陳 龍

（塔里木河流域和田管理局，新疆和田848000）

我國(guó)水資源總量?jī)?chǔ)存豐富，但人均占有量2240m3，40%的農(nóng)田灌溉來(lái)自于地下水［1］。地下水用于灌溉研究起步較晚，主要集中在人類活動(dòng)及農(nóng)藥影響。河道中主要來(lái)源于農(nóng)田使用的化學(xué)肥料［2-4］。

我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)灌溉地下水的研究起源于20世紀(jì)80年代，早期研究集中在氮磷鉀等元素流失［5］，隨著時(shí)間發(fā)展發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水的污染也是不可忽略的問(wèn)題。馮沈榮開［6］、李永賓［7］、趙琳等［8］分別對(duì)西北地區(qū)和華北地區(qū)進(jìn)行研究，認(rèn)為來(lái)自于農(nóng)藥中對(duì)地下水有很大影響。地下水污染不僅影響農(nóng)作物，對(duì)于人類的飲用健康也造成了嚴(yán)重影響。

1 工程概況

本研究區(qū)域位于新疆和田地區(qū)。該區(qū)域多年平均氣溫12.3 ℃，最高達(dá)43.6 ℃，降水較少，地下水是主要的飲用水源。生活中廢水和工業(yè)廢水集中排放，但是農(nóng)藥造成水污染較為廣泛，不好控制。

本文在模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)理論的基礎(chǔ)上對(duì)處于干旱地區(qū)的地下水進(jìn)行分析，然后進(jìn)行其對(duì)于人體健康進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估。

2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法

模糊學(xué)術(shù)理論作為近些年快速發(fā)展的一門理論廣泛應(yīng)用于土木工程、水利工程、金融管理、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。隨著研究逐漸深入，問(wèn)題又是多方面相互交叉，緊靠單一方面的研究往往不夠準(zhǔn)確，因此模糊數(shù)學(xué)理論的綜合評(píng)價(jià)顯得尤為重要。

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法是通過(guò)考慮所要研究對(duì)象內(nèi)各種影響因素的權(quán)重，利用模糊變換對(duì)研究對(duì)象做出準(zhǔn)確的綜合性評(píng)價(jià)。本文采用濃度超標(biāo)法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，然后權(quán)系數(shù)由污染因子對(duì)不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的作用貢獻(xiàn)以對(duì)不同等級(jí)的貢獻(xiàn)大小來(lái)確定。

2.1 確定隸屬度矩陣R

采用“降半梯形分步法”進(jìn)行計(jì)算。評(píng)價(jià)中選取n個(gè)污染因子；Xki為第k個(gè)樣品污染因子i的實(shí)測(cè)值；Cij為j級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值（i=1，2…，n；j=1，2…，m）。

污染因子隸屬函數(shù)：

Ⅰ類水隸屬函數(shù)，即j=1：

從j級(jí)到m-1級(jí)隸屬函數(shù)，j=2，3…，n-1：

n級(jí)水隸屬函數(shù)，j=m，

利用隸屬函數(shù)求出水樣中第i個(gè)污染因子對(duì)各級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)隸屬度，得到對(duì)應(yīng)隸屬度矩陣R：

2.2 采用Ⅲ類指標(biāo)加權(quán)法

考慮到各單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)水質(zhì)影響作用不同，不僅與各物質(zhì)的成分不同，并與污染物內(nèi)濃度等有關(guān)，如式（4）。

式中 Wki為因子權(quán)重為k樣品中第i個(gè)因子實(shí)測(cè)值；si為第i個(gè)因子各級(jí)水均值。

通過(guò)各因子測(cè)量值和對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以及各因子的權(quán)重，組成對(duì)應(yīng)的模糊矩陣A：

確定模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)需要的基本隸屬度矩陣R和權(quán)重矩陣A后，進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算進(jìn)而求出對(duì)應(yīng)結(jié)果矩陣。本文中采用模型1，即主因素突出型M（∧，∨），（∧，∨分別表示取比較突出的大值、小值）。

求得結(jié)果矩陣為B={0.2，0.4，0.2，0.28，0}。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

由于該區(qū)域內(nèi)受周邊環(huán)境和人類活動(dòng)的影響，在供給的水質(zhì)中具有多種元素，選取比較突出的各類水質(zhì)污染因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。主要有： 溶解性固體、耗氧量、氰化物、CaCO3，pH值等。各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)果分析

運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法對(duì)該區(qū)域的地下水進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，如表2。

表2 各指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果 單位：%

續(xù)表2

根據(jù)表2可知，地下水內(nèi)含有評(píng)價(jià)指標(biāo)的各種元素含量不同，符合不同水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)所占用的比例有所區(qū)別，根據(jù)不同影響指標(biāo)站的比重進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)分析，可得出該區(qū)域的水質(zhì)處于Ⅲ類級(jí)別，主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中“三氮”和硝酸鹽類物質(zhì)的影響。

式中 THI為總非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；HI為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；EF為暴露頻率，取365d/a；IR為每日飲水量，取2L/d；BW為人體平均體重，取70kg；AT為暴露發(fā)生平均時(shí)間（d）；ED為飲水持續(xù)時(shí)間；E為暴露劑量（mg/kg·d）；C為目標(biāo)物質(zhì)質(zhì)量濃度（mg/L）；n為引起非治致癌效應(yīng)毒害目標(biāo)物質(zhì)總數(shù)。RFD：地下水中目標(biāo)物質(zhì)參考劑量（mg/kg·d）。

總非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（THI）界限值為1，當(dāng)THI>1，說(shuō)明該環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)身體健康有影響；當(dāng)THI<1，說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)較小，對(duì)身體危害較小，可以接受。

選擇27個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)分析，根據(jù)公式（5）、（6）和（7）計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為：0.001～39.075。計(jì)算出分布如表3。

表3 和質(zhì)量濃度限值

表3 和質(zhì)量濃度限值

指標(biāo)Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類NO-3含量/（mg/L）≤5≤20≤30>30 THI<0.401 0.401～1.573 1.573～2.391 >2.391采樣點(diǎn)數(shù)26——1 NH+4含量/（mg/L） ≤0.05≤0.5≤1.5>1.5 THI<0.106 0.106～1.057 1.057～2.113 >2.113采樣點(diǎn)數(shù)58410

5 結(jié)語(yǔ)

（1）以模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法為基礎(chǔ)，對(duì)研究區(qū)域地下水進(jìn)行適當(dāng)歸類，同時(shí)根據(jù)水中影響因素進(jìn)行健康安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

（2）基于模糊數(shù)學(xué)分析法根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的比重得出了該區(qū)域地下水的類別，區(qū)域大部分處于Ⅲ類級(jí)別。

（3） 得出了不同級(jí)別水體內(nèi)THI的分布情況，進(jìn)而得出了該區(qū)域內(nèi)可使用水體的比例大致占40.7%。

（4）對(duì)于研究區(qū)域地下水的分布情況，建議對(duì)該區(qū)域生活廢水比較集中的地方進(jìn)行適當(dāng)改造和修復(fù)。