工业化、城市化建设发展对地下水环境影响浅析——以湄洲湾石化基地与工业园发展规划区为例

彭 军

(福建省水文地质工程地质勘察研究院 福建漳州 363000)



工业化、城市化建设发展对地下水环境影响浅析
——以湄洲湾石化基地与工业园发展规划区为例

彭 军

(福建省水文地质工程地质勘察研究院 福建漳州 363000)

地下水环境影响评价，是环境影响评价的重要组成部分，越来越受到国家和学者的关注。湄洲湾石化基地是国家规划的大型化工园区，从系统的角度确定了评价区域，通过对评价区域水文、地质条件的调查和勘测，运用单因素指标法评价了区域地下水环境现状，利用事故定性预测和模型定量评价方法，预测了区域工程实施和运营后地下水环境质量。评价结果表明，湄洲湾石化基地评价区域地下水环境质量现状较好，且工程对敏感目标的污染影响不大；部分项目应做好防范措施，预防产生污染影响地下水质量。

地下水；环境影响评价；石化；滨海地区

0 引言

地下水资源是国家饮用水安全、社会经济发展的重要保障之一，以其季节性的调蓄能力、温度稳定、水量丰富、受污染程度较低、工程投资较少等特征，成为人们优先考虑的重要水源，尤其在干旱半干旱地区，地下水甚至是唯一的生活和工农业生产水源。据统计，全国650多个城市中有400多个以地下水为饮用水源，同时近20%的城市集中式地下水水源的水质劣于《GB/T 14848-1993 地下水质量标准》Ⅲ类标准。地下水污染具有隐蔽性、滞后性、治理难、恢复慢等特征，逐渐引起人们的广泛关注。地下水环境影响评价作为环境影响评价中较薄弱的一环，越来越受到国家和学者的高度重视[1-3]，特别是2005年吉林省石化公司双苯厂胺苯车间爆炸引起的环境、社会、经济、国际关系等恶劣影响以来，国家环保部颁布《HJ 610-2011地下水环境影响评价技术导则地下水环境》，从源头预防和制止地下水环境污染。

石油化工、煤化工、冶炼、农药、焦化等行业是国家重点行业，亦是污染较重的行业，其污染物种类繁多、性质复杂，造成的地下水污染和风险逐步显现，其建设项目环境影响评价意义，特别是地下水环境影响评价日趋重要[4-6]。近年来，以化工园区为平台，沿海地区包括珠三角、湄洲湾、杭州湾、长三角、胶州湾、环渤海地区，形成了一批新的经济增长点，招商引资工作取得了明显成果[7]。保障化工园区建设和发展与地下水环境和谐共存、预防园区运营和维护对地下水环境造成不利影响，正确评价沿海区域海水倒灌、盐度升高对地下水环境评价的影响，是地下水环境影响评价中的重要课题。

1 区域概况

福建省湄洲湾石化基地位于福建省东部，湄洲湾南北两岸，包括泉港石化工业区、泉惠石化工业区、石门澳化工新材料产业园、仙游枫亭化工新材料产业园，规划总面积75km2。

考虑地下水环境影响评价范围时，从地下水流动系统角度，既考虑到规划建设项目本身及其影响范围，同时考虑地下水流动系统的完整性。范围以湄洲湾为中心，覆盖面积约1 050km2，重点区域包括：泉惠石化基地、泉港石化基地、枫亭工业园区、石门澳工业园区、惠安县污水处理厂、辋川垃圾中转站、泉州市垃圾填埋场。

2 水文地质条件

2.1 评价类别和工作等级

根据本石化基地规划、各项目的特点以及本区的水文地质条件、水资源开发利用规划等确定，本建设项目地下水环境影响评价类别属Ⅰ类。由于本次地下水评价是对整个湄洲湾石化基地发展规划的总体评价，加之规划中本基地主要工业污水全部采用集中处理，达标后通过管道直接排泄入海，故地下水环境影响评价等级按三级加强确定。

2.2 含水层、包气带水文地质参数

本区西部、西北部属闽浙火山岩低山亚区的边缘部分，东部、东南部属闽粤沿海花岗岩丘陵亚区的一部分。地势西北高，东南低，由西北山地向东南部的丘陵、台地、滨海平原逐渐降低，海岸曲折，多半岛、岛屿、港湾，近岸礁石较多。根据本区地貌的成因可以划分为构造侵蚀地貌、侵蚀剥蚀地貌、堆积地貌和现代人为地貌。

本区地层岩性主要有燕山早期侵入岩、燕山晚期侵入岩，三叠系上统、侏罗系、白垩系及第四系岩层。地下水主要赋存于前述各时代基岩裂隙和孔隙中，以潜水为主，一般为无压状态，局部有微承压水，根据地层含水介质类型可以划分为：基岩裂隙水、风化带孔隙裂隙水以及松散岩类孔隙水3种类型。给水能力最强的是冲积成因的松散岩类孔隙潜水含水层，平均单位涌水量为0.1 972 l/s·m；其次为海积成因的松散岩类孔隙潜水含水层，平均单位涌水量为0.0 931 l/s·m；基岩裂隙潜水含水层的给水能力较差，平均单位涌水量为0.0 709 l/s·m；风化残积成因的孔隙裂隙潜水含水层的给水能力最差，平均单位涌水量为0.0 518 l/s·m。

本区包气带岩性可以分为：基岩、砂性土、粘性土和人工填土4个大类。基岩包气带地下水入渗条件较差；冲洪积砂性土亚类以中粗砂为主，包气带厚度一般2m～10m，入渗能力强；残坡积粘性土亚类以残积粘性土和残积砂质粘性土为主，包气带厚度一般2m～10m，部分红土丘陵台地区包气带厚度大于10m，入渗能力稍差；人工填入砂性土亚类以中粗砂为主，经碾压夯实，包气带厚度一般在3m左右，入渗能力稍差。

2.3 地下水补给、径流与排泄

本区地下水补给以大气降雨入渗补给为主，在地形的控制下地下水由基岩山区和丘陵台地区向区内的几条相对较大的地表水系汇集，总体地下水流向为北部自北向南；西部自西向东径流，最终排泄入海。

本区地下水的动态变化与气候密切关系，表现为雨季地下水水位高，而旱季地下水水位低。在滨海平原、岛屿区地下水水位受潮汐影响显著。

本地区地下水流场的总体特征为自西向东、自北向南，由山区和丘陵台地向冲海积平原和湄洲湾径流排泄，还有分散的民井开采，主要用于生活用水和少量灌溉用水。本区含水层总体具有渗透性差、水力坡度较缓、迁移能力弱的特点，因此，污染物到达含水层以后，继续在含水层中向下游的迁移速度较慢，影响范围较局限。但是由于规划的石化基地多处于分散的补给-径流-排泄系统内部，地下水污染的防治和一旦发生地下水污染事件后的监测和治理工作难度相对较大。本区地下水矿化度分布(图1)。

高矿化度氯钠镁型水主要分布与沿海和河流入海口地带，地下水中各离子含量较高，尤其是氯离子和钠、镁离子含量很高，矿化度一般大于1.0mg/l，局部可达7.0mg/l以上，明显受到海水入侵的影响，为天然劣质水分布区。天然劣质水是本区最大的环境问题。

3 地下水环境质量现状评价

3.1 保护目标和敏感点

本规划的化工基地和工业园区总体属于地下水的排泄区，项目建设、运营及期满后对地下水环境影响的范围相对比较局限。但有部分污水处理厂、垃圾填埋场和垃圾中转站等位于地下水的补给区或径流区。因此本规划项目地下水环境的保护目标确定为规划化工基地和工业园区附近村庄的生活用地下水水源以及垃圾中转站和填埋场、污水处理厂下游的村庄的生活用地下水水源。

3.2 评价标准与方法

本区地下水主要为分散式的民井和机井开采，无集中地下水供水水源地。地下水主要用于生活用水、农田灌溉用水和抗旱应急水源，在个别自来水集中供水无法达到的区域的农村饮用水等。依据《地下水质量标准》GB/T 14848-93中的规定，本次地下水质量评价按Ⅳ类水质标准执行。评价方法采用单因子标准指数法进行评价。

3.3 地下水指标监测

地下水环境监测井点的部署采用控制性布点与功能性布点相结合的布设原则。监测井点主要布设在规划区及其影响区、周围环境敏感点、地下水污染源、主要现状环境水文地质问题以及对于确定边界条件有控制意义的地点，同时考虑地下水的补给、径流与排泄条件，共布设42处。

地下水监测指标为：pH、总硬度、溶解性总固体、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐、氯化物、氟化物、铁、铜、锰、铅、镍、砷、汞、镉、钼、钴、六价铬、挥发性酚类(以苯酚计)、总氰化物和总石油类。地下水水样分析严格按《环境监测技术规范》《水和废水监测分析方法》和国家标准分析方法进行。

3.4 评价结果及污染源分析

本区地下水有83%事件达到Ⅳ类质量标准，有17%事件未达到。天然劣质咸水分布区以外地区的地下水质量总体较好，沿海天然劣质咸水分布区受海水影响，其硬度、溶解性总固体、氯化物超标。

天然劣质咸水除外，绝大多数水样中的挥发酚和高锰酸钾指数两个指标的含量普遍偏高，反映该地区地下水已经存在比较普遍的有机污染的影响，主要原因可能与生活污水、生活垃圾等随意排放、堆放以及农业灌溉有关，未来应加强该地区，尤其是分散农村居住区生活垃圾和污水的集中处理。

4 地下水环境质量预测评价

采用宏观定性分析和解析法定量预测两者相结合，以定性分析为基础，以定量预测为辅助手段。宏观定性分析是在地下水流动系统的研究基础上，分析评价区内主要石化基地、工业园区以及其他特殊污染源地下水流动系统范围内及其在地下水流动系统中的具体位置，同时充分考虑地下水环境的保护目标及其与敏感点的相互关系，确定其是否会对地下水环境造成影响、影响的程度以及影响的范围。定量计算的任务是在前述宏观定性分析的基础上，根据场区包气带和含水层的水文地质条件及参数，运用解析方法定量预测污染物开始影响地下水质量的时间、明显影响地下水质量的时间以及严重影响地下水质量的时间，同时预测污染物经含水层向下游迁移到达各敏感点及特征点的时间以及对这些敏感点和特征点地下水质量产生明显影响和严重影响的时间。通过上述地下水环境质量的定性和定量研究，为该地区地下水环境保护和防治提供水文地质依据。

4.1 定性分析与评价

4.1.1 泉惠石化基地

该区域包气带防污性能属于中等，即使因突发事件影响到下伏地下水，但因其下以海积天然劣质水(咸水)分布区为主，因此该项目区工程建设对地下水环境的影响不大。但是若突发事件发生在场区西部西许山一带时，由于该处地势相对较高，包气带入渗能力较强，易导致下伏地下水的污染(图2)。

4.1.2 泉港石化基地

该石化基地地下水主要以就地入渗补给，然后向北西和南东两个方向分散排泄。该区包气带地下水入渗速率在空间上差异极大，厚度差异也较大，决定了该石化基地包气带防污性能差异较大，但总体防污性能较差。有可能发生地下水污染的区域主要在以下3个区域(图3)：

(1)联合炼化片区的西南部新厝东山一带，由于该处位于地下水局部分水岭地区，污水会沿自西北向东南方向迁移(图4)。

(2)氯碱厂区西南社塘一带，污水会向西南方向迁移；厂区北部仙境林场一带时，污水会北东和北西两个方向迁移(图5)。

4.1.3 枫亭工业园区和石门澳工业园区

两园区类似，主要由工填土而成，包气带防污性能属于中等，即使因突发事件影响到下伏地下水，但因其下以海积天然劣质水(咸水)分布区为主，因此该项目区工程建设对地下水环境的影响不大。但是枫亭工业园区若突发事件发生在园区北部东沙一带，会对园区外围村庄的地下水造成污染；石门澳工业园区若突发事件发生在园区北部苏田一带，会对园区外围村庄地下水环境造成影响(图6～图7)。

4.1.4 惠安县污水处理厂

地下水总体为沿第四系全新统冲积含水层自南向北径流，至土墩尾后转为自西向东径流入海。包气带岩性为冲积粘性土，防污性能较差，因此，该厂区若发生污水泄漏事故，易对下伏第四系孔隙潜水含水层造成污染，并自南向北迁移(图8)。

4.1.5 辋川垃圾中转站

包气带防污性能中等偏好。但是由于该垃圾中转站正好位于局部地下水分水岭地带，一旦发生地下水污染，则污水会向四周迁移(图9)。

4.1.6 泉州天马山垃圾填埋场

厂区位于山间溪沟中，溪沟下游含水层厚度自上游一般仅几米向下游逐渐变厚至十余米，含水层跨度也由上游向下游逐渐变宽，如果该垃圾填埋场若防渗措施失效，会对下游河道第四系冲洪积含水层的地下水造成污染(图10)。

4.2 定量预测与评价

4.2.1 水文地质概念模型及数学模型

根据本区包气带的水文地质条件分析，包气带中污染物的迁移主要表现为垂向的一维流动。根据本区可能发生地下水污染区域的水文地质条件来看，污染物在地下水中的迁移主要发生在地势比较低洼的第四系冲洪积含水层中，该类含水层在平面上狭窄的呈带状分布，加之其含水层厚度一般仅几米、水力坡度较缓，小于1%，故本次污染物在含水层中迁移的预测也可以将其概化为水平一维流动。将本区污染物在包气带和含水层中的迁移模型概化为一维水动力弥散问题，其数学模型可以用如下型式表示：

式中：

C——预测点(x)处t时刻的浓度；

C0——污染源的浓度；

x——预测点距污染源的距离；

u——地下水实际流速=渗透流速(V)/孔隙度(n)；

DL——地下水纵向弥散系数。

参数确定见表1。

表1 地下水向下游敏感点及特征点迁移的参数取值

运用该数学模型即可定量预测不同位置地下水中污染物浓度随时间的变化关系，并根据污染物的浓度确定敏感点开始发生污染的时间、出现明显污染的时间以及产生严重污染的时间。由于本次规划阶段的评价尚无法准确确定污染物的种类、污染物的浓度以及数量，故本次采用相对污染源浓度比值的方法进行评价；以敏感点污染物浓度达到污染源浓度的十万分之一为标准，作为敏感点地下水开始遭受污染的时间；以敏感点污染物浓度达到污染源浓度的千分之一为标准，作为敏感点地下水发生明显污染的时间；以敏感点污染物浓度达到污染源浓度的1%为标准，作为敏感点地下水发生严重污染的时间。

4.2.2 预测结果及分析

(1)本区包气带的防污性能整体较弱，除个别地点需要上百天外，60%测试地点仅需3d～20d即可污染含水层，个别地点仅仅只需要几十分钟的时间，例如泉港石化基地的砂性土人工填土区及海积地层区，包气带的入渗能力极强，仅需40min即可造成下伏含水层的污染，地下水防污能力极弱。好在该场地下伏为天然劣质咸水区，影响不大。

(2)本区污染物在含水层中的迁移速率相对较慢，对距污染源50m处的特征点的计算结果一般都需要1年以上的时间，但惠安污水处理厂、泉惠石化基地、泉港联合炼化厂区和泉州天马山垃圾填埋场等4地的污染物迁移速度相对较快，仅需45d～160d即可达到其下游50m的地方。

(3)本区污染物沿含水层到达各敏感点的时间相对较长，一般都需要几年以上的时间。但是泉港联合炼化厂区因含水层的渗透性较好，且敏感点的距离较近，污染物经41d～235d将影响下游村庄及涂坑海带场。

5 结语

地下水污染隐蔽性高、难于治理，在地下水环境影响评价工作中应尽可能从地下水流动系统的角度出发，尽可能包含所有污染源。规划项目环境影响预测过程中，定性预测有利于发掘定量预测的关键地点，一维模型的定量预测是较为简便可行手段。滨海地区地下水环境影响评价时，应尽量考虑海水盐性的影响，不能盲目否定一个项目的存在合理性，造成人力和物力的不必要浪费。

[1] 李绍飞, 孙书洪, 王向余.突变理论在海河流域地下水环境风险评价中的应用[J].水利学报, 2007, 38(11):1312-1317.

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[3] 陈鸿汉, 梁鹏, 刘明柱等.地下水环评实践思考与建议[J].环境影响评价, 2014(3):12-14.

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[5] 刘辉.以焦化项目为例探讨污染型建设项目地下水环境影响评价方法[J].环境与可持续发展, 2015, 40(3):79-81.

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[7] 吴军.我国石油和化学工业发展的园区化战略研究及政策建议[J].当代石油石化, 2005, 13(9):29-33.

Study of Groundwater Environment in the Coastal Area of Meizhou Bay Effected by industrialization and Urbanization——Taking the petrochemical base and Industrial Park in Meizhou Bay as an example

PENGJun

(Institute of Hydrogeological Survey and Engineering Geological Investigation of Fujian Province,Zhangzhou 363000)

Groundwater environmental impact assessment is an important part of environmental impact assessment, and it is more and more concerned by the government and scholars.Meizhou Bay petrochemical base is a national planning of large-scale chemical-park.This paper identified the evaluation area from the view of the system.Through investigation and survey of the geological and hydrological conditions, the regional groundwater environment situation was evaluated by single factor index method.Thus, groundwater environment quality was predicted by accident qualitative forecast and quantitative model evaluation methods.Evaluation results show that the groundwater environmental quality is good, and the engineering has little effect on sensitive pollution.But part of the project should do preventive measures to prevent pollution to groundwater quality.

Groundwater; Environmental impact assessment; Petrochemical; Coastal area

彭军(1983.7- )男，工程师。

E-mail:1447646950@qq.com

2016-06-15

[TU984.11+5]

A

1004-6135(2016)10-0110-06