淮安市化工企業(yè)地下水污染預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

馬群宇, 卞 雪, 劉楚燁, 趙言文

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210095)

淮安市化工企業(yè)地下水污染預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

馬群宇, 卞 雪, 劉楚燁, 趙言文

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210095)

[目的] 評(píng)價(jià)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)，為同類建設(shè)項(xiàng)目及企業(yè)自環(huán)評(píng)的地下水污染預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供一種簡(jiǎn)單有效的新方法。[方法] 建立基于過(guò)程模擬的溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)學(xué)模型，對(duì)特征污染物高錳酸鹽指數(shù)和鎳的污染水平和污染范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，提出以保護(hù)地下水為目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，以某化工廠為案例進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。[結(jié)果] 突發(fā)事故后100 d，高錳酸鹽指數(shù)最大遷移距離11.6 m，鎳最大遷移距離10.8 m，分別超出廠界范圍8.8和8.0 m；監(jiān)測(cè)井2屬較高污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，監(jiān)測(cè)井3屬中等污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。[結(jié)論] 特征污染物在地下水中的擴(kuò)散速度快，對(duì)水質(zhì)影響嚴(yán)重，因而運(yùn)行期須對(duì)污染源加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測(cè)、定期檢查污水池防滲性能。

地下水; 污染預(yù)測(cè); 解析解; 溶質(zhì)運(yùn)移; 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，化工企業(yè)的污染問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。與地表水、大氣、噪聲等環(huán)境要素相比，地下水污染由于存在隱蔽性、滯后性及艱巨性的特點(diǎn)，一直以來(lái)都是化工企業(yè)環(huán)評(píng)中較為薄弱的環(huán)節(jié)。化工污染往往是由產(chǎn)品、原料、輔料等污染物的跑、冒、滴、漏等造成的，受污染的土壤被雨水淋洗后，地下水水位發(fā)生變動(dòng)，加上包氣帶的溶濾作用，進(jìn)入土壤的污染物經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間滲透，穿過(guò)包氣帶進(jìn)入地下水，進(jìn)而污染地下水。而廠區(qū)的地下儲(chǔ)罐、污水排放管道等的滲漏會(huì)使得污染物直接進(jìn)入地下水，這些污染物隨著地下水的流動(dòng)不斷遷移進(jìn)一步污染含水介質(zhì)，地下水污染面積不斷擴(kuò)大，水質(zhì)不斷惡化，嚴(yán)重威脅周邊環(huán)境安全，因此化工企業(yè)的地下水污染預(yù)測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)更要受到重視。

早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外學(xué)者就開(kāi)始使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行地下水模擬預(yù)測(cè)。1996年，Rivera等[1]采用數(shù)值模擬軟件對(duì)德國(guó)某放射性廢棄物堆場(chǎng)地下水中污染物濃度的變化進(jìn)行了預(yù)測(cè)；1998年，Islam等[2]在利用地下水模型研究美國(guó)圣保羅地區(qū)污染物運(yùn)移問(wèn)題時(shí)，發(fā)現(xiàn)得到的規(guī)律與實(shí)際情況相符，為地下水污染問(wèn)題的解決提供了科學(xué)依據(jù)。

中國(guó)于20世紀(jì)70年代開(kāi)始開(kāi)展地下水污染預(yù)測(cè)，目前側(cè)重于對(duì)地下水模擬軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。李偉等[3]采用三維耦合地下水溶質(zhì)運(yùn)移模型進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)的地下水污染預(yù)測(cè)，得到了污染物遷移的距離及范圍。楊亞芳等[4]基于Excel，開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)易的一維地下水溶質(zhì)運(yùn)移的數(shù)值方法。2016年，《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—地下水環(huán)境》(HJ 610-2016，以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》)[5]頒布，中國(guó)地下水保護(hù)的新局面也隨之打開(kāi)?！秾?dǎo)則》明確要求二級(jí)評(píng)價(jià)采用數(shù)值法或解析法對(duì)污染物遷移趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。目前，采用Visual Modflow，F(xiàn)EFLOW，GMS等可視化軟件可實(shí)現(xiàn)數(shù)值預(yù)測(cè)[6]，但因均屬于商業(yè)軟件，價(jià)格較高、操作復(fù)雜，對(duì)小型或者企業(yè)自評(píng)價(jià)的環(huán)評(píng)項(xiàng)目并不適用。

地下水水質(zhì)安全直接影響著人類健康與發(fā)展，地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也因此成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)[7]。Sophocleous等[8]以含水層脆弱性與海水入侵等影響為基礎(chǔ)，采用線性回歸法進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。Napolitano[9]基于GIS系統(tǒng)對(duì)意大利山前河谷地帶的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)引入災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，綜合考慮地下水流向、地下水水質(zhì)及危害等因素。Rosén等[10]考慮到風(fēng)險(xiǎn)本身的不確定性，應(yīng)用不確定性理論構(gòu)建了風(fēng)險(xiǎn)最小化模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的隨機(jī)模擬。Blumberga等[11]應(yīng)用Visual Modflow軟件及Landsim軟件建立過(guò)程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，獲得了良好效果。

中國(guó)于20世紀(jì)末開(kāi)始涉足地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，目前主要側(cè)重于地下水脆弱性評(píng)價(jià)，且以改進(jìn)國(guó)外研究成果為主，缺少自主研發(fā)的評(píng)價(jià)體系和方法。王建飛等[12]綜合考慮非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)包氣帶的隔污指數(shù)和有效隔污厚度等因素，提出了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法。王俊杰等[13]根據(jù)特征污染物與排放量的關(guān)系，構(gòu)建量化的評(píng)價(jià)體系，采用層次分析法對(duì)北京市地下水污染進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。楊彥等[14]以ArcMap為開(kāi)發(fā)平臺(tái)構(gòu)建多指標(biāo)綜合指數(shù)模型，綜合考慮污染源、含水層及污染物等影響因素，進(jìn)行了地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。由此可見(jiàn)，目前中國(guó)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)尚處于起步階段，評(píng)價(jià)方法以定性評(píng)價(jià)為主，缺少對(duì)污染物遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的描述，評(píng)價(jià)體系與評(píng)價(jià)方法還需完善。

對(duì)此，本文擬首先利用《導(dǎo)則》給出的不同條件下地下水溶質(zhì)運(yùn)移解析法的解析解，構(gòu)建基于過(guò)程模擬的溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)學(xué)模型，對(duì)特征污染物的污染水平和污染范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)；其次，提出以保護(hù)地下水為目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，以某化工廠為案例進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。旨在服務(wù)《導(dǎo)則》的實(shí)施，以期為同類建設(shè)項(xiàng)目及企業(yè)自環(huán)評(píng)的地下水污染預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供一種簡(jiǎn)單有效的新方法。

1 材料與方法

1.1 地下水污染預(yù)測(cè)方法

1.1.1 預(yù)測(cè)因子確定 按照《導(dǎo)則》要求，對(duì)地下水污染源特征因子按重金屬、持久性有機(jī)污染物和其他類別進(jìn)行分類，并對(duì)每一類別中的各項(xiàng)因子采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法進(jìn)行排序，取標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)最大的因子作為預(yù)測(cè)因子。因此，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果(計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中各類污染物的標(biāo)準(zhǔn)濃度值進(jìn)行比較，得到研究區(qū)預(yù)測(cè)因子為：高錳酸鹽指數(shù)和鎳。選取污染源初始濃度最大值進(jìn)行分析預(yù)測(cè)：高錳酸鹽指數(shù)最大排放濃度為87.5 mg/L，鎳最大排放濃度為2.534 mg/L。

表1特征因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果

mg/L

注：高錳酸鹽指數(shù)、鉛、汞、砷和鎳標(biāo)準(zhǔn)濃度值參考《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93，以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)[15]。

1.1.2 預(yù)測(cè)模型建立 研究區(qū)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)地下水徑流緩慢，污染物的排放對(duì)地下水流場(chǎng)沒(méi)有顯著影響，含水層的基本參數(shù)變化很小，因此根據(jù)《導(dǎo)則》要求，采用解析法對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，地下水溶質(zhì)運(yùn)移采用一維穩(wěn)定流動(dòng)一維水動(dòng)力彌散問(wèn)題模型。

研究區(qū)化工廠廢水經(jīng)預(yù)處理達(dá)標(biāo)后排入淮安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠深度處理，正常情況下不會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成污染，因此污染源可概化為無(wú)污染源。但因污水池防滲失效或污水排放管道破損等突發(fā)事故導(dǎo)致廢水滲入地下水，此時(shí)污染源可概化為點(diǎn)源連續(xù)恒定污染。

研究區(qū)淺層地下水與下部中深層地下水之間有穩(wěn)定的隔水層，因此預(yù)測(cè)時(shí)只考慮污染物對(duì)淺層地下水的影響。研究區(qū)開(kāi)采淺層地下水主要用于居民生活輔助性用水，開(kāi)采量較少，不會(huì)形成大范圍的降落漏斗，即使受降雨影響，區(qū)內(nèi)地下水位的波動(dòng)也不會(huì)引起流場(chǎng)發(fā)生較大變化，因此預(yù)測(cè)時(shí)不考慮流場(chǎng)變化的影響。此外，為研究最大風(fēng)險(xiǎn)程度，預(yù)測(cè)時(shí)不考慮溶解、吸附作用。

采用《導(dǎo)則》推薦的一維穩(wěn)定流動(dòng)一維水動(dòng)力彌散問(wèn)題，概化條件為一維半無(wú)限長(zhǎng)多孔介質(zhì)柱體，一端為定濃度邊界。其解析解為：

(1)

式中：x——距注入點(diǎn)的距離(m)；t——時(shí)間(d)；C(x,t)——t時(shí)刻x處的示蹤劑濃度(g/L)；C0——注入的示蹤劑濃度(mg/L)；u——水流速度(m/d)；DL——縱向彌散系數(shù)(m2/d)； erfc()——余誤差函數(shù)。

以Excel為平臺(tái)進(jìn)行VB(visual basic，VB)編程，利用該解析解研究污染物濃度從包氣帶到含水層以及沿含水層運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中的變化情況，并實(shí)現(xiàn)可視化操作。

1.1.3 預(yù)測(cè)模型參數(shù)確定 根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)有地質(zhì)資料及相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，確定預(yù)測(cè)模型參數(shù)(見(jiàn)表2)。

表2 預(yù)測(cè)模型主要參數(shù)

1.2 地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

目前，常用的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要有統(tǒng)計(jì)方法、迭置指數(shù)法和過(guò)程數(shù)學(xué)模擬法[16]。統(tǒng)計(jì)方法是指客觀地篩選出影響地下水污染的主要因素，利用回歸方程賦值，計(jì)算權(quán)重，進(jìn)而進(jìn)行評(píng)價(jià)；迭置指數(shù)法是目前使用最廣泛的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，但因其基于經(jīng)驗(yàn)方法獲取評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，具有明顯的缺陷[17]；而過(guò)程數(shù)學(xué)模擬法既能描述地下水污染物的遷移過(guò)程，又能預(yù)估污染物時(shí)空分布特性，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[18]。因此，本研究采用基于過(guò)程數(shù)學(xué)模擬的方法進(jìn)行該化工廠的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，即通過(guò)過(guò)程模擬計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)受體處高錳酸鹽指數(shù)(C1)和鎳的濃度值(C2)，參照《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)高錳酸鹽指數(shù)和鎳指標(biāo)劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，本研究將該化工廠特征污染物對(duì)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)劃分為低、中、較高和高等4個(gè)等級(jí)如表3所示。

表3 某化工廠特征污染物地下水污染風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

1.3 工程概況

1.3.1 水文地質(zhì)概況 研究區(qū)位于江蘇省淮安市境內(nèi)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，區(qū)內(nèi)年平均氣溫14.7 ℃，年平均降水量985.3 mm，年無(wú)霜期206 d。研究區(qū)處在揚(yáng)子淮地的蘇北凹陷區(qū)西側(cè)，基巖均隱伏于松散地層之下，基底為前震旦系泰山群變質(zhì)巖，上覆第三系，第四系松散堆積層。區(qū)內(nèi)地下水在勘察范圍內(nèi)為潛水，其主要補(bǔ)給源為大氣降水垂直補(bǔ)給，主要排泄方式為地表徑流和蒸發(fā)；枯水期水位在自然地面下約2.5 m，變化幅度約2.0 m。

包氣帶作為連接含水層與地面污染物的過(guò)渡帶和主要通道，是污染物媒介體，也是污染物的凈化場(chǎng)所和防護(hù)層。研究區(qū)屬于回填整平區(qū)，區(qū)內(nèi)穩(wěn)定地下水位以上的包氣帶大部分為填土層，自上而下分為素填土層、粉土層和黏土層。包氣帶厚度在1.0～2.8 m，無(wú)基巖裸露，因此判定包氣帶防污性能為中等。

含水層巖性以稀砂、粉砂為主，滲透性能一般，含水層易污染特征為中等。第Ⅰ含水巖組砂層滲透系數(shù)約為1～7 m/d。第Ⅱ含水巖組滲透系數(shù)一般為6～7 m/d，非古道河一帶為1～4 m/d。第Ⅲ含水巖組滲透系數(shù)為0.26～4 m/d。

1.3.2 建設(shè)項(xiàng)目概況 本工程為廢棄脫硝催化劑回收利用項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地東西長(zhǎng)144 m，南北長(zhǎng)101 m，面積14 544 m2，廢催化劑填料規(guī)格為0.2 m×0.2 m×1 m的長(zhǎng)方體，填料以袋裝或無(wú)包裝的方式運(yùn)輸入廠，暫存于原料庫(kù)房；廢催化劑堆放場(chǎng)地采取防滲措施，地面排水良好，易于清潔和消毒，產(chǎn)生的廢水采用暗溝、管直接排入污水收集消毒處理設(shè)施。根據(jù)廠區(qū)設(shè)備布置圖，廠區(qū)西南側(cè)為生產(chǎn)車間，污水收集池位于西南側(cè)圍墻邊，距離廠界最近距離2.8 m，東南側(cè)為成品和原料堆放庫(kù)房，原料堆放庫(kù)房的東北側(cè)為辦公生活區(qū)。根據(jù)本項(xiàng)目處理工藝，新建項(xiàng)目產(chǎn)生的廢水排放源主要是：重力分離水200 m3/d，深度清洗廢水640 m3/d，車間清洗廢水1 m3/d，打漿浸取廢水300 m3/d，離子交換樹(shù)脂再生廢水90 m3/d，生活污水6 m3/d。

1.3.3 地下水環(huán)境現(xiàn)狀 根據(jù)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及舒卡列夫地下水化學(xué)類型分類法，確定本研究區(qū)地下水化學(xué)類型為HCO3-Mg型。另?yè)?jù)地下水水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告，研究區(qū)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的地下水水質(zhì)指標(biāo)均滿足《標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)測(cè)結(jié)果與分析

利用構(gòu)建的地下水溶質(zhì)運(yùn)移模型對(duì)該化工廠地下水特征污染物進(jìn)行正向推算，計(jì)算100 d，3 a(1 000 d)，10 a(3 650 d)，20 a(7 300 d)后污染物的最大遷移距離，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 污染物最大遷移距離

由圖1可知，100 d內(nèi)，高錳酸鹽指數(shù)的遷移距離達(dá)到9.8 m，鎳的遷移距離達(dá)到10.6 m，之后濃度迅速降低至《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，且隨著時(shí)間的推移，濃度降低的速度減緩，因此污染發(fā)生后的100 d內(nèi)是化工企業(yè)治理地下水污染的最佳時(shí)期，此期間，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，及時(shí)采取措施防止污染大面積擴(kuò)散。同時(shí)，高錳酸鹽指數(shù)在地下水中污染范圍為：100 d最大遷移距離為11.6 m，3 a(1 000 d)最大遷移距離為41 m，10 a(3 650 d)最大遷移距離為89.2 m，20 a(7 300 d)最大遷移距離為139.9 m；鎳在地下水中污染范圍為：100 d最大遷移距離為10.8 m，3 a(1 000 d)最大遷移距離為38.2 m，10 a(3 650 d)最大遷移距離為62.5 m，20 a(7 300 d)最大遷移距離為107.9 m。根據(jù)本項(xiàng)目污水池距離廠界最近距離約為2.8 m，2種污染物在100 d時(shí)遷移距離已分別超出廠界8.8和8.0 m，污染物沿著地下水水流方向不斷向下游擴(kuò)散，濃度隨著遷移距離的增加不斷降低。

由此可知，突發(fā)事故條件下地下水中污染物擴(kuò)散速度快，且特征污染物初始濃度較高，因此本項(xiàng)目場(chǎng)地建設(shè)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)做好防滲處理，并對(duì)污染源進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，及時(shí)處理，同時(shí)項(xiàng)目運(yùn)行期內(nèi)加強(qiáng)設(shè)備維修和生產(chǎn)管理，防止滴漏等無(wú)組織排放。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

根據(jù)研究區(qū)地下水總體流向(自西北向東南)，在建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地西北、東南方向1 000 m處各設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)井，編號(hào)為W1，W2，在建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)井，編號(hào)為W3，分別進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

應(yīng)用前文建立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)該化工廠特征污染物對(duì)周邊地下水的影響進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖2所示。

結(jié)果表明，位于污染場(chǎng)地地下水流上游的W1，高錳酸鹽指數(shù)和鎳濃度始終為0，說(shuō)明該化工廠不會(huì)對(duì)上游的地下水造成污染，W1監(jiān)測(cè)井屬低污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。位于污染場(chǎng)地地下水流下游的W2，高錳酸鹽指數(shù)濃度和鎳的濃度均隨時(shí)間的推移呈顯著上升趨勢(shì)，40 a(14 500 d)后高錳酸鹽指數(shù)濃度超過(guò)3 mg/L，41 a(15 000 d)后鎳濃度超過(guò)0.05 mg/L，屬較高污染風(fēng)險(xiǎn)。位于建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)的W3，高錳酸鹽指數(shù)和鎳濃度與時(shí)間的相關(guān)性不大，波動(dòng)明顯，究其原因可能是受到人為活動(dòng)和降水等的影響，導(dǎo)致該化工廠特征污染物變化趨勢(shì)難以判斷，但總體上，高錳酸鹽指數(shù)濃度始終在0～2 mg/L內(nèi)，鎳濃度始終介于0～0.05 mg/L，因此W3屬中等污染風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，位于研究區(qū)下游的監(jiān)測(cè)井受地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)較高，水質(zhì)影響嚴(yán)重，因此工廠在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)廢水進(jìn)行合理的回用和治理，對(duì)排污管道、污水處理設(shè)備進(jìn)行定期檢查，以防止和降低污水的滴漏，將污染物泄漏的地下水風(fēng)險(xiǎn)事故降至最低，制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急治理程序，一旦發(fā)生事故，防止其向下游進(jìn)一步擴(kuò)散。

圖2 監(jiān)測(cè)井污染物濃度模擬計(jì)算值

3 討論與結(jié)論

(1) 突發(fā)事故后100 d，高錳酸鹽指數(shù)最大遷移距離11.6 m，鎳最大遷移距離10.8 m，分別超出廠界范圍8.8 m和8.0 m，地下水中污染物擴(kuò)散速度快，因此本項(xiàng)目場(chǎng)地建設(shè)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)做好防滲處理，并對(duì)污染源進(jìn)行定期跟蹤監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，及時(shí)處理應(yīng)急措施，項(xiàng)目運(yùn)行期加強(qiáng)設(shè)備維修和生產(chǎn)管理，防止滴漏等無(wú)組織排放，同時(shí)規(guī)范工程防滲分區(qū)。

(2) 利用構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)該化工廠地下水污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，W1屬于低污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，W2屬于較高污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，有向高污染風(fēng)險(xiǎn)靠近的趨勢(shì)，W3屬于中等污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。因此工廠在生產(chǎn)過(guò)程中需對(duì)排污管道、污水處理設(shè)備進(jìn)行定期檢查，將污染物泄漏的地下水風(fēng)險(xiǎn)事故降至最低，同時(shí)制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急治理程序，一旦發(fā)生事故，立即采取應(yīng)急措施，防止其向下游進(jìn)一步擴(kuò)散。

(3) 利用構(gòu)建的地下水污染預(yù)測(cè)模型對(duì)該化工廠地下水污染進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果與張韻等[19]利用Visual Modflow軟件得到的重慶某化工園區(qū)地下水污染預(yù)測(cè)結(jié)果類似，地下水污染范圍相對(duì)較小，但對(duì)水質(zhì)影響嚴(yán)重，且本文所采用的預(yù)測(cè)方法更為簡(jiǎn)單有效；利用構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)該化工廠地下水污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果與劉增超等[18]對(duì)某危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果類似，位于項(xiàng)目建設(shè)地上游的監(jiān)測(cè)井屬于低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，位于下游的監(jiān)測(cè)井屬于較高污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，說(shuō)明污染源與污染物在地下水中的遷移過(guò)程共同影響了地下水污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

(4) 本文采用的地下水溶質(zhì)運(yùn)移解析模型基于一維穩(wěn)定流速的地下水流動(dòng)，不能求解二維或三維地下水流動(dòng)情況下的溶質(zhì)運(yùn)移問(wèn)題，因此污染源在二維或三維地下水流動(dòng)系統(tǒng)中運(yùn)移的情況還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

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ForecastandRiskAssessmentofGroundwaterPollutioninaChemicalPlantinHuai’anCity,JiangsuProvince

MA Qunyu, BIAN Xue, LIU Chuye, ZHAO Yanwen

(CollegeofResourcesandEnvironmentalScience,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing,Jiangsu210095,China)

[Objective] The risk of groundwater pollution was evaluated, in order to provide a simple and effective new method for groundwater pollution forecast and risk assessment of both similar construction projects and enterprises’ independent environmental impact assessment. [Methods] A solute transport model based on the mathematical model of solute transport was established to predict the pollution levels of CODMnand Ni. And a risk assessment method for groundwater protection was developed to evaluate the groundwater contamination risk. [Results] After 100 d of a sudden accident, the maximum migration distance of CODMnwas 11.6 m, for Ni, it was 10.8 m, having 8.8 m and 8.0 m spreads beyond the boundary of this factory, respectively. The monitor well W2was determined as higher pollution risk level, and W3as middle pollution risk level. [Conclusion] Pollutants such as CODMnand Ni in the groundwater diffuse rapidly, affect water quality seriously, so that track monitoring should be strengthened and the impermeability should be checked regularly.

groundwater;pollutionforecast;analyticalsolution;solutetransport;riskassessment

A

1000-288X(2017)05-0297-05

X523

文獻(xiàn)參數(shù)： 馬群宇, 卞雪, 劉楚燁, 等.淮安市化工企業(yè)地下水污染預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2017,37(5)：297-301.

10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.050； Ma Qunyu, Bian Xue, Liu Chuye, et al. Forecast and risk assessment of groundwater pollution in a chemical plant in Huai’an City, Jiangsu Province[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(5)：297-301.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.050

2017-03-26

2017-04-26

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“農(nóng)村發(fā)展中生態(tài)環(huán)境管理研究”(70833001)

馬群宇(1990—),女(漢族),浙江省海寧市人,碩士研究生,主要從事水土保持、環(huán)境規(guī)劃與評(píng)價(jià)研究。E-mail:371408037@qq.com。

趙言文(1965—),男(漢族),江蘇省徐州市人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事水土保持、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究。E-mail:ywzhao@njau.edu.cn。