滨州地区浅层地下水持久性有机污染特征分析

2018-11-22刘苏哲

山东国土资源 2018年12期

刘苏哲

(山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队，山东德州 253072)

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]。地下水作为主要的淡水资源之一，对其不合理的开采已导致了各种环境地质问题，也导致了日益严重的地下水污染问题[3]。

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[4]。特殊有机污染物的排放与日俱增，而其中一些往往难以降解，并具有生物积累性和“三致”作用或慢性毒[5-6]。目前，持久性有机污染被列为全球八大环境问题之一[7]，地下水中检出的危害人体健康的有机污染物的种类及污染程度已不容忽视[8]。全世界已经在水体中测定出2221种有机化学污染物，其中765种存在于自来水中，20种已经被确认为致癌物，23种为可疑致癌物，18种为促致癌物，56种为诱变物质[9]。

据相关研究，黄河下游平原地下水中有机物检出种类多达29种，少数有机物含量超过饮用水水质标准，局部地区地下水已经不适合饮用[10]。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[11]。该文基于近年来开展的地下水污染调查评价项目，对滨州地区浅层地下水有机污染状况与特征进行研究分析。

1 研究区概况

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。

研究区地势平坦开阔，除邹平县南部低山丘陵区外均为黄河冲积平原区。该区属暖温带季风气候，多年年均降水量约550mm。区内河流除黄河外，主要有两大水系，黄河以南为小清河流域，以北为海河流域。主要湖泊有芽庄湖、青沙湖、麻大湖3个平原湖泊。

从大地构造分区来看，研究区齐广断裂以北为华北坳陷区，以南为鲁西隆起区。自中生代末期以来，山东平原地区接受了巨厚的新近纪-第四纪松散沉积物沉积，地下水系统主要由新近纪上部明化镇组和第四系组成[12]。滨州地区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(图1)，含水层厚度一般为10～40m。

1—浅层淡水(1000～3000m3/d)；2—浅层淡水(500～1000m3/d)；3—浅层淡水(<500m3/d)；4—深层淡水；5—浅层咸水区(M>2g/L)；6—地下水全咸区7—岩浆岩类裂隙(100～500m3/d)图1 研究区水文地质图

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。小清河以北的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。区内水位埋深较浅，防污性能较差，因此易受污染[13]。

2 样品测试及分析检测

对全市进行地下水污染专项调查，并取样测试分析。全市范围内共采集浅层地下水样品180组，基本上均匀覆盖全区(图2),测试指标总计37项(表1)。

3 有机污染特征分析

研究区180组浅层地下水样品检出有机物的样品共有79组，其中有机指标检出1项的有56组，检出2项的14组，检出3项的4组，检出4项的3组，检出5项的2组，总有机指标检出率为43.89%。有机指标共检出20种，由浅层地下水有机物检出率统计图可以看出(图3)，区内检出率较高的为卤代烃类、单环芳烃类，有机率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。其中二氯甲烷检出率高达31.4%、三氯乙烯检出率高达11.2%，1，1二氯乙烯检出率为3.19%；三氯甲烷检出率为2.66%，低检出指标包括1，2—二氯乙烯，检出率为2.13%、四氯乙烯检出率为1.60%、1,1,1—三氯乙烷检出率为1.11%、1,2—二氯丙烷检出率为1.06%。

1—浅层地下水有机组分测试样品采集点图2 样品采集点分布图

指标类别指标名称卤代烃三氯甲烷、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—二氯乙烯氯代苯类氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、1,2,4三氯苯单环芳烃苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯有机氯农药总六六六、α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、滴滴涕、p,p’-DDE、p,p’-DDD、o,p-DDT、p,p-DDT、六氯苯多环芳烃苯并芘

图3 浅层地下水有机物检出率统计图

1—有机物高检出分布区图4 滨州市浅层地下水有机物高检出率分区图

由图4可以看出，有机组分高检出指标主要分布在无棣县车王镇-埕口镇、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。

研究区内虽然检出了多项有机指标，但是总体来看浓度均较低，仅有3种有机指标超标，均为卤代烃类有机物。其中二氯甲烷超标率最高，其次为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一带工业园区；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化工厂附近；1,2—二氯丙烷超标检测值32.8μg，超标5.56倍，主要分布在阳信县劳店乡皮革城附近。研究区内检测出的有机污染指标多为卤代烃类。卤代烃类在工业、农业和医药方面都有广泛的用途[14]。

图5 浅层地下水有机物超标率统计图

氯代烃检出样品点均是化工企业较为集中的地区(图6)，几乎在化工区附近的每个样品测试结果均检测出二氯甲烷，检测值2.5～28.7mg/L，另外检出率较高的为三氯乙烯，检测值0.8～2.5μg/L。说明地下水卤代烃类有机污染物主要来源于化工企业。

4 典型污染区有机污染特征

研究区内皮革鞣质业集中分布于沾化区城北皮革工业园内，该工业园聚集近20家皮革鞣质企业。根据本次样品测试结果，在沾化区内采集的15组样品中均检测出有机物，每个样品采集点均检测出三氯乙烯。三氯乙烯作为一种有机溶剂，被广泛应用在皮革制造业中，三氯乙烯无色透明、不燃烧、易挥发、具有芳香的液体，微溶于水，能溶于乙醇等大多数有机溶剂。皮革工业园区内浅层地下水中三氯乙烯检测值范围0.5～7.6μg/L，附近地表水中也均检测出三氯乙烯，检测值范围0.8～1.6μg/L。其中距离皮革工业园越近的地下水以及地表水中，三氯乙烯的含量越高，越远区域含量越低(图7)。

1—主要化工企业分布位置；2—有机物检出位置图6 研究区主要化工企业分布区与有机物检出对比图

图7 三氯乙烯含量与距地表水体距离关系图

5 有机污染来源和途径

山东平原区浅层地下水有机污染程度和种类主要与石油开采、石油化工及其他化工污染源有关[15]。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[16]，对地下水产生的影响亦各不相同。工业废水主要来源于化工、造纸、纺织、机械借工、冶炼等行业[17]。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[18]。

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、矿山开采企业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企业51家。工矿业以沾化区最多，为95家，占滨州市总数的22.2%(图8)；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%。各县区工业废水排放情况见表2。

图8 工业污染源分类图

前已述及，滨州地区浅层地下水中有机污染指标的主要分布区和高值点与工业污染源的分布区范围具有相对应性，说明有机污染物的来源主要为工业厂家“三废”的不合理排放和处置所致，并由此导致流经污染源附近的地表水体受到不同程度的有机污染，而这些受污染水体又通过不同方式如污灌等进入不同地段的土壤，以垂向入渗形式进入并污染到浅层地下水[19]。