10-2012-05-探讨地下水背景值确定方及其容易忽视的几个问题.pdf

探讨地下水背景值确定方及其容易忽视的几个问题寇文杰(北京市水文地质工程地质大队北京100195)摘要：地下水背景值是进行环境影响分析和预测的前提，是地下水污染判别及污染程度评价的重要标尺。本文简单回顾了地下水背景值概念的发展历史，并系统介绍了地下水背景值确定的工作流程及常用的确定方法，以及在背景值确定工作过程中容易忽略的问题。为地下水背景值确定方法的选取及及背景值确定的工作流程提供了依据。关键字：地下水背景值污染数理统计法异常值下水环境背景值的概念：“地下水环境背景随着工农业建设和城市化进程的飞速值指在未受人类活动影响的情况下，地下水发展，随着工农业及生活“三废”数量的急剧所含化学成分的浓度值。该值反映了天然状增加，地下水受到日益严重的影响，各种污态下地下水环境自身原有化学成分的特性染现象不断发生，为监控这种人类活动引起值，也称地下水环境本底值13.2011年，的异常及其发展程度，地下水环境背景值的国家环境保护部发布的环境影响评价技术研究随之产生。在各种工建设的环境影响导则地下水环境对概念进行了精炼：“地评价工作中，确定地下水环境背景值是进行环境影响分析和预测的前提四，在地下水污下水背景值又称地下水本底值，自然条件下地下水中各个化学祖坟在未受污染情况下染评价中，地下水背景值是地下水污染判别的含量4。和污染程度评价的重要标尺。2地下水背景值确定方法1地下水背景值的概念发展历史地下水背景值的确定的工作流程一般我国对地下水背景值的研究始于上世纪80年代初期，至今已有30多年的历史，为：(1)收集资料、数据筛选及补充调查：(2)划定水文地质单元（应用数理统计法也可划获得了不少成果。早在地下水背景值研究开定背景值统计单元)(3)判断不同水文地质展之前在有关文献上就见有“环境本底值”、单元的性质：污染区或未污染区及划定：(4)“环境自然值”、“自然环境背景值”或其它相选定确定背景值的方法确定背景值：(5)地下似的提法。虽然其文字表述不一致，但其含水背景值的检验。义大同小异。地下水作为重要的环境要素之一，其背景值概念的形成经历了一个比较长2.1资料收集、数据筛选及补充调查时期的酝酿过程2.1975年，美国人JJ.康纳率先提出了环境背景值的概念。上世纪80收集水文地质、水质等资料。根据研究年代初，在“长江中下游重点地区地下水环区的水文地质条件和水质资料，筛选出有代境背景值调查”研究中，我国的水文地质学表性的水质样点，一般处于不同环境水文地家正式提出了“地下水环境背景值是1,3”。质单元必须要有满足统计要求数量的代表到上世纪90年代，比较公认的定义是：“地点，且样点均匀分布，如果收集的资料不能下水环境背景值是指未受污染或基本未受满足要求，应增加工作量进行补充调查。污染的情况下，地下水的化学组分和含量2.2划定水文地质单元（背景值统计单元）2,。2007年国家环境保护部发布的环境保护标准（地下水环境）中明确和规范了地根据水文地质条件划定水文地质单元，对于水文地质条件了解不够清楚的区域，也其分布类型分三种：正态分布、对数正可利用SPSS软件，应用主成份分析法划定态分布和偏态分布。环境统计单元。服从正态分布的监测项目，统计的算数2.3判定研究区的性质平均值即为所求的背景值。然而，仅用算术平均值作为背景值过于粗略，因此，背景值根据收集的研究区的水质资料及补充应是一个范围值，所以，对于评价单元较小调查资料，判断研究区的性质：污染区或未而样品较多的区域，可用算术平均值加减两污染区。倍的算术平均值标准差作为背景值，而当评2.4选定背景值的确定方法确定背景值价单元较大而样品较少时，可用平均值加减两倍的算术平均值标准差作为背景值地下水背景值的确定方法主要有数理2,3,8,9,12-14,18统计法、趋势分析法、比拟法（又称类比法）、剖面图法、变差曲线法、历时曲线法等。s-(X,-x)nn-1无论采用何种方法，在确定地下水背景式中：值前，首先进行地下水异常点进行剔除1,3.6-1214,1819。有学者提出以NO3作为污染x一一样本算术平均值：的标志，但存在缺陷，贺秀全等指出了以绝对含量和毫克当量百分数双因子共同判别S样本算术标准差；的方法。邱汉学等提出散点图法去除异n样本个数：常值，潘国营9,1采用SPSS软件中的单变频率分布分析法反复试算，宇庆华1等探讨X:一实测值了拉氏积分函数法和Thompson法剔除异常值优劣。樊丽芳等论述了狄克松法服从对数正态分布的监测项目，其集中(Dixon)、格鲁布斯法(Grubbs)和t检验值为几何平均值，故以几何平均值作为评价法的不同，并认为狄克松法检验不严格，容单元的背景值。对于评价单元较小而样品较易保留一些异常值，t检验是灵敏度高，容多的区域，可用几何平均值加减两倍的几何易将正常值判为异常值，格鲁布斯法检验效平均值标准差作为背景值，而当评价单元较果较好。有关格鲁布斯法的检验原理的书籍大而样品较少时，可用几何平均值加减两倍较多，在此不再赘述。的几何平均值标准差作为背景值8,12,14别除异常点后，则根据前期工作划定的1(n x:-In)S=水文地质单元（背景值统计单元）及判定的n-1台研究区的性质选择背景值的确定方法。式中：2.4.1未污染区背景值的确定方法X-一样本几何平均值：对于判定为未污染区的研究区，其背景值的确定一般采用数理统计法和趋势分析法。S。样本几何标准差：1、数理统计法对于服从偏态分布的监测项目，将监测在数据异常值剔除之后，需要确定样品项目划分为若干区间，然后统计各区间内监的各监测项目的所服从的分布类型，通常有测因子的频数和频率，做出累计频率图，取偏度、峰度检验法，W检验法，皮尔逊检验累计频率为50%的曲线对应的浓度作为背法，D检验法等。景值。同样，对于评价单元较小而样品较多的区域，可用中位数加减两倍的中位数标准源的取样点均处于此二直线之间，两条外包差作为背景值，而当评价单元较大而样品较线所表示的组分含量范围即为背景值区间少时，可用平均值加减两倍的中位数标准差3,该方法与数理统计方法在处理思路上有作为背景值8,12,14些相近，且不如数理统计法方便，因此不常被大多数工作者所采用。X=XonS=XoMI-Xas3、历时曲线法式中：历时曲线法是指系统收集研究区域内样本中位数：长序列的水质观测资料，在不考虑测试水平等因素的前提下，研究其历史变化特征。当S一样本中位数标准差：地下水中某一或某些组分的浓度随时间出现阶跃性变化时，往往被认为是地下水系统2、趋势分析法特征发生了很大的改变，一般认为是污染源造成的，通常取未发生阶跃部分记录的数据根据水质监测资料，进行趋势分析，作确定研究区的背景值。但此方法对趋势分析出相应组分的二次或三次趋势面图，如此便样点的代表性要求较高。可以清楚的反映出地下水背景值及其分布。由于该方法操作相对比较繁杂，故并不常2.5地下水背景值的检验用。地下水背景值反映的是天然特征，通常2.4.2污染区背景值的确定方法要结合多种技术手段或方法来确定，因此，当采用某一种方法得到背景值后，应进行适对于判定为污染区的研究区，其背景值当的检验，在划分的水文地质单元（背景值的确定一般采用数理统计法、趋势分析法、统计单元)中，每一个单元应至少有一个或比拟法、剖面图法、变差曲线法几个代表点具有系列资料，可以用历时曲线数理统计法在污染区背景值的确定方法确定各单元的背景值，当采用的其他方法法与未污染区处理方法相同，趋势分析法在确定的背景值与历时曲线法获得的背景值污染区的确定与未污染区亦相同。一致时背景值才是可靠的，如不一致，应检查背景值单元的划分或异常值的剔除或背1、比拟法景值评价方法的选择是否正确。比拟法又称类比法，需要对污染区的地3背景值确定过程容易忽视的问题质、地貌、水文地质条件等地下水形成条件相似的未污染区域最为研究对象，并以该未背景值确定过程中容易忽视的问题主污染区域为研究对象，确定其地下水背景值要有以下几条。作为污染区域的地下水背景值。3.1异常值剔除问题2、剖面图法某些工作人员在进行地下水质量评价在研究区选择一条或几条穿过污染源时，经常忽略异常值的剔除，从而有可能造的剖面，以元素含量为纵坐标，取样位置为成背景值的确定存在较大误差或错误。横坐标做水化学剖面图，在该图上作平行于横轴的直线，使远离污染源的取样点均匀的3.2分布类型的判定分布在此直线的上下，并把该直线与纵轴的地下水背景值最常用的方法是数理统交点作为背景值的平均值，同前述的数理统计法，而出错最多的也同样是数理统计法的计法，背景值应为一区间值，因此在此直线应用，许多工作人员在处理数据时，经常会上下各做一条外包线，使绝大部分远离污染不假思索的直接计算其平均值和标准差，然后确定其背景值，显然，这种做法是不严谨，月，37(2)：95-98.也是不科学的。3)邱汉学，黄巧珍.地下水环境背景值及其确定方法.青岛海洋大学学报，1994年12月，专辑：这种问题不仅发生在背景值确定上，在16-20其他方面的数据处理上同样是最容易被忽41环境影响评价技术导则地下水环境(S).中华视的问题。人民共和国国家环境保护标准H)610-2011,3.3取值范围北京：环境保护部5王秋璐，周燕遐，陈斐.等，基于SPSS的数理统计有实例表明，背景值具有时间变异性，方法在海洋重金属环境背景值计算中的应用一般丰水期和枯水期存在这较为明显的差).海洋通报，2011年2月，30(1)：100-103。别，因此背景值的取值应是一个范围值。而6夏增禄等.土壤元素背景值及其研究方法许多工作人员在进行地下水背景值的计算，气象出版社，1987年12月仅给定某一个确定的值作为其背景值，显然齐万秋，周金龙，石河子市地下水环境背景值)。是不合理的，忽略了地下水背景值的时间变干早环境监测，1994年3月异性。8樊丽芳，陈植华地下水环境背景值的确定)3.4背景值的检验西部探矿工程，2004年7月，(2004)7：90-92.9潘国营，韩怀彦，王永安等.应用SPSS统计软件背景值确定后，绝大部分工作人员不会和污染指数评价地下水污染一以濮阳市地再做相应的检验工作，由于不采用多种方法下水污染评价为例J.2002年4月5月，21(3)：进行比较，往往由于采样点的选取或方法选172-174取不得当使得未检验的背景值不可靠。因10宇庆华，曹玉和地下水化学背景值研究中的异此，背景值的检验工作是必要而且是重要常值判定与处理0.吉林地质，1991(2)：75-的，而这一环节往往是绝大部分的工作人员79.容易忽略的问题。11】洪楠，林爱华，李志辉等.SPSS FOR WINDOWS统计分析教程.北京：电子工业出版4、结论社，2000.1、地下水背景值的评价方法很多，应12李世峰地下水环境背景值确定方法探讨)地根据研究区的实际情况选取，并进行检验，下水.1991年，1991(2)：102-104以期获得可靠的地下水背景值。13】元红铁岭市地下水对照值的确定)环境保护与循环经济.2008年，53-542、地下水背景值是一个相对性的概念，14郭晓静，周金龙，王毅萍等塔里木盆地地下水具有区域差异性和时间变异性，因此，对于环境背景值).人民黄河，2011年1月，33(1)：某一地质单元，背景值应是一个范围值，而61-63不是一个具体的数值。15曹玉和.应用概率密度套合法编制区域地下水3、在数据处理过程中，不要盲目的取环境背景值图的探讨U1989年9月，1989(3)：其平均值和标准差，应在去除异常点后，首82-84.先判断其分布类型，根据不同的分布类型选16王卫中，邹红海，夏雁地下水微量元素的本底取不同的统计量进行统计计算。值及相关性分析刀.济宁医学院学报，2003年9月，26(3)：20-21.参考文献17刀于文礼.吉林省地下水环境背景值特征及其变1】贺秀全地下水环境背景值研究中存在的几个异规律U.吉林地质，1991年，1991(1)：3843.问题U.地下水，1994年6月16(2)：68-69.18)王小玲，刘予，张志林北京市永定河冲洪积扇2郭高轩，辛宝东，刘文臣等我国地下水环境背地下水环境背景值的调查研究).1994景值研究综述J水文地质工程地质2010年3年，1994(2)：20-28.1)高迪，潘国营，钟福平等新乡市地下水化学背51-54.景值研究U.露天采矿技术，2006年，2006(4)：Discusses the background values of groundwater party and its easy toignore a few questionsKOU Wen-jie(Beijing hydrological geology engineering geology battalion BELJING 100195)Abstract:background value is the groundwater environmental impact analysis and prediction of the premise is togroundwater pollution and pollution discrimination to evaluate the level of important yardstick.This paper brieflyreviews the background value concept of groundwater development history,and introduces the background valuesof groundwater work process and method to determine the commonly used,and in the background values in theprocess of work easily ignored.A method to determine the background value of groundwater and the selection ofthe background value and the working process of the determined to provide the basis.Key word:groundwater background values;Pollution;Mathematical statistics;Unusual values作者简介：寇文杰(1980年一)，男，2006年毕业于中国地质大学最高学历)，获硕士学位，工程师，现主要从事水文地质、工程地质和环境地质研究工作。邮编：100195地址：北京市海淀区西四环北路123号E-mail:TL:13810264097