新鄉(xiāng)市鳳泉區(qū)重金屬污染典型區(qū)地下水污染評(píng)價(jià)研究

馬 斐

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450000)

1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置圖

2 評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)選取

本次地下水污染評(píng)價(jià)主要對(duì)與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的，且背景值較容易確定的34項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。所有評(píng)價(jià)均按淺層地下水和中深層地下水分別進(jìn)行，并根據(jù)單指標(biāo)地下水污染評(píng)價(jià)、分類指標(biāo)地下水污染評(píng)價(jià)結(jié)果分析地下水綜合污染的主要影響組分與類別。

2.1 評(píng)價(jià)方法

本次評(píng)價(jià)方法采用“單因子評(píng)價(jià)法”。該方法以環(huán)境背景值和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為參考對(duì)照，通過如下公式計(jì)算各參評(píng)指標(biāo)污染指數(shù)：

(1)

式中：Pki為k水樣第Ⅰ個(gè)指標(biāo)的污染指數(shù)；Cki為k水樣第Ⅰ個(gè)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果；C0為對(duì)于無機(jī)組分，代表k水樣所在區(qū)域指標(biāo)Ⅰ的背景值；對(duì)于有機(jī)組分，取0值；CⅢ為《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中指標(biāo)Ⅰ的Ⅲ類指標(biāo)限值。

利用式(1)分別計(jì)算各水樣點(diǎn)單指標(biāo)污染指數(shù)結(jié)果Pki，并同表1中污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照劃分污染等級(jí)，得出每一個(gè)指標(biāo)單指標(biāo)污染等級(jí)劃分結(jié)果，掌握每一個(gè)指標(biāo)對(duì)地下水的污染狀況。

表1 表單因子污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)綜合研究技術(shù)要求》，采用“單因子污染評(píng)價(jià)方法”，進(jìn)行單指標(biāo)地下水污染評(píng)價(jià)、分類指標(biāo)地下水綜合污染評(píng)價(jià)(即無機(jī)毒理指標(biāo)、毒性(類)重金屬指標(biāo)、揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)和半揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)等4類分類指標(biāo))和地下水綜合污染評(píng)價(jià)。

單指標(biāo)地下水污染評(píng)價(jià)是采“單因子污染評(píng)價(jià)方法”分別對(duì)地下水樣品的每一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行污染指數(shù)計(jì)算和污染評(píng)價(jià)。

地下水綜合污染評(píng)價(jià)是在單指標(biāo)污染評(píng)價(jià)完成基礎(chǔ)上，將各水樣單因子污染等級(jí)做比對(duì)，規(guī)定其中污染等級(jí)最高因子的等級(jí)劃分結(jié)果作為該水樣點(diǎn)的地下水污染綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.2 指標(biāo)選取和對(duì)照值確定

污染評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的34項(xiàng)無機(jī)和有機(jī)化學(xué)組分，包括3項(xiàng)無機(jī)毒理指標(biāo)(硝酸鹽，亞硝酸鹽、氨氮)、5項(xiàng)毒性(類)重金屬指標(biāo)(砷<評(píng)價(jià)淺層地下水>、鎘、鉻、鉛、汞、)；21項(xiàng)揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)(三氯甲烷、四氯化碳、1，1，1-三氯乙烷、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、三溴甲烷、氯乙烯、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、氯苯、鄰二氯苯、對(duì)二氯苯、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯)、5項(xiàng)半揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)(總六六六、γ-BHC(林丹)、總滴滴涕、六氯苯和苯并(a)芘)。

污染評(píng)價(jià)對(duì)照值參照國(guó)土資源部頒布的《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中所列各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于無機(jī)毒理指標(biāo)和砷(淺層)，對(duì)照值選擇主要參考了《豫北平原地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)報(bào)告》、《新鄉(xiāng)市地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及水源保護(hù)研究》，本次評(píng)價(jià)選擇的對(duì)照值見表2。對(duì)于毒性(類)重金屬指標(biāo)和有機(jī)指標(biāo)，其對(duì)照值都取為0。

表2 無機(jī)毒理指標(biāo)和砷(淺層)對(duì)照值

3 研究區(qū)地下水污染評(píng)價(jià)

本次評(píng)價(jià)主要對(duì)3項(xiàng)無機(jī)毒理指標(biāo)、5項(xiàng)毒性(類)重金屬指標(biāo)(中深層無砷指標(biāo))和26項(xiàng)有機(jī)指標(biāo)進(jìn)行綜合污染評(píng)價(jià)，按照不同水文地質(zhì)單元進(jìn)行評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)。

3.1 淺層地下水污染綜合評(píng)價(jià)

對(duì)淺層地下水進(jìn)行污染綜合評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)(表3、圖2和圖3)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)淺層地下水污染現(xiàn)象較為明顯，其中淺層地下水未污染(Ⅰ級(jí))和輕污染(Ⅱ級(jí))樣品占總樣品的12.7%，中污染(Ⅲ級(jí))樣品數(shù)占總樣品數(shù)的21.8%，重污染(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí))樣品數(shù)占總樣品數(shù)的65.5%，且主要為極重污染(Ⅵ類)。

圖2 淺層地下水系統(tǒng)污染綜合評(píng)價(jià)餅圖

圖3 淺層地下水污染綜合評(píng)價(jià)圖

表3 淺層地下水污染綜合評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

就區(qū)域污染分布來說，區(qū)內(nèi)地下水污染從山前到衛(wèi)河洼地沒有明顯趨勢(shì)性，未污染、輕污染水質(zhì)呈點(diǎn)狀分布全區(qū)。重污染水質(zhì)在全區(qū)均有分布，其中研究區(qū)西部以大塊-中馬坊工業(yè)區(qū)沿線污染較為嚴(yán)重，受當(dāng)?shù)鼗ぁ㈦姵厣a(chǎn)污染影響；而東部則以衛(wèi)輝市周邊污染較為集中，呈放射性向外水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)好。

3.2 中深層地下水污染綜合評(píng)價(jià)

對(duì)中深層地下水進(jìn)行綜合污染評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)(表4)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，中深層地下水未污染(Ⅰ級(jí))和輕污染(Ⅱ級(jí))樣品占總樣品的70%，中污染(Ⅲ級(jí))樣品數(shù)占總樣品數(shù)的10%，重污染(Ⅴ)樣品數(shù)只占總樣品數(shù)的20%，無極重污染水樣。

表4 中深層地下水污染綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比表

從區(qū)域分布來看(圖4和圖5)，研究區(qū)地下水整體為未污染和輕污染，其中楊九屯水井為重污染型。

圖4 中深層地下水系統(tǒng)污染綜合評(píng)價(jià)餅圖

圖5 中深層地下水污染綜合評(píng)價(jià)圖

4 地下水污染影響指標(biāo)分析

4.1 淺層地下水污染單指標(biāo)

淺層地下水樣參評(píng)指標(biāo)包括上述的無機(jī)毒理指標(biāo)、毒性(類)重金屬指標(biāo)、揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)和半揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)等共34項(xiàng)。采用單指標(biāo)地下水污染評(píng)價(jià)方法對(duì)參評(píng)的55組淺層地下水樣進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。

從污染單指標(biāo)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果的未污染和輕污染程度來看(表5、圖6)，對(duì)于無機(jī)毒理指標(biāo)，區(qū)內(nèi)硝酸鹽、亞硝酸鹽存在污染現(xiàn)象，其中硝酸鹽污染較為嚴(yán)重，重污染(Ⅳ類、Ⅴ類、Ⅵ類)占比高達(dá)63.63%，由此可以看出硝酸鹽污染現(xiàn)象在區(qū)內(nèi)影響較明顯，已成為影響區(qū)內(nèi)淺層地下水污染評(píng)價(jià)主要指標(biāo)。就毒性(類)重金屬指標(biāo)來說，除砷、鉻(六價(jià))、鎘外，其他指標(biāo)未污染水樣占比均為100%，而砷、鉻(六價(jià))均存在極重(Ⅵ級(jí))污染現(xiàn)象，Ⅵ級(jí)污染占比均為1.82%。對(duì)于有機(jī)毒理指標(biāo)，無重污染樣品，除三氯甲烷、三氯乙烯、總六六六外，其它有機(jī)毒理指標(biāo)未污染水樣占比為100%。

表5 淺層地下水污染單指標(biāo)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表

圖6 淺層地下水污染單指標(biāo)評(píng)價(jià)柱狀圖

從污染單指標(biāo)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果的重污染(較重污染、嚴(yán)重污染、極重污染)程度來看，毒性(類)重金屬的砷、鉻(六價(jià))存在極重污染現(xiàn)象，無機(jī)毒理指標(biāo)以硝酸鹽為主存在較為嚴(yán)重的重污染現(xiàn)象，有機(jī)指標(biāo)則無重污染現(xiàn)象。這說明，區(qū)內(nèi)淺層地下水硝酸鹽污染、毒性(類)重金屬類污染問題相對(duì)突出。

綜上所述，工作區(qū)內(nèi)淺層地下水受一定的硝酸鹽氮、毒性(類)重金屬污染，而有機(jī)指標(biāo)的污染尚不構(gòu)成，雖然有些有機(jī)指標(biāo)輕污染級(jí)別比例較高，但在重污染程度上則完全沒有。

4.2 中深層地下水污染單指標(biāo)評(píng)價(jià)

中深層地下水樣參評(píng)指標(biāo)包括上述的無機(jī)毒理指標(biāo)、毒性(類)重金屬指標(biāo)(無砷指標(biāo))、揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)和半揮發(fā)性有機(jī)指標(biāo)等共34項(xiàng)。采用單指標(biāo)地下水污染評(píng)價(jià)方法對(duì)參評(píng)的10組中深層地下水樣進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。從污染單指標(biāo)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果的未污染和輕污染程度來看(表6、圖7)，對(duì)于無機(jī)毒理指標(biāo)，硝酸鹽氮存在一定比例的污染現(xiàn)象。就毒性(類)重金屬指標(biāo)來說，除砷、鉻(六價(jià))存在少量Ⅱ級(jí)水樣外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均全部滿足未污染(Ⅰ級(jí))標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于有機(jī)指標(biāo)，除總滴滴涕、總六六六、1，2—二氯丙烷、三氯甲烷外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均全部滿足未污染(Ⅰ級(jí))標(biāo)準(zhǔn)。其中，總滴滴涕存在重污染(Ⅴ級(jí))問題，主要為楊九屯一眼深井。總六六六、1，2—二氯丙烷Ⅲ級(jí)(中污染)占比均為10%，三氯甲烷Ⅱ級(jí)(輕污染)占比20%。

表6 中深層地下水污染單指標(biāo)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表

圖7 中深層地下水污染單指標(biāo)評(píng)價(jià)柱狀圖

從污染單指標(biāo)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果的重污染(較重污染、嚴(yán)重污染、極重污染)程度來看，除有機(jī)指標(biāo)中的總滴滴涕、無機(jī)毒理指標(biāo)硝酸鹽氮存在嚴(yán)重污染問題，其他無機(jī)毒理指標(biāo)、毒性(類)重金屬指標(biāo)、有機(jī)毒理指標(biāo)均不存在重污染現(xiàn)象。整體而言，中深層地下水受無機(jī)毒理指標(biāo)、毒理(類)重金屬污染和有機(jī)指標(biāo)的污染很輕，基本沒有大的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)內(nèi)城市發(fā)展和人類活動(dòng)對(duì)地下水水質(zhì)的影響十分明顯，通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)的淺層和深層地下水污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，從結(jié)果來看，淺層地下水綜合質(zhì)量整體不是很好，Ⅲ類水呈片狀主要分布山前沖洪積扇前緣地帶。中深層地下水受無機(jī)毒理指標(biāo)、毒理(類)重金屬污染和有機(jī)指標(biāo)的污染很輕，基本沒有大的影響。

(2)研究區(qū)內(nèi)硝酸鹽氮超標(biāo)較為普遍，尤以沿共產(chǎn)主義渠一帶，受污灌、施肥等影響，硝酸鹽氮超標(biāo)明顯。

(3)本次研究評(píng)價(jià)的面積較大，部分地區(qū)樣品控制精度不夠，評(píng)價(jià)結(jié)果可能不夠精細(xì)，建議后期可以開展更大比例尺的詳細(xì)調(diào)查，對(duì)區(qū)內(nèi)工業(yè)聚集區(qū)的鎘、鉻等重金屬典型污染場(chǎng)地進(jìn)行再深入研究。

(4)加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，探索污染組分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，逐步開展地下水污染場(chǎng)地的修復(fù)治理工作。