山东省滨州市地下水污染现状研究

刘苏哲,田晨,孙庆华,刘少华

(1.山东省鲁北地质工程勘察院,山东 德州 253072;2.滨州市滨城区矿产资源管理办公室，山东 滨州 256600;3.滨州市国土资源局开发区分局，山东 滨州 256600)

水文地质

山东省滨州市地下水污染现状研究

刘苏哲1,田晨1,孙庆华2,刘少华3

(1.山东省鲁北地质工程勘察院,山东 德州 253072;2.滨州市滨城区矿产资源管理办公室，山东 滨州 256600;3.滨州市国土资源局开发区分局，山东 滨州 256600)

水资源是人类赖以生存的不可替代的物质基础，在全球经济和社会可持续发展过程中占有相当重要的地位。近年来，随着工业和农业的快速发展以及城镇人口的快速增长，随之而来的石油类污染、纺织印染污染、城市垃圾和生产生活污水的不合理处置以及农业生产农药、化肥的大量使用，造成本来有限的地下水污染状况日趋加重。以20世纪80年代时期地下水水质测试资料为背景，利用2015年以及近年来取得的大量水质测试资料，采用“污染指数法”，对山东省滨州市进行区域地下水污染综合评价。研究表明：滨州市地下水无机污染以硝酸根、亚硝酸根、氯化物和硫酸盐为主，有机污染以二氯甲烷、三氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯甲烷为主。相比而言黄河以北地区因地下水水位埋藏较浅，包气带岩性以砂岩为主，而且化工和皮革鞣质加工企业较多，因此受到有机污染危害更大一些。

地下水;污染源;污染现状;污染评价;滨州市

0 引言

水资源是人类赖以生存的不可替代的物质基础，在全球经济和社会可持续发展过程中占有相当重要的地位[1]。地下水是我国城市生活和工农业用水的重要供水水源。全国约有三分之二的城市以地下水作为供水水源。地下水也是山东省重要的供水资源，2000年以来全省地下水供水量占总供水量的45%～53%，全省大部分城市及大中型企业都是以地下水为主要供水源，90%以上的农村居民以地下水作为唯一饮用水源[2]。但是随着人类活动，特别是工业活动的加剧，很多有机污染物已经进入地下水，并发生了累积[3]。尤其是滨州地区为胜利油田的开采区，油气资源的大规模开发，带动周边石油化工等高危高污染企业发展，大量的废弃物通过不同途径进入地下水体，使得地下水受到不同程度污染[4]。同时地表水的污染不断加剧，导致地下水污染问题日益突出[5]。地下水的复杂性、隐蔽性等特点，决定了地下水一旦受到污染，要恢复和治理是非常缓慢、非常困难的，有时甚至是不可能恢复的[6]。地下水受到污染，会严重影响人类的身心健康和生存发展。主要会影响到人类的身体、工业、农业以及生态环境，这些最终都会造成经济上的重大损失[7]。因此，以地下水资源永久持续利用，社会经济与环境协调发展为原则，对地下水环境进行保护，是21世纪我国面临的重要任务。

滨州市地处黄河三角洲腹地，是环渤海经济圈、省会城市群经济圈、黄河三角洲的叠加地带，也是黄河三角洲高效生态经济区和山东半岛蓝色经济区的主战场之一。近年来，随着工业和农业的快速发展以及城镇人口的快速增长，随之而来的石油类污染、纺织印染污染、城市垃圾和生产生活污水的不合理处置以及农业生产过程中农药、化肥的大量使用，造成本来有限的地下水污染状况日趋严重，同时密布的水系也成为地下水遭受污染的途径。

该文在经过大量的调查研究后，对滨州市地下水污染状况进行了详细论述，为滨州市制定和实施地下水污染防治规划提供科学依据。

1 研究区概况

1.1 地质概况

滨州市在大地构造单元上属华北板块，齐河-广饶大断裂又将其分为2个二级构造单元，断裂以南为鲁西隆起区，以北为华北坳陷区，三级构造单元主要有济阳坳陷和鲁中隆起。受断裂活动的影响和控制，形成了众多的Ⅳ级构造单元和Ⅴ级凹陷(潜)和凸起(潜)相间的构造格局。区内主要断裂有埕子口断裂、义南断裂和齐广断裂[7]。区内地层发育有太古界、古生界、中生界和新生界，沉积厚度达万米以上。北部平原区地层以河湖相沉积地层为主，南部低山丘陵区地层主要以火山碎屑沉积岩为主，山间低洼处有新生代第四系分布。

1.2 水文地质条件

滨州市属黄河冲积平原水文地质区，地下水类型主要为松散岩类孔隙水，按地下水的埋藏条件、水力性质和水化学类型，在垂向上由浅至深分为浅层潜水—微承压水(0～60m)、中层承压水(60～200m)、深层承压水(200～500m)。

浅层潜水—微承压水，小清河以南山前地区的地层主要由冲积物组成，含水层受冲积扇的控制，多呈片状分布，水位埋深多大于8m，博兴店子及兴福曹王一带水位埋深都在25m以下；小清河以北广大地区的含水层多受古河道的制约，呈条带状分布小清河以北的水位埋深一般为1～3m，黄河两侧为1～2m。

中深层淡水主要分布在邹平、博兴地段，惠民也有零星分布。含水层岩性以粉细砂、细砂为主。含水层厚度在20m左右，矿化度多小于1g/L，水化学类型主要为重碳酸盐型、重碳酸硫酸盐型。除全淡水区外，其他地区均有厚薄不等的中深层咸水分布区，总的趋势是自南向北和自西南向东北逐渐增厚，在邹平县孙镇、博兴县庞家集，广饶卧佛庄一线以北已无中深层淡水分布。水化学类型主要为氯化物硫酸盐型水。

除无棣县、沾化区及惠民南部、邹平北部的深层地下水为咸水和微咸水外，其余地区均有厚度不等的深层淡水含水层。

1.3 污染源分布

滨州市地下水主要污染源分为工业污染源、农业污染源和生活污染源。

1.3.1 工业污染源

工业污染源主要指“废水、废渣、废气”，“三废”包含的各种污染物与工业生产活动的特点密切相关。由于不同行业之间存在包括生产工艺、原料产品、污染及管理措施的差异，导致不同行业表现出不同的污染排放特征[8]，对地下水产生的影响亦各不相同。其中石油化工类废水中主要污染物为油类、酚类及各种有机物等；化学工业废水中主要污染物有各种盐类，Hg,As,Cd,酚、氰化物、苯类、醛类，醇类、油类、多环芳烃类化合物等；皮革鞣质业废水主要污染物含Cr,S,NaCl，硫酸，有机物等[9]。

据资料统计，滨州市共有工业生产企业428家，其中化工企业85家、皮革鞣质加工企业51家、造纸企业15家、农药生产厂家4家、纺织企业14家、机械制造10家、矿山开采92家(主要为砖瓦粘土矿)、酿酒企业9家、热电企业24家、禽类屠宰企业18家、食品生产企业36家、制药企业4家、冶炼企业12家、建筑陶瓷制造、纤维板制造等其他行业约51家[10]。工矿业以沾化区最多，为95家，占滨州市总数的22.2%；其余依次是邹平县、博兴县和惠民县，分别为94家、75家、47家，分别占滨州市总数的21.96%,17.52%,10.98%。工业分布情况见图1，各县区工业废水排放情况见表1。

1.3.2 农业污染源

农业污染源主要呈面状或线状分布，污染物的主要来源为农药、化肥的不合理施用、污水灌溉、养殖场污水随意排放等。现代农业生产使用大量的农药，这些农药大约只有10%左右被作物吸收，还有一部分汽化进入大气中，其余全部进入土壤及地表附属物，这部分未被吸收的农药会随地表径流渗入地下蓄水层造成污染[11]。

自20世纪五六十年代，化肥使用量逐年增加，有机氮肥、磷肥、钾肥的使用量已增加了近10倍，而这些化肥大约只有40%左右被作物吸收利用，其余的都溶于雨水及灌溉水，最终慢慢渗入地下蓄水层中，势必造成大面积的地下水污染。滨州市是山东省重要的商品粮生产基地、重要的棉花生产基地以及国家优质粮棉菜果基地，农业生产经济较发达。因此，农业污染也是区内主要污染源之一。

图1 滨州市工业类型分布图

行政区划企业数量(个)工业废水排放量(万t)工业废水处理量(万t)滨城区281725．071726．76惠民县47809．16781．82阳信县35562．85533．20无棣县382187．681347．07沾化区951110．851110．85博兴县751956．931901．68邹平县945494．035438．94经济技术开发区6192．83192．68高新区7317．47317．47北海经济开发区3611．30623．00合计42814968．1813973．46

据资料统计滨州市农作物播种面积约为63.70万hm2，各县区农作物种植情况见表2。

全市农药施用量约为8053t，化肥的使用量为209287t[12]。农药施用强度最高的为无棣县，达25.78kg/hm2，最小的为惠民县，以蔬菜、瓜果为主，施用强度仅为3.92kg/hm2。全市化肥施用强度平均达到328.55kg/hm2，均超过国际上发达国家的化肥施用强度200kg/hm2。其中无棣县施用强度最大，该县以棉花种植为主，施用强度455.47kg/hm2(表3)；邹平县次之。施肥强度最小的为沾化区，达223.12kg/hm2。

表2 滨州市各县(区)化农作物种植情况(hm2)

表3 滨州市各县(区)化肥、农药施用情况

1.3.3 生活污染源

2 地下水污染现状

滨州市浅层地下水因含水层埋藏浅，防污性能较差，容易受到污染。

2.1 无机污染

浅层地下水无机污染因子较多，相较于20世纪80年代，无机指标含量发生了较大的变化，其中硝酸根、亚硝酸根、氯化物、硫酸根等含量大幅增高，而且呈整体面状增高。80年代，滨州市浅层地下水中硝酸根含量以小于2mg/L为主，零星分布20～30mg/L，尚无大于30mg/L的区域。至2014年硝酸根含量小于2mg/L的分布面积减小了近一半，大于30mg/L的面积增加了约1100km2，主要在黄河以北无棣县、惠民县和滨城区分布，最高检测含量达265mg/L。

地下水中亚硝酸根含量在20世纪80年代时以0.01～0.02mg/L为主，含量在0.02～0.10mg/L分布面积仅400km2，至2014年亚硝酸根0.02～0.10mg/L分布面积达3400km2，最高检测量达3.53mg/L。

氯化物和硫酸根含量等值线普遍向北移动，在20世纪80年代氯化物含量为1000mg/L等值线位于无棣县城区南—滨城区三河湖—滨城区，自2014年向北部移动至无棣县车王镇—沾化区大高镇西—沾化区一线。黄河以北氯化物含量变化较明显，沾化区泊头镇地下水氯化物含量从1992年的434.26mg/L，上升至2006年的935.88mg/L，到2014年已达2470.00mg/L(图2)。黄河以南氯化物含量相对变化较小，邹平县青阳镇地下水中氯化物含量在1992年时为24.82mg/L，到2006年时上升为81.54mg/L，至2014年上升为94.20mg/L(图3)。

图2 沾化区泊头镇氯化物含量变化曲线图

图3 邹平县青阳镇氯化物含量变化曲线图

2.2 有机污染

滨州市地下水中有机物检出率较高的为卤代烃类、单环芳烃类，有机氯农药类有机物检出率较低。检出率较高的有机物依次为：二氯甲烷、三氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯甲烷(图4)；有机物超标指标主要有二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、1，2-二氯丙烷等(图5)。二氯甲烷超标检测值20.2～28.7μg，超标0.01～0.44倍，主要分布在无棣县车王镇-信阳镇；1,2-二氯乙烷超标检测值69.4μg，超标1.31倍，主要分布在邹平县孙镇镇坡庄村；1,2-二氯丙烷超标检测值32.8μg，超标5.56倍，分布在阳信县劳店乡。从图6可以看出有机物主要分布在无棣县大部分区域、北海经济开发区马山子镇、沾化区古城镇—冯家镇、沾化区城北工业园、滨城区滨北工业园、博兴县城北工业园区一带。

图4 浅层地下水有机物检出率、超标率统计图

图5 滨州市浅层地下水有机物高检出率分区图

3 地下水污染评价

3.1 评价方法

“新时代是奋斗者的时代，只有奋斗的人生才称得上幸福的人生。要实现新时代赋予行业的新使命，必须要切实增强紧迫感和使命感，不用扬鞭自奋蹄，撸起袖子加油干。”王兴富说，虽然钾盐钾肥行业工业占比不大，但钾盐钾肥是保障农业生产的重要的基础性产业，是满足粮食安全的基础性产品。

以20世纪80年代以前地下水水质测试资料为背景，利用近年工作中取得的大量水质分析资料，采用“污染指数法”进行区域地下水污染综合评价[13]。地下水污染指数法包括单指标评价和综合评价，单指标评价是通过计算单因子污染指数，根据污染指数分级划分污染等级。综合评价是将水样中各项单因子污染评价等级对比后，规定以其中污染等级最高因子的等级划分结果作为该水样点的地下水污染综合评价结果。

3.1.1 污染指数计算

采用单项指标的污染指数评价方法，计算公式为：

式中：Pki—k水样第i个指标的污染指数；Cki—k水样第i个指标的测试结果；C0—k水样所在位置第i个指标的背景值；CⅢ—采用《地下水质量标准》中指标i的Ⅲ类指标限值。

3.1.2 综合污染评价

利用污染指数公式分别计算各水样点单因子污染指数结果Pki，并同表4中污染分级标准对照划分污染等级，得出各水样单因子污染等级划分结果。对各水样单因子污染等级进行对比，规定其中污染等级最高因子的等级划分结果作为该水样点的地下水污染综合评价结果，即Pk=max(Pk)。

3.2 评价指标选取

在自然状态下，滨州市地下水中常规无机组分原生背景值较高，且在水平方向和垂直方向变化较大，背景值难以确定，因此该次评价仅将毒性重金属指标、三氮指标及该次检出和未检出的与人类活动密切的26项有机指标作为污染评价指标对区内地下水进行污染评价(表5)。

表4 单因子污染指数分级标准

3.3 评价指标背景值确定

表5 评价指标选取表

3.4 评价结果

地下水污染是一个十分复杂而重要的水文地质和环境地质问题，它不仅与污染源、污染类型、排污量大小有关，其污染途径和污染机理严格受地形地貌、水文气象、地质构造、地层岩性、污染源分布等因素有关[14-15]。根据上述评价方法对滨州市地下水进行污染综合评价，划分出未污染区、轻污染区、中污染区、较重污染区、严重污染区和极重污染区(图6)。

图6 滨州市浅层地下水综合污染评价分区图

3.4.1 未污染区

未污染区在黄河以北的滨城区、惠民县城区南部皂户李—胡集镇呈片状分布；黄河以南主要在邹平县南部西董镇分布，总分布面积1333km2，占全市总面积14.10%。该区内硝酸根含量小于2.0mg/L，亚硝酸根小于0.006mg/L，重金属及有机物均未检出。区内地下水水位埋藏较深，大部分区域分布有隔水层，而且区内工矿企业较少分布，因此地下水不宜受到污染。

3.4.2 轻污染区

轻污染区主要在黄河以北的无棣县西小王乡北、沾化区冯家镇、阳信县温店镇—惠民县何坊乡一带呈片状分布，黄河以南仅在邹平县的韩店镇、博兴县曹王镇一带分布，总分布面积1049km2，占全市总面积11.10%。主要污染因子为硝酸根、亚硝酸根、重金属汞和铅以及有机物二氯甲烷。其中硝酸根检测值2～6mg/L，亚硝酸根检测值0.002～0.013mg/L，汞检测值小于0.0003mg/L，铅检测值小于0.004mg/L，二氯甲烷检测值小于3.8μg/L。

3.4.3 中污染区

中污染区在黄河以北无棣县、北海经济技术开发区、滨城区北部呈片状分布，黄河以南主要在邹平县魏桥镇、博兴县分布，总分布面积3836km2，占滨州市总面积40.58%。该区铅检测值0～0.0058mg/L，二氯甲烷检测值0～11.3μg/L。

3.4.4 较重污染区

较重污染区在黄河以北的无棣县车王镇—柳堡镇、无棣县城区周围、阳信县河流镇—下洼镇一带呈片状分布，在黄河以南博兴县陈户镇—吕艺镇、邹平县焦桥镇—好生镇一带分布，总分布面积约1200km2，占滨州市总面积14.28%。主要污染因子为硝酸根、亚硝酸根和有机物二氯甲烷、三氯乙烯。其中硝酸根检测值0～20.2mg/L，亚硝酸根检测值0.004～0.929mg/L，二氯甲烷检测值0～19.1μg/L，三氯乙烯检测值0～1.0μg/L。

3.4.5 严重污染区

严重污染区主要分布在无棣县佘家巷乡以南地区、滨城区滨北工业园、博兴县及邹平县小清河沿岸一带，多呈点状、条带状分布，总分布面积765km2，占全市总面积的8.09%。主要污染因子为硝酸根、有机物二氯甲烷。其中硝酸根检测值9.24～36.4mg/L，二氯甲烷检测值0～19.2μg/L，1，2-二氯乙烷检测值69.4μg/L。

3.4.6 极重污染区

极重污染区多呈点状、片状分布在严重污染区内，总分布面积176km2，占全市总面积的1.86%。主要污染因子为硝酸根、亚硝酸根、有机物二氯甲烷、1，2-二氯丙烷。其中硝酸根检测值32～127mg/L，亚硝酸根检测值1.27～3.57mg/L，二氯甲烷检测值0～28.7μg/L，1，2-二氯丙烷检测值32.8μg/L。

4 结论

滨州市浅层地下水现状污染较为严重，尤其是有机污染物的大面积检出以及局部有机物超标，对地下水危害较大。浅层地下水无机污染以硝酸根、亚硝酸根、氯化物和硫酸盐为主，有机污染以二氯甲烷、三氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯甲烷为主。相比而言区内黄河以北地区因地下水水位埋藏较浅，包气带岩性以砂岩为主，而且化工和皮革鞣质加工企业较多，因此受到有机污染危害更大一些。

针对滨州市较为严重的地下水污染现状，应进一步开展大比例尺的污染调查工作和加强典型场地污染研究工作，制定行之有效的防治对策，遏制地下水污染向更严重的方向发展。

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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；编辑：陶卫卫

刘苏哲(1983—)，女，河北藁城人，工程师，主要从事水工环地质工作；E-mail:liusuzhe1001@163.com

P641.8

B

刘苏哲,田晨,孙庆华,等.山东省滨州市地下水污染现状研究[J].山东国土资源，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.