化工园区地下水环境状况调查与评估——以Z化工园区为例

翟 滨，逯 芹

(1.山东淄环生态环境有限公司，山东 淄博 255000；2.山东大成生物化工有限公司，山东 淄博 255000)

1 引言

地下水是重要的饮用水水源和战略资源，是生态环境系统的重要组成部分[1]，在保障城乡居民生活、支撑经济社会发展和维持生态平衡等方面发挥着不可替代的作用。受人类活动影响，我国地下水水质面临着严峻形势，制约着经济社会的高质量发展[2]，尤其是在工业园区内,企业规模化集聚,部分园区历史悠久，导致区域地下水污染问题较为突出[3]，地下水污染防控工作尤为迫切，是推进生态文明建设、保障国家安全和全面建成小康社会的重要内容。本文以S省Z化工园区为例，介绍该园区地下水环境状况调查评估的相关经验，主要通过资料收集、现场踏勘、布点采样监测开展地下水环境状况调查评估，根据检测结果评价园区及周边地下水质量及污染状况，为下一步地下水环境质量管理提供基础资料。

2 园区概况

2.1 基本情况

该园区规划面积6.8 km2，起步区面积5.5 km2，属于省级化工园区，主要发展精细化工和新材料产业，根据收集资料，园区内现有企业33家，其中2家企业已经政策性关停、6家企业仍在建，部分企业则同属一个母公司。主要在产企业生产年限位于2～24年之间。

2.2 水文地质情况

区域主要分布两大含水岩组，上部为第四系松散岩类孔隙含水岩组，下部为奥陶系碳酸盐类岩溶-裂隙含水岩组。

2.2.1 第四系松散岩类孔隙含水岩组

主要分布于河漫滩及其两侧呈条带状分布，厚度由南向北由薄逐渐变厚。宽约1000～1500 m，厚度15～30 m。含水层岩性主要为粗砂卵砾石层，其补给来源主要为大气降水和地表水渗漏补给，地下水位水量随季节性变化十分显著。目前，由于区域地下水位已降至现代河床冲积层底板以下，故该层仅在雨季、河道有水的情况下，短时有水，一年中大部分时间为透水不含水层。

2.2.2 奥陶系碳酸盐类岩溶-裂隙含水岩组

该含水岩组除低山丘陵地带岩性裸露外，均被第四系松散沉积物所覆盖。地下水由南部、西南部降水补给，向北部、东北部径流。该含水岩组在南部区域，有透水性微弱的石炭、二叠系地层所阻隔，是南部地下水向北运移的良好汇集场所，富水性很强。在河两岸的河谷及山前地带，该岩组的埋深在数米到120 m左右，其板顶直接或间接的与上覆松散岩类含水岩组相连，二者有深切的水力联系。含水层岩性为中奥陶系第三段至第六段的含泥质、白云质泥灰岩、角砾状泥灰岩及厚层状青灰色豹皮状灰岩组成。灰岩裂隙岩溶极为发育，其发育深度在60～300 m之间，单井出水量大于6000 m3/d；丘陵区，地势高，水位埋深大，富水性最差，单井出水量小于1000 m3/d，其它地区单井涌水量在1000～5000 m3/d之间。

2.3 包气带易污性能

包气带介质作为保护地下水的天然屏障,对污染物有着一定的阻隔拦截能力[4]。该园区地下水主要含水岩组为奥陶系石灰岩地层，地下水主要接受大气降水入渗补给，并主要通过人工开采进行排泄，区域水文地质条件较复杂，整体地下水流向自东南往西北再转向东北。根据水文地质现状调查资料，本区域地下水水位埋深平均在30～140 m之间。天然包气带厚度约60～150 m，包气带岩性主要为素填土、粉质粘土、强风化灰岩等，厚度较大，富水性较差，渗透能力较差，包气带防污性能较强，利于地下水的保护。

3 布点与监测指标

3.1 布点原则

监测点以现有井为主，布点类型主要有三种，即化工园区上游对照点、污染扩散监测点和内部监测点[5]。

上游对照点：园区上游布设1个监测点，设在园区地下水流向上游，最大限度地靠近园区而又不受园区污染源影响，能较好地代表上游地下水环境质量状况。

污染扩散监测点：园区周边布设5个监测点，垂直于地下水流向呈扇形布设，在化工园区的地下水下游方向布设3个，在化工园区两侧各布设1个监测点。

内部监测点：园区内部至少布设3～5个/10 km2监测点，若面积大于100 km2时，每增加15 km2监测点至少增加1个。内部监测点主要布设在识别的潜在污染源地下水下游方向，点位宜位于企业占地红线之外并尽量的靠近污染源，同类型(行业小类)化工企业原则上布设1个监测点。

3.2 布点情况

根据上述原则，该园区地下水环境状况调查共布设9个点位，详见表1。

3.3 监测指标

地下水监测指标参照“35+N”的原则确定如下：

“35”指：《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)的39项常规指标扣除微生物指标和放射性指标。

“N”指特征污染指标。

其确定方法如下：根据园区企业生产过程中原辅材料、中间体和关键副产物等资料，判定园区特征污染物指标，不同行业的特征污染物参考重点行业企业用地调查相关技术规范资料；经与重点行业企业土壤用地调查污染物检测字典比对，筛选毒性高、有检测方法的指标，确定特征污染物[6]。

最终确定的监测指标见表2。

表2 监测指标一览

4 质量控制

为保证监测数据准确，监测样品采集、运输、保存与监测各环节中严格按照《地下水环境监测技术规范》(HJ164-2020)[7]及其他相关要求执行，抓好全过程的质量保证和质量控制工作，确保监测全过程中各项工作和质量控制活动的规范性和完整性，以及监测数据的准确性和可靠性。

5 质量评价

5.1 评价方法

根据收集资料和调查结果，对地下水质量进行评价，评价方法采用《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)中的单项组分评价方法，按指标所在的限值范围确定地下水质量类别，指标限值相同时，从优不从劣；地下水质量综合评价，按单指标评价结果最差的类别确定，并指出最差类别的指标[8]。

本次评价执行《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)IV类标准。可萃取性石油烃指标未列入《地下水质量标准》，按照《上海市建设用地地下水污染风险管控筛选值补充指标》第二类用地筛选值进行评价。

5.2 评价结果

9个点位中3个点位(对照点JD01、JD03、JD07)水质为《地下水质量标准》(GB14848-2017)Ⅳ类水，其余6个点位为Ⅴ类水质。

9个地下水样品共有35项指标检出，共有20个检测指标超出评价标准，其中超标率最高的检测指标分别是总硬度和硫酸盐，其超标率均为55.56%。超标率排名第二的检测指标则是铁、嗅和味，其超标率均为33.33%；超标率排名第3的检测指标则有浑浊度、溶解性总固体、氯化物、耗氧量、氨氮、锰和肉眼可见物，其超标率均为22.22%；而超标率最低指标的则是镍、甲苯、苯、乙苯、二甲苯、挥发酚，超标率均为11.11%。超评价标准的毒理学指标则有镍、甲苯、苯、乙苯、二甲苯，且均只有1个地下水样品检出浓度超出评价标准。

6 污染评价

6.1 评价方法

针对水质评价超标的指标开展地下水污染评价。在除去背景值(或对照值)的前提下，以《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)为对照，采用污染指数法分层进行地下水污染评价[9]，污染指数法是当前在地下水污染评价中最常用的评价方法[10]。

(1)

式(1)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为k水样无机组分i指标的对照值，对照值选取的主要来源为背景值监测井结果。有机组分等原生地下水中含量微弱的组分背景值按零计算；CⅢ为GB/T14848中Ⅲ类水标准或GB 3838中“集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值”或GB 3838中地表水环境质量标准基本项目标准限值Ⅲ类标准值[11]。

6.2 评价结果

根据污染评价结果，园区6个地下水点位涉及污染，常规地下水指标、重金属指标及有机指标均有涉及。从污染指数上看，在常规指数方面，污染最严重的是JD09地下水样品，其地下水样品中的氨氮污染指数最高。在有毒有害物质污染指数方面，该园区涉及的有毒有害物质包括重金属和有机污染物，在重金属污染指数方面，园区地下水中锰、镍均有污染，其中锰在JD04地下水样品中污染最为严重，镍在JD09地下水样品中的污染指数较高；在有机污染指数方面，涉及的有机污染集中在JD09地下水样品中，主要污染物是苯、甲苯、乙苯、二甲苯。

7 污染成因分析

7.1 地下水背景值分析

经查阅《中华人民共和国多目标区域地球化学图集》[12]，查询到已检测指标中的8个指标的园区区域背景值范围，再将背景值范围与《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅳ类标准进行对比，发现该区域地下水中的镉、氯化物、氟化物、锰、镍、铅、耗氧量的背景值浓度均低于(GB/T 14848-2017)Ⅳ类标准值，只有总硬度最大检出浓度存在超过《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅳ类标准值的现象。因此在成因分析中，总硬度需考虑地质背景的影响，其他7项指标则不考虑地质背景的影响。

7.2 污染相关性影响分析

根据污染地下水监测点评价结果与相邻企业分析污染相关性如下：

(1)JD02点位位于企业内部，所在企业位于园区内北侧，属于内部监测点位。质量评价结果显示：该点位只有总硬度和硫酸盐超标，其中总硬度检出浓度在本地区背景值范围内，因此地质高背景对总硬度指标超标的影响较大；点位所在企业主要从事水泥及熟料的生产，因此该点位硫酸盐超标可能与该企业生产有关。此外，鉴于该园区内出现硫酸盐超标的点位主要集中于园区中部偏西区域，靠近园区内原XX石灰石矿区域，因此考虑其可能与地质背景存在一定关系。

(2)JD03点位位于企业内部，所在企业位于园区内西侧，属于内部监测点位。质量评价结果显示：该点位只有总硬度和硫酸盐超标，其中总硬度检出浓度在本地区背景值范围内，因此地质高背景对总硬度指标超标的影响较大；硫酸盐超标考虑与园区内原XX石灰石矿区域地质背景存在一定关系。

(3)JD04点位位于企业内部，位于园区北侧和地下水下游区域，属于内部监测点位。质量评价结果显示：该点位总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁、耗氧量及锰均超标。结合所在企业生产资料，该公司属于有机化学原料制造业，涉及有毒有害化学品的生产项目主要有5个，包括氯乙酸生产、氯代特戊酰氯生产、环氧氯丙烷生产、三甲基乙酸生产以及硫磺制酸生产，与本地下水中氯化物、硫酸盐、总硬度指标的超标存在明显的相关性。

(4)JD05点位位于企业内部，属于下游污染扩散监测点位。质量评价结果显示：该点位总硬度、硫酸盐、铁、锰超标。该点位位于JD04点位北面，通过分析污染因子及污染指数，发现本点位的污染因子均涵盖在JD04点位的污染因子中，且污染因子种类及对应污染指数均小于JD04点位，因此判断本点位地下水污染可能主要受JD04点位影响。

(5)JD08点位位于企业内部，周边企业较多，属于内部监测点位。质量评价结果显示：该点位浑浊度与氨氮明显超标。根据天地图历史影像显示，该水井监测点位附近区域从2008年开始就已经作为工业用地使用，通过分析该点位周边企业生产工艺，该点位地下水氨氮超标主要考虑受周边工业企业的影响。

(6)JD09点位位于本园区外围东侧(同时位于临近化工园区内)，属于两侧污染扩散监测点位。质量评价结果显示：该点位浑浊度、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁、挥发酚、耗氧量、氨氮、镍、苯、甲苯、乙苯、二甲苯均超标。经分析该点位东北侧企业生产过程中关注污染物，与本次地下水检出污染物关联性较大，因此该点位地下水超标主要考虑受周边工业企业影响。

8 结论和建议

8.1 结论

(1)该园区地下水水质整体一般，部分点位地下水水质超出《地下水质量标准》(GB14848-2017)Ⅳ类水标准。9个地下水样品共有35项指标检出，20个检测指标超出评价标准，其中超标率最高的检测指标分别是总硬度和硫酸盐，其超标率均为55.56%。

(2)园区地下水总硬度指标超标与该地区地质高背景存在一定关联性，而其他指标超标则主要与周边企业生产相关。地下水污染范围已超出园区红线范围，根据评价结果看，其中指标锰，已扩散出园区，呈现出自园区内JD04点位由南向北扩散的趋势，可能会对园区北部农田造成一定影响；其它超标则集中在园区外东侧1 km范围内的JD09点位，其污染与点位周边企业关联性较大。

8.2 建议

(1)该园区及临近园区管理部门应加强对园区内企业的监督管理[13]，确保企业严格执行国家或地方污染物排放标准，杜绝有毒有害污染物超标排放。开展企业罐体、管道等易渗漏部位的渗漏检查和防渗系统完整性检查，及时更换腐蚀、老化设备，修补破损防渗设施，形成渗漏检查维护档案备查，开展易渗漏环节防渗漏工艺和技术改造，防止跑冒滴漏现象发生。按照《石油化工工程防渗技术规范(GB/T50934-2013)》等技术规范要求，开展在产化工企业内风险源区域防渗设计规范性、防渗设施完整性、防渗性能有效性评估工作。对于风险源区域防渗设施设计不规范的、防渗设施损坏的或防渗性能不清的化工企业，按照《石油化工工程防渗技术规范》(GB/T50934-2013)》等技术规范要求，对储罐、管道、污水井等重点风险源区和事故水池、系统管廊等一般风险源区进行分区分级完善防渗设施，满足防渗一般规定。

(2)每季度至少开展1次渗漏检查。对化工园区和企业开展全方位、全过程风险排查和隐患治理，彻底整治各类突出问题，严密管控重大安全风险；对安全条件不达标、风险隐患突出的企业，责令限期整改，未达到整改要求的，依法依规关停取缔，促进化工产业安全发展。

(3)建设化工园区环境风险防控体系[14]，优化化工园区环境监管机制，发展化工园区环境风险防控体系。对园区所有企业开展风险防范措施的自查及园区检查，入园企业必须制定环境应急预案及风险防控措施[15]。结合园区新、改、扩建项目的建设，不断完善各类突发环境事件环境风险应急预案。

(4)建议在污染较重区域，尤其是JD04、JD09点位，结合污染指标，做进一步的持续性监测。若污染指标持续存在，甚至出现浓度升高的情况，要开展详细调查工作，进一步确定污染物的污染范围及影响。同时，要完善园区和企业监测体系，严格按照要求开展园区企业地下水自行检测[16]，在园区例行检测中，重点关注超标污染物。对周边涉及相关污染物的企业开展地下水污染隐患排查及地下水污染状况调查，查明确切的来源并采取相应措施，防止污染进一步加剧。