北京市西郊地下水污染特征

楊 慶，崔文君，林 健，姜 媛

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

北京市西郊地下水污染特征

楊 慶，崔文君，林 健，姜 媛

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

本文在綜合分析北京市西郊地下水化學特征及歷史土地利用狀況的基礎上，運用piper三線圖和箱形圖等技術(shù)方法，從地下水水化學表現(xiàn)的差異性角度對北京市西郊地下水污染特征進行了研究，通過對比污染源分布特征進行了西郊污染特征分區(qū)。研究結(jié)果顯示，依據(jù)北京市西郊地區(qū)地下水化學的差異性可劃分為基本無污染區(qū)、歷史工業(yè)污染區(qū)、歷史城市居民生活污染區(qū)和歷史農(nóng)業(yè)污染區(qū)4個區(qū)，其中基本無污染區(qū)主要分布在山前地區(qū)，地下水質(zhì)總體較好，工業(yè)污染區(qū)主要分布在歷史的首鋼老工業(yè)區(qū)及下游的污灌區(qū)，其主要影響因子為SO42-和Cl-；城市污染區(qū)主要分布在二環(huán)內(nèi)，其主要影響因子為NO3-、Cl-、SO4

水化學；piper三線圖；箱型圖；污染特征

0 前言

近幾十年來，人類活動造成了大面積的地下水污染，使得我國“水質(zhì)型”缺水形式日益嚴峻。水污染導致許多城市供水困難，嚴重危害人民身體健康。開展地下水污染及其防治技術(shù)的研究，已經(jīng)成為我國水資源-環(huán)境保護領域基礎研究和高新技術(shù)研究的當務之急。國際水文地質(zhì)界自20世紀80年代以來，也把研究的重點從地下水資源評價與管理轉(zhuǎn)移到地下水污染治理上來（王焰新，2007），地下水污染治理的首要任務就是要了解地下水污染特征，本文以北京市地下水研究程度較高的西郊為例，通過水化學特征的研究來分析地下水污染的特征。

1 研究區(qū)概況

北京市西郊位于北京平原區(qū)西部，包括門頭溝、石景山、豐臺、海淀、大興和房山等部分地區(qū)，屬于永定河沖洪積扇頂部區(qū)域，地下水含水層以砂、卵礫石為主，西側(cè)為補給山區(qū)，東部為沖洪積扇的平原區(qū)（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局等，2008；楊慶等，2015）（圖1）。

2 地下水樣品數(shù)據(jù)分析

為了研究地下水污染的特征，2010年12月到2011年1月共采樣28個（表1）。

2.1 樣品水化學數(shù)據(jù)

由于本區(qū)屬于單一含水層地區(qū)，所取水樣均為同一含水層組樣品，水化學樣品由北京市地質(zhì)工程勘察院測試。本區(qū)的Ca2+、Mg2+和HCO3-普遍較高，部分點Cl-、SO42-和NO3-較高。

表1 水化學數(shù)據(jù)表(單位：mmol/L)Tab.1 Hydrochemical data(unit: mmol/L)

圖1 永定河地區(qū)采樣點分布圖Fig.1 Locations of samples

2.2 樣品水化學分析

Piper三線圖是表示溶液中主要化學成分的相對組成（Karmegam et al，2011；Piper，1944），通過piper三線圖分析以上樣品，樣品點基本屬HCO3-Ca型水（圖2），但呈現(xiàn)四個相對集中區(qū)，根據(jù)集中區(qū)分為四個組（I、II、III、IV）（圖3、表2）。

研究區(qū)以第四系松散沉積物為主，而且物源主要來源于北京西山地區(qū)，西山地區(qū)主要是灰?guī)r、砂巖和頁巖等蓋層沉積，碳酸巖分布較廣，通過相關(guān)資料分析，本區(qū)第四系松散沉積物以方解石和白云石為主要礦物相，即地下水中的Ca2+、Mg2+、HCO3-，而Cl-和SO4

2-以人為輸入為主（謝振華等，2010；程東會等，2007；中國地質(zhì)大學，2006）。根據(jù)水質(zhì)測試結(jié)果及研究區(qū)區(qū)域地下水環(huán)境歷史狀況，第I組樣品點地下水未受污染，所處位置基本屬于山前區(qū)域，而第II、III、IV組SO42-、Cl-、NO3-含量較高且均高于I組，說明這3組所在區(qū)域地下水受到了一定程度的污染。

2.3 污染特征分析

圖2 研究區(qū)樣點的水化學三線圖Fig.2 Piper diagram of groundwater samples in study area

表2 樣品分組表Tab.2 Class of groundwater samples

圖3 研究區(qū)樣點分組圖Fig.3 Class of groundwater samples in study area

北京市西郊地下水污染主要原因是由于歷史上人類活動對地質(zhì)環(huán)境破壞，城市生活污水、工業(yè)廢水亂排、污染的河渠水下滲、農(nóng)業(yè)污水灌溉等是地下水污染的主要原因（林健等，2006）。本文通過對比四個分組所對應歷史土地利用狀況（20世紀80年代初），分析各組分污染的主要特征和成因（圖4）。

北京西郊歷史上土地利用主要分為工業(yè)區(qū)、污灌區(qū)、城市居民區(qū)、污水和清水混合灌區(qū)（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)公司，1982）。將地下水采樣點投影到歷史土地利用圖可見，I組采樣點位置在歷史上基本無污染源，而II組主要分布在首鋼老工業(yè)區(qū)及其下游的污灌區(qū)；III組主要分布在城區(qū)；第IV組主要分布在混合灌溉區(qū)。

而地下水受污染的3個組水化學特征也基本反映了各污染源的污染特征，工業(yè)污染源區(qū)的主要影響因子為SO42-和Cl-；城市污染源由于其產(chǎn)生污水的復雜性，影響因子較多，NO3-、Cl-、SO4

2-均有影響；農(nóng)業(yè)污染源區(qū)的主要影響因子以N為主，由于本區(qū)屬于單一的砂、卵礫石含水層，含水層處于氧化環(huán)境，以NO3

-形式存在。

圖4 西郊歷史土地利用圖Fig.4 History Land use diagram

3 結(jié)論

北京西郊地下水污染主要是由于歷史上的污水隨意排放導致，根據(jù)受不同污染源污染的地下水具有不同的水化學特征，北京西郊地區(qū)地下水污染特征可分為歷史工業(yè)污染區(qū)、歷史城市居民生活污染區(qū)和歷史農(nóng)業(yè)污染區(qū)。本文僅從主要離子水化學特征的角度描述了北京西郊地下水污染特征，認知有所不足，但從目前水質(zhì)資料結(jié)果可見，研究區(qū)歷史上的工業(yè)和農(nóng)業(yè)等區(qū)域土壤及包氣帶可能已被污染，在雨水不斷的淋濾過程中，地下水污染仍在加劇，需進一步研究。

[1]王焰新. 地下水污染與防治[M]. 北京：高等教育出版社，2007：1～2.

[2]北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊. 北京地下水[M]. 北京：中國大地出版社，2008：175～186，119～127，205～232.

[3]楊慶，林健，姜媛. 基于數(shù)值模擬的河道再生水補充區(qū)地下水監(jiān)測網(wǎng)構(gòu)建[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2015，27(1)：14～17.

[4]Karmegam U，Chidambaram S，Prasanna M.V，et al. A study on the mixing proportion in groundwater samples by using Piper diagram and Phreeqc model[J]. Chinese Journal of Geochemistry，2011，30：490～495. [5]Piper A.M. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analysis[M]. Transactions American Geophysical Union，1944，5(6)：914～928.

[6]謝振華，劉凱，李志萍，等. 基于沉積物物質(zhì)來源的地下水化學特征分析：以北京市平原區(qū)為例[J].地學前緣，2010，17(6)：81～86.

[7]程東會，陳鴻漢，何江濤，等. 北京城近郊區(qū)地下水人為影響和水-巖作用指示性指標研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007，51(5)：37～42.

[8]中國地質(zhì)大學（北京）. 北京城近郊區(qū)地下水水質(zhì)模型研究[R]. 2006：61.

[9]林健，趙薇，陳瑾. 北京城近郊區(qū)地下水質(zhì)特征與污染研究[J]. 城市地質(zhì)，2006，1(2)：10～12.

[10]北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)公司. 北京城近郊環(huán)境水文地質(zhì)圖集[R]. 1982.

Study on Groundwater Pollution Characteristics in the Western Suburban of Beijing

YANG Qing, CUI Wenjun, LIN Jian, JIANG Yuan
(Hydrogeology and Engineering Geology Team of Beijing, Beijing 100195)

Based on the comprehensive analysis of the western suburbs of Beijing Groundwater chemical characteristics and historical land use, using piper-III charts and box plots and other technical methods, studied groundwater pollution characteristics in the western suburbs of Beijing from the perspective of the difference between the performance of the groundwater chemistry. The results show that the western suburbs of Beijing can be divided into pollution-free zone, historical industrial pollution, polluted urban living history and the history of agriculture polluted area ,based on groundwater chemistry differences. Pollution-free zone are mainly distributed in the Piedmont region, and groundwater quality is generally good .historical industrial pollution mainly in the history of SHOUGANG old industrial areas and downstream, and main impact factor are SO42-and Cl-, polluted urban living history are mainly in the Second Ring, and main impact factor are NO3-, Cl- and SO42-, the history of agriculture polluted area are mainly in the southeastern part of the history of the sewage and mixed irrigation area, and the main impact factor is NO3-.

Hydrochemical; Piper-III diagram; Box diagram; Pollution characteristics

X523

A

1007-1903（2016）04-0075-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.014

基金課題：2015年北京市優(yōu)秀青年培養(yǎng)資助項目（2015400617931G298）和北京市財政基金資助項目（PXM2015_158305_000010）聯(lián)合資助

楊慶（1980- ），男，碩士，高工，主要研究方向：地下水環(huán)境。E-mail：yq@bjswd.com

2-；農(nóng)業(yè)污染區(qū)主要分布在東南部歷史上的污水和清水的混合灌區(qū)，其主要影響因子為NO3-。