北方某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)地下水污染調(diào)查評價

江 岳，馬 宏,石思宇，肖 寒，趙 杰,張 潔

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

北方某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)地下水污染調(diào)查評價

江 岳，馬 宏,石思宇，肖 寒，趙 杰,張 潔

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

本文應(yīng)用污染指數(shù)法，對北方某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)及周邊地下水水質(zhì)進行了污染評價，結(jié)果表明研究區(qū)地下水水質(zhì)以輕污染和中污染為主，局部地區(qū)出現(xiàn)較重污染，主要指標為硝酸鹽氮、三氯甲烷和三氯乙烯。通過對工業(yè)廢水、再生水、河水水質(zhì)的檢測，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)地表水水質(zhì)與污水處理廠再生水排放密切相關(guān)，地下水污染很可能與開發(fā)區(qū)企業(yè)排污有關(guān)。由于開發(fā)區(qū)所處位置的環(huán)境敏感性和脆弱性，建議今后在開發(fā)區(qū)及附近繼續(xù)開展相關(guān)研究，進一步查明地下水的硝酸鹽氮及有機污染物來源、污染途徑，建立完善的監(jiān)測體系，以便及時切斷污染源，保障城市及當?shù)毓┧踩ｊP(guān)鍵詞：經(jīng)濟開發(fā)區(qū)；地下水；污染評價；再生水排放

0 前言

在我國，早在20世紀50年代地下水質(zhì)量問題就引起了關(guān)注（張兆吉，2009），1959年北京開展了西郊首鋼含酚、氰廢水對地下水的污染監(jiān)測與調(diào)查研究（郭高軒，2014）。20世紀70—80年代，逐步開展了呼和浩特、上海、長春、沈陽、西安、武漢等一些大中城市地下水污染調(diào)查工作，并進行了硬度、硝酸鹽、砷、鐵、酚等地下水污染機理的試驗研究，為地下水保護和污染治理提供科學(xué)的理論依據(jù)（文冬光，2012）。20世紀90年代以來，我國開始關(guān)注工業(yè)污染和有機污染的研究工作，例如，河北平原地下水的氮污染研究（畢二平，2001）、北京地區(qū)的有機污染調(diào)查研究等（李炳華，2006）。

北方某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)（以下簡稱“開發(fā)區(qū)”）位于地下水水源地保護區(qū)內(nèi)，包氣帶防護能力差，含水層極易受到污染（郭靜，2011），因此，開發(fā)區(qū)周邊地下水環(huán)境污染敏感性較強。然而，關(guān)于該地區(qū)地下水污染的調(diào)查和研究并沒有系統(tǒng)地開展，無法總體上掌握區(qū)域及周邊地下水水質(zhì)和污染基本狀況。本次在對開發(fā)區(qū)及周邊地下水進行污染調(diào)查評價的基礎(chǔ)上，評估開發(fā)區(qū)對周邊地下水環(huán)境造成影響的可能性，為今后開展地下水環(huán)境保護治理工作提供依據(jù)。

1 概況

研究區(qū)地處河流沖洪積扇上部，總面積20.4 km2，第四系沉積物沉積厚度由北部的20～50m，向東南逐漸增大到200多米，最大厚度甚至超過300m。區(qū)域北部為單一潛水含水層，南部為潛水—承壓水過渡地區(qū)及溢出帶。從北往南沉積物顆粒由粗變細，沉積結(jié)構(gòu)由單一層變?yōu)槎鄬?。區(qū)內(nèi)地下水主要受大氣降水及山區(qū)側(cè)向徑流補給為主，地表河流入滲及上游水庫放水補給為輔；該地區(qū)以集中供水水源地開采、農(nóng)業(yè)及企事業(yè)單位自備井開采和向下游徑流為主要排泄方式；地下水流向與地形坡度一致，由西北、北向南流（圖1）。區(qū)域地下水的水化學(xué)類型較為單一，大部分為HCO3-Ca·Mg型，山前局部地區(qū)為HCO3-Ca型。

開發(fā)區(qū)內(nèi)入駐企業(yè)較多且類型復(fù)雜，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)包括電子信息科技、食品飲料、包裝印刷、生物醫(yī)藥和新型建材等。開發(fā)區(qū)生產(chǎn)和生活用水均來自地下水，有完備的市政排污管線和污水處理廠，處理后的再生水就近排入河道或用于景觀用水。

圖1 地下水水位等值線圖Fig.1 Contour map of groundwater level

2 地下水污染評價

2.1 監(jiān)測點布設(shè)

利用研究區(qū)內(nèi)20眼地下水監(jiān)測井的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行地下水污染評價，水質(zhì)樣品的采集、檢測時間為2013年12月（圖2）。

圖2 地下水監(jiān)測點分布Fig. 2 distribution of groundwater monitoring points

2.2 評價方法

研究區(qū)地下水的污染評價采用污染指數(shù)法（湯崇發(fā)，2014），具體包括污染指數(shù)計算和地下水污染綜合評價。

以研究區(qū)上游監(jiān)測井1982年的地下水水質(zhì)數(shù)據(jù)為背景值，地下水Ⅲ類質(zhì)量標準（GB/T14848-93）和生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）作為標準限值，構(gòu)建計算公式：

其中：Pki為k水樣第i個指標的污染指數(shù)；Cki為k水樣第i個指標的測試結(jié)果；C0代表k水樣無機組分i指標的背景值；CIII為第i個指標地下水標準限值。

利用上式分別對各水樣點單指標污染指數(shù)Pki進行計算，然后根據(jù)污染指標分級標準（表1），確定每一項指標污染等級。

將監(jiān)測點的各單指標評價結(jié)果的最高類別確定為綜合污染等級（無機指標和有機指標分別評價），繪制地下水污染綜合評價圖（圖3、圖4）。

2.3 評價結(jié)果

（1）無機指標

選取氯化物、硫酸鹽、總硬度、溶解性總固體、錳、鈉離子、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽、亞硝酸鹽和氨氮10項無機指標參與污染評價。綜合評價結(jié)果表明，研究區(qū)大部分區(qū)域地下水為輕度或中度污染，僅在中部地區(qū)出現(xiàn)較重污染（圖3）。主要超標指標為硝酸鹽氮，故硝酸鹽氮為主要無機污染指標。

（2）有機指標

地下水有機指標污染評價結(jié)果顯示，大部分地區(qū)地下水未污染，僅在開發(fā)區(qū)及周邊存在點狀輕污染（圖4），主要污染指標為三氯乙烯和三氯甲烷。

表1 單指標污染指數(shù)分級標準Tab.1 The graded standard on the singled pollution index

圖3 地下水無機指標污染評價圖Fig. 3 pollution assessment of groundwater inorganic index

圖4 地下水有機指標污染評價圖Fig. 4 pollution assessment of groundwater organic index

3 污染源識別

為判別地下水污染是否與開發(fā)區(qū)企業(yè)排污有關(guān)，對開發(fā)區(qū)企業(yè)排放的廢水、污水處理廠的外排再生水和受污河流河水分別進行了采樣檢測。

3.1 地表水監(jiān)測點布設(shè)

由于開發(fā)區(qū)的污廢水大部分進入污水處理廠進行處理后排入河道，因此，首先對由開發(fā)區(qū)排放后進入污水處理廠之前的污水進行采樣分析，其次，對處理廠處理后的再生水進行取樣分析，最后是根據(jù)河道再生水排放口位置，在排放口上游、排污斷面和下游分別進行河流地表水取樣檢測。

本次地表水樣品共采集7件。其中，污水處理廠進、出口水樣以及處理廠處理后的再生水樣品3件；受污河流地表水樣品4件，采樣點位置見圖5。

3.2 廢水和再生水水質(zhì)特征

圖5 地表水采樣點分布圖Fig.5 Distribution of surface water sampling points

本次研究共取廢水和再生水水樣3件。其中，JCW-2和JCW-3為該開發(fā)區(qū)進入污水處理廠之前的廢水水樣；JCW-1為經(jīng)污水處理廠處理后的再生水水樣。檢測結(jié)果中，JCW-2和JCW-3中高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）等一般化學(xué)指標和氨氮、總氮、總磷、錳、鋅、鎳等毒理性指標含量較高；而且有機指標檢出較多，主要以二氯甲烷、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯等鹵代烴類和單環(huán)芳香烴類為主。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，開發(fā)區(qū)排放的廢水中不僅總氮和氨氮濃度均較高，而且高錳酸鹽指數(shù)、COD和BOD5值的偏高也從側(cè)面反映了該區(qū)域水樣中有機物具有相當?shù)拇嬖诹浚ɡ钇G，2013）。經(jīng)污水處理廠處理后的再生水水樣JCW-1中大部分污染物濃度明顯降低，但總氮、COD、BOD5等指標濃度均超過城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（DB11/890-2012）。

3.3 納污河流河水水質(zhì)特征

地表河流水樣分別采自再生水河流排口處（JCS-2和JCS-3）、排口上游500 m處（JCS-1）以及排口下游1000 m處（JCS-4）。其中，上游監(jiān)測點JCS-1的水質(zhì)相對較好，大部分指標達到地表水Ⅱ類標準；但其它3件地表水水樣水質(zhì)顯示較差，主要污染指標高錳酸鹽指數(shù)達到地表水Ⅳ類標準；COD、BOD5、氨氮、總氮分別達到Ⅴ類和劣Ⅴ類（GB 3838-2002）。

對比納污河流與污水處理廠外排污水水質(zhì)，除JCS-1水樣水質(zhì)明顯好于JCW-1外，JCS-2、JCS-3、JCS-4水樣與JCW-1指標含量相似，表明區(qū)內(nèi)納污河段來水主要為污水處理廠處理過后的再生水，且河流本身基本沒有自凈能力。

4 結(jié)論

對污水處理廠的外排再生水和納污河流地表水的水質(zhì)分析結(jié)果表明，研究區(qū)地表水水質(zhì)與污水處理廠再生水排放密切相關(guān)；地下水質(zhì)量和污染評價分析結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)地下水主要污染指標為硝酸鹽氮、三氯甲烷和三氯乙烯。其中，地下水硝酸鹽氮含量已經(jīng)有局部地區(qū)超過地下水質(zhì)量Ⅲ類標準（GB/ T14848-93）；三氯甲烷和三氯乙烯雖含量較低，但在開發(fā)區(qū)廢水中也含有這類指標，因此不能排除開發(fā)區(qū)企業(yè)排污對地下水環(huán)境影響的可能性。

根據(jù)研究結(jié)果，由于開發(fā)區(qū)位于重要水源地保護區(qū)內(nèi)，建議進一步查明地下水硝酸鹽氮及有機污染物的來源和污染途徑，建立完善的監(jiān)測體系，以便及時切斷污染源，保障當?shù)毓┧踩?/p>

污水處理廠處理后的再生水大多就近排入河道，位于沖洪積扇中上部地區(qū)的地表水和地下水水力聯(lián)系密切，地下水易接受地表水補給，而《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標準（DB11/890-2012）》設(shè)定的指標較少，且多項設(shè)定的指標限值高于《地下水質(zhì)量標準（GB/14848-1993）》，應(yīng)進一步嚴格制定和完善污水處理的排放標準。

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The Investigation and Evaluation on Groundwater Pollution in an Economic Development Zone in Northern China

JIANG Yue, MA Hong, SHI Siyu , XIAO Han, ZHAO Jie, ZHANG Jie
(Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Beijing 100195)

In this paper, the groundwater pollution assessment around an economic development zone in Northern China, was evaluated by the pollution index method. The results show that the groundwater quality in the study area is mainly light pollution and mid moderate pollution, only local area is more serious pollution, and the main pollutant is nitrate nitrogen, chloroform and trichloroethylene. Through the detection of industrial waste water, reclaimed water and river water quality, the surface water quality of the study area is closely related to the discharge of the reclaimed water in the sewage treatment plant, and groundwater pollution is likely to be related to the development of enterprises in the development zone. Due to the environmental sensitivity and vulnerability of the zone's location, it is suggested to implement relevant research within the zone and surroundings from now on, while identifying the source and approach of nitrate nitrogen and organic pollutant in the groundwater further and establishing the sound monitoring system, in order to cut off the sources of pollution, protecting the local water supplied safely.

The economic development zone; Groundwater; Pollution assessment; Reclaimed water discharge

X824；X523

A

1007-1903（2016）04-0071-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.013

北京平原區(qū)地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)運行（2016年度）（編號：PXM2016_158305_000007）、海河流域水資源調(diào)蓄區(qū)地下水保護區(qū)劃分及監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)研究與示范（編號：2014ZX07203010-3）、北運河典型污染河段對地下水環(huán)境的影響行為研究（編號：201401054）聯(lián)合資助

江岳（1982- ），男，高工，主要從事地下水環(huán)境監(jiān)測、污染調(diào)查評價等方面研究。E-mail：jingyue2201@sina.com