北方某經濟開發區地下水污染調查評價

江 岳，馬 宏,石思宇，肖 寒，趙 杰,張 潔

（北京市水文地質工程地質大隊，北京 100195）

北方某經濟開發區地下水污染調查評價

江 岳，馬 宏,石思宇，肖 寒，趙 杰,張 潔

（北京市水文地質工程地質大隊，北京 100195）

本文應用污染指數法，對北方某經濟開發區及周邊地下水水質進行了污染評價，結果表明研究區地下水水質以輕污染和中污染為主，局部地區出現較重污染，主要指標為硝酸鹽氮、三氯甲烷和三氯乙烯。通過對工業廢水、再生水、河水水質的檢測，發現研究區地表水水質與污水處理廠再生水排放密切相關，地下水污染很可能與開發區企業排污有關。由于開發區所處位置的環境敏感性和脆弱性，建議今后在開發區及附近繼續開展相關研究，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，建立完善的監測體系，以便及時切斷污染源，保障城市及當地供水安全。關鍵詞：經濟開發區；地下水；污染評價；再生水排放

0 前言

在我國，早在20世紀50年代地下水質量問題就引起了關注（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測與調查研究（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的理論依據（文冬光，2012）。20世紀90年代以來，我國開始關注工業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）、北京地區的有機污染調查研究等（李炳華，2006）。

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

1 概況

研究區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。區域北部為單一潛水含水層，南部為潛水—承壓水過渡地區及溢出帶。從北往南沉積物顆粒由粗變細，沉積結構由單一層變為多層。區內地下水主要受大氣降水及山區側向徑流補給為主，地表河流入滲及上游水庫放水補給為輔；該地區以集中供水水源地開采、農業及企事業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）。區域地下水的水化學類型較為單一，大部分為HCO3-Ca·Mg型，山前局部地區為HCO3-Ca型。

開發區內入駐企業較多且類型復雜，主導產業包括電子信息科技、食品飲料、包裝印刷、生物醫藥和新型建材等。開發區生產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 監測點布設

利用研究區內20眼地下水監測井的水質數據進行地下水污染評價，水質樣品的采集、檢測時間為2013年12月（圖2）。

圖2 地下水監測點分布Fig. 2 distribution of groundwater monitoring points

2.2 評價方法

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

以研究區上游監測井1982年的地下水水質數據為背景值，地下水Ⅲ類質量標準（GB/T14848-93）和生活飲用水衛生標準（GB5749-2006）作為標準限值，構建計算公式：

其中：Pki為k水樣第i個指標的污染指數；Cki為k水樣第i個指標的測試結果；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Pki進行計算，然后根據污染指標分級標準（表1），確定每一項指標污染等級。

將監測點的各單指標評價結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、硝酸鹽、亞硝酸鹽和氨氮10項無機指標參與污染評價。綜合評價結果表明，研究區大部分區域地下水為輕度或中度污染，僅在中部地區出現較重污染（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果顯示，大部分地區地下水未污染，僅在開發區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區企業排污有關，對開發區企業排放的廢水、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 地表水監測點布設

由于開發區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，首先對由開發區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為該開發區進入污水處理廠之前的廢水水樣；JCW-1為經污水處理廠處理后的再生水水樣。檢測結果中，JCW-2和JCW-3中高錳酸鹽指數、化學需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）等一般化學指標和氨氮、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芳香烴類為主。

監測數據表明，開發區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、COD和BOD5值的偏高也從側面反映了該區域水樣中有機物具有相當的存在量（李艷，2013）。經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，上游監測點JCS-1的水質相對較好，大部分指標達到地表水Ⅱ類標準；但其它3件地表水水樣水質顯示較差，主要污染指標高錳酸鹽指數達到地表水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，除JCS-1水樣水質明顯好于JCW-1外，JCS-2、JCS-3、JCS-4水樣與JCW-1指標含量相似，表明區內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 結論

對污水處理廠的外排再生水和納污河流地表水的水質分析結果表明，研究區地表水水質與污水處理廠再生水排放密切相關；地下水質量和污染評價分析結果表明，區內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有局部地區超過地下水質量Ⅲ類標準（GB/ T14848-93）；三氯甲烷和三氯乙烯雖含量較低，但在開發區廢水中也含有這類指標，因此不能排除開發區企業排污對地下水環境影響的可能性。

根據研究結果，由于開發區位于重要水源地保護區內，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，建立完善的監測體系，以便及時切斷污染源，保障當地供水安全。

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的地表水和地下水水力聯系密切，地下水易接受地表水補給，而《城鎮污水處理廠水污染物排放標準（DB11/890-2012）》設定的指標較少，且多項設定的指標限值高于《地下水質量標準（GB/14848-1993）》，應進一步嚴格制定和完善污水處理的排放標準。

[1]張兆吉，費宇虹，陳忠宇，等. 華北平原地下水可持續利用調查評價[J]. 地球學報，2006，27(2)：162.

[2]郭高軒，李宇，許亮，等. 北京市平原區第四系地下水污染風險評價[J]. 環境科學，2014，35(2)：562～568.

[3]文冬光，林良俊，孫繼朝，等. 中國東部主要平原地下水質量與污染評價[J]. 地球科學，2012，37(2)：220～228.

[4]畢二平，李政紅. 石家莊市地下水中氮污染分析[J].水文地質工程地質，2001，28(2)：31～34.

[5]李炳華，陳鴻漢，何江濤，等. 長江三角洲某地區淺層地下水單環芳烴污染特征及其原因分析[J]. 中國地質，2006，33(5)：1124～1130.

[6]郭靜，趙林，劉年磊. 基于DRASTIC的包氣帶阻滯污染物能力研究[J]. 環境污染與防治，2011，33(12)：52～55.

[7]湯崇發. 污染指數法在地下水污染評價中的應用——以吳川市地下水污染評價為例[J]. 地下水，2014，36(4)：127～128.

[8]李艷，孫江虎. 淺談高錳酸鹽指數、CODCr和BOD之間關系[J]. 中國科技博覽，2013，14(26)：297.

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

北京平原區地下水環境監測網運行（2016年度）（編號：PXM2016_158305_000007）、海河流域水資源調蓄區地下水保護區劃分及監控系統構建技術研究與示范（編號：2014ZX07203010-3）、北運河典型污染河段對地下水環境的影響行為研究（編號：201401054）聯合資助

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