沈阳张官、 杨官地下水水质综合评价

申一顺

（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168）

0 引言

地下水对我国水资源供给起着重要作用。 据中国水资源公报统计[1]，在我国北方地区，由于地表水资源不足， 地下水供水量约占总供水量的36%。 地下水同样是沈阳市的重要供水来源，2018年沈阳市地下水源供水量占总供水量的68.11%[2]。随着我国经济的飞速发展， 对地下水的需求量也逐渐增加，近年来，地下水污染问题越来越严重[3]，因此对地下水水质进行评价， 判断地下水水质是否符合使用标准尤为重要。

地下水水质评价是根据 《地下水质量标准》GB/T 14848-2017 对地下水污染程度进行分析，评价水质是否符合饮用水要求， 为地下水资源的开发利用、管理规划提供科学依据[4]。 目前，有多种方法应用于地下水水质评价， 这些方法各有其特点及适用范围，也不可避免地具有局限性，许多学者对此进行了研究。 曾永等[5]认为模糊综合评价法无法确定主要污染物， 可能会忽视有毒有害有机污染物、 重金属等严重危害人体健康和生态环境的污染物的影响。 张彦波等[6]认为传统的灰色关联法评价过程缺乏规范性，计算过程不够简练，对于评价结果只是给出水质污染情况， 难以对水质变化趋势进行预测等。 李茜[7]等认为人工神经网络法在进行水质评价时，评价结果易出现均一化现象，同时其原理和计算过程不够简练。 庞振凌等[8]发现层次分析法的标度值可能会对评价结果造成影响，且该方法只能在现有方案中进行选择， 不能得出新方案。 张明明等[9]认为主成分分析法分析的结果是相对值，不能辨别具体的水质类别。 吴岳玲[10]认为污染指数法在计算的过程中会采用不同的数学方法，不能准确地判断该水体的综合水质类别，不便于进行水体之间的水质对比。

针对沈阳市地下水现状， 许多学者进行了研究。 李长宏[2]采用单因子指数法，评价了沈阳市地下水的整体水质状况， 发现沈阳市地下水中菌落总数、总大肠菌群、锰、铁等指标超标情况较严重。李旭春等[11]检测、评价了沈阳浑南新区水源地的地下水水质， 发现浑南新区地下水氨氮、 锰含量超标。任彦艳[12]分析评价了沈阳市地下水的水化学特征，发现沈阳市地下水水化学类型以CⅢCa型为主。李常虹等[13]对沈阳市中北部地下水水源地水质进行了综合评价。唐雯[14]评价了沈阳经济区地下水水质和污染现状， 发现地下水过度开采行为成为地下水水位动态变化的主要影响因素， 且浅层地下水普遍受到污染，并提出了地下水污染防控措施。张志全[15]分析计算了沈阳市的水资源现状，并对水资源开发利用提出建议。

沈阳水务集团三水厂张官水源位于沈阳市沈河区榆树苗圃内， 杨官水源位于沈阳市浑南区王家湾村。 沈阳水务集团三水厂水源作为沈阳市的重要饮用水水源地， 其水质优劣不仅会影响净水成本，更关系着用水居民身体健康与否，因此对其水质进行综合评价尤为重要。 本文采用的水质检测数据为2017 年至2019 年，横跨3 个年份，希望通过水质综合评价准确得出这两处地区的地下水水质优劣程度及近年来水质变化情况。

本文综合采用单因子指数法、 内梅罗污染指数法和加拿大水质指数法， 研究监测点选择沈阳水务集团三水厂张官9 号水井及杨官1-2、 杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井，通过对所有监测点在2017 年至2019 年的水质检测数据进行综合评价， 并将加拿大水质指数法与另外2 种方法进行比较，以期为地下水水质评价提供新的依据。

1 材料与方法

1.1 实验数据

在《地下水质量标准》GB/T 14848-2017 基础上， 采用2017 年至2019 年沈阳水务集团三水厂张官水源9 号水井、杨官1-2、杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井水质检测结果，检测结果见表1。 由于检测结果中氨氮、硫酸盐、氯化物、耗氧量、总硬度、铁、锰7 项指标浓度较高，具有代表性，能够较为准确地体现地下水水质情况， 因此选取这7 项指标作为评价因子。

表1 水井水质检测结果

1.2 研究方法

采用我国常用的单因子指数法与内梅罗污染指数法， 与国际上较为广泛应用的加拿大水质指数法相结合， 对沈阳水务集团三水厂张官9 号水井及杨官1-2、杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井2017 年至2019 年水质检测数据进行综合评价，选用氨氮、硫酸盐、氯化物、耗氧量、总硬度、铁、锰7项指标作为评价因子， 并将这3 种水质评价方法的优缺点进行比较。

1.3 水质评价方法

1.3.1 单因子指数法

单因子指数法[16]以《地下水质量标准》GB/T 14848-2017 作为依据， 用水体检测指标的检测数据与水质量标准进行对照， 确定上述7 项检测指标的水质类别， 选择最差类别作为该水体水质的评价结果。

1.3.2 内梅罗污染指数法

内梅罗指数[17]是1 种计权型多因子环境质量指数， 在进行计算时兼顾了单因子指数的平均值和最高值， 并考虑了污染情况最严重的指标对评价结果的影响，目前应用较多。 其计算方法如下：

（1） 首先进行水质单项组分评价，参照《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）划分上述7 项检测指标中每项指标所属级别分类，对各类参照表2确定单项成分评分值Fi。

表2 地下水质量评分表 [18]

（2）根据下列公式计算综合评分值F：

式中：F为各单项成分评分值F的平均值；Fmax为各单项成分评分值Fi的最大值；n为项数。

（3）根据综合评分值F确定水质级别，见表3。

表3 地下水质量分级表 [18]

1.3.3 加拿大水质指数法

加拿大水质指数法[19]是国际上广泛应用于饮用水水质评价的方法，从范围、频率、振幅3 方面综合评价了各个监测点的监测值是否达到了国家标准限值，根据下列公式计算水质指数WQI：

式中：F1为未达标水质指标的个数占总检测指标数量的百分比（代表范围），%；F2为未达标检测数据个数占所有监测数据的百分比 （代表频率），%；F3为振幅；P为未达标水质指标的个数，个；N为水质检测指标总数，个；q为所有水质检测数据中未达标数据的个数，个；M为水质检测数据总数， 个；S为未达标水质指标的检测值偏离标准值的倍数。

对于规定了上限值的水质指标，则

对于规定了下限值的水质指标，则

式中：ci为指标检测值，cs为该指标标准限值。

根据WQI 值划分水质类别，见表4。

表4 水质状况等级划分 [20]

2 水质评价结果

采用单因子指数法、 内梅罗污染指数法及加拿大水质指数法分别对张官9 号水井、 杨官1-2、杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井水质检测数据进行评价，评价结果见表5。

表5 水井水质评价结果

由单因子指数法评价结果可知， 张官9 号水井、杨官1-2、杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井水质各指标均达到地下水质量标准III 类，符合用水要求。 张官、杨官地下水中总硬度较高。

由内梅罗污染指数法评价结果可知， 张官9号水井、杨官1-2、杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井水质评价结果均达到地下水质量标准II 类，符合用水要求，适用于各种用途。

由加拿大指数法评价结果可知， 张官9 号水井水质逐年变好； 杨官6-1 水井水质较稳定，2017—2019 年期间水井水质没有明显变化。

由评价结果可知， 单因子指数法可以直观地得出水体中各项指标超标情况， 可以用来判断该水体水质是否符合用水需求，并作为参照，用来针对性地去除水体中浓度较高的污染物；

内梅罗污染指数法不考虑水质评价中的权重因子， 评价结果受污染情况最严重的指标影响较大，平均值对评价结果的影响被大大减弱，评价指数变化不明显，在对水体水质进行分级划分时，将综合评分值相差较大的水体划分到同一类别内，致使同类别水体水质相差较大；

而加拿大水质指数法采用调和平方加和法，评价指数变化较明显， 综合了各项指标的未达标范围、未达标指标数量和未达标次数，能够很好地抑制污染情况最严重的指标的影响， 得到一个更符合实际的结果。

只通过一种评价方法进行水质评价， 无法得出合理的评价结果， 需要结合该地区水质分布特征，选择合理的评价方法，综合分析各种评价方法得到的评价结果。

3 结论

（1）张官9 号水井、杨官1-2、杨官4-2、杨官5-1、杨官6-1 水井水质指标均符合要求。 张官、杨官地下水中总硬度较高。 张官9 号水井水质逐年变好；杨官6-1 水井水质较稳定，2017—2019 年期间水井水质没有明显变化。

（2） 单因子指数法对水体水质的评价简洁明了，可以确认水体中单项指标未达标情况，其最终水质类别由最差水质指标决定； 内梅罗污染指数法中污染情况最严重的指标对评价结果产生的影响较大，评价结果可能略低于实际水体水质情况，同类别水体水质可能相差较大； 加拿大水质指数法综合了各项指标的未达标范围、 未达标指标数量和未达标次数， 是一种较为综合的水质评价方法。 □