曾張福,王曉峰,林創(chuàng)發(fā)
(1.惠州大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)石化區(qū)環(huán)境監(jiān)控中心,廣東 惠州 516086;2.湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站,廣東 湛江 524000)
近年來,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,人民群眾物質(zhì)生活水平大幅提高,人們?cè)絹碓街匾曌非蟾咂焚|(zhì)的人居環(huán)境。當(dāng)前,中國(guó)大部分城市地下水受到不同程度的污染,地下水環(huán)境壓力逐漸增大[1]。與大氣污染防治相比,中國(guó)地下水污染防治工作起步晚,目前地下水環(huán)境管理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱[2],存在地下水環(huán)境狀況底數(shù)不清、污染溯源滯后等問題。地下水是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源之一,由于地下水交替程度弱,自凈能力較差[3],對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的環(huán)境狀況調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就顯得尤為重要。西方發(fā)達(dá)國(guó)家地下水污染防治工作開展較早,如2012年美國(guó)已有較完善的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)[4],且相關(guān)研究已從監(jiān)測(cè)向水質(zhì)評(píng)估、污染源識(shí)別、污染修復(fù)等深度延伸;相對(duì)而言,中國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和治理等仍處于起步階段[5-7]。東部沿海地區(qū)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地帶,分布著眾多的臨海工業(yè)園區(qū);這些園區(qū)地下水和海水水力聯(lián)系密切[8-9],給地下水的污染調(diào)查及原因分析帶來很大的不確定性。本文以惠州某填海造陸化工園地下水為研究對(duì)象,通過采樣監(jiān)測(cè)地下水污染指標(biāo),結(jié)合園區(qū)污染識(shí)別結(jié)果及地下水賦存環(huán)境,對(duì)地下水污染原因進(jìn)行分析。
研究區(qū)地處廣東省惠州市南部,占地面積約293 km2,南面臨海,毗鄰深圳坪山區(qū),距離香港47海里、深圳市中心約60 km、東莞市中心約120 km。該化工園區(qū)位于研究區(qū)中,占地面積約27.8 km2。
園區(qū)地貌為剝蝕殘丘、海濱臺(tái)地及山前沖積地貌單元,區(qū)內(nèi)整體地勢(shì)西北高,而東南低。目前區(qū)內(nèi)大部分場(chǎng)地因城市及工業(yè)建設(shè)等已基本平整,地形較為平坦,地面開闊,標(biāo)高大多在0~30 m之間。
1.3.1 地層巖性
園區(qū)場(chǎng)地巖土層類別從上到下分別為第四系人工堆積層(Qml)、第四系海相沉積層(Qm)、第四系殘積層(Qel)、侏羅系基巖(J)、石炭系基巖(C)、泥盆系基巖(D)。
1.3.2 地質(zhì)構(gòu)造
園區(qū)所在區(qū)域在大地構(gòu)造上位于華南褶皺系永梅—惠陽(yáng)拗陷中紫金—惠陽(yáng)凹褶斷束的南西段;在斷裂構(gòu)造上處于蓮花山構(gòu)裂束之間,北西側(cè)距五華—深圳斷裂束主干斷裂約11 km。附近共有8條主要斷裂,分為NEE、NE、NW走向3組。
研究區(qū)地處東南沿海,屬亞熱帶氣候,雨量充沛,地下水補(bǔ)給來源充足。經(jīng)加里東、海西、印支、燕山和喜馬拉雅等歷次構(gòu)造活動(dòng),區(qū)內(nèi)褶皺強(qiáng)烈,斷裂密布,巖土體構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙發(fā)育,廣大丘陵山區(qū)裂隙水廣布。
研究區(qū)地下水可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水,以松散巖類孔隙水為主。
園區(qū)內(nèi)地下水主要接受降雨入滲補(bǔ)給,山前沖積平原區(qū)及濱海區(qū)還接受剝蝕殘丘及丘陵區(qū)地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給;沿海地段受潮汐影響,還接受海水補(bǔ)給。地下水主要以蒸發(fā)方式排泄,或以潛流的形式直接排泄于南部大亞灣海域。
地下水徑流的特點(diǎn):貯存于第四系松散巖類孔隙水運(yùn)動(dòng)與地形基本一致,即由高地勢(shì)向低地勢(shì)運(yùn)移,補(bǔ)給河水,最終匯入大亞灣海域;而基巖裂隙水沿構(gòu)造帶,巖石裂隙移動(dòng),流程短。園區(qū)地下水主導(dǎo)流向大致為由西北向東南。
研究區(qū)內(nèi)無地下水開采活動(dòng),地下水位變化較大,山間洼地雨季地下水埋深較淺,平地埋深約1.8~3.0 m。地勢(shì)較高的崗地、坡地地下水埋藏深,可達(dá)數(shù)十米。
根據(jù)地下水位監(jiān)測(cè)資料,園區(qū)地下水埋深一般為1.10~11.31 m,高程一般為-0.75~12.01 m,園區(qū)上游背景點(diǎn)地下水埋深為3.04~4.84 m,高程為15.68~26.71 m,區(qū)內(nèi)地下水水位大、小潮期間差異不大??傮w上呈現(xiàn)出東北部地下水水位較高,西南部地下水水位較低的特征。
根據(jù)水文地質(zhì)信息,勾畫出園區(qū)所在水文地質(zhì)單元范圍圖(圖1),整個(gè)園區(qū)處于一個(gè)水文地質(zhì)單元內(nèi),該水文地質(zhì)單元占地面積約51 km2。
圖1 園區(qū)所在水文地質(zhì)單元示意圖
結(jié)合鉆探建井情況,通過測(cè)量漲、落潮地下水水頭差,以及監(jiān)測(cè)分析地下水Cl-(氯離子)和TDS(總?cè)芙夤腆w)的質(zhì)量濃度來綜合分析潮水對(duì)園區(qū)地下水的影響范圍。結(jié)果表明:根據(jù)Cl-和TDS質(zhì)量濃度測(cè)試結(jié)果分析所得的潮水影響帶范圍較大,前者超過250 mg/L的范圍最大,包括園區(qū)東西向中軸線以北的部分地區(qū),后者超過2.0 g/L 的范圍次之,主要包括園區(qū)東西向中軸線以南的地區(qū);根據(jù)實(shí)測(cè)地下水位結(jié)果看,由于潮漲、潮落所導(dǎo)致的地下水水位變化區(qū)域范圍較小,主要分布在南部邊界地區(qū),由園區(qū)南部邊界往園區(qū)內(nèi)部約數(shù)十米至幾十米不等,且東部沿海區(qū)域影響帶略大于西部沿海區(qū)域影響帶。
園區(qū)特別是東西向中軸線以南為填海區(qū),地下水受殘留海水影響,導(dǎo)致其中的Cl-和TDS 質(zhì)量濃度較大,因此通過Cl-和TDS質(zhì)量濃度確定的影響范圍主要是填海之前的影響范圍,可以推測(cè)在原始條件下海水對(duì)地下水的影響范圍,對(duì)目前填海后潮水影響帶的指示意義不大。
園區(qū)創(chuàng)建于1993年,經(jīng)過28年的發(fā)展,門類齊全、產(chǎn)業(yè)鏈條完整,產(chǎn)業(yè)協(xié)作和集聚特征明顯。園內(nèi)企業(yè)涉及的行業(yè)主要有石油化工、基礎(chǔ)化學(xué)原料制造、涂料制造、合成材料制造、專用化學(xué)產(chǎn)品制造、日用化學(xué)產(chǎn)品制造等,除此之外,還包括配套的工業(yè)氣體企業(yè)、化工倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)等。
3.2.1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)選擇
地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)參照“35+N”的原則確定。
“35”指:《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)的39 項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)扣除微生物指標(biāo)和放射性指標(biāo)后剩余的35項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)。
“N”指:特征污染指標(biāo)。其確定方法如下:
(1)根據(jù)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)過程中原輔材料、中間體和關(guān)鍵副產(chǎn)物等資料,判定園區(qū)特征污染物指標(biāo);
(2)不同行業(yè)的特征項(xiàng)目可根據(jù)《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 164-2020)附錄F 確定,但不局限于表中所列監(jiān)測(cè)指標(biāo);
(3)可參照《水質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法》(HJ 639-2012)對(duì)地下水中57種揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行全掃檢測(cè)。
根據(jù)上述方法確定園區(qū)特征污染物及地下水測(cè)試項(xiàng)目見表1。
表1 園區(qū)地下水測(cè)試項(xiàng)目
3.2.2 布點(diǎn)依據(jù)
根據(jù)《關(guān)于印發(fā)〈化工園區(qū)地下水環(huán)境狀況調(diào)查評(píng)估技術(shù)方案〉的函》(土壤函〔2021〕10 號(hào))、《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ164-2020),布點(diǎn)原則為:
(1)監(jiān)測(cè)井應(yīng)能反映調(diào)查評(píng)價(jià)范圍內(nèi)地下水總體水質(zhì)狀況。對(duì)同一個(gè)水文地質(zhì)單元,可根據(jù)地下水的補(bǔ)徑排條件布設(shè)控制性監(jiān)測(cè)點(diǎn),化工園區(qū)的上下游、垂直于地下水流方向兩側(cè)、內(nèi)部以及周邊主要敏感點(diǎn)均應(yīng)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
(2)若化工園區(qū)面積較大,應(yīng)增加監(jiān)測(cè)井。若園區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)存在地下水污染的企業(yè),應(yīng)在企業(yè)下游布設(shè)監(jiān)測(cè)井。
(3)兼顧不同水文地質(zhì)條件。巖溶區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)重點(diǎn)在于追蹤地下暗河,按地下河系統(tǒng)徑流網(wǎng)形狀和規(guī)模布設(shè)采樣點(diǎn),在主管道露頭、天窗處,適當(dāng)布設(shè)采樣點(diǎn),在重大或潛在的污染源分布區(qū)適當(dāng)加密。裂隙發(fā)育的調(diào)查區(qū),監(jiān)測(cè)布點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在相互連通的裂隙網(wǎng)絡(luò)上。
該園區(qū)處于同一水文地質(zhì)單元,在潛水層有孔隙水和風(fēng)化裂隙水,不屬于喀斯特地貌,沒有巖溶暗河分布區(qū)。故其布點(diǎn)只考慮有孔隙水和風(fēng)化裂隙水,不考慮巖溶水和構(gòu)造裂隙水的布點(diǎn),地塊布點(diǎn)信息見表2。
表2 地塊布點(diǎn)信息記錄表
(續(xù)表2)
園區(qū)共采集了7個(gè)地下水樣品,監(jiān)測(cè)指標(biāo)共98項(xiàng),未檢出指標(biāo)共70 項(xiàng),其余如硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、鋁、揮發(fā)性酚類、耗氧量(CODMn法)、氨氮、鈉、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽、氟化物、碘化物、砷、硒、鎘和鉛等指標(biāo)檢出,用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,地下水樣品監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)見表3。
表3 園區(qū)地下水污染物超過Ⅲ類限值情況統(tǒng)計(jì)表
3.3.1 未檢出指標(biāo)分析
未檢出指標(biāo)共70項(xiàng):
(1)基本項(xiàng)35項(xiàng)中有9項(xiàng)均未檢出,包括:六價(jià)鉻、硫化物、陰離子表面活性劑、氰化物、汞、三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯。
(2)除基本項(xiàng)揮發(fā)性有機(jī)物外,其余地下水中53種揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行全掃檢測(cè)、均未檢出,包括:氯乙烯、1,1-二氯乙烯、二氯甲烷、反式-1,2-二氯乙烯、1,1-二氯乙烷、氯丁二烯、2,2-二氯丙烷、順式-1,2-二氯乙烯、溴氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1-二氯丙烯、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、1,2-二氯丙烷、二溴甲烷、一溴二氯甲烷、環(huán)氧氯丙烷、順-1,3-二氯丙烯、反-1,3-二氯丙烯、1,1,2-三氯乙烷、四氯乙烯、1,3-二氯丙烷、二溴氯甲烷、1,2-二溴乙烷、氯苯、1,1,1,2-四氯乙烷、乙苯、間/對(duì)二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、溴仿、異丙苯、1,1,2,2-四氯乙烷、溴苯、1,2,3-三氯丙烷、正丙苯、2-氯甲苯、4-氯甲苯、1,3,5-三甲基苯、叔丁基苯、1,2,4-三甲基苯、仲丁基苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、4-異丙基甲苯、1,2-二氯苯、正丁基苯、1,2-二溴-3-氯丙烷、1,2,4-三氯苯、六氯丁二烯、萘、1,2,3-三氯苯、甲基叔丁基醚。
(3)10 種剩余園區(qū)特征污染物中有8 項(xiàng)指標(biāo)均未檢出,包括:甲醛、丙酮、苯并[a]芘、苯胺、苯酚、甲酚(2-甲酚、3-甲酚、4-甲酚)、丙烯腈、丙烯醛。
3.3.2 地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值的分析
地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值的點(diǎn)位共7 個(gè),超標(biāo)指標(biāo)包括氟化物、pH 值、鐵、錳、總硬度(以CaCO3計(jì))、溶解性固體總量、硫酸鹽、氯化物、高錳酸鹽指數(shù)、揮發(fā)酚、鈉、鉛、碘化物和氨氮。其中,氟化物超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為0.01,pH 值超標(biāo)準(zhǔn)值絕對(duì)值范圍為0.31~2.04,鐵超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)范圍為0.68~8.44,錳超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)范圍為0.03~5.98,總硬度(以CaCO3計(jì))超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為13.04,溶解性固體總量超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為37.98,硫酸鹽超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為9.40,氯化物超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為75.97,高錳酸鹽指數(shù)超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為0.33,揮發(fā)酚超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為0.50,鈉超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為53.76,鉛超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為0.11,碘化物超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為4.95,氨氮超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為2.20。
3.3.3 地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)超Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)值的分析
地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)超Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)值的點(diǎn)位共4 個(gè),超標(biāo)指標(biāo)為pH 值、總硬度(以CaCO3計(jì))、溶解性固體總量、硫酸鹽、氯化物、氨氮、鈉和鐵,pH值超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為1.04,總硬度(以CaCO3計(jì))超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為8.72,溶解性固體總量超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為18.49,硫酸鹽超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為6.43,氯化物超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為53.98,氨氮超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為0.07,鈉超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為26.38,鐵超標(biāo)準(zhǔn)值倍數(shù)為0.42。
鑒于該園區(qū)地下水未開發(fā)利用,為保障地下水環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)中向好,建議重點(diǎn)關(guān)注超過Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。檢測(cè)結(jié)果顯示,地下水水質(zhì)超標(biāo)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)污染物均為常規(guī)指標(biāo),其中包括pH 值、鐵、總硬度(以CaCO3計(jì))、溶解性固體總量、硫酸鹽、氯化物、氨氮和鈉,未見該園區(qū)重點(diǎn)特征污染物如苯系物、烯烴和烷烴等有機(jī)物指標(biāo)異常。可見,上述超標(biāo)指標(biāo)與園區(qū)企業(yè)行業(yè)類別和生產(chǎn)工藝的關(guān)聯(lián)性較小,且園區(qū)近二分之一為填海造陸,地下水水質(zhì)情況可能受到填海方式、填土來源和海水入侵等3 方面原因影響,而造成部分指標(biāo)因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常[10-15]。具體分析如下:
(1)填海方式干擾影響。由于近海淤泥受人類活動(dòng)影響,富含有機(jī)物、“三氮”化合物和重金屬等污染物,隨著填海后陸域的形成,部分污染物受工程擾動(dòng)影響進(jìn)入地下水環(huán)境,可能造成耗氧量和氨氮等因子監(jiān)測(cè)指標(biāo)異常;由于填海區(qū)地下水主要為海水,則總硬度、溶解性總固體等因子監(jiān)測(cè)指標(biāo)遠(yuǎn)高于區(qū)域原始地貌下賦存的地下水水質(zhì)指標(biāo)。
(2)填土來源干擾影響。填海區(qū)地下水淡化和淤泥氧化還原條件的變化是影響某些重金屬遷移進(jìn)入水體的重要因素,另外填料風(fēng)化也會(huì)對(duì)地下水中鐵、錳等重金屬含量有所貢獻(xiàn)。
(3)海水入侵影響。臨海園區(qū)地下水環(huán)境易受海水入侵和填海區(qū)所封存咸水雙重影響,從而導(dǎo)致上述氯化物、硫酸鹽和鈉等指標(biāo)異常。其中,揮發(fā)酚超標(biāo)點(diǎn)位1個(gè)(編號(hào)為:7#;其余6個(gè)點(diǎn)位均未檢出),位于園區(qū)東南角、靠近海岸線,其濃度值為0.003 mg/L,超過地下水Ш類標(biāo)準(zhǔn)但未超過Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn);園區(qū)其余點(diǎn)位揮發(fā)酚均未檢出,這說明受工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)影響較小,且揮發(fā)酚為海水常見檢出指標(biāo),故7#點(diǎn)位揮發(fā)酚超標(biāo)可能與海水入侵有關(guān)。
(1)加強(qiáng)源頭防控,防范新增污染;堅(jiān)持源頭治理、系統(tǒng)治理、綜合治理,制定并落實(shí)園區(qū)地下水污染防治分區(qū)管理方案,落實(shí)主體責(zé)任:針對(duì)園區(qū)新引進(jìn)企業(yè)地塊,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化調(diào)整,制定基于地下水污染防治的準(zhǔn)入門檻,從產(chǎn)業(yè)類型、污染防治水平和有毒有害物質(zhì)使用等方面,實(shí)行污染源頭控制;貫徹落實(shí)《地下水管理?xiàng)l例》,對(duì)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)以及工業(yè)集聚區(qū)采取防滲漏等措施防控地下水污染,并長(zhǎng)期開展地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè),掌握?qǐng)@區(qū)地下水環(huán)境狀況;針對(duì)園區(qū)關(guān)閉化工企業(yè)地塊,加強(qiáng)拆除過程的污染防治措施。強(qiáng)化重點(diǎn)監(jiān)管的拆除方案和污染防治措施實(shí)施;妥善清理和處置儲(chǔ)罐、儲(chǔ)槽、管道、生產(chǎn)設(shè)備、污水處理設(shè)施的有毒有害物質(zhì),防范拆除過程的新增污染;建議加強(qiáng)園區(qū)內(nèi)工業(yè)垃圾、外來填土的監(jiān)管。嚴(yán)格園區(qū)內(nèi)企業(yè)的工業(yè)垃圾處置情況,要求企業(yè)明確工業(yè)垃圾的產(chǎn)生類型、產(chǎn)生數(shù)量及運(yùn)輸處置等環(huán)節(jié)信息;同時(shí),嚴(yán)格外來填土的準(zhǔn)入條件,防止外來污染土壤對(duì)本園區(qū)的產(chǎn)生污染;加強(qiáng)對(duì)曾發(fā)生泄漏或環(huán)境事故的公共區(qū)域或企業(yè)內(nèi)部區(qū)域監(jiān)督。要求園區(qū)和涉及企業(yè)加強(qiáng)污水管線、含鹽污水管線、排海管網(wǎng)、污水處理廠的管理,進(jìn)行定期巡查和保養(yǎng)維護(hù),防止出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象對(duì)環(huán)境造成污染。
(2)完善園區(qū)地下水環(huán)境監(jiān)管體系,根據(jù)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)定位和發(fā)展需求,制定相應(yīng)的管理辦法、技術(shù)指南、政策規(guī)范等,建立健全地下水環(huán)境監(jiān)管體系:加強(qiáng)園區(qū)環(huán)境調(diào)查管理。對(duì)于現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)井開展長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),進(jìn)一步分析地下水區(qū)域變化的規(guī)律性;壓實(shí)企業(yè)污染防治主體責(zé)任。如相關(guān)監(jiān)管部門加大對(duì)園區(qū)內(nèi)優(yōu)先管控企業(yè)及高風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)技術(shù)培訓(xùn)幫扶和日常監(jiān)管力度,指導(dǎo)和督促其完善安全生產(chǎn)管理、環(huán)保管理及應(yīng)急處置等管理措施。