河北省地下水飲用水源地水質(zhì)變化分析

顏金玲， 龔家國(guó)， 任 政， 王 英， 潘世兵

(1.河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056038； 2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院， 北京 100038)

1 研究背景

地下水是華北地區(qū)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要供水水源，相比地表水而言，地下水水量穩(wěn)定，水質(zhì)好。但近些年由于地下水超采、環(huán)境污染以及工業(yè)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的影響[1-2]，地下水水質(zhì)狀況不容樂(lè)觀[3]。文冬光等[4]在研究中國(guó)東部主要平原地區(qū)地下水質(zhì)量與污染評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)，華北平原地區(qū)直接可以飲用的地下水(Ⅰ～Ⅲ類(lèi)水)僅占23.4%，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后可以飲用的地下水(Ⅳ類(lèi)水)占21.8%，須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)處理后才能飲用的地下水(Ⅴ類(lèi)水)占54.8%；淺層地下水中Ⅰ～Ⅲ類(lèi)水僅占22.2%，深層地下水中Ⅰ～Ⅲ類(lèi)水僅占26.45%。在2013年國(guó)家北方地下水污染調(diào)查結(jié)果中，華北平原地區(qū)淺層地下水可以直接飲用的占比較低[5]，據(jù)《2018年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，全國(guó)10 168個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)中水質(zhì)為Ⅳ、Ⅴ類(lèi)的占86.2%，主要超標(biāo)指標(biāo)為錳、鐵、渾濁度、總硬度、溶解性總固體、碘化物、氯化物、三氮以及硫酸鹽等指標(biāo)。唐克旺等[6]對(duì)全國(guó)城市地下水飲用水源地水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)研究結(jié)果表明，2004年全國(guó)水質(zhì)不安全水源地占49.47%，河北省水質(zhì)不安全水源地占49.73%。席北斗等[7]研究發(fā)現(xiàn)，京津冀地區(qū)2013年有72%的淺層地下水受到污染，其中有機(jī)物污染較為嚴(yán)重，污染比例占到29.17%。李圣品等[8]在對(duì)2013-2017年全國(guó)地下水質(zhì)分布及變化特征的研究中指出，針對(duì)20項(xiàng)常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，河北省2013-2016年存在9項(xiàng)超標(biāo)指標(biāo)，2017年存在10項(xiàng)超標(biāo)指標(biāo)，且每年均超過(guò)8項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)10%以上，在這些年份中2017年超標(biāo)項(xiàng)最多，其中總硬度、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽以及鐵、錳在2017年的超標(biāo)率均升高，是全國(guó)地下水水質(zhì)較差的城市之一。

水質(zhì)安全是飲水安全的重要前提，地下水飲用水源地作為城鎮(zhèn)生活直接供水水源，其水質(zhì)變化關(guān)系到人民身體健康和生命安全[9-10]。水質(zhì)評(píng)價(jià)是水污染治理工作中的基礎(chǔ)內(nèi)容，定期檢測(cè)、評(píng)價(jià)水質(zhì)，分析水質(zhì)超標(biāo)原因是制定合理的水污染防治策略的重要科學(xué)基礎(chǔ)[11-12]，也是對(duì)地下水飲用水源地管理、制定水源地水質(zhì)凈化策略的主要參考依據(jù)。國(guó)內(nèi)外研究者通過(guò)分析水源地所在位置的地質(zhì)特點(diǎn)、所在含水層巖系以及人類(lèi)活動(dòng)等方面分析地下水飲用水源地水質(zhì)超標(biāo)的原因[13]，如董少杰等[14]通過(guò)分析地質(zhì)原因以及人類(lèi)活動(dòng)因素發(fā)現(xiàn)青島市18處地下水飲用水源地水質(zhì)超標(biāo)主要是農(nóng)業(yè)、工業(yè)及農(nóng)村非點(diǎn)源污染所致；劉啟龍等[15]對(duì)黑龍江省綏化市第一水源地水質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，水源地水質(zhì)污染主要受地質(zhì)環(huán)境和各種污染源的影響；崔健等[16]通過(guò)研究齊齊哈爾市的土地利用類(lèi)型變化分析水質(zhì)變化的原因，發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)與工礦用地土地資源的長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)是直接影響該地區(qū)地下水水質(zhì)的主要土地利用方式；危潤(rùn)初等[17]通過(guò)研究土地利用類(lèi)型與地下水污染空間分布之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)工業(yè)用地、居民和商業(yè)用地、城市交通設(shè)施與地下水之間存在較好的相關(guān)性。

河北省地處北方缺水地區(qū)，為加強(qiáng)地下水污染防控，提升地下水飲用水源地安全，近年來(lái)國(guó)家和地方采取一系列措施。為理清河北省地下水飲用水源地水質(zhì)變化情況，本研究基于2000和2018年地下水飲用水源地水質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，從單一指標(biāo)與綜合評(píng)價(jià)兩方面分析水源地水質(zhì)變化，并通過(guò)水源地保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的土地利用類(lèi)型變化分析水質(zhì)變化的原因，為水源地水質(zhì)改善和污染防治提供科學(xué)支撐。

2 研究區(qū)域概況

河北省地處華北平原，介于36°05′N(xiāo)～42°40′N(xiāo), 113°27′E～119°50′E之間，總面積1 888 km2，東臨渤海、內(nèi)環(huán)京津，西為太行山，北為燕山，燕山以北為張北高原，是中國(guó)唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海濱的省份，地形以河北平原為主，地跨海河、灤河兩大水系。地下水是河北省主要供水水源，2018年地下水資源量為124.41×108m3，地下水供水量達(dá)到總供水量的58.2%。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究水質(zhì)數(shù)據(jù)主要有兩個(gè)來(lái)源，其中2000年水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為《全國(guó)城市飲用水水源地安全保障規(guī)劃》項(xiàng)目數(shù)據(jù)成果，2018年水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目《京津冀地區(qū)地下水飲用水源地基礎(chǔ)資源環(huán)境狀況調(diào)查》的數(shù)據(jù)成果；土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)云平臺(tái)(http://www.dsac.cn/DataProduct/Index/200804)。

河北省共有地下水飲用水源地200多處，2000年以來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、外流域調(diào)水和自然條件變化等原因，水源地?cái)?shù)量和位置變化較大。為了準(zhǔn)確地對(duì)比水質(zhì)的變化，選取42個(gè)位置沒(méi)有變化的地下水飲用水源地進(jìn)行分析研究，其分布位置見(jiàn)圖1。

圖1 所選取的河北省地下水飲用水源地位置及其編號(hào)

選取的42個(gè)水源地中按照地下水埋藏類(lèi)型分為承壓水和潛水；按照含水層介質(zhì)類(lèi)型分類(lèi)有孔隙水、巖溶水和裂隙水。水源地具體情況見(jiàn)表1，表1中編號(hào)對(duì)應(yīng)圖1中水源地位置。

表1 所選取的地下水飲用水源地概況

選取24項(xiàng)地下水水質(zhì)指標(biāo)開(kāi)展評(píng)價(jià)分析，具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 地下水水質(zhì)指標(biāo)分類(lèi)表

利用地下水飲用水源地保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的土地利用類(lèi)型變化進(jìn)行水質(zhì)變化原因解析，土地利用數(shù)據(jù)為30 m×30 m分辨率的柵格數(shù)據(jù)。

3.2 研究方法

同一水源地采用不同的評(píng)價(jià)方法得到的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果不盡相同[18],綜合采用單一指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)兩種方法進(jìn)行水質(zhì)安全評(píng)價(jià)。其中依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)[19]進(jìn)行單一指標(biāo)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)為不超標(biāo)水質(zhì)，Ⅳ、Ⅴ類(lèi)為超標(biāo)水質(zhì)，并通過(guò)超標(biāo)率及超標(biāo)倍數(shù)表現(xiàn)水質(zhì)的超標(biāo)程度。在此基礎(chǔ)上，選取標(biāo)準(zhǔn)中推薦的F值法[20]進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，F(xiàn)值法與模糊綜合評(píng)價(jià)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法等綜合評(píng)價(jià)方法相比，其結(jié)果值較高，會(huì)高估水質(zhì)污染程度，但該方法能夠突出最大污染因子的影響[21]，更能體現(xiàn)出水源地存在的水質(zhì)問(wèn)題[22]，具體等級(jí)見(jiàn)表3。表3中優(yōu)良、良好和較好等級(jí)為安全水源地，可直接飲用；較差和極差等級(jí)為不安全水源地，較差水源地的水經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后可以飲用，而極差水源地的水經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)處理后可飲用。

表3 地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)等級(jí)表

水源地保護(hù)區(qū)是對(duì)水源地水質(zhì)影響最大的區(qū)域，分析保護(hù)區(qū)內(nèi)的土地利用類(lèi)型對(duì)水質(zhì)的影響更加準(zhǔn)確。根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ 338—2018)[23]中的保護(hù)區(qū)劃分方法，中小型孔隙水的地下水飲用水源地采用經(jīng)驗(yàn)值法確定一級(jí)和二級(jí)保護(hù)區(qū)半徑，見(jiàn)表4。

表4 采用經(jīng)驗(yàn)值法確定的保護(hù)區(qū)半徑

其他類(lèi)型水源地保護(hù)區(qū)半徑采用保護(hù)區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法即公式(1)確定：

R=α·K·I·T/n

(1)

式中：R為保護(hù)區(qū)半徑，m；α為安全系數(shù)，取150；K為含水層滲透系數(shù)，m/d，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取值范圍為0.5～25 m/d；I為水力坡度(為漏斗范圍內(nèi)的水力平均坡度)，根據(jù)等水位線取值范圍為0.8～1.8；T為污染物水平遷移時(shí)間，d，一級(jí)保護(hù)區(qū)取值為100 d，二級(jí)保護(hù)區(qū)取1 000 d；n為有效孔隙度，采用水井所在區(qū)域代表性的n值，取值范圍為0.02～0.26。確定保護(hù)區(qū)范圍后，以圖2所示的方法進(jìn)行保護(hù)區(qū)劃分。

4 結(jié)果與分析

4.1 水源地水質(zhì)狀況

圖3為2000年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，由圖3可知，2000年研究區(qū)地下水水源地共有15個(gè)超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)，主要超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)為一般化學(xué)指標(biāo)(6個(gè))和毒理學(xué)指標(biāo)(5個(gè))；超標(biāo)率最大的4個(gè)指標(biāo)為總硬度、總大腸桿菌菌群、氯化物和硝酸鹽指標(biāo)，其中總硬度的超標(biāo)率14.29%，最大超標(biāo)倍數(shù)為1.16倍；總大腸桿菌菌群的超標(biāo)率為11.90%，最大超標(biāo)倍數(shù)為5.00倍；氯化物的超標(biāo)率為9.52%，最大超標(biāo)倍數(shù)為0.73倍；硝酸鹽的超標(biāo)率為9.52%，最大超標(biāo)倍數(shù)為4.05倍。

圖2 保護(hù)區(qū)范圍劃分方法示意圖

注：圖中每一柱體頂部數(shù)據(jù)為相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)的超標(biāo)倍數(shù)，不計(jì)算超標(biāo)倍數(shù)的指標(biāo)標(biāo)為“不計(jì)”，下同。

圖4為2000年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，表5為2000年研究區(qū)地下水水源地分區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。由圖4和表5可知，在選取的河北省水源地中，安全水源地占45.24%，區(qū)域水質(zhì)安全關(guān)系為邢臺(tái)市>承德市>滄州市>石家莊市>秦皇島市>保定市>唐山市>張家口市>邯鄲市；邢臺(tái)市和承德市水源地全部安全，其中邢臺(tái)市優(yōu)良水源地占33.33%，良好水源地占66.67%，且不存在超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)；唐山市、邯鄲市和張家口市不安全水源地均在50%以上且超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)較多，其中唐山市不安全水源地達(dá)到100%，超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)有2個(gè)；邯鄲市不安全水源地占54.54%，極差水源地占9.09%，超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)有7個(gè)；張家口市不安全水源地占70%，其中極差水源地占20%，超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)有7個(gè)。綜合以上結(jié)果，邢臺(tái)市水質(zhì)最好，張家口市和邯鄲市水質(zhì)最差。

圖4 2000年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

表5 2000年研究區(qū)地下水水源地分區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

圖5為2018年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果。由圖5可知，2018年水源地共有9個(gè)超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)，主要超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)為一般化學(xué)指標(biāo)(5個(gè))和毒理學(xué)指標(biāo)(3個(gè))；超標(biāo)率最大的4個(gè)指標(biāo)為pH、氟化物、碘化物、肉眼可見(jiàn)物，其中pH的超標(biāo)率為9.52%，均呈現(xiàn)堿性；氟化物的超標(biāo)率為7.14%，最大超標(biāo)倍數(shù)為41.10倍；碘化物的超標(biāo)率為7.14%，最大超標(biāo)倍數(shù)為0.18倍，肉眼可見(jiàn)物超標(biāo)率為7.14%。

圖5 2018年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

圖6為2018年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，表6為2018年研究區(qū)地下水水源地分區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。由圖6和表6可知，在選取的河北省水源地中，安全水源地占57.14%，水質(zhì)安全程度排序?yàn)樾吓_(tái)市>石家莊市>保定市>唐山市>張家口市>邯鄲市>承德市>滄州市>秦皇島市；其中邢臺(tái)市水源地全部安全，全部為良好水源地；秦皇島市、承德市和滄州市不安全水源地達(dá)到100%，全部為較差水源地，除以上3個(gè)地區(qū)外，邯鄲市不安全水源地占54.55%，不安全水質(zhì)指標(biāo)有4個(gè)，張家口市不安全水源地占40%，不安全水質(zhì)指標(biāo)有3個(gè)。綜合以上結(jié)果，邢臺(tái)市水質(zhì)最好，邯鄲市和張家口市水質(zhì)最差。

圖6 2018年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

表6 2018年研究區(qū)地下水水源地分區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

將2000年與2018年單一指標(biāo)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)圖7。由圖7可以看出，2018年整體水質(zhì)情況明顯優(yōu)于2000年，各個(gè)類(lèi)型指標(biāo)超標(biāo)數(shù)量均減少，共減少6個(gè)，但氯化物指標(biāo)超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)均增加，并出現(xiàn)了碘化物、pH、錳、氰化物4個(gè)新的指標(biāo)超標(biāo)。對(duì)比兩期綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，2018年不安全水源地減少11.9%，有57.1%的水源地F值減小，極差水源地消失。

圖7 2000年與2018年研究區(qū)地下水水源地單一指標(biāo)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

4.2 水質(zhì)超標(biāo)及變化原因分析

張家口市、石家莊市、唐山市、保定市和滄州市水質(zhì)超標(biāo)的地下水水源地主要類(lèi)型為承壓水，水質(zhì)不易受地表的影響，但承壓水水量不易補(bǔ)充，超采嚴(yán)重會(huì)造成地下水水位下降，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，且承壓水主要由潛水補(bǔ)給，因此與潛水污染物同源；秦皇島市、張家口市和承德市存在水質(zhì)超標(biāo)的水源地主要類(lèi)型為潛水，潛水易受地表污染，污染物主要來(lái)源于地表的農(nóng)業(yè)化肥、工業(yè)廢水及生活污水3個(gè)方面。

表7為2000年與2018年研究區(qū)地下水水源地一、二級(jí)保護(hù)區(qū)各土地利用類(lèi)型面積占比，表8、9分別為2000-2018年研究區(qū)地下水水源地一、二級(jí)保護(hù)區(qū)各土地利用類(lèi)型面積轉(zhuǎn)移情況。

表7 2000年與2018年研究區(qū)地下水水源地保護(hù)區(qū)各土地利用類(lèi)型面積占比 %

由表7可以看出，水源地一級(jí)、二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)均存在耕地等農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)域和建設(shè)用地等居民生產(chǎn)生活區(qū)域，對(duì)水源地造成農(nóng)業(yè)化肥、工業(yè)廢水和生活污水污染；但2018年與2000年相比，耕地面積減少，從而減小了農(nóng)業(yè)化肥對(duì)水源地的污染程度；林地面積增大，林地可以防止水土流失、固沙固水、凈化和改善水質(zhì)，結(jié)合他人研究認(rèn)為植被對(duì)河北省城市水源區(qū)、冀北、太行山和燕山山地水源地具有涵養(yǎng)功能[24]；建設(shè)用地面積增大，未利用地和水域面積減小，人類(lèi)活動(dòng)范圍增大，結(jié)合他人研究認(rèn)為耕地和建設(shè)用地對(duì)水質(zhì)凈化具有副作用[25]。

由表8、9可以看出，水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)水田消失，水域、沼澤地面積減小，主要轉(zhuǎn)化成了旱地和農(nóng)村居民點(diǎn)。一方面是由于人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)改變土地利用類(lèi)型造成的，另一個(gè)重要的原因是地下水超采，造成地下水水位下降，地表水體垂向滲漏通量增大，使地表水體消失。相關(guān)資料表明，與2000年相比，2018年河北省淺層地下水水位降低了5.45 m，深層地下水水位降低了30 m。當(dāng)前，河北省內(nèi)存在7個(gè)較大地下水漏斗區(qū)，是全國(guó)最大的地下水漏斗區(qū)，水源地超采嚴(yán)重，加快了地下水循環(huán)過(guò)程，破壞了水源地水化學(xué)平衡，是水源地水質(zhì)仍然較差的主要原因[19]。

表8 2000-2018年研究區(qū)地下水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)各土地利用類(lèi)型面積轉(zhuǎn)移矩陣 km2

表9 2000-2018年研究區(qū)地下水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)各土地利用類(lèi)型面積轉(zhuǎn)移矩陣 km2

綜合來(lái)看：(1)2000年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)指標(biāo)中的總硬度、氯化物、硝酸鹽和氨氮超標(biāo)，且總硬度超標(biāo)水源地中超過(guò)50%的氨氮和硝酸鹽也超標(biāo)，其主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)化肥污染；農(nóng)業(yè)化肥中的氨氮通過(guò)與水中陽(yáng)離子反應(yīng)增加了水質(zhì)的硬度；一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)存在了耕地，且面積超過(guò)總面積的50%，直接對(duì)水源地造成農(nóng)業(yè)污染，但在2018年一、二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)耕地面積減小，且隨著社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)化肥使用更加環(huán)保合理，總硬度和氯化物超標(biāo)現(xiàn)象得到改善。我國(guó)在2018年制定了《復(fù)合肥料》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃，相比較2009年版的更加嚴(yán)格、詳細(xì)，以促使農(nóng)業(yè)化肥污染減少。(2)2018年研究區(qū)地下水水源地水質(zhì)指標(biāo)中的pH、肉眼可見(jiàn)物、氟化物、碘化物超標(biāo)主要來(lái)源于工業(yè)廢水污染，一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)存在其他建設(shè)用地，且相較于2000年，2018年增加了1 650%，二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)也增加192%，水源地附近的工業(yè)污染加重，導(dǎo)致水源地pH、肉眼可見(jiàn)物、氟化物以及碘化物出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。而pH超標(biāo)除人類(lèi)活動(dòng)影響外，與自然環(huán)境也存在一定的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)pH過(guò)高是山前補(bǔ)給區(qū)鈉長(zhǎng)石等礦石的溶解形成的HCO3—Ca、Mg水逐步演化而導(dǎo)致的。(3)相比2000年，2018年得到改善的水質(zhì)指標(biāo)總大腸桿菌菌群、細(xì)菌總數(shù)、氨氮、硝酸鹽主要源于早期人類(lèi)生活污水和養(yǎng)殖廢棄物。近年來(lái)，河北省對(duì)全省農(nóng)村的“連茅圈”進(jìn)行改造，至2018年其改造率已達(dá)到75%以上。此外，通過(guò)實(shí)施美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、農(nóng)村人居環(huán)境整治行動(dòng)、地下水超采綜合治理等一系列措施，使地下水污染防治更加全面、有效，從而減少了來(lái)自生活污水和養(yǎng)殖廢棄物等的污染物，使河北省的地下水水質(zhì)一步步得到改善。

5 結(jié)論與討論

本文利用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法，分析了河北省42個(gè)地下水飲用水源地2000年與2018年水質(zhì)狀況，并結(jié)合水源地保護(hù)區(qū)土地利用類(lèi)型變化情況，進(jìn)行了水源地地下水水質(zhì)變化原因分析研究。主要研究結(jié)論如下：

(1)通過(guò)單一指標(biāo)法分析，2018年主要超標(biāo)污染物為一般化學(xué)指標(biāo)(5個(gè))和毒理學(xué)指標(biāo)(3個(gè))，其中超標(biāo)最嚴(yán)重的指標(biāo)為pH、氟化物、碘化物、肉眼可見(jiàn)物，而2000年主要超標(biāo)指標(biāo)為總硬度、總大腸桿菌菌群、氯化物和硝酸鹽。與2000年相比，2018年超標(biāo)指標(biāo)數(shù)量減少，多數(shù)指標(biāo)的超標(biāo)程度減小，但新增了4項(xiàng)新的指標(biāo)超標(biāo)且氟化物污染程度加重。

(2)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，2000年全省優(yōu)良水源地占比19.05%，地下水水源地水質(zhì)最好的地區(qū)為邢臺(tái)市、承德市和滄州市；而2018年，邢臺(tái)市仍然為水質(zhì)最好的水源地，但秦皇島市、承德市和滄州市水源地安全度相對(duì)較差。相較于2000年，2018年安全水源地比例增加了11.9%，極差水源地消失，較差水源地減少，較好和良好水源地增多，且57.1%的水源地水質(zhì)得到改善。

(3)結(jié)合保護(hù)區(qū)土地利用類(lèi)型變化與轉(zhuǎn)移情況分析表明，與2000年相比，2018年耕地面積減小、林地面積增大、建設(shè)用地面積增大，由此可認(rèn)為農(nóng)業(yè)污染面積減小、人類(lèi)活動(dòng)范圍增大、工業(yè)和生活污染源面積增大；保護(hù)區(qū)內(nèi)的水域、水田、沼澤地大部分轉(zhuǎn)換成了旱地和農(nóng)村居民點(diǎn)，地下水超采嚴(yán)重，地下水的水化學(xué)平衡被破壞，導(dǎo)致2018年水質(zhì)仍然較差；未利用地減小，建設(shè)用地增大，耕地和林地轉(zhuǎn)換成建設(shè)用地，水源地附近工廠、交通用地增多，污染源增大。水源地水質(zhì)超標(biāo)主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)化肥、工業(yè)廢水以及生活垃圾污染3個(gè)方面，且水源地超采也會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響。

通過(guò)上述研究，對(duì)于地下水飲用水源地水質(zhì)保護(hù)，需要盡量減少保護(hù)區(qū)內(nèi)耕地和建設(shè)用地，增加水源地涵養(yǎng)林面積，防止對(duì)水源地造成較嚴(yán)重的面源污染。地下水水質(zhì)除了受人類(lèi)活動(dòng)影響之外，還受天然水化學(xué)特征的影響，如氟化物受天然地質(zhì)影響較大，但在地下水開(kāi)采后通過(guò)物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物化學(xué)法等進(jìn)行嚴(yán)格處理后即可達(dá)到人類(lèi)生活用水標(biāo)準(zhǔn)；pH值較大的水源可將水靜置一段時(shí)間后再飲用；肉眼可見(jiàn)物等固體污染物可進(jìn)行過(guò)濾處理。本文采用F值法會(huì)突出最大污染因子的影響，可以凸顯水源地存在的水質(zhì)問(wèn)題，但綜合評(píng)價(jià)結(jié)果值偏高。由于地下水污染物來(lái)源多樣且遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律復(fù)雜，本文僅基于典型數(shù)據(jù)結(jié)合土地利用變化對(duì)河北省地下水飲用水源地水質(zhì)變化情況和原因進(jìn)行了分析，還需要對(duì)分析評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改善，并結(jié)合對(duì)污染源的調(diào)查和地下水運(yùn)移模型等開(kāi)展進(jìn)一步的研究。

致謝:本文得到科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)(2017FY100400)項(xiàng)目相關(guān)單位河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘測(cè)院及河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院提供的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院的田元老師在所研究分析的水源地確定方法等方面進(jìn)行了指導(dǎo)，在此一并致以衷心的感謝。