BIX<0.8时,表明基本没有受到微生物活动影响,水体自生源特征不明显,BIX>0.8时,以细菌和微生物活动为主的自生源特征比较显著。HIX>4时,腐殖化程度较高,当HIX<4时,说明DOM主要受到生物活动的影响,腐殖化程度较弱。
如表所示,兰考、固安和磺口地下水DOM以自生源特征为主,叶城地下水DOM既存在外源性特征,也存在内源性特征,陆源输人的水体DOM具有较高HIX值,而水体自产HIX值则相对较低,四地水样HIX值均小于1表明其腐熟化程度较低,而BIX指数均大于1表明水体中有机物主要是微生物和细菌引起的自生源。兰考BIX指数最高,表明其微生物活性高,这与FI指数结果一致。因此,除天然组分C1以外,微生物代谢活动是四地地下水DOM荧光强度进一步升高的主要因素。
进一步分析地下水DOM分子量发现,磕口地下水DOM相对分子质量分布较广,其在900 Da和2 000 Da处存在2个明显吸收峰,且整体吸光度高于其他地区,表明其DOM组成更为复杂;兰考地下水DOM在600 Da和30 000 Da处存在明显吸收峰,固安和叶城地下水DOM吸收峰主要集中在200 Da~1 000 Da。
研究表明小于4 000 Da主要为低分子量的微生物代谢产物和小分子蛋白(0,其中1 000 Da~1 800 Da之间主要为富里酸类及难生物利用代谢产物,大于1800 Da主要为多糖或大分子腐殖质类等疏水性有机物。综上,四地地下水小分子有机物主要为微生物代谢产物,而大分子有机物主要为腐殖质等。
采用水质指数(WQI可全面地认识地下水水质,解释不同水质参数之间的相互作用。分析四地地下水水质情况占比,结果显示WQI值均没有超过300限值,因此,主要存在“优”、“良好”“差”和“很差”四种水质。
其中,兰考存在三种水质(“优”、“良好”和“差”),分别占62.5%、25%和12.5%;固安水质均为“优”,这主要是该地区采集的地下水经过水厂处理。碰口不存在“良好”地下水,“优”、“差”和“很差”地下水分别为20%、40%和40%,碴口地下水超标离子多,且浓度较高,因此导致WQI评价值中“很差”水质的出现。
叶城只存在两种水质(“良好”和“差”),分别为25%和75%。综上,兰考、磺口和叶城分别有12.5%、80%和75%的地下水低于“良好”标准,同时需注意到固安水质评价结果虽为“优”,但考虑到NO5离子超标情况,仍需要对该地区地下水进行适当处理后方可饮用。
结论本研究对兰考、固安、磕口和叶城等四个地区地下水进行了调查分析,主要结论如下:
(1)四个地区地下水的pH均为碱性,其中兰考和固安地区地下水的阴离子以HCO为主,阳离子以Na和Ca 为主,而磺口、叶城地区地下水的阴离子以SO为主,阳离子以Na为主:;且四地地下水中的部分离子浓度超过《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)I类标准限值。
(2)兰考、固安和碴口地下水化学类型分别以Na·K-HCOs、HCO·SO,-Na和CI·SO-Na型为主,而叶城地区水化学类型以HCOSO.-CaNa和SO.CINaCa型为主。岩石风化、蒸发结晶和阳离子交替吸附作用(强度为叶城>固安>口>兰考)是控制四地区地下水化学成分的主要机制地下水中硝酸盐的来源不同,固安主要来源于农业输人,其他三地区主要是来源于生活污染。
(3)地下水中DOM组分主要为短波类腐殖质组分C1(26.57%)和类蛋白组分C2(73.43%),其中兰考、固安和碴口地下水DOM以自生源特征为主,叶城地区水样DOM除外源性输人影响外,也显示部分自生源特征。四地地下水DOM分子量分布主要集中在小于3 000 Da的低分子量区。
(4)四地地下水主要存在“优”、“良好”、“差”和“很差”四种类型,其中固安水质均为“优”,但仍需关注NOF离子超标情况,兰考、磺口和叶城分别有12.5%、80%和75%的地下水低于“良好”标准。