北方某经济开发区地下水污染调查评价

江 岳，马 宏,石思宇，肖 寒，赵 杰,张 洁

（北京市水文地质工程地质大队，北京 100195）

北方某经济开发区地下水污染调查评价

江 岳，马 宏,石思宇，肖 寒，赵 杰,张 洁

（北京市水文地质工程地质大队，北京 100195）

本文应用污染指数法，对北方某经济开发区及周边地下水水质进行了污染评价，结果表明研究区地下水水质以轻污染和中污染为主，局部地区出现较重污染，主要指标为硝酸盐氮、三氯甲烷和三氯乙烯。通过对工业废水、再生水、河水水质的检测，发现研究区地表水水质与污水处理厂再生水排放密切相关，地下水污染很可能与开发区企业排污有关。由于开发区所处位置的环境敏感性和脆弱性，建议今后在开发区及附近继续开展相关研究，进一步查明地下水的硝酸盐氮及有机污染物来源、污染途径，建立完善的监测体系，以便及时切断污染源，保障城市及当地供水安全。关键词：经济开发区；地下水；污染评价；再生水排放

0 前言

在我国，早在20世纪50年代地下水质量问题就引起了关注（张兆吉，2009），1959年北京开展了西郊首钢含酚、氰废水对地下水的污染监测与调查研究（郭高轩，2014）。20世纪70—80年代，逐步开展了呼和浩特、上海、长春、沈阳、西安、武汉等一些大中城市地下水污染调查工作，并进行了硬度、硝酸盐、砷、铁、酚等地下水污染机理的试验研究，为地下水保护和污染治理提供科学的理论依据（文冬光，2012）。20世纪90年代以来，我国开始关注工业污染和有机污染的研究工作，例如，河北平原地下水的氮污染研究（毕二平，2001）、北京地区的有机污染调查研究等（李炳华，2006）。

北方某经济开发区（以下简称“开发区”）位于地下水水源地保护区内，包气带防护能力差，含水层极易受到污染（郭静，2011），因此，开发区周边地下水环境污染敏感性较强。然而，关于该地区地下水污染的调查和研究并没有系统地开展，无法总体上掌握区域及周边地下水水质和污染基本状况。本次在对开发区及周边地下水进行污染调查评价的基础上，评估开发区对周边地下水环境造成影响的可能性，为今后开展地下水环境保护治理工作提供依据。

1 概况

研究区地处河流冲洪积扇上部，总面积20.4 km2，第四系沉积物沉积厚度由北部的20～50m，向东南逐渐增大到200多米，最大厚度甚至超过300m。区域北部为单一潜水含水层，南部为潜水—承压水过渡地区及溢出带。从北往南沉积物颗粒由粗变细，沉积结构由单一层变为多层。区内地下水主要受大气降水及山区侧向径流补给为主，地表河流入渗及上游水库放水补给为辅；该地区以集中供水水源地开采、农业及企事业单位自备井开采和向下游径流为主要排泄方式；地下水流向与地形坡度一致，由西北、北向南流（图1）。区域地下水的水化学类型较为单一，大部分为HCO3-Ca·Mg型，山前局部地区为HCO3-Ca型。

开发区内入驻企业较多且类型复杂，主导产业包括电子信息科技、食品饮料、包装印刷、生物医药和新型建材等。开发区生产和生活用水均来自地下水，有完备的市政排污管线和污水处理厂，处理后的再生水就近排入河道或用于景观用水。

图1 地下水水位等值线图Fig.1 Contour map of groundwater level

2 地下水污染评价

2.1 监测点布设

利用研究区内20眼地下水监测井的水质数据进行地下水污染评价，水质样品的采集、检测时间为2013年12月（图2）。

图2 地下水监测点分布Fig. 2 distribution of groundwater monitoring points

2.2 评价方法

研究区地下水的污染评价采用污染指数法（汤崇发，2014），具体包括污染指数计算和地下水污染综合评价。

以研究区上游监测井1982年的地下水水质数据为背景值，地下水Ⅲ类质量标准（GB/T14848-93）和生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）作为标准限值，构建计算公式：

其中：Pki为k水样第i个指标的污染指数；Cki为k水样第i个指标的测试结果；C0代表k水样无机组分i指标的背景值；CIII为第i个指标地下水标准限值。

利用上式分别对各水样点单指标污染指数Pki进行计算，然后根据污染指标分级标准（表1），确定每一项指标污染等级。

将监测点的各单指标评价结果的最高类别确定为综合污染等级（无机指标和有机指标分别评价），绘制地下水污染综合评价图（图3、图4）。

2.3 评价结果

（1）无机指标

选取氯化物、硫酸盐、总硬度、溶解性总固体、锰、钠离子、高锰酸盐指数、硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮10项无机指标参与污染评价。综合评价结果表明，研究区大部分区域地下水为轻度或中度污染，仅在中部地区出现较重污染（图3）。主要超标指标为硝酸盐氮，故硝酸盐氮为主要无机污染指标。

（2）有机指标

地下水有机指标污染评价结果显示，大部分地区地下水未污染，仅在开发区及周边存在点状轻污染（图4），主要污染指标为三氯乙烯和三氯甲烷。

表1 单指标污染指数分级标准Tab.1 The graded standard on the singled pollution index

图3 地下水无机指标污染评价图Fig. 3 pollution assessment of groundwater inorganic index

图4 地下水有机指标污染评价图Fig. 4 pollution assessment of groundwater organic index

3 污染源识别

为判别地下水污染是否与开发区企业排污有关，对开发区企业排放的废水、污水处理厂的外排再生水和受污河流河水分别进行了采样检测。

3.1 地表水监测点布设

由于开发区的污废水大部分进入污水处理厂进行处理后排入河道，因此，首先对由开发区排放后进入污水处理厂之前的污水进行采样分析，其次，对处理厂处理后的再生水进行取样分析，最后是根据河道再生水排放口位置，在排放口上游、排污断面和下游分别进行河流地表水取样检测。

本次地表水样品共采集7件。其中，污水处理厂进、出口水样以及处理厂处理后的再生水样品3件；受污河流地表水样品4件，采样点位置见图5。

3.2 废水和再生水水质特征

图5 地表水采样点分布图Fig.5 Distribution of surface water sampling points

本次研究共取废水和再生水水样3件。其中，JCW-2和JCW-3为该开发区进入污水处理厂之前的废水水样；JCW-1为经污水处理厂处理后的再生水水样。检测结果中，JCW-2和JCW-3中高锰酸盐指数、化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）等一般化学指标和氨氮、总氮、总磷、锰、锌、镍等毒理性指标含量较高；而且有机指标检出较多，主要以二氯甲烷、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯等卤代烃类和单环芳香烃类为主。

监测数据表明，开发区排放的废水中不仅总氮和氨氮浓度均较高，而且高锰酸盐指数、COD和BOD5值的偏高也从侧面反映了该区域水样中有机物具有相当的存在量（李艳，2013）。经污水处理厂处理后的再生水水样JCW-1中大部分污染物浓度明显降低，但总氮、COD、BOD5等指标浓度均超过城镇污水处理厂污染物排放标准（DB11/890-2012）。

3.3 纳污河流河水水质特征

地表河流水样分别采自再生水河流排口处（JCS-2和JCS-3）、排口上游500 m处（JCS-1）以及排口下游1000 m处（JCS-4）。其中，上游监测点JCS-1的水质相对较好，大部分指标达到地表水Ⅱ类标准；但其它3件地表水水样水质显示较差，主要污染指标高锰酸盐指数达到地表水Ⅳ类标准；COD、BOD5、氨氮、总氮分别达到Ⅴ类和劣Ⅴ类（GB 3838-2002）。

对比纳污河流与污水处理厂外排污水水质，除JCS-1水样水质明显好于JCW-1外，JCS-2、JCS-3、JCS-4水样与JCW-1指标含量相似，表明区内纳污河段来水主要为污水处理厂处理过后的再生水，且河流本身基本没有自净能力。

4 结论

对污水处理厂的外排再生水和纳污河流地表水的水质分析结果表明，研究区地表水水质与污水处理厂再生水排放密切相关；地下水质量和污染评价分析结果表明，区内地下水主要污染指标为硝酸盐氮、三氯甲烷和三氯乙烯。其中，地下水硝酸盐氮含量已经有局部地区超过地下水质量Ⅲ类标准（GB/ T14848-93）；三氯甲烷和三氯乙烯虽含量较低，但在开发区废水中也含有这类指标，因此不能排除开发区企业排污对地下水环境影响的可能性。

根据研究结果，由于开发区位于重要水源地保护区内，建议进一步查明地下水硝酸盐氮及有机污染物的来源和污染途径，建立完善的监测体系，以便及时切断污染源，保障当地供水安全。

污水处理厂处理后的再生水大多就近排入河道，位于冲洪积扇中上部地区的地表水和地下水水力联系密切，地下水易接受地表水补给，而《城镇污水处理厂水污染物排放标准（DB11/890-2012）》设定的指标较少，且多项设定的指标限值高于《地下水质量标准（GB/14848-1993）》，应进一步严格制定和完善污水处理的排放标准。

[1]张兆吉，费宇虹，陈忠宇，等. 华北平原地下水可持续利用调查评价[J]. 地球学报，2006，27(2)：162.

[2]郭高轩，李宇，许亮，等. 北京市平原区第四系地下水污染风险评价[J]. 环境科学，2014，35(2)：562～568.

[3]文冬光，林良俊，孙继朝，等. 中国东部主要平原地下水质量与污染评价[J]. 地球科学，2012，37(2)：220～228.

[4]毕二平，李政红. 石家庄市地下水中氮污染分析[J].水文地质工程地质，2001，28(2)：31～34.

[5]李炳华，陈鸿汉，何江涛，等. 长江三角洲某地区浅层地下水单环芳烃污染特征及其原因分析[J]. 中国地质，2006，33(5)：1124～1130.

[6]郭静，赵林，刘年磊. 基于DRASTIC的包气带阻滞污染物能力研究[J]. 环境污染与防治，2011，33(12)：52～55.

[7]汤崇发. 污染指数法在地下水污染评价中的应用——以吴川市地下水污染评价为例[J]. 地下水，2014，36(4)：127～128.

[8]李艳，孙江虎. 浅谈高锰酸盐指数、CODCr和BOD之间关系[J]. 中国科技博览，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

北京平原区地下水环境监测网运行（2016年度）（编号：PXM2016_158305_000007）、海河流域水资源调蓄区地下水保护区划分及监控系统构建技术研究与示范（编号：2014ZX07203010-3）、北运河典型污染河段对地下水环境的影响行为研究（编号：201401054）联合资助

江岳（1982- ），男，高工，主要从事地下水环境监测、污染调查评价等方面研究。E-mail：jingyue2201@sina.com