陣組成的一個(gè)(8x5)階模糊關(guān)系矩陣。最后通過(guò)復(fù)合運(yùn)算得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果.
(2)綜合水質(zhì)指數(shù)法綜合水質(zhì)法指數(shù)(月)是通過(guò)下式計(jì)算得到，即
式中俄為評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重(同上)，Ii為水質(zhì)分指數(shù)，C為實(shí)測(cè)值，C0為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。評(píng)價(jià)的水質(zhì)質(zhì)量分級(jí)方法是將水樣點(diǎn)的計(jì)算值PI依大小順序排列，列出表格，并寫(xiě)明各水樣點(diǎn)的水質(zhì)分指數(shù)，據(jù)各樣點(diǎn)的乙檢出和超標(biāo)情況確定PI分級(jí)界線。據(jù)上述原則將該區(qū)地下水水質(zhì)分為5級(jí)(表3)并與表1的水質(zhì)級(jí)別相對(duì)應(yīng)。由此可得出每個(gè)水樣點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
3評(píng)價(jià)結(jié)果分析
3.1兩種評(píng)價(jià)方法比較
(l)兩種評(píng)價(jià)方法所得結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，所得出的水質(zhì)級(jí)別都具有中間多兩頭少的特點(diǎn)(見(jiàn)表4、表5)。說(shuō)明評(píng)價(jià)結(jié)果是可信的。
(2)“模法”是一種主因素突出型的評(píng)價(jià)方法�！澳７ā痹u(píng)價(jià)的分辨率比綜合水質(zhì)指數(shù)法高，能較準(zhǔn)確地反映客觀實(shí)際。本次評(píng)價(jià)按水質(zhì)指數(shù)法沒(méi)有劃出一級(jí)水質(zhì)，不太合理，如69、70號(hào)樣點(diǎn)(圖5)，其評(píng)價(jià)參數(shù)水質(zhì)分指數(shù)沒(méi)有一個(gè)超過(guò)0.5，指數(shù)法定為I級(jí)水，顯然不合實(shí)際。此外水質(zhì)指數(shù)法評(píng)價(jià)中往往掩蓋了較大值的存在，從而使地下水惡化程度降低，造成評(píng)價(jià)上的錯(cuò)誤，如87、33號(hào)等樣點(diǎn)的評(píng)價(jià)參數(shù)中有兩項(xiàng)超標(biāo)，水質(zhì)指數(shù)法卻定為I級(jí)水，顯然有誤，而“模法”定為I級(jí)水較為有據(jù)。
由于“模法”能較好地處理這類不確定間題，因而本次評(píng)價(jià)主要采用該法的評(píng)價(jià)結(jié)果。只是在“模法”評(píng)價(jià)中出現(xiàn)了確定級(jí)別較為困難的4個(gè)樣點(diǎn)時(shí)，采用了指數(shù)法評(píng)價(jià)的結(jié)果。如80號(hào)點(diǎn)(0.45、0.45、0、0、0)、73號(hào)點(diǎn)(0.46、0.46、0、0、0)等，考慮到指數(shù)法評(píng)價(jià)出水質(zhì)級(jí)別偏低而上述4個(gè)水樣均處于I、l級(jí)水準(zhǔn)，故4個(gè)水樣點(diǎn)均取l級(jí)。
3.2評(píng)價(jià)結(jié)果分析
據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(圖6)，淮南市區(qū)淺層地下水水質(zhì)狀況具有如下特點(diǎn)。
(l)在92個(gè)評(píng)價(jià)水樣點(diǎn)中，從I至v級(jí)皆有分布，其中1級(jí)水最少(4個(gè))。說(shuō)明本區(qū)地下水大多出現(xiàn)了程度不同的污染�？傮w看，I、l級(jí)水點(diǎn)居多，占65.2%，W、v級(jí)水點(diǎn)較少，占30.4%;從分布面積看，l、，級(jí)水點(diǎn)占面積的72.74%，IV、v級(jí)水點(diǎn)約占24.5%�？梢�(jiàn)本地下水大都處輕污染狀態(tài)，重及嚴(yán)重污染的水分布較為局限，但已具一定比例(表4)。
(2)淮河以北和淮河以南的水質(zhì)級(jí)別資料表明，兩區(qū)域I至v級(jí)水皆有分布，但污染程度和規(guī)模有明顯差別(表6)。淮河以北l、l級(jí)水質(zhì)點(diǎn)27個(gè)，占71.79%;重及嚴(yán)重污染點(diǎn)9個(gè)，占23.08%。而淮河以南l、皿級(jí)水質(zhì)點(diǎn)32個(gè)，占60.38%;N、v級(jí)水質(zhì)點(diǎn)19個(gè)，占35.85%。明顯淮河南面較北面污染嚴(yán)重。這與南面廠礦企業(yè)集中(建有礦井九對(duì)，企業(yè)800多家)、北面廠礦企業(yè)少且分散(三對(duì)礦井，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)為主)以環(huán)境為主的城市功能分區(qū)有關(guān)。
(3)淮北南質(zhì)變好該嚴(yán)與此區(qū)塊長(zhǎng)期引用北面的茨淮新河劣質(zhì)水灌溉有關(guān)。靠近淮河因受淮河污水(全市工業(yè)企業(yè)排放廢水的90%以上進(jìn)入淮河)影響，水質(zhì)漸差。特別于河道彎曲地帶，因地勢(shì)低洼，水質(zhì)明顯變差。如段灣、祁集兩地(圖5)。泥河兩岸的地下水質(zhì)受泥河污水影響不甚明顯，僅在下游有所反映，可能與該河上游切割不深，下游水位較低河道開(kāi)闊有關(guān)。
(4)淮河以南總體看，受廠礦企業(yè)布局的控制，水質(zhì)分布較北面復(fù)雜的多。西部地區(qū)為淮南市主要煤炭開(kāi)采區(qū)，建有大小礦井七對(duì)，大量工礦企業(yè)廢水的排放使得該區(qū)塊淺層地下水不僅污染重而且水質(zhì)分布復(fù)雜。其中西南面山前地帶和東南面李一、李二礦附近水質(zhì)嚴(yán)重污染，前者與壽縣化肥廠及淮南礦務(wù)局化工廠排污有關(guān)，后者與附近礦區(qū)的礦井水排放有關(guān)。中部地區(qū)，從泉山至田家庵一線，主要為機(jī)關(guān)、學(xué)校及居民生活區(qū)，地勢(shì)較高，受污水影響小，水質(zhì)較好。但在淮河的彎曲地段，如安成鎮(zhèn)陸塘村，地勢(shì)低洼，水質(zhì)變差。東部地區(qū)，出現(xiàn)了水質(zhì)嚴(yán)重下降的兩個(gè)區(qū)塊，一是窯河至大通一線，一是本區(qū)東南角。經(jīng)，兩者都與長(zhǎng)期引用窯河及高塘湖劣質(zhì)污水灌溉有關(guān)，前者還與九龍崗、大通礦(已報(bào)廢)長(zhǎng)期開(kāi)。
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