山東省濱州市地下水污染現狀研究

劉蘇哲,田晨,孫慶華,劉少華

(1.山東省魯北地質工程勘察院,山東 德州 253072;2.濱州市濱城區礦產資源管理辦公室，山東 濱州 256600;3.濱州市國土資源局開發區分局，山東 濱州 256600)

水文地質

山東省濱州市地下水污染現狀研究

劉蘇哲1,田晨1,孫慶華2,劉少華3

(1.山東省魯北地質工程勘察院,山東 德州 253072;2.濱州市濱城區礦產資源管理辦公室，山東 濱州 256600;3.濱州市國土資源局開發區分局，山東 濱州 256600)

水資源是人類賴以生存的不可替代的物質基礎，在全球經濟和社會可持續發展過程中占有相當重要的地位。近年來，隨著工業和農業的快速發展以及城鎮人口的快速增長，隨之而來的石油類污染、紡織印染污染、城市垃圾和生產生活污水的不合理處置以及農業生產農藥、化肥的大量使用，造成本來有限的地下水污染狀況日趨加重。以20世紀80年代時期地下水水質測試資料為背景，利用2015年以及近年來取得的大量水質測試資料，采用“污染指數法”，對山東省濱州市進行區域地下水污染綜合評價。研究表明：濱州市地下水無機污染以硝酸根、亞硝酸根、氯化物和硫酸鹽為主，有機污染以二氯甲烷、三氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯甲烷為主。相比而言黃河以北地區因地下水水位埋藏較淺，包氣帶巖性以砂巖為主，而且化工和皮革鞣質加工企業較多，因此受到有機污染危害更大一些。

地下水;污染源;污染現狀;污染評價;濱州市

0 引言

水資源是人類賴以生存的不可替代的物質基礎，在全球經濟和社會可持續發展過程中占有相當重要的地位[1]。地下水是我國城市生活和工農業用水的重要供水水源。全國約有三分之二的城市以地下水作為供水水源。地下水也是山東省重要的供水資源，2000年以來全省地下水供水量占總供水量的45%～53%，全省大部分城市及大中型企業都是以地下水為主要供水源，90%以上的農村居民以地下水作為唯一飲用水源[2]。但是隨著人類活動，特別是工業活動的加劇，很多有機污染物已經進入地下水，并發生了累積[3]。尤其是濱州地區為勝利油田的開采區，油氣資源的大規模開發，帶動周邊石油化工等高危高污染企業發展，大量的廢棄物通過不同途徑進入地下水體，使得地下水受到不同程度污染[4]。同時地表水的污染不斷加劇，導致地下水污染問題日益突出[5]。地下水的復雜性、隱蔽性等特點，決定了地下水一旦受到污染，要恢復和治理是非常緩慢、非常困難的，有時甚至是不可能恢復的[6]。地下水受到污染，會嚴重影響人類的身心健康和生存發展。主要會影響到人類的身體、工業、農業以及生態環境，這些最終都會造成經濟上的重大損失[7]。因此，以地下水資源永久持續利用，社會經濟與環境協調發展為原則，對地下水環境進行保護，是21世紀我國面臨的重要任務。

濱州市地處黃河三角洲腹地，是環渤海經濟圈、省會城市群經濟圈、黃河三角洲的疊加地帶，也是黃河三角洲高效生態經濟區和山東半島藍色經濟區的主戰場之一。近年來，隨著工業和農業的快速發展以及城鎮人口的快速增長，隨之而來的石油類污染、紡織印染污染、城市垃圾和生產生活污水的不合理處置以及農業生產過程中農藥、化肥的大量使用，造成本來有限的地下水污染狀況日趨嚴重，同時密布的水系也成為地下水遭受污染的途徑。

該文在經過大量的調查研究后，對濱州市地下水污染狀況進行了詳細論述，為濱州市制定和實施地下水污染防治規劃提供科學依據。

1 研究區概況

1.1 地質概況

濱州市在大地構造單元上屬華北板塊，齊河-廣饒大斷裂又將其分為2個二級構造單元，斷裂以南為魯西隆起區，以北為華北坳陷區，三級構造單元主要有濟陽坳陷和魯中隆起。受斷裂活動的影響和控制，形成了眾多的Ⅳ級構造單元和Ⅴ級凹陷(潛)和凸起(潛)相間的構造格局。區內主要斷裂有埕子口斷裂、義南斷裂和齊廣斷裂[7]。區內地層發育有太古界、古生界、中生界和新生界，沉積厚度達萬米以上。北部平原區地層以河湖相沉積地層為主，南部低山丘陵區地層主要以火山碎屑沉積巖為主，山間低洼處有新生代第四系分布。

1.2 水文地質條件

濱州市屬黃河沖積平原水文地質區，地下水類型主要為松散巖類孔隙水，按地下水的埋藏條件、水力性質和水化學類型，在垂向上由淺至深分為淺層潛水—微承壓水(0～60m)、中層承壓水(60～200m)、深層承壓水(200～500m)。

淺層潛水—微承壓水，小清河以南山前地區的地層主要由沖積物組成，含水層受沖積扇的控制，多呈片狀分布，水位埋深多大于8m，博興店子及興福曹王一帶水位埋深都在25m以下；小清河以北廣大地區的含水層多受古河道的制約，呈條帶狀分布小清河以北的水位埋深一般為1～3m，黃河兩側為1～2m。

中深層淡水主要分布在鄒平、博興地段，惠民也有零星分布。含水層巖性以粉細砂、細砂為主。含水層厚度在20m左右，礦化度多小于1g/L，水化學類型主要為重碳酸鹽型、重碳酸硫酸鹽型。除全淡水區外，其他地區均有厚薄不等的中深層咸水分布區，總的趨勢是自南向北和自西南向東北逐漸增厚，在鄒平縣孫鎮、博興縣龐家集，廣饒臥佛莊一線以北已無中深層淡水分布。水化學類型主要為氯化物硫酸鹽型水。

除無棣縣、沾化區及惠民南部、鄒平北部的深層地下水為咸水和微咸水外，其余地區均有厚度不等的深層淡水含水層。

1.3 污染源分布

濱州市地下水主要污染源分為工業污染源、農業污染源和生活污染源。

1.3.1 工業污染源

工業污染源主要指“廢水、廢渣、廢氣”，“三廢”包含的各種污染物與工業生產活動的特點密切相關。由于不同行業之間存在包括生產工藝、原料產品、污染及管理措施的差異，導致不同行業表現出不同的污染排放特征[8]，對地下水產生的影響亦各不相同。其中石油化工類廢水中主要污染物為油類、酚類及各種有機物等；化學工業廢水中主要污染物有各種鹽類，Hg,As,Cd,酚、氰化物、苯類、醛類，醇類、油類、多環芳烴類化合物等；皮革鞣質業廢水主要污染物含Cr,S,NaCl，硫酸，有機物等[9]。

據資料統計，濱州市共有工業生產企業428家，其中化工企業85家、皮革鞣質加工企業51家、造紙企業15家、農藥生產廠家4家、紡織企業14家、機械制造10家、礦山開采92家(主要為磚瓦粘土礦)、釀酒企業9家、熱電企業24家、禽類屠宰企業18家、食品生產企業36家、制藥企業4家、冶煉企業12家、建筑陶瓷制造、纖維板制造等其他行業約51家[10]。工礦業以沾化區最多，為95家，占濱州市總數的22.2%；其余依次是鄒平縣、博興縣和惠民縣，分別為94家、75家、47家，分別占濱州市總數的21.96%,17.52%,10.98%。工業分布情況見圖1，各縣區工業廢水排放情況見表1。

1.3.2 農業污染源

農業污染源主要呈面狀或線狀分布，污染物的主要來源為農藥、化肥的不合理施用、污水灌溉、養殖場污水隨意排放等?，F代農業生產使用大量的農藥，這些農藥大約只有10%左右被作物吸收，還有一部分汽化進入大氣中，其余全部進入土壤及地表附屬物，這部分未被吸收的農藥會隨地表徑流滲入地下蓄水層造成污染[11]。

自20世紀五六十年代，化肥使用量逐年增加，有機氮肥、磷肥、鉀肥的使用量已增加了近10倍，而這些化肥大約只有40%左右被作物吸收利用，其余的都溶于雨水及灌溉水，最終慢慢滲入地下蓄水層中，勢必造成大面積的地下水污染。濱州市是山東省重要的商品糧生產基地、重要的棉花生產基地以及國家優質糧棉菜果基地，農業生產經濟較發達。因此，農業污染也是區內主要污染源之一。

圖1 濱州市工業類型分布圖

行政區劃企業數量(個)工業廢水排放量(萬t)工業廢水處理量(萬t)濱城區281725．071726．76惠民縣47809．16781．82陽信縣35562．85533．20無棣縣382187．681347．07沾化區951110．851110．85博興縣751956．931901．68鄒平縣945494．035438．94經濟技術開發區6192．83192．68高新區7317．47317．47北海經濟開發區3611．30623．00合計42814968．1813973．46

據資料統計濱州市農作物播種面積約為63.70萬hm2，各縣區農作物種植情況見表2。

全市農藥施用量約為8053t，化肥的使用量為209287t[12]。農藥施用強度最高的為無棣縣，達25.78kg/hm2，最小的為惠民縣，以蔬菜、瓜果為主，施用強度僅為3.92kg/hm2。全市化肥施用強度平均達到328.55kg/hm2，均超過國際上發達國家的化肥施用強度200kg/hm2。其中無棣縣施用強度最大，該縣以棉花種植為主，施用強度455.47kg/hm2(表3)；鄒平縣次之。施肥強度最小的為沾化區，達223.12kg/hm2。

表2 濱州市各縣(區)化農作物種植情況(hm2)

表3 濱州市各縣(區)化肥、農藥施用情況

1.3.3 生活污染源

2 地下水污染現狀

濱州市淺層地下水因含水層埋藏淺，防污性能較差，容易受到污染。

2.1 無機污染

淺層地下水無機污染因子較多，相較于20世紀80年代，無機指標含量發生了較大的變化，其中硝酸根、亞硝酸根、氯化物、硫酸根等含量大幅增高，而且呈整體面狀增高。80年代，濱州市淺層地下水中硝酸根含量以小于2mg/L為主，零星分布20～30mg/L，尚無大于30mg/L的區域。至2014年硝酸根含量小于2mg/L的分布面積減小了近一半，大于30mg/L的面積增加了約1100km2，主要在黃河以北無棣縣、惠民縣和濱城區分布，最高檢測含量達265mg/L。

地下水中亞硝酸根含量在20世紀80年代時以0.01～0.02mg/L為主，含量在0.02～0.10mg/L分布面積僅400km2，至2014年亞硝酸根0.02～0.10mg/L分布面積達3400km2，最高檢測量達3.53mg/L。

氯化物和硫酸根含量等值線普遍向北移動，在20世紀80年代氯化物含量為1000mg/L等值線位于無棣縣城區南—濱城區三河湖—濱城區，自2014年向北部移動至無棣縣車王鎮—沾化區大高鎮西—沾化區一線。黃河以北氯化物含量變化較明顯，沾化區泊頭鎮地下水氯化物含量從1992年的434.26mg/L，上升至2006年的935.88mg/L，到2014年已達2470.00mg/L(圖2)。黃河以南氯化物含量相對變化較小，鄒平縣青陽鎮地下水中氯化物含量在1992年時為24.82mg/L，到2006年時上升為81.54mg/L，至2014年上升為94.20mg/L(圖3)。

圖2 沾化區泊頭鎮氯化物含量變化曲線圖

圖3 鄒平縣青陽鎮氯化物含量變化曲線圖

2.2 有機污染

濱州市地下水中有機物檢出率較高的為鹵代烴類、單環芳烴類，有機氯農藥類有機物檢出率較低。檢出率較高的有機物依次為：二氯甲烷、三氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯甲烷(圖4)；有機物超標指標主要有二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、1，2-二氯丙烷等(圖5)。二氯甲烷超標檢測值20.2～28.7μg，超標0.01～0.44倍，主要分布在無棣縣車王鎮-信陽鎮；1,2-二氯乙烷超標檢測值69.4μg，超標1.31倍，主要分布在鄒平縣孫鎮鎮坡莊村；1,2-二氯丙烷超標檢測值32.8μg，超標5.56倍，分布在陽信縣勞店鄉。從圖6可以看出有機物主要分布在無棣縣大部分區域、北海經濟開發區馬山子鎮、沾化區古城鎮—馮家鎮、沾化區城北工業園、濱城區濱北工業園、博興縣城北工業園區一帶。

圖4 淺層地下水有機物檢出率、超標率統計圖

圖5 濱州市淺層地下水有機物高檢出率分區圖

3 地下水污染評價

3.1 評價方法

“新時代是奮斗者的時代，只有奮斗的人生才稱得上幸福的人生。要實現新時代賦予行業的新使命，必須要切實增強緊迫感和使命感，不用揚鞭自奮蹄，擼起袖子加油干。”王興富說，雖然鉀鹽鉀肥行業工業占比不大，但鉀鹽鉀肥是保障農業生產的重要的基礎性產業，是滿足糧食安全的基礎性產品。

以20世紀80年代以前地下水水質測試資料為背景，利用近年工作中取得的大量水質分析資料，采用“污染指數法”進行區域地下水污染綜合評價[13]。地下水污染指數法包括單指標評價和綜合評價，單指標評價是通過計算單因子污染指數，根據污染指數分級劃分污染等級。綜合評價是將水樣中各項單因子污染評價等級對比后，規定以其中污染等級最高因子的等級劃分結果作為該水樣點的地下水污染綜合評價結果。

3.1.1 污染指數計算

采用單項指標的污染指數評價方法，計算公式為：

式中：Pki—k水樣第i個指標的污染指數；Cki—k水樣第i個指標的測試結果；C0—k水樣所在位置第i個指標的背景值；CⅢ—采用《地下水質量標準》中指標i的Ⅲ類指標限值。

3.1.2 綜合污染評價

利用污染指數公式分別計算各水樣點單因子污染指數結果Pki，并同表4中污染分級標準對照劃分污染等級，得出各水樣單因子污染等級劃分結果。對各水樣單因子污染等級進行對比，規定其中污染等級最高因子的等級劃分結果作為該水樣點的地下水污染綜合評價結果，即Pk=max(Pk)。

3.2 評價指標選取

在自然狀態下，濱州市地下水中常規無機組分原生背景值較高，且在水平方向和垂直方向變化較大，背景值難以確定，因此該次評價僅將毒性重金屬指標、三氮指標及該次檢出和未檢出的與人類活動密切的26項有機指標作為污染評價指標對區內地下水進行污染評價(表5)。

表4 單因子污染指數分級標準

3.3 評價指標背景值確定

表5 評價指標選取表

3.4 評價結果

地下水污染是一個十分復雜而重要的水文地質和環境地質問題，它不僅與污染源、污染類型、排污量大小有關，其污染途徑和污染機理嚴格受地形地貌、水文氣象、地質構造、地層巖性、污染源分布等因素有關[14-15]。根據上述評價方法對濱州市地下水進行污染綜合評價，劃分出未污染區、輕污染區、中污染區、較重污染區、嚴重污染區和極重污染區(圖6)。

圖6 濱州市淺層地下水綜合污染評價分區圖

3.4.1 未污染區

未污染區在黃河以北的濱城區、惠民縣城區南部皂戶李—胡集鎮呈片狀分布；黃河以南主要在鄒平縣南部西董鎮分布，總分布面積1333km2，占全市總面積14.10%。該區內硝酸根含量小于2.0mg/L，亞硝酸根小于0.006mg/L，重金屬及有機物均未檢出。區內地下水水位埋藏較深，大部分區域分布有隔水層，而且區內工礦企業較少分布，因此地下水不宜受到污染。

3.4.2 輕污染區

輕污染區主要在黃河以北的無棣縣西小王鄉北、沾化區馮家鎮、陽信縣溫店鎮—惠民縣何坊鄉一帶呈片狀分布，黃河以南僅在鄒平縣的韓店鎮、博興縣曹王鎮一帶分布，總分布面積1049km2，占全市總面積11.10%。主要污染因子為硝酸根、亞硝酸根、重金屬汞和鉛以及有機物二氯甲烷。其中硝酸根檢測值2～6mg/L，亞硝酸根檢測值0.002～0.013mg/L，汞檢測值小于0.0003mg/L，鉛檢測值小于0.004mg/L，二氯甲烷檢測值小于3.8μg/L。

3.4.3 中污染區

中污染區在黃河以北無棣縣、北海經濟技術開發區、濱城區北部呈片狀分布，黃河以南主要在鄒平縣魏橋鎮、博興縣分布，總分布面積3836km2，占濱州市總面積40.58%。該區鉛檢測值0～0.0058mg/L，二氯甲烷檢測值0～11.3μg/L。

3.4.4 較重污染區

較重污染區在黃河以北的無棣縣車王鎮—柳堡鎮、無棣縣城區周圍、陽信縣河流鎮—下洼鎮一帶呈片狀分布，在黃河以南博興縣陳戶鎮—呂藝鎮、鄒平縣焦橋鎮—好生鎮一帶分布，總分布面積約1200km2，占濱州市總面積14.28%。主要污染因子為硝酸根、亞硝酸根和有機物二氯甲烷、三氯乙烯。其中硝酸根檢測值0～20.2mg/L，亞硝酸根檢測值0.004～0.929mg/L，二氯甲烷檢測值0～19.1μg/L，三氯乙烯檢測值0～1.0μg/L。

3.4.5 嚴重污染區

嚴重污染區主要分布在無棣縣佘家巷鄉以南地區、濱城區濱北工業園、博興縣及鄒平縣小清河沿岸一帶，多呈點狀、條帶狀分布，總分布面積765km2，占全市總面積的8.09%。主要污染因子為硝酸根、有機物二氯甲烷。其中硝酸根檢測值9.24～36.4mg/L，二氯甲烷檢測值0～19.2μg/L，1，2-二氯乙烷檢測值69.4μg/L。

3.4.6 極重污染區

極重污染區多呈點狀、片狀分布在嚴重污染區內，總分布面積176km2，占全市總面積的1.86%。主要污染因子為硝酸根、亞硝酸根、有機物二氯甲烷、1，2-二氯丙烷。其中硝酸根檢測值32～127mg/L，亞硝酸根檢測值1.27～3.57mg/L，二氯甲烷檢測值0～28.7μg/L，1，2-二氯丙烷檢測值32.8μg/L。

4 結論

濱州市淺層地下水現狀污染較為嚴重，尤其是有機污染物的大面積檢出以及局部有機物超標，對地下水危害較大。淺層地下水無機污染以硝酸根、亞硝酸根、氯化物和硫酸鹽為主，有機污染以二氯甲烷、三氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯甲烷為主。相比而言區內黃河以北地區因地下水水位埋藏較淺，包氣帶巖性以砂巖為主，而且化工和皮革鞣質加工企業較多，因此受到有機污染危害更大一些。

針對濱州市較為嚴重的地下水污染現狀，應進一步開展大比例尺的污染調查工作和加強典型場地污染研究工作，制定行之有效的防治對策，遏制地下水污染向更嚴重的方向發展。

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Study on Present Condition of Underground Water Pollution in Binzhou City of Shandong Province

LIU Suzhe1, TIAN Chen2, SUN Qinghua2, LIU Shaohua3

(1. Lubei Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Dezhou 253072, China; 2. Bincheng Mineral Resources Management Office in Binzhou City, Shandong Binzhou 256600, China; 3.Bincheng Development Zone Branch Bureau of Binzhou Bureau of Land and Resources, Shandong Binzhou 256600, China)

Water is an irreplaceable material foundation to the survival of humans. It occupies an important position in the process of global economic and social sustainable development. Accompanying with rapid development of industry and agricultue and rapid growth of urban population, petroleum pollution, textile dyeing and printing production sewage disposal and unreasonable use of pesticides and fertilizers for agricultural production caused serious groundwater pollution. Based on groundwater quality test data during the period of 1980s as the background, by using a lot of water quality testing data obtained in recent years, and using the pollution index method, comprehensive evaluation on the regional groundwater pollution has been carrried out. It is showed that inorganic pollution of shallow groundwater in Binzhou city is mainly composed of nitrate, nitrite, chloride and sulphate, and organic pollution is mainly composed of methylene chloride, trichloroethylene and 1, 1 dichloroethylene and chloroform. Compared with north part of the Yellow River, the buried depth of groundwater level in this area is relatively shallow. Lithology of unsaturated zone is mainly sandstone, and chemical industry and leather tannins processing enterprises are more. Thus, the hazard of organic pollution is worse.

Underground water; sources of pollution; pollution status; pollution evaluation; Binzhou city

2016-06-23；

2016-07-14；編輯：陶衛衛

劉蘇哲(1983—)，女，河北藁城人，工程師，主要從事水工環地質工作；E-mail:liusuzhe1001@163.com

P641.8

B

劉蘇哲,田晨,孫慶華,等.山東省濱州市地下水污染現狀研究[J].山東國土資源，2017,33(1)：48-54.LIU Suzhe, TIAN Chen, SUN Qinghua, etc.Study on Present Condition of Underground Water Pollution in Binzhou City of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(1)：48-54.