山东省烟台东部新区地下水污染评价

王宝川， 张业朋， 王元峰， 杨 宁

(山东省第三地质矿产勘查院， 山东 烟台 264004)

地下水是水资源的重要组成部分[1]，是干旱半干旱地区用水的重要来源。水作为人生存的必要条件，人们也认识到地下水污染的问题[2]，现在也得到了越来越多的重视。要想减少地下水的污染，主要在于防治与监管。要从实际出发，客观的认识到问题的严重性，具体问题具体分析，积极发现问题，解决问题，预防问题再次发生。要坚持对地下水的水质[3]进行认真分析和评价，努力做好一切的基础准备工作。

2012年，山东省烟台市确立了建设烟台市东部高技术海洋经济新区(以下简称：烟台东部新区)，这一举措是烟台市“十二五”城市建设的最大亮点，是烟台市规划建设的重中之重和一号工程。作为新区地下水环境问题[4]尤为重要，是新区建设的基本条件之一。

1 研究区概况

2011年，《山东半岛蓝色经济区发展规划》经国务院批复上升为国家发展战略，是我国第一个以海洋经济为主题的区域发展战略。该规划的批复实施是我国区域发展从陆域经济延伸到海洋经济、积极推进陆海统筹的重大战略举措。其中烟台—威海组团定位为全国重要的海洋产业基地、对外开放平台和我国北方富有魅力的滨海休闲度假区。

依据烟台市委、市政府出台的《关于规划建设烟台东部高技术海洋经济新区的意见》[5]，烟台东部新区将作为烟台市“十二五”城市建设的最大亮点，并成为一个集商务会展、交通物流、休闲度假、文化体育、理想居住等功能于一体，具有浓郁现代气息的“烟台城市建设新核心”，成为烟台市的重要增长板块，实现烟台市在山东半岛蓝色经济区建设中领军发展。研究区面积636 km2，位于昆嵛山北麓，南部群山连绵，丘陵起伏，北部沿海地势最低，地面平坦，微向海面倾斜。

2 样品采集与分析

2.1 样品采集

在本次工作中，对区内地下水按不规则布点的方式进行水样采集，共采集水样153件，各采集点位置见图1。采用容积为500 ml白色塑料瓶作为取样瓶，水样24小时内送至通过计量认证的山东省第三地质矿产勘查院实验室化验进行分析。

图1 研究区样品采集点位置示意图

2.2 样品分析统计

根据水质分析资料，对所采集水样的各项组分与《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)[6]中的标准值进行了比较分析。

1)从单井水质情况看：各项组分均在对应标准值范围之内的水井有72个，占水样总数的47.06%，存在组分含量超出标准值的水井有81个，占水样总数的52.94%。其中，存在组分含量超出标准值达5项以上(包括5项)的有2个，占水样总数的1.3%。

2)从单项指标评价看，分析结果中超出选用标准值范围的主要有12项。其中以硝酸盐含量超标数量最多，共52个，占水样总数的33.99%，这主要与烟台东部新区内农业生产所用农药化肥密切相关，最大值位于芝罘区幸福北部菜田内，是标准值4.97倍；氯化物含量超标共12个，占水样总数的7.84%，这主要与区内发生海水入侵[7]密切相关，最大值位于牟平区云溪村北部海边，是标准值60.48倍；其次为锰(14个)、钠(11个)、氨氮(10个)、亚硝酸盐(9个)、硫酸盐(8个)，分别占水样总数的9.15%、7.19%、6.54%、5.88%、5.23%；组分超标数量较少的主要有铅(3个)、挥发酚(3个)、铁(2个)、镉(1个)、氰化物(1个)，分别占水样总数的1.96%、1.96%、1.31%、0.65%、0.65%。

3 研究区地下水污染评价

3.1 评价方法

1)评价因子。在自然界中影响地下水质量的有害物质很多，不同城市和地区，污染源的差异较大，污染物的种类也各不相同。因此，选择地下水质量评价因子[8]需要根据调查区的具体情况而定。结合烟台东部新区地下水分布特征和地下水水质特点，本次研究选取氯离子、总硬度、溶解性固体、耗氧量、硝酸根离子(以N计)、铵离子(以N计)、钠离子、亚硝酸根离子(以N计)、PH、硫酸根离子、氰化物以及铁、锰、铅、镉等金属元素作为评价因子。

2)评价方法。根据水质分析结果，按照《地下水质量标准》(GB 14848—2017)[9]进行单项指标的污染指数评价，再根据氯离子、总硬度、溶解性固体、耗氧量、硝酸根离子(以N计)、铵离子(以N计)、钠离子、亚硝酸根离子(以N计)、PH、硫酸根离子这10个评价因子进行综合污染指数评价[10]。

计算公式为：I=C/C0

式中：I表示某项污染物的污染指数；C表示某项污染物的实测含量；C0表示某项污染物的背景值(对照值，具体见表1)或标准检测方法的方法检出限。

表1 地下水污染评价因子背景值 (单位：mg·L-1)

对于某项背景值(或对照值)为含量区间的计算公式为：

I=C-Cm‘(Cmax-Cm)

式中：Cm表示背景值或对照值区间的中值；Cmax表示背景值或对照值区间的最大值。

评价结果划分指标见表2。

表2 地下水污染评价等级划分标准

3.2 地下水污染分析评价

3.2.1 单指标污染分析评价

根据水质分析结果资料进行评价，做出地下水水质统计分析图，下面对各个评价因子逐一进行评价，具体如下。

1)PH：据污染分析得知，区内地下水PH值评价未污染区的面积为611.37 km2，占调查区总面积的96.13%；轻微污染区的面积为24.63 km2，占总面积的3.87%，主要分布在芝罘岛、盐滩、龙泉镇等地附近，最大是背景值的1.13倍，发现于大窑镇娘娘庙附近(见图2)。

图2 地下水PH污染分区图

2)总硬度：根据污染分析得知，区内地下水总硬度评价未污染区的面积为493.11 km2，占总面积的77.53%；污染区的面积为142.89 km2。其中：轻微污染区的面积为128.67 km2，占总面积的20.23%；中等污染区的面积为5.89 km2，占总面积的0.93%，分布在姜格庄镇北侧；较重污染区的面积为6.31 km2，占总面积的0.99%，分布在牟平区辛安村附近；严重污染区的面积为2.02 km2，占总面积的0.32%，最大硬度是背景值的10.275倍，分布在牟平区云溪村海边(见图3)。

图3 地下水总硬度污染分区图

3)溶解性总固体度：根据污染分析得知(见图4)，区内地下水溶解性总固体处于未污染区的面积为500.32 km2，占总面积的78.67%；污染区的面积为135.68 km2。其中：轻微污染区的面积为107.15 km2，占总面积的16.85%；中等污染区的面积为8.70 km2，占总面积的1.37%，分布在莱山区刘家滩附近；较重污染区的面积为4.81 km2，占总面积的0.77%，分布在莱山区刘家滩附近；严重污染区的面积为15.02 km2，占总面积的2.36%，最大溶解性总固体含量是背景值的30.074倍，分布在牟平区云溪村海边。总体上看，区内大部分地下水溶解性总固体相对较好，但在姜格庄镇北海边及刘家滩北部出现矿化度严重超标现象，两处均还出现了钠、氯超标现象。由此可以看出，溶解性总固体超标主要由于海水入侵造成。

图4 地下水溶解性总固体度污染分区图

4)耗氧量：根据污染分析得知，区内地下水耗氧量评价未污染区的面积为557.31 km2，占总面积的90.77%；评价污染区的面积为58.69 km2。其中：轻微污染区的面积为44.79 km2，占总面积的7.04%；中等污染区的面积为18.51 km2，占总面积的2.91%，分布在高新区马山附近；较重污染区的面积为9.40 km2，占总面积的1.48%；严重污染区的面积为5.99 km2，占总面积的0.94%，主要分布在莱山区刘家滩附近、牟平区北部及姜格庄镇北部，最大耗氧量是背景值的19.800倍，分布在牟平区云溪村海边。由此可以推测，耗氧量较高可能由于海水入侵带来了有机物、亚硝酸盐、硫化物等物质造成(见图5)。

图5 地下水耗氧量污染分区图

5)钠离子：根据污染分析得知(见图6)，区内地下水钠离子评价为未污染区的面积为566.78 km2，占总面积的89.12%；评价为污染区的面积为69.22 km2。其中：轻微污染的面积为48.38 km2，占总面积的7.61%；中度污染区的面积为9.74 km2，占总面积的1.53%，分布在莱山区刘家滩附近；较重污染区的面积为6.50 km2，占总面积的1.02%；严重污染区的面积为4.60 km2，占总面积的0.82%，主要分布在莱山区刘家滩附近、牟平区云溪村海边，最大钠离子含量是背景值的47.275倍，位于牟平区云溪村海边。综上可知区内钠离子超标主要是由于局部海水入侵造成。

图6 地下水钠离子污染分区图

6)氯离子：根据分析得知(见图7)，区内地下水氯离子评价未污染的面积为551.21 km2，占总面积的86.67%；评价为污染区的面积为84.79 km2。其中：轻微污染区面积为64.21 km2，占总面积的10.10%；中度污染区的面积为9.74 km2，占总面积的1.53%，分布在莱山区刘家滩及牟平区盐田附近；较重污染区的面积为6.24 km2，占总面积的0.99%；严重污染区面积为4.60 km2，占总面积的0.72%，分布在莱山区刘家滩附近、牟平区云溪村海边，最大氯离子含量是背景值的72.579倍，位于牟平区云溪村海边。由此可以推断，区内局部氯离子超标主要是由于海水入侵造成。

7)硫酸根：根据分析得知(见图8)，区内地下水硫酸根离子评价为未污染区的面积为593.70 km2，占总面积的93.35%；评价为污染区的面积为42.30 km2。其中：轻微污染的面积为38.41 km2，占总面积的6.04%；中等污染区的面积为3.89 km2，占总面积的0.61%，分布在莱山区刘家滩及牟平区云溪村海边，最大硫酸根含量是背景值的3.000倍，位于牟平区云溪村海边。

图8 地下水硫酸根污染分区图

8)铵离子(以N计)：根据分析得知(见图9)，区内铵离子评价为未污染区面积为606.81 km2，占总面积的95.41%；评价为污染区的面积为29.19 km2。其中：轻微污染区的面积为20.82 km2，占总面积的3.27%；中度污染区的面积为5.20 km2，占总面积的0.82%，主要分布在芝罘区北马路、阳光100附近；较重污染区的面积为1.80 km2，占总面积的0.28%；严重污染区的面积为1.37 km2，占总面积的0.22%，最大铵离子含量是背景值的112倍，位于高新区马山附近。

图9 地下水铵离子(以N计)污染分区图

9)亚硝酸根(以N计)：由分析得知(见图10)，区内地下水亚硝酸跟离子评价为未污染区的面积为608.07 km2，占总面积的95.61%；评价为污染区的面积为27.93 km2。其中：轻微污染区的面积为16.95 km2，占总面积的2.67%；中度污染区的面积为5.52 km2，占的总面积的0.87%，分布在芝罘区合成革及牟平区林家疃附近；较重污染区的面积为2.33 km2，占总面积的0.37%；严重污染区的面积为3.13 km2，占总面积的0.49%，最大亚硝酸根含量是背景值的16.935倍，位于牟平区吕格庄附近。

图10 地下水亚硝酸根(以N计)污染分区图

10)硝酸根离子(以N计)：由分析可以明显看出(见图11)，区内地下水硝酸根污染不容乐观，处于未污染区的面积仅有350.20 km2，占总面积的55.06%，污染区的面积为285.80 km2。其中：轻微污染区面积为238.54 km2，占总面积的37.51%；中度污染区的面积为37.02 km2，占总面积的5.82%，主要分布在武宁镇、大窑镇及姜格庄镇的农业生产区；较重污染区的面积为9.44 km2，占总面积的1.48%，主要分布在牟平区芷坊、西山北头、赵家庄及宋家庄；严重污染区的面积为0.88 km2，占总面积的0.14%，分布在芝罘区得利村菜园内、牟平区小埠子村、姜格庄双林前等地，局部最大硝酸根离子含量是背景值的9.032倍，位于牟平区姜格庄镇。

图11 地下水硝酸根离子(以N计)污染分区图

11)其它金属离子(Mn、Fe、Cd、Pb)及氰化物：根据水质分析结果得知，区内Mn、Fe、Cd、Pb及氰化物污染属于点状污染(见图12)。

图12 地下水其它金属离子污染分区图

Mn：区内地下水Mn含量高于背景值的有14处，其中轻微污染的样品6个，中等污染的样品有3个，位于芝罘区合成革、高新区西谭家泊和牟平区照格庄，严重污染的样品有5个，分别位于芝罘区北马路、于家庄南部、东山北头北部、吕格庄西部、大庄西北部，最大锰离子含量为背景值的13.333倍，位于大庄西北部。

Fe：轻微污染的有一处，位于高新区马山附近；中度污染的有一处，位于南观西部，铁含量是背景值的3.200倍。

Cd：区内地下水仅有莱山区望杆墩附近一处Cd污染，属于轻微污染。

Pb：区内铅含量大于背景值的有四个，都属于严重污染，均位于台湾工业园区东北部，最大铅含量为背景值的80倍，最小也有背景值的10倍。

氰化物：区内地下水仅有幸福八村南部一处氰化物污染，属于中度污染。

3.2.2 综合性分析评价

在进行单指标分析评价的基础上，本次工作针对氯离子、总硬度、溶解性固体、耗氧量、硝酸根离子(以N计)、铵离子(以N计)、钠离子、亚硝酸根离子(以N计)、PH、硫酸根离子这10个评价因子进行综合污染指数评价。据统计分析得知，区内地下水未污染区面积为273.16 km2，占总面积的42.95%，污染区面积为362.84 km2。其中：轻微污染区面积为269.16 km2，占总面积的42.32%；中等污染区面积为52.79 km2，占总面积的8.30%；较重污染区面积为22.26 km2，占总面积的3.25%；处于严重污染区面积为20.22 km2，占总面积的3.18%(见图13)。处于较重污染区与严重污染区的地下水主要分布于刘家滩、郭家屯、吕格庄、台湾工业园等地附近，下面针对以上四处地下水污染区进行代表性分析评价，分析区内污染地下水主要污染物组成类型。

图13 地下水综合污染分区图

1)刘家滩：污染面积约10.32 km2，局部最大污染指数14.605，在该区附近地下水污染主要为氯离子、钠离子和耗氧量、矿化度。

2)马山村：污染面积约7.39 km2,局部最大污染指数39.826结合单指标，该区主要为铵离子严重超标。

3)吕格庄：污染面积约6.57 km2，局部最大污染指数16.281，该处主要发现亚硝酸根严重超标地下水。

4)台湾工业园：污染面积约41.40 km2，局部最大污染指数52.899，该处主要存在钠、氯、耗氧量、矿化度、总硬度严重超标。

结合单指标与综合指标分析得知，造成区内综合地下水指标超标的主要因子为钠、氯、耗氧量、矿化度、总硬度、铵离子和亚硝酸根。主要分三类：第一类，莱山区刘家滩和台湾工业园区附近污染，主要由于海水入侵造成的钠离子、氯离子、耗氧量、矿化度和总硬度超标；第二类，郭家屯附近铵离子超标造成的地下水污染，主要是由于化肥农药以及人畜粪便污染造成；第三类，吕格庄亚硝酸根离子造成的地下水污染，主要是由于农药化肥的使用造成的。此外单指标硝酸根离子处于较重污染以下等级的地下水较多，未污染级别相对较少，并且有继续发展的态势，因此硝酸根离子超标现象也不容忽视。

4 对研究区地下水污染防治建议

1)对重点工业污染源进行重点治理，对直接或间接向饮用水源地排放污水的工矿企业加大治理力度；坚持达标排放，大力提倡修建不同规模的污水处理厂，采取“谁污染，谁治理”的原则，收取治污费。尤其针对一些小型乡镇工厂企业，其设备简陋，生产工艺简单，排出的污废水有害组分浓度较高，环保部门应加大监督力度。

2)严禁污水直接排放和利用，开展中水综合利用，提高中水利用率，不但减少了对地下水的污染，还有效利用了水资源。

3)村(居)民设立固定统一的堆放场，由乡镇统一收集，集中送到垃圾处理场进行处理。

4)积极推广有机肥，同时推广生物防治病虫害技术，饮用水源区内限制农药、化肥施用量，减少对地下水的污染。

5)合理科学地开采利用地下水，防止水质进一步恶化；严禁在河道滥采砂，保护含水层。