澗河上下游水質(zhì)質(zhì)量評(píng)價(jià)及相關(guān)關(guān)系分析

何繼山，郭 林

（1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南鄭州 450001；2. 河南省地球化學(xué)生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450001）

隨著社會(huì)發(fā)展和生活水平的提高，周邊環(huán)境中存在的對(duì)人類健康有害的因素尤其是影響水環(huán)境的因素，越來越引起人們的關(guān)注。澗河是伊洛河盆地內(nèi)重要的河流之一，是沿岸農(nóng)田重要的灌溉水源，與周邊人們的日常生活發(fā)展密切相關(guān)。因此，開展?jié)竞恿饔蛩|(zhì)調(diào)查是十分必要的。本文以伊洛河盆地污染調(diào)查為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)澗河上下游水質(zhì)變化進(jìn)行研究，探討上下游水質(zhì)變化情況，為澗河治理并為下游洛陽地區(qū)市民的健康提供科學(xué)依據(jù)（趙云霞等，2011）。

在進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，水質(zhì)指標(biāo)較多，對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響程度各異，影響程度的差異以及各個(gè)水樣間的差異需要通過數(shù)學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)。單因素方差分析主要是對(duì)樣本數(shù)據(jù)誤差原因進(jìn)行分析，通過比較不同樣本間均值是否相等判斷分類型自變量對(duì)數(shù)值型因變量的影響是否具有顯著性（史占國等，2010）。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

伊洛河盆地位于河南省西部，地理?xiàng)l件優(yōu)越，四季分明，氣候宜人，年平均氣溫14.2℃，降雨量546mm。東與鄭州相鄰，西臨三門峽，北跨黃河與焦作相接，南與平頂山相連，東西長約179km，南北寬168km。盆地大部地區(qū)屬洛陽市管轄，同時(shí)還有鄭州、三門峽市2個(gè)地市，共有鞏義市、義馬市、澠池縣、偃師市、孟津縣、伊川縣、新安縣、洛寧縣、宜陽縣9個(gè)縣級(jí)單元。

1.2 環(huán)境現(xiàn)狀

伊洛河盆地內(nèi)，有伊河、洛河和澗河3條主要的河流，根據(jù)2015年采集水樣的分析結(jié)果，伊河和洛河流域，無論是地下水還是地表水都有有機(jī)污染指標(biāo)檢出的情況，但是在綜合污染評(píng)價(jià)的結(jié)果中，沿伊河和洛河，并未出現(xiàn)有嚴(yán)重污染的現(xiàn)象。工作區(qū)內(nèi)水質(zhì)較差的水樣點(diǎn)位于義馬市—洛陽市段澗河流域。根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果及實(shí)際調(diào)查認(rèn)定澗河上游義馬市地區(qū)是個(gè)典型污染的區(qū)域。

義馬市西北部毗鄰澗河，傍河而建有眾多大型化工企業(yè)，據(jù)周邊居民介紹，該地區(qū)的淺井水早已不做飲用水井甚至不做灌溉用，僅供洗衣。在對(duì)澗河流域進(jìn)行調(diào)查時(shí)，上下游地區(qū)設(shè)6個(gè)水樣點(diǎn)，水樣點(diǎn)位置見圖1。新安縣磁澗鎮(zhèn)附近澗河的下游取樣點(diǎn)3個(gè)，包括1個(gè)澗河河水水樣。澗河河岸五組地下水樣，取樣層位較淺，都位于地表粉土之下的第一個(gè)含水層組，含水層巖性都為砂卵石，滲透性較好。從河水與地下水的補(bǔ)給關(guān)系來看，取樣處澗河河床平緩，地勢基本與河岸持平，澗河河水會(huì)隨時(shí)間推移不斷下滲，澗河的污染在一定程度上對(duì)周邊地下水質(zhì)造成影響。

圖1 澗河流域取樣點(diǎn)布置Fig.1 The sampling point layout of Jianhe river

取樣點(diǎn)與澗河相對(duì)位置如圖2所示，SLY129位于新安縣境內(nèi)的澗河南岸200m處，為一民用淺井水，井深25m左右，間歇、分散開采；SLY130為SLY129北側(cè)澗河河水，河水較清澈，流量較小；SLY131位于洛陽市城關(guān)鎮(zhèn)一洗車店內(nèi)，該處即為澗河北岸；SLY135位于義馬市常村澗河南岸，由村民人工開挖而成，井深僅為6m，距澗河約100m；SLY136位于澗河南岸，井深約20m，距澗河河岸約100m；SLY137位于義馬市澗河北岸。井深約15m，水位埋深10m，距澗河北岸約200m。

圖2 取樣點(diǎn)與澗河相對(duì)位置圖Fig.2 The relative position diagram of sampling point and Jianhe

水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果及超III類因子見表1，其中SY130為澗河河水。

表1 澗河流域水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.1 The water quality evaluation results of Jianhe river basin

2 水質(zhì)數(shù)據(jù)及水質(zhì)概況

澗河流域6組水樣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見表1，僅有上游SY136綜合評(píng)價(jià)為IV類水，其余5個(gè)水樣均為V類水，水質(zhì)影響因子各不相同。例如點(diǎn)SY135超標(biāo)因子中有有機(jī)指標(biāo)苯并a芘，但是在其他水樣甚至在義馬市周邊的水樣都未檢出苯并a芘，因此認(rèn)為苯并a芘超標(biāo)并不是由于區(qū)域的大規(guī)模污染而致的，而僅僅與個(gè)別點(diǎn)的臨時(shí)環(huán)境改變有關(guān)?？傆捕戎笜?biāo)等常規(guī)指標(biāo)則在所有的水樣中都有體現(xiàn)，且都是超標(biāo)因子。此外，其它的因子也可作出同樣的結(jié)論，如SY135中的亞硝酸根指標(biāo)和澗河下游SY130的F-離子。這些因子只能作為點(diǎn)狀的研究對(duì)象，對(duì)于大范圍的水質(zhì)評(píng)價(jià)，其影響較弱。針對(duì)這6組水樣，我們選取的常規(guī)水化學(xué)指標(biāo)及數(shù)據(jù)見表2，把總硬度、溶解性總固體、pH、EC、Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-、F-，12個(gè)共有且在一定程度上影響地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果的指標(biāo)做為探討澗河上下游水質(zhì)狀況變化的依據(jù)。

表2 澗河流域采樣點(diǎn)常規(guī)指標(biāo)及含量（單位：mg/L，pH無量綱）Tab.2 The conventional index and content of sampling point in Jianhe river basin (unit:mg/L,The pH non-dimensional)

3 單因素方差分析

3.1 單因素方差分析基本思想

方差分析主要根據(jù)來自多個(gè)母體的樣本，檢驗(yàn)他們所屬的母體是否為同一母體的問題。方差分析分為單因素方差分析和多因素方差分析，其中單因素方差分析因只考慮單一因素對(duì)指標(biāo)的影響是否顯著，計(jì)算過程和操作較為簡單，應(yīng)用較為廣泛（郭嗣琮等，2001；邢航，2008）。

單因素方差分析的基本思想是把描寫觀察值之間變異的離均差平方和分解為某些因素的離均差平方和及隨機(jī)抽查誤差的離均差平方和，進(jìn)而計(jì)算相應(yīng)的均方差，構(gòu)成F統(tǒng)計(jì)量，因此又稱為F檢驗(yàn)。

單因素中的LSD法：用t檢驗(yàn)完成各組均數(shù)見的比較，故比較適合于一對(duì)平均數(shù)間的比較，或多個(gè)平均數(shù)都與對(duì)照組平均數(shù)比較。易放大一型錯(cuò)誤，接受備擇假設(shè)，檢驗(yàn)出顯著差別。

S-N-K： 全 稱 Student Newman KeulsTest。 是運(yùn)用較廣泛的一種兩兩比較方法。它采用Student Range 分布進(jìn)行所有組均值間的配對(duì)比較（張文彤，2013）。

3.2 單因素方差分析結(jié)果

對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行單方差分析，共分為6組，每一個(gè)水樣代表一組數(shù)據(jù)。每組數(shù)據(jù)有12個(gè)數(shù)值，方差分析結(jié)果見表3。表3中F值=0.258，P值=0.934＞0.05，即6組數(shù)據(jù)均數(shù)間的差異性較小。S-N-K分析結(jié)果見表4，S-N-K按0.05的水平，將無顯著差異的6組數(shù)據(jù)歸為一組，即這6組數(shù)據(jù)在12個(gè)指標(biāo)的控制下，是不存在顯著差異性的。

表3 單因素方差分析結(jié)果Tab.3 The single factor analysis of variance

表4 LSD多重比較數(shù)據(jù)分組Tab.4 The grouping of LSD multiple comparison data

4 探討

結(jié)合背景資料，雖然以上6組水質(zhì)數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不存在顯著差異，說明了澗河上游水質(zhì)差是導(dǎo)致下游水質(zhì)變差的直接原因，但是澗河在向下游排泄的過程中，沿程不斷的接受其他小型河流的匯入，同時(shí)也不斷的補(bǔ)給地下水，污染的程度會(huì)有所減輕。在澗河河岸，有各種類型的企業(yè)分布，澗河在很大程度上接受工廠的污水，上下游接受的污水類型不同，造成污染類型的不同，但從數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)上來說，上下游的污染息息相關(guān)，要在一定程度上減緩澗河河水污染的現(xiàn)狀。雖然澗河河岸的水質(zhì)大多較差，但是離河較遠(yuǎn)的地區(qū)并未出現(xiàn)過多的水質(zhì)污染現(xiàn)象，因此，有必要采取措施，防止水質(zhì)差的澗河河水進(jìn)一步下滲影響周邊地下水水質(zhì)，進(jìn)而影響居民的生活起居。

5 結(jié)論

伊洛河盆地內(nèi)部澗河流域自上游義馬市至下游洛陽市段地表水和地下水水質(zhì)均較差，澗河上下游共6組水樣，其中包括一組地表水樣，按照《區(qū)域地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》(DZT0288-2015)進(jìn)行水質(zhì)質(zhì)量評(píng)價(jià)，僅有一組評(píng)價(jià)為IV類水，其余五組皆為V類水。

澗河上游地區(qū)與下游地區(qū)的地下水水質(zhì)相關(guān)性較好，上下游水質(zhì)不存在明顯的差異。地表水與淺層地下水之間相互作用，澗河上游水質(zhì)差是澗河下游水質(zhì)差的主要原因。

為改善澗河流域上下游地下水水質(zhì)，要采取措施控制澗河周邊尤其是上游義馬市段企業(yè)的排污，地表水水質(zhì)得到改善，地下水水質(zhì)也會(huì)逐漸的改善。