濱州地區(qū)淺層地下水持久性有機(jī)污染特征分析

劉蘇哲

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，山東 德州 253072)

0 引言

水資源是人類賴以生存的不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)，在全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展過程中占有相當(dāng)重要的地位[1]。地下水是我國(guó)城市生活和工農(nóng)業(yè)用水的重要供水水源。全國(guó)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(lái)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(yè)都是以地下水為主要供水源，90%以上的農(nóng)村居民以地下水作為唯一飲用水源[2]。地下水作為主要的淡水資源之一，對(duì)其不合理的開采已導(dǎo)致了各種環(huán)境地質(zhì)問題，也導(dǎo)致了日益嚴(yán)重的地下水污染問題[3]。

隨著人類活動(dòng)，特別是工業(yè)活動(dòng)的加劇，很多有機(jī)污染物已經(jīng)進(jìn)入地下水[4]。特殊有機(jī)污染物的排放與日俱增，而其中一些往往難以降解，并具有生物積累性和“三致”作用或慢性毒[5-6]。目前，持久性有機(jī)污染被列為全球八大環(huán)境問題之一[7]，地下水中檢出的危害人體健康的有機(jī)污染物的種類及污染程度已不容忽視[8]。全世界已經(jīng)在水體中測(cè)定出2221種有機(jī)化學(xué)污染物，其中765種存在于自來(lái)水中，20種已經(jīng)被確認(rèn)為致癌物，23種為可疑致癌物，18種為促致癌物，56種為誘變物質(zhì)[9]。

據(jù)相關(guān)研究，黃河下游平原地下水中有機(jī)物檢出種類多達(dá)29種，少數(shù)有機(jī)物含量超過飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，局部地區(qū)地下水已經(jīng)不適合飲用[10]。濱州地區(qū)為勝利油田的開采區(qū)，油氣資源的大規(guī)模開發(fā)，帶動(dòng)周邊石油化工等高危高污染企業(yè)發(fā)展，大量的廢棄物通過不同途徑進(jìn)入地下水體，使得地下水受到不同程度污染[11]。該文基于近年來(lái)開展的地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目，對(duì)濱州地區(qū)淺層地下水有機(jī)污染狀況與特征進(jìn)行研究分析。

1 研究區(qū)概況

濱州市地處黃河三角洲腹地，是環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、省會(huì)城市群經(jīng)濟(jì)圈、黃河三角洲的疊加地帶，也是黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。

研究區(qū)地勢(shì)平坦開闊，除鄒平縣南部低山丘陵區(qū)外均為黃河沖積平原區(qū)。該區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，多年年均降水量約550mm。區(qū)內(nèi)河流除黃河外，主要有兩大水系，黃河以南為小清河流域，以北為海河流域。主要湖泊有芽莊湖、青沙湖、麻大湖3個(gè)平原湖泊。

從大地構(gòu)造分區(qū)來(lái)看，研究區(qū)齊廣斷裂以北為華北坳陷區(qū)，以南為魯西隆起區(qū)。自中生代末期以來(lái)，山東平原地區(qū)接受了巨厚的新近紀(jì)-第四紀(jì)松散沉積物沉積，地下水系統(tǒng)主要由新近紀(jì)上部明化鎮(zhèn)組和第四系組成[12]。濱州地區(qū)屬黃河沖積平原水文地質(zhì)區(qū)，地下水類型主要為松散巖類孔隙水(圖1)，含水層厚度一般為10～40m。

1—淺層淡水(1000～3000m3/d)；2—淺層淡水(500～1000m3/d)；3—淺層淡水(<500m3/d)；4—深層淡水；5—淺層咸水區(qū)(M>2g/L)；6—地下水全咸區(qū)7—巖漿巖類裂隙(100～500m3/d)圖1 研究區(qū)水文地質(zhì)圖

小清河以南山前地區(qū)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。小清河以北的廣大地區(qū)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(cè)為1～2m。區(qū)內(nèi)水位埋深較淺，防污性能較差，因此易受污染[13]。

2 樣品測(cè)試及分析檢測(cè)

對(duì)全市進(jìn)行地下水污染專項(xiàng)調(diào)查，并取樣測(cè)試分析。全市范圍內(nèi)共采集淺層地下水樣品180組，基本上均勻覆蓋全區(qū)(圖2),測(cè)試指標(biāo)總計(jì)37項(xiàng)(表1)。

3 有機(jī)污染特征分析

研究區(qū)180組淺層地下水樣品檢出有機(jī)物的樣品共有79組，其中有機(jī)指標(biāo)檢出1項(xiàng)的有56組，檢出2項(xiàng)的14組，檢出3項(xiàng)的4組，檢出4項(xiàng)的3組，檢出5項(xiàng)的2組，總有機(jī)指標(biāo)檢出率為43.89%。有機(jī)指標(biāo)共檢出20種，由淺層地下水有機(jī)物檢出率統(tǒng)計(jì)圖可以看出(圖3)，區(qū)內(nèi)檢出率較高的為鹵代烴類、單環(huán)芳烴類，有機(jī)率農(nóng)藥類有機(jī)物檢出率較低。檢出率較高的有機(jī)物依次為：二氯甲烷、三氯乙烯、1，1二氯乙烯、三氯甲烷。其中二氯甲烷檢出率高達(dá)31.4%、三氯乙烯檢出率高達(dá)11.2%，1，1二氯乙烯檢出率為3.19%；三氯甲烷檢出率為2.66%，低檢出指標(biāo)包括1，2—二氯乙烯，檢出率為2.13%、四氯乙烯檢出率為1.60%、1,1,1—三氯乙烷檢出率為1.11%、1,2—二氯丙烷檢出率為1.06%。

1—淺層地下水有機(jī)組分測(cè)試樣品采集點(diǎn)圖2 樣品采集點(diǎn)分布圖

指標(biāo)類別指標(biāo)名稱鹵代烴三氯甲烷、四氯化碳、1,1,1—三氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷、1,2—二氯乙烷、1,1,2—三氯乙烷、1,2—二氯丙烷、溴二氯甲烷、一氯二溴甲烷、溴仿、氯乙烯、1,1—二氯乙烯、1,2—二氯乙烯氯代苯類氯苯、鄰二氯苯、間二氯苯、對(duì)二氯苯、1,2,4三氯苯單環(huán)芳烴苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯有機(jī)氯農(nóng)藥總六六六、α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、滴滴涕、p,p’-DDE、p,p’-DDD、o,p-DDT、p,p-DDT、六氯苯多環(huán)芳烴苯并芘

圖3 淺層地下水有機(jī)物檢出率統(tǒng)計(jì)圖

1—有機(jī)物高檢出分布區(qū)圖4 濱州市淺層地下水有機(jī)物高檢出率分區(qū)圖

由圖4可以看出，有機(jī)組分高檢出指標(biāo)主要分布在無(wú)棣縣車王鎮(zhèn)-埕口鎮(zhèn)、北海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)馬山子鎮(zhèn)、沾化區(qū)古城鎮(zhèn)-馮家鎮(zhèn)、沾化區(qū)城北工業(yè)園、濱城區(qū)濱北工業(yè)園、博興縣城北工業(yè)園區(qū)一帶。

研究區(qū)內(nèi)雖然檢出了多項(xiàng)有機(jī)指標(biāo)，但是總體來(lái)看濃度均較低，僅有3種有機(jī)指標(biāo)超標(biāo)，均為鹵代烴類有機(jī)物。其中二氯甲烷超標(biāo)率最高，其次為1，2—二氯乙烷、1，2—二氯丙烷等(圖5)。二氯甲烷超標(biāo)檢測(cè)值20.2～28.7μg，超標(biāo)0.01～0.44倍，主要分布在無(wú)棣縣車王鎮(zhèn)一帶工業(yè)園區(qū)；1,2—二氯乙烷超標(biāo)檢測(cè)值69.4μg，超標(biāo)1.31倍，主要分布在鄒平縣孫鎮(zhèn)化工廠附近；1,2—二氯丙烷超標(biāo)檢測(cè)值32.8μg，超標(biāo)5.56倍，主要分布在陽(yáng)信縣勞店鄉(xiāng)皮革城附近。研究區(qū)內(nèi)檢測(cè)出的有機(jī)污染指標(biāo)多為鹵代烴類。鹵代烴類在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面都有廣泛的用途[14]。

圖5 淺層地下水有機(jī)物超標(biāo)率統(tǒng)計(jì)圖

氯代烴檢出樣品點(diǎn)均是化工企業(yè)較為集中的地區(qū)(圖6)，幾乎在化工區(qū)附近的每個(gè)樣品測(cè)試結(jié)果均檢測(cè)出二氯甲烷，檢測(cè)值2.5～28.7mg/L，另外檢出率較高的為三氯乙烯，檢測(cè)值0.8～2.5μg/L。說(shuō)明地下水鹵代烴類有機(jī)污染物主要來(lái)源于化工企業(yè)。

4 典型污染區(qū)有機(jī)污染特征

研究區(qū)內(nèi)皮革鞣質(zhì)業(yè)集中分布于沾化區(qū)城北皮革工業(yè)園內(nèi)，該工業(yè)園聚集近20家皮革鞣質(zhì)企業(yè)。根據(jù)本次樣品測(cè)試結(jié)果，在沾化區(qū)內(nèi)采集的15組樣品中均檢測(cè)出有機(jī)物，每個(gè)樣品采集點(diǎn)均檢測(cè)出三氯乙烯。三氯乙烯作為一種有機(jī)溶劑，被廣泛應(yīng)用在皮革制造業(yè)中，三氯乙烯無(wú)色透明、不燃燒、易揮發(fā)、具有芳香的液體，微溶于水，能溶于乙醇等大多數(shù)有機(jī)溶劑。皮革工業(yè)園區(qū)內(nèi)淺層地下水中三氯乙烯檢測(cè)值范圍0.5～7.6μg/L，附近地表水中也均檢測(cè)出三氯乙烯，檢測(cè)值范圍0.8～1.6μg/L。其中距離皮革工業(yè)園越近的地下水以及地表水中，三氯乙烯的含量越高，越遠(yuǎn)區(qū)域含量越低(圖7)。

1—主要化工企業(yè)分布位置；2—有機(jī)物檢出位置圖6 研究區(qū)主要化工企業(yè)分布區(qū)與有機(jī)物檢出對(duì)比圖

圖7 三氯乙烯含量與距地表水體距離關(guān)系圖

5 有機(jī)污染來(lái)源和途徑

山東平原區(qū)淺層地下水有機(jī)污染程度和種類主要與石油開采、石油化工及其他化工污染源有關(guān)[15]。工業(yè)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(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的特點(diǎn)密切相關(guān)。由于不同行業(yè)之間存在包括生產(chǎn)工藝、原料產(chǎn)品、污染及管理措施的差異，導(dǎo)致不同行業(yè)表現(xiàn)出不同的污染排放特征[16]，對(duì)地下水產(chǎn)生的影響亦各不相同。工業(yè)廢水主要來(lái)源于化工、造紙、紡織、機(jī)械借工、冶煉等行業(yè)[17]。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(jī)物等；化學(xué)工業(yè)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(huán)芳烴類化合物等；皮革鞣質(zhì)業(yè)廢水主要污染物含Cr，S，NaCl，硫酸，有機(jī)物等[18]。

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，濱州市共有工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)428家，其中化工企業(yè)85家、皮革鞣質(zhì)加工企業(yè)51家、造紙企業(yè)15家、農(nóng)藥生產(chǎn)廠家4家、紡織企業(yè)14家、機(jī)械制造10家、礦山開采企業(yè)92家(主要為磚瓦粘土礦)、釀酒企業(yè)9家、熱電企業(yè)24家、禽類屠宰企業(yè)18家、食品生產(chǎn)企業(yè)36家、制藥企業(yè)4家、冶煉企業(yè)12家、建筑陶瓷制造、纖維板制造等其他行業(yè)企業(yè)51家。工礦業(yè)以沾化區(qū)最多，為95家，占濱州市總數(shù)的22.2%(圖8)；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(shù)的21.96%，17.52%，10.98%。各縣區(qū)工業(yè)廢水排放情況見表2。

圖8 工業(yè)污染源分類圖

前已述及，濱州地區(qū)淺層地下水中有機(jī)污染指標(biāo)的主要分布區(qū)和高值點(diǎn)與工業(yè)污染源的分布區(qū)范圍具有相對(duì)應(yīng)性，說(shuō)明有機(jī)污染物的來(lái)源主要為工業(yè)廠家“三廢”的不合理排放和處置所致，并由此導(dǎo)致流經(jīng)污染源附近的地表水體受到不同程度的有機(jī)污染，而這些受污染水體又通過不同方式如污灌等進(jìn)入不同地段的土壤，以垂向入滲形式進(jìn)入并污染到淺層地下水[19]。

表2 工作區(qū)工業(yè)廢水區(qū)域排放情況

6 結(jié)論

(1)濱州地區(qū)淺層地下水已遭受到有機(jī)物污染，有機(jī)物檢出項(xiàng)目較多，共有20種，主要為鹵代烴類和單環(huán)芳烴類。檢出率較高的有機(jī)指標(biāo)為二氯甲烷、三氯乙烯、1，1二氯乙烯、三氯甲烷。主要分布在各縣區(qū)工業(yè)園區(qū)附近。

(2)濱州地區(qū)檢出了多項(xiàng)有機(jī)指標(biāo)，但是總體來(lái)看濃度均較低，僅有三種有機(jī)指標(biāo)超標(biāo)，均為鹵代烴類有機(jī)物。其中二氯甲烷超標(biāo)率最高，其次為1，2—二氯乙烷、1，2—二氯丙烷，主要分布在工業(yè)園區(qū)、化工廠及皮革城附近。典型地段和污染源附近，有機(jī)指標(biāo)檢出率和超標(biāo)率明顯高于其他區(qū)域。

(3)濱州地區(qū)有機(jī)污染物污染主要來(lái)源于工業(yè)“三廢”的不合理排放和處置。

上述研究結(jié)果表明，濱州地區(qū)地下水雖然受到不同程度的有機(jī)污染，但絕大部分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。隨著濱州市對(duì)環(huán)境保護(hù)與治理力度的不斷加強(qiáng)，區(qū)內(nèi)淺層地下水中有機(jī)污染狀況將會(huì)得到改善。