污水灌溉對地下水水質(zhì)的影響效應(yīng)研究：以欒城污灌區(qū)為例
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王志強(qiáng)， 廖媛， 顧栩， 蔡鶴生， 馬騰
（1．中國地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430074;
2．生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074）
摘要：污灌是污水最終處置的常見方式之一，長期開展污水灌溉將對地下水水質(zhì)造成影響。以欒城地區(qū)為研究實(shí)例，首先通過對比污灌區(qū)及清灌區(qū)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的差異，分析污水灌溉對地下水水質(zhì)的影響效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用主成分分析法對地下水污染組分的主要物源進(jìn)行解析，明確污灌對于地下水污染組分的貢獻(xiàn)程度。結(jié)果表明：長期污水灌溉會(huì)使地下水中ci-及S042-.組分含量顯著增加，從而改變地下水化學(xué)類型；污水灌溉對地下水TDS、電導(dǎo)率、鹽度、硬度等指標(biāo)，以及Cr、Cd等組分含量都具有顯著影響，會(huì)造成鹽污染及部分重金屬污染。主成分分析結(jié)果顯示，各物源對地下水化學(xué)組分的貢獻(xiàn)率由大至小排序依次為：污水灌溉、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料施放、礦物淋溶作用、其他作用。
關(guān)鍵詞：污水灌溉；地下水水質(zhì)；影響效應(yīng)；欒城污灌區(qū)
近年來，快速的人口增長和工業(yè)發(fā)展使水資源日趨緊張，農(nóng)業(yè)用水來源的問題成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。污水灌溉作為解決該問題的有效方法在我國得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)全國第二次污灌區(qū)環(huán)境質(zhì)量狀況普查統(tǒng)計(jì)，我國污水灌溉的農(nóng)田面積約為3.6xl06 hm2，占總灌溉面積的7.3%，約占地表水灌溉面積的10%。但近年來生活污水、工業(yè)廢水排放量驟增，水質(zhì)逐漸惡化。污灌在解決了污水處置和農(nóng)業(yè)用水來源問題的同時(shí)，對環(huán)境也形成了巨大威脅，造成了土壤、作物及地下水的嚴(yán)重污染。
近年來，學(xué)者針對污水灌溉對土壤及農(nóng)業(yè)作物的污染等方面進(jìn)行了深入研究，但大多僅以污灌區(qū)為研究對象，將污水灌溉作為影響地下水水質(zhì)的單一考量因素。而實(shí)際上，農(nóng)灌區(qū)地下水水質(zhì)受灌溉方式、農(nóng)業(yè)資料施放等眾多因素影響。如何綜合考慮上述因素，并準(zhǔn)確識別污水灌溉對地下水水質(zhì)影響的貢獻(xiàn)程度，是本文的研究重點(diǎn)。
本文以欒城農(nóng)灌區(qū)為研究實(shí)例。在研究區(qū)的小空間尺度上，污灌區(qū)與清灌區(qū)自然地理、水文地質(zhì)條件相同，農(nóng)業(yè)耕作方式、作物種類相近，灌溉污水輸入可以近似視為唯一變量。因此，污灌區(qū)與清灌區(qū)地下水各項(xiàng)指標(biāo)的差異，可視為污灌對地下水環(huán)境的負(fù)效應(yīng)。本文一方面對污灌區(qū)、清灌區(qū)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的空間分異特征進(jìn)行分析，討論污水灌溉對地下水水質(zhì)的影響效應(yīng)；另一方面，運(yùn)用主成分分析法對污灌區(qū)地下水污染組分進(jìn)行物源解析，明確污灌對于地下水污染組分的貢獻(xiàn)程度。通過上述工作的開展，明確污灌對地下水環(huán)境“是否影響”及“影響程度”等兩方面問題，對于農(nóng)灌區(qū)污水灌溉的開展具有一定指導(dǎo)意義。
1研究區(qū)概況
欒城縣位于河北省西南部，其地理位置見圖1。該區(qū)為溫帶大陸性季風(fēng)氣候．四季分明，年平均降水量為493 mm。研究區(qū)屬太行山東麓山前平原的滹沱河沖積扇，地勢西高東低，向東南傾斜，地形坡度約1%。。區(qū)內(nèi)土壤類型主要為潮褐土和石灰性褐土，間或有砂壤質(zhì)洪沖積潮褐土、粘壤質(zhì)沖洪積潮褐土分布。區(qū)內(nèi)土壤的有機(jī)質(zhì)和氮素含量中等偏缺，磷素含量相當(dāng)缺乏，鉀素含量比較豐富。研究區(qū)內(nèi)包氣帶巖性主要為壤土與粉砂土互層，夾薄層砂土，透水性較好，阻污作用并不顯著。
研究區(qū)屬滹沱河沖、洪積扇亞區(qū)，為太行山山前平原區(qū)水文地質(zhì)單元的一部分，第四系覆蓋從西北向東南逐漸增厚，主要?jiǎng)澐譃?個(gè)含水層組。因近年來地下水位下降，第1含水組基本疏干，第Ⅱ含水組(Q3)是目前主要開采層組。第Ⅱ含水組埋深在60—120 m，含水層為3～7層。單層厚度北部為5~15 m，南部漸薄。顆粒組成從北向南由粗變細(xì)。研究區(qū)補(bǔ)給來源主要為大氣降水、農(nóng)田灌溉回歸水、河渠滲漏和西部山區(qū)側(cè)向徑流補(bǔ)給，排泄形式主要為人工開采，其次為側(cè)向流出和蒸發(fā)。因長期持續(xù)超采地下水，區(qū)內(nèi)地下水的開發(fā)利用程度較高，地下水動(dòng)態(tài)完全是人為活動(dòng)干擾下的動(dòng)態(tài)過程，地下水水位表現(xiàn)為典型的開采型動(dòng)態(tài)。由于地下水開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地下水埋深水位埋深由20世紀(jì)60年代的0～3 m下降到目前30 m左右，下降速度達(dá)0.7 m/a。
欒城污灌始于1956年，污灌面積約為8 470 hm2c9j，污灌定額約為3 150 m3/hm2，引污量約為4 815萬t。研究區(qū)污灌水引自東明渠一汶河一線，而東明渠一汶河又是石家莊市及鄰近縣市的主要納污水體，污水自西北向東南貫穿整個(gè)研究區(qū)，其類型為城市工業(yè)和生活混合污水。
2材料及方法
2.1取樣點(diǎn)布設(shè)
欒城縣污灌區(qū)主要包括樓底、冶河、西營的大部分以及城關(guān)鎮(zhèn)的部分區(qū)域，主要分布在東明渠兩側(cè)；非污水灌溉區(qū)主要包括南高、南石碑等，該區(qū)的農(nóng)田灌溉全部抽取淺層地下水。
為了分析不同灌溉區(qū)的地下水水質(zhì)差異，將研究區(qū)內(nèi)的取樣點(diǎn)主要分為3類：灌溉污水取樣點(diǎn)、清灌區(qū)地下水取樣點(diǎn)和污灌區(qū)地下水取樣點(diǎn)。各類取樣點(diǎn)布設(shè)數(shù)量、位置如圖2及圖3所示。本文于2012年8月對研究區(qū)內(nèi)21個(gè)地下水取樣點(diǎn)進(jìn)行了取樣測試工作，其中污灌點(diǎn)11個(gè)，清灌點(diǎn)10個(gè)。按照灌區(qū)類型采集了污灌區(qū)樓底、冶河、西營等地地下水樣品和清灌區(qū)南高等地地下水樣品。污水取樣斷面主要布設(shè)在污灌區(qū)上游東明渠段一中游汶河南趙橋段一下游洨河石板橋，取樣斷面處河流開闊、水流平穩(wěn)處，且周圍無垃圾堆或排污口。
由表1可知，東明渠一洨河河段水質(zhì)超標(biāo)指標(biāo)主要為全鹽量，上、中、下游河段分別超標(biāo)1.75倍、1.51倍及1.87倍。氯化物在東明渠及石板橋河段超標(biāo)1.03倍。Cd及氟化物在東明渠河段有超標(biāo)現(xiàn)象，中游南趙橋斷面Cd超標(biāo)1.02倍，上游東明渠河段氟化物超標(biāo)1.02倍。其他指標(biāo)總體在標(biāo)準(zhǔn)限值以下，污染程度較低。
為了總體了解灌溉污水水質(zhì)，對其應(yīng)用Nemerow指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，根據(jù)綜合指數(shù)(PI)值的計(jì)算結(jié)果，按照表2劃分污染級別，從而判斷其總體水質(zhì)污染程度。綜合指數(shù)PI的計(jì)算公式如下：
式中：，為各指標(biāo)污染指數(shù)（單項(xiàng)組分評分值）的平均值；/m。。為污染指數(shù)（單項(xiàng)組分評分值）的最大值，PI為綜合污染指數(shù)，，z為指標(biāo)項(xiàng)數(shù)。其他符號意義同前。
計(jì)算結(jié)果見表1。由表1可知東明渠一洨河上、中、下游河段的綜合指數(shù)PI分別為1.32、1.12和1.37，超標(biāo)等級均為輕微超標(biāo)�？傮w水質(zhì)基本符合農(nóng)業(yè)灌溉要求。
3.2污灌區(qū)與清灌區(qū)地下水水質(zhì)空間分異特征
3.2.1水化學(xué)類型分異特征
根據(jù)地下水樣品測試結(jié)果，對水化學(xué)類型進(jìn)行分類，繪制Piper三線圖（圖4）。分析可知，污灌區(qū)和清灌區(qū)地下水水質(zhì)主要組分含量的最顯著差異在于S 042-和Cl-，污灌區(qū)地下水中（S042-+Cl-）含量所占百分比較高，清灌區(qū)較低。對該地區(qū)水化學(xué)類型分類(表2)也證明了上述結(jié)論。
由表2可知，研究區(qū)內(nèi)清灌區(qū)地下水主要水質(zhì)類型為HC03-Ca．Mg型水，少數(shù)取樣點(diǎn)為HCO。．C1．S04-Na．Ca或HC03 - S04．Cl-Ca．Na．Mg型；而污灌區(qū)水化學(xué)類型主要為HCO。．Cl-Ca(Mg)、HCO。.CI．S04-Ca．Mg或HCO。．S04-Ca．Mg，只有陳村和梅家村為HCO。-Ca - Mg型水。可以看出，相對于清灌區(qū)，污灌區(qū)的S042-及Cl-占全部常規(guī)組分總量的百分比有顯著上升，有的甚至成為首要離子。因此，污水灌溉對于地下水水質(zhì)類型有著顯著影響。
據(jù)相關(guān)資料，欒城縣污灌區(qū)1980年地下水水化學(xué)類型為HC03-Ca．Mg型，而到2005年7月水化學(xué)類型為HC03．Cl- Mg．Ca型，2012年則大多為HC03 - Cl - S04-Ca．Mg或HC03 - S04-Ca - Mg，只有2個(gè)取樣點(diǎn)為HC03-Ca．Mg型水。而清灌區(qū)基本保持了太行山山前平原地下水的化學(xué)類型，目前大多數(shù)仍為HCO。-Ca．Mg，少數(shù)取樣點(diǎn)為HCO。．Cl．S04-Na - Ca型或HC03．S04．Cl-Ca．Na- Mg。
由此可知，污灌區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)隨污灌時(shí)間演化，污水灌溉會(huì)顯著增加地下水中Cl-及S042-的百分含量，從而改變地下水水質(zhì)類型。
3.2.2常規(guī)指標(biāo)分異特征
根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，Eh、pH等物理性指標(biāo)在清灌區(qū)、污灌區(qū)的差異并不明顯，本文主要對總?cè)芙夤腆w、電導(dǎo)率、硬度等指標(biāo)進(jìn)行對比，見圖5—7。為便于比較，將某一指標(biāo)污灌區(qū)與清灌區(qū)的比值定義為相對污染指數(shù)。
污灌區(qū)地下水電導(dǎo)率在597—1 875 yS/cm之間，清灌區(qū)在460—1 115 Lr,S/cm之間，兩者平均值相差383 yS/cm，相對污染指數(shù)為1.48；污灌區(qū)TDS平均值比清灌區(qū)高209.2 mg/L。污灌區(qū)地下水硬度普遍高于清灌區(qū)，前者平均值是后者的1.61倍。繪制反應(yīng)地下水中溶質(zhì)濃度的TDS、電導(dǎo)率、硬度等3項(xiàng)指標(biāo)濃度分布等值線圖如圖8—9所示。由圖可知，TDS、電導(dǎo)率、硬度等3項(xiàng)指標(biāo)的高濃度區(qū)基本在污灌區(qū)一側(cè)，都表現(xiàn)為污灌區(qū)濃度高，而向清灌區(qū)濃度降低的大體趨勢，但因地下水流動(dòng)等原因，導(dǎo)致高濃度區(qū)等值線與污灌區(qū)范圍并不十分一致，沿西南一東北向地下水流向TDS、電導(dǎo)率較高。通過以上分析，表明了長期污灌將會(huì)一定程度上造成TDS、電導(dǎo)率、硬度的增加。
3.2.3無機(jī)組分濃度對比
3.2.3.1常規(guī)組分
常規(guī)組分組分主要是指Na+、Ka+、Mg2+、Ca2+、S 042-、HC03-、NO。一、Cl-等8大常量離子組分。常規(guī)組分在地下水化學(xué)成分中的作用已為人們所熟知，但因其含量升高而引起的鹽污染卻往往被忽視，常規(guī)組分過高會(huì)降低地下水的使用價(jià)值。但對其重視程度遠(yuǎn)不如有機(jī)污染、有毒組分的污染等。因此，有必要將常規(guī)組分的變化納入到污水灌溉對地下水水質(zhì)影響的研究范圍。
由圖10可知，陰離子方面S 042-、HC03一、N03一、CI-均表現(xiàn)為污灌區(qū)大于清灌區(qū)，且超出幅度較大：污灌區(qū)Cl-平均值為117.99 mg/L，是清灌區(qū)的近4倍；污灌區(qū)NO。一平均值為43.28 mg/L．是清灌區(qū)的2倍；污灌區(qū)SO。2—平均值為159.92 mg/L，高于清灌區(qū)平均值。HCO。一也體現(xiàn)為污灌區(qū)大于清灌區(qū)的總體濃度分布趨勢。Na+并沒有體現(xiàn)出清灌區(qū)和污灌區(qū)的含量顯著差異，而K+則是體現(xiàn)出清灌區(qū)平均值稍大于污灌區(qū)平均值，差值為-0.60 mg/L。
根據(jù)上文中灌溉污水取樣測試結(jié)果，東明渠一汶河河段中Cl-含量超出了《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，是東明渠一洨河河段的主要污染物；灌溉污水的輸入量高，且大量的S 042-和HCO。一不能被植物充分吸收，而研究區(qū)的包氣帶巖性主要為壤土與粉砂土互層，夾薄層砂土包氣帶透水性較好，將使各種離子經(jīng)過地表滲透到地下水中，所以污灌區(qū)地下水作為輸出端也表現(xiàn)為高濃度，其相應(yīng)組分的含量遠(yuǎn)大于清灌區(qū)。
N03一濃度整體體現(xiàn)為污灌區(qū)>清灌區(qū)>灌溉污水。其原因?yàn)殡m然生活污水中N03-含量較低，但氨氮含量較高，在灌溉污水經(jīng)過包氣帶時(shí)發(fā)生“三氮”轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。因此污灌區(qū)地下水中硝酸根含量是污水中的幾十倍，濃度最高。而該灌區(qū)氮肥等農(nóng)業(yè)資料的使用，同樣會(huì)輸入一部分無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，因此清灌區(qū)濃度大于污水濃度，污水中硝酸根濃度最低。
繪制常規(guī)組分濃度分布等值線如圖11、圖12所示。由圖可知，S042-、HC03一、N0.3 -、CI-均表現(xiàn)為污灌區(qū)高于清灌區(qū)，其高濃度等值線范圍偏向污灌區(qū)一側(cè)。說明污水灌溉是地下水S042-、HC03一、N03一、Cl-含量升高的主要原因。而陽離子方面，Ca2+、Mg2+的高濃度等值線基本分布在污灌區(qū)一側(cè)。而Na+高濃度等值線則分布于清灌區(qū)一側(cè)。K+的濃度范圍與污灌區(qū)及清灌區(qū)范圍基本無一致性，其濃度沒有明顯的空間分布差異。
Na+和K+并沒有體現(xiàn)出清灌區(qū)和污灌區(qū)的顯著差異。其原因在于污水中Na+和K+濃度高，在灌溉過程中Na+和K+交換出包氣帶土壤介質(zhì)中的Ca2+和Mg2+，具體體現(xiàn)為Ca2+和Mg2+在地下水中的含量明顯高于污水，而Na+和K+顯著低于污水，從而使土壤中的可交換陽離子交換量降低。相關(guān)研究表明，隨污灌時(shí)間推移，欒城地區(qū)包氣帶土壤陽離子交換量有減小的趨勢，也佐證了本文觀點(diǎn)。因此灌溉污水中雖然Na+和K+濃度較高，但因陽離子交換作用吸附于包氣帶，因此不同灌區(qū)Na+和K+實(shí)際上并無太大差異。
3.2.3.2重金屬組分
重金屬在環(huán)境中具有不可降解和生物積累的特性，通過食物鏈的不斷積累放大，進(jìn)而危害人體健康。污灌區(qū)作為一個(gè)復(fù)雜的污染環(huán)境系統(tǒng)，重金屬污染就是其中的表征之一。重金屬作為直接性毒害指標(biāo)，明確污水灌溉對其含量貢獻(xiàn)的大小，對于污水灌溉技術(shù)的進(jìn)一步科學(xué)指導(dǎo)和污灌區(qū)地下水資源開發(fā)利用具有重要意義。
由圖13、圖14可以看出，Cr和Cd體現(xiàn)出了較為顯著的清灌區(qū)、污灌區(qū)差異性，污灌區(qū)Cr的濃度達(dá)到了22.63 ug/L，是清灌區(qū)的近3倍。而污灌區(qū)Cd的平均值是清灌區(qū)的1.5倍。兩者都是工業(yè)廢水中典型的污染物，即使污灌區(qū)地下水Cr和Cd的濃度和污水中的濃度還有一定差距，也符合地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的限值，但污灌區(qū)顯著高于清灌區(qū)的濃度分布現(xiàn)象，表明了污水灌溉中的重金屬組分已經(jīng)進(jìn)入了地下水，造成了地下水的污染。
由圖15可知在區(qū)域內(nèi)Cr和Cd呈現(xiàn)較為明顯的污灌區(qū)大于清灌區(qū)的濃度分布特征，研究區(qū)內(nèi)污灌區(qū)、清灌區(qū)As和Pb的濃度差異并不明顯。Pb在污灌區(qū)、清灌區(qū)濃度差值僅為1.11 yg/L，說明其在整個(gè)區(qū)域內(nèi)分布較為均勻，原因在于其物源不僅為污水，農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料也有一定貢獻(xiàn)，污染源較為復(fù)雜。
3.3 污灌區(qū)地下水污染組分物源解析
污灌區(qū)區(qū)內(nèi)地下水的污染物來源有多種，在實(shí)際條件下，影響地下水水質(zhì)的因素多種多樣。例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的施用、耕作方式等原因也會(huì)對地下水水質(zhì)造成影響。
通過清灌區(qū)和污灌區(qū)地下水水質(zhì)的時(shí)空分異特征對比，可以確定污水灌溉對地下水水質(zhì)會(huì)造成影響，但尚不能夠揭示污水灌溉和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料施放等其他影響因素那種因素對地下水水質(zhì)影響效果最顯著。如果能夠明確各類污染源對地下水污染組分的貢獻(xiàn)程度，從而對重點(diǎn)污染源予以優(yōu)先控制，將有利于污灌區(qū)地下水的污染防治，對污水灌溉的科學(xué)有效開展具有一定指導(dǎo)意義。
因此，本文結(jié)合污灌區(qū)地下水水質(zhì)取樣測試數(shù)據(jù)，利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對各水樣進(jìn)行主成分分析。選擇N03一、Cl-、S 042-、HC03一、K+、Mg2+、Na+、Ca2+、As、Cr、Pb、Sr、Cd為統(tǒng)計(jì)變量。采用Vax-imax最大正交旋轉(zhuǎn)法，使具有較大因子負(fù)載的變量個(gè)數(shù)減到最低限度。旋轉(zhuǎn)后各因子的載荷及特征值、貢獻(xiàn)率見表3。
利用主成分分析法提取4個(gè)公因子，從表3可以看出，4個(gè)公因子累積貢獻(xiàn)率達(dá)到88.207%，提取4個(gè)公因子可以代表13個(gè)變量所提供的綜合信息。
由表4可知，第一因子的貢獻(xiàn)率為38.842Vo，與Cl-、Mg2+、S042-、Mg2+、Na+相關(guān)性較大。高濃度硫酸鹽廢水大量存在于礦山、冶金、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中，氯化物為東明渠一洨河段主要超標(biāo)組分之一。同時(shí)，在東明渠一汶河河段污水中Na+含量較高(均值178.68mg/L)，遠(yuǎn)高于污灌區(qū)地下水和清灌區(qū)地下水。因此第一因子可以近似代表污水灌溉對地下水污染組分的貢獻(xiàn)。但第一因子與Mg2+的相關(guān)性也達(dá)到了0.836，而Mg2+在污水中含量并不高。其原因有待進(jìn)一步研究。
第二因子的貢獻(xiàn)率為24.278%，與N03一、HC03一、K+相關(guān)性較大，分別達(dá)到了0.655、0.758、0.660，該因子可能與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的施放有關(guān)。我國農(nóng)業(yè)化肥的種類主要有氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥及微量元素肥。化肥中的氮肥一部分被植物吸收，一部分隨水淋失進(jìn)入包氣帶在有氧條件下發(fā)生“三氮”轉(zhuǎn)化作用，生成易隨水遷移的N03一進(jìn)入地下水。K+遷移規(guī)律相同。施用的有機(jī)肥在包氣帶土壤中為微生物分解后生成大量C02，促進(jìn)了包氣帶礦物中的CaC03溶解，生成隨水遷移的HC03，進(jìn)入地下水，所以HCO。一表現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性。而有機(jī)砷農(nóng)藥中砷的含量較高，其極有可能進(jìn)入包氣帶隨水淋失進(jìn)入地下水。因此可以將第二因子視為農(nóng)藥化肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料施放對地下水污染組分的貢獻(xiàn)。‘
而HCO。一與第二因子的相關(guān)系數(shù)大于其與第一因子的相關(guān)系數(shù)，說明因灌溉污水所貢獻(xiàn)的HC03一少于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的投放。
第三因子的貢獻(xiàn)率為17.253%，第三因子與各組分的相關(guān)性并不顯著，但與Sr呈現(xiàn)出相對較高水平的相關(guān)性，且與人為作用成因組分Pb、Cr等呈現(xiàn)非常顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。而Sr -般為自然成因，主要為地殼源。因此根據(jù)以上兩點(diǎn)可以初步推測第三因子代表因淋溶造成的礦物溶解作用。
第四因子的貢獻(xiàn)率為7.834%，與As、Cd的相關(guān)性較大，與4種重金屬組分均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。因此初步推測該因子代表來源于污灌區(qū)工廠企業(yè)的工業(yè)排放。
由以上分析可知，欒城污灌區(qū)地下水水質(zhì)受多種因素影響，污染組分的物源多樣。根據(jù)貢獻(xiàn)率依次為污水灌溉、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料施放、淋溶溶解作用、工業(yè)排放。
4結(jié)論
本文以河北省石家莊市欒城縣污灌區(qū)為研究實(shí)例，明確了研究區(qū)地下水水質(zhì)空間分異特征，嘗試分析了污水灌溉對于地下水水質(zhì)的影響。
4.1灌溉污水水質(zhì)評價(jià)
東明渠一汶河河段水質(zhì)超標(biāo)指標(biāo)主要為全鹽量和氯化物。以《農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)限值應(yīng)用內(nèi)梅羅指數(shù)法對該河段污染水平進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明該河段上、中、下游污染程度都為輕微等級。
4.2清灌區(qū)污灌區(qū)水質(zhì)對比及空間分異特征
(1)水化學(xué)特征對比。通過繪制Piper三線圖及水化學(xué)類型分類可知，污灌區(qū)地下水化學(xué)類型由HC03-Ca -Mg型向HC03．Cl-S04-Ca' Mg或HC03' S04-Ca- Mg轉(zhuǎn)變，而清灌區(qū)地下水化學(xué)類型基本保持不變。表明污水灌溉會(huì)顯著提高地下水中Cl-,及S042-組分的含量，從而影響地下水水質(zhì)類型。
(2)物理性指標(biāo)對比。污灌區(qū)地下水電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w、硬度普遍大于清灌區(qū)，而污灌區(qū)鹽度更是達(dá)到清灌區(qū)的近兩倍。電阻率變化情況與上述三者相反。TDS、電導(dǎo)率、鹽度3項(xiàng)指標(biāo)濃度分布等值線基本與污灌區(qū)范圍相一致。
(3)無機(jī)組分濃度對比。S042-、HC03-、N03-、Cl~J表現(xiàn)為污灌區(qū)大于清灌區(qū)，且超出幅度較大：污灌區(qū)cr平均值是清灌區(qū)的近4倍；污灌區(qū)NO。一平均值是清灌區(qū)的2倍。HC03_組分也體現(xiàn)為污灌區(qū)大于清灌區(qū)的總體濃度分布趨勢。而Na+和K+并沒有體現(xiàn)類似Ca2圾Mg2的清灌區(qū)和污灌區(qū)的含量顯著差異。重金屬污染物方面，Cr和Cd體現(xiàn)出了較為顯著的清灌區(qū)、污灌區(qū)差異性。因此，污灌區(qū)內(nèi)，污水灌溉對地下水的影響主要為Cl-、S 042-、HC03-、NO。一、硬度、TDS等鹽污染，以及Cr和Cd等部分重金屬超標(biāo)。
4.3地下水污染組分的物源解析
根據(jù)主成分分析結(jié)果，通過各污染源的特征組分與公因子的相關(guān)性推測可知，各污染源對地下水污染組分的貢獻(xiàn)率由大至小排序依次為：污水灌溉、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料施放、礦物淋溶作用、工業(yè)排放。
