河北省某化肥廠土壤及地下水污染分布特征

陳向榮 張立敏

摘 要：近年來，國家出臺(tái)工礦用地土壤環(huán)境管理等系列辦法，明確要求重點(diǎn)單位終止生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)前，應(yīng)當(dāng)參照污染地塊土壤環(huán)境管理有關(guān)規(guī)定，開展土壤和地下水環(huán)境初步調(diào)查，并編制報(bào)告。因河北省某化肥廠未來土地利用類型轉(zhuǎn)化為住宅，因此急需對(duì)該場地進(jìn)行環(huán)境調(diào)查，并摸清該場地的土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀。本文采用水文地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探、地下水和土壤取樣分析等手段開展調(diào)查。結(jié)果表明：場地內(nèi)地下水流向?yàn)橛蓶|南向西北;場地內(nèi)土壤和地下水均受到污染，土壤受氨氮污染嚴(yán)重，地下水中地下水樣品檢測指標(biāo)中氯化物、氨氮、硝酸鹽氮、總硬度、總大腸菌群、鐵、錳、鈉、砷、1，2-二氯乙烷等共計(jì)10項(xiàng)檢測結(jié)果超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）中Ⅳ類限值，其中氨氮超標(biāo)最為嚴(yán)重，最高超標(biāo)倍數(shù)為8倍。

關(guān)鍵詞：土壤;地下水;取樣;污染分布特征

中圖分類號(hào)：S151.9;X52;X53 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）7-0126-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.029

Abstract： In recent years， the state has issued a series of measures for the management of soil environment in industrial and mining land， among which the measures explicitly require key units to carry out preliminary investigations of the soil and groundwater environment and prepare reports in accordance with the relevant regulations on the management of soil environment in polluted land before terminating production and business activities. As the land use type of Shenzhou Fertilizer Plant of Hebei Yangmei Group will be transformed into residential buildings in the future， it is urgent to conduct an environmental investigation on the site and find out the status of soil and groundwater environmental quality of the site. In this paper， hydrogeological survey， drilling， geophysical exploration， groundwater and soil sampling and analysis were used to carry out the investigation. The results show that the inland water flow is from southeast to northwest. The field are contaminated soil and groundwater， soil by ammonia nitrogen pollution is serious， the groundwater sample testing index of chloride， ammonia nitrogen， nitrate nitrogen， total hardness， total coliforms， iron， manganese， sodium， arsenic， 1， 2 - dichloroethane and testing results of a total of 10 more than the groundwater quality standard "（GB/T 14848—2017） Ⅳ kind of limit， Among them， ammonia nitrogen exceeded the most serious， the highest multiple of 8 times.

Keywords： soil;groundwater;sampling;pollution? distribution characteristics

0 引言

本次調(diào)查對(duì)象為河北某化肥廠場地內(nèi)的土壤和地下水，并根據(jù)項(xiàng)目周邊情況適當(dāng)調(diào)查相鄰場地，作為背景對(duì)照。調(diào)查場地面積約為0.24 km2。調(diào)查主要目的是明確場地污染源的污染途徑，評(píng)價(jià)場地的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而對(duì)場地用途變更的環(huán)境可行性做出判定，為環(huán)境保護(hù)主管部門的決策提供科學(xué)依據(jù)[1-3]。

1 材料與方法

1.1 項(xiàng)目概況

河北省某化肥廠位于河北省深州市西外環(huán)路126號(hào)，距離市中心約2.5 km，占地面積為0.24 km2。場地東側(cè)為西外環(huán)路，路東有富麗家苑、瑞豐嘉園、深州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局;西側(cè)有村莊和空地;南側(cè)有吉祥飯店、上海大眾汽車;北側(cè)有舊州村、富麗康城小區(qū)。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查及現(xiàn)場詢問，項(xiàng)目建設(shè)于1972年，周邊以農(nóng)田及村莊為主，村莊距離項(xiàng)目地較遠(yuǎn)。隨著村莊的發(fā)展，場地與村莊的距離越來越近。場地周邊除農(nóng)田外，不存在其他潛在污染源。

1.2 項(xiàng)目調(diào)查方法

根據(jù)《場地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.1—2014）和《場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.2—2014）等[4-6]相關(guān)要求，同時(shí)結(jié)合前期場地資料收集和踏勘的結(jié)果，制定本項(xiàng)目技術(shù)路線，如圖1所示。

1.2.1 土壤布點(diǎn)方案。依據(jù)第一階段調(diào)查結(jié)果、土地利用情況，結(jié)合HJ25.1、HJ25.2等場地調(diào)查規(guī)范中相關(guān)規(guī)定，確定采樣點(diǎn)布設(shè)方法、位置、深度[7-10]。

根據(jù)《場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.2—2014）中要求，初步調(diào)查的目的在于驗(yàn)證第一階段的判斷結(jié)果、是否存在污染以及判斷污染物的可能分布。因此，初步采樣點(diǎn)位布設(shè)結(jié)合專業(yè)判斷法與系統(tǒng)隨機(jī)布點(diǎn)法確定。根據(jù)確定的布點(diǎn)原則和現(xiàn)場踏勘時(shí)發(fā)現(xiàn)的建構(gòu)筑物分布情況、管網(wǎng)分布情況以及本場地的污染識(shí)別結(jié)果，在初步調(diào)查采樣階段，本調(diào)查共設(shè)置29個(gè)土壤采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)覆蓋重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域：造氣車間、脫硫車間、脫碳車間、壓縮車間、罐區(qū)、煤場、合成變換以及污水處理站等;其他區(qū)域選取有代表性的位置布設(shè)土壤采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)覆蓋辦公區(qū)、其他車間和空地。

根據(jù)前期踏勘和本次調(diào)查結(jié)果，結(jié)合廠區(qū)具體情況，垂向上設(shè)計(jì)3個(gè)深度的鉆孔，分別為6.0 m、12.0 m和20.0 m（水井深度）。6.0 m孔位采樣深度為0.5 m、1.5m、3.0 m、4.5 m和6.0 m;12.0 m孔位采樣深度為0.5 m、1.5 m、3.0 m、4.5 m、6.0 m、8.0 m、10.0 m、12.0 m;20.0 m孔位采樣深度為0.5 m、1.5 m、3.0 m、4.5 m、6.0 m、8.0 m、10.0 m、12.0 m、15.0 m、18.0 m、20.0 m。

1.2.2 地下水布點(diǎn)方案。本次地下水監(jiān)測井的布設(shè)考慮了地下水的流向、水力坡度、含水層滲透性、埋深和厚度等水文地質(zhì)條件及污染源和污染物遷移轉(zhuǎn)化等因素。

根據(jù)搜集資料可得，場地地下水流向?yàn)橛蓶|南向西北。2018年7月布設(shè)3口監(jiān)測井，2018年11月布設(shè)23口監(jiān)測井。實(shí)際井深將根據(jù)現(xiàn)場水位情況來確定，一般是地下水位以下2.0 m或最大深度不超過20.0 m，每口井采集1個(gè)地下水樣品。監(jiān)測井的濾水段及以上0.5 m周圍填充規(guī)格直徑1～3 mm石英砂填料。濾料層以上至地表用膨潤土作為隔水層。根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，地下水水位埋深在15.0 m左右。

1.2.3 水文地質(zhì)勘察方法。

①巖性記錄。在采集土壤樣品的全過程中，由專業(yè)技術(shù)工程師記錄鉆孔的水文地質(zhì)信息，最終匯總成土壤柱狀圖及地質(zhì)剖面圖。現(xiàn)場記錄內(nèi)容主要包括但不限于：土層深度、土壤質(zhì)地、雜填土情況、顏色、含水量、可塑性、顆粒大小、分層深度、氣味、地下水水位及顏色等。

②土工試驗(yàn)。本次勘察共取7組土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，取樣深度為1.3～12.0 m，土樣類型包括粉土、粉質(zhì)黏土、黏土和細(xì)砂4種類型，土工試驗(yàn)指標(biāo)主要包括含水率、密度、干密度、比重、孔隙比等。取樣點(diǎn)位編號(hào)為S18、W5以及D1。

1.2.4 現(xiàn)場快速檢測。現(xiàn)場快速檢測包括應(yīng)用光離子化檢測儀（PID）、X射線熒光快速檢測儀（XRF）等設(shè)備對(duì)土壤樣品進(jìn)行初步檢測，便于篩選樣品，確定檢測指標(biāo)。現(xiàn)場快速檢測順序?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)污染物快速檢測、重金屬快速檢測。

1.2.5 揮發(fā)性有機(jī)污染物快速檢測。采用PID對(duì)土壤中VOCs進(jìn)行快速檢測。PID是利用紫外光燈的能量離子化有機(jī)氣體，并加以探測的儀器，其工作原理是利用每一種化合物都具有特定的游離能和游離效率，探測化合物游離后所產(chǎn)生的電流大小來進(jìn)行半定量分析。工作步驟如下。

①利用標(biāo)準(zhǔn)樣，每個(gè)工作日對(duì)PID進(jìn)行校正，按照PID操作規(guī)程進(jìn)行有效的設(shè)備預(yù)熱和標(biāo)準(zhǔn)化。現(xiàn)場快速測定時(shí)，應(yīng)考慮空氣中氣體對(duì)檢測結(jié)果的影響。

②將現(xiàn)場采集到的土壤樣品迅速裝入自封袋中密封保存，挑去樣品中含有的石塊、植物根系、建筑垃圾等雜物，適當(dāng)粉碎并晾曬1 min左右，直接將PID檢測口插入自封袋中，測定并記錄檢測結(jié)果。

1.2.6 重金屬快速檢測。采用XRF對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行快速定性及半定量檢測。具體步驟如下。

①XRF開機(jī)預(yù)熱與校準(zhǔn)。開機(jī)，保持至少15 min預(yù)熱，保證儀器達(dá)到最佳工作狀態(tài)。每個(gè)工作日開展現(xiàn)場樣品采集前，進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

②現(xiàn)場快速檢測。將讀取過PID讀數(shù)的裝于自封袋中的樣品水平放置（保證樣品厚度超過2 cm），設(shè)置樣品編號(hào)和掃描時(shí)間（一般為60 s），將XRF前探測窗垂直對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)土壤樣品，按下XRF掃描按鍵，等待掃描結(jié)束，記錄重金屬的掃描結(jié)果。

1.2.7 現(xiàn)場鉆探方法。根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果，場地內(nèi)大部分區(qū)域被混凝土覆蓋，需要對(duì)路面進(jìn)行破碎，鉆探結(jié)束后回填鉆孔，以示該點(diǎn)樣品采集工作完畢。根據(jù)廠區(qū)已有工程勘察材料，項(xiàng)目場地地層在13 m左右開始出現(xiàn)全新統(tǒng)粉砂地層，該地層較為松散，GP以及SH-30提取巖芯具有一定的局限性。本項(xiàng)目本次調(diào)查采用DPP-100型汽車液壓鉆機(jī)，用無水螺旋液壓鉆進(jìn)，在取樣層位利用自由活塞薄壁式取土器靜壓法采取不擾動(dòng)樣。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果

2.1.1 地質(zhì)條件。

①地層概況。本次勘察深度內(nèi)所揭露地層除第①層雜填土外均屬第四系全新統(tǒng)沖積、湖積地層，巖性以粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂為主。根據(jù)野外鑒定，將勘探深度內(nèi)地層劃分為5個(gè)工程地質(zhì)層，分別為雜填土、粉土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂等。各土層工程地質(zhì)特征及厚度變化分述如下。

①層雜填土：雜色，多建筑垃圾，層厚為0.05～4.00 m，底板埋深為0.05～4.00 m。

②1層粉土：灰黃色，層厚為0.40～2.05 m，底板埋深為0.50～4.50 m。

②2層粉質(zhì)黏土：灰褐色-黑灰色，層厚為0.30～2.90 m，底板埋深為1.0～5.0 m。

②3層粉土：灰黃-黃灰色，層厚為0.40～5.70 m，底板埋深為2.00～8.20 m。

②4層粉質(zhì)黏土：稍有光澤，可塑，層厚為0.30～1.50 m，底板埋深為2.50～9.00 m。

②5層粉土：灰黃-黃灰色，層厚為0.50～2.50 m，底板埋深為4.0～8.0 m。

②6層粉質(zhì)黏土：灰褐色-褐灰色，層厚為0.50～3.30 m，底板埋深為4.50～10.00 m。

②7層粉土：灰黃-黃灰色，稍濕，中密，層厚為1.30～2.70 m，底板埋深為4.50～10.00 m。

③1層粉砂：黃灰色、稍濕-濕、分選性一般，鉆孔揭露層厚為1.30～2.70 m，揭露埋深為15.0～18.7 m。

②土工試驗(yàn)。現(xiàn)場勘查期間，分別選取土孔和水井共3個(gè)點(diǎn)位的5個(gè)不同深度的土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，取樣深度為1.3～12.0 m，土樣類型包括粉土、粉質(zhì)黏土、黏土、細(xì)砂4種類型。

2.1.2 地下水概況。參考區(qū)域水文地質(zhì)圖以及本次調(diào)查鉆探深度內(nèi)所揭露地下水屬于第一層潛水含水巖組，場地淺層地下水為第四系沖洪積孔隙潛水，含水層以粉砂為主，埋藏深度為14.50～18.95 m，本次勘察未揭穿該層含水層。根據(jù)淺、深層地下水水位埋深等值線圖，區(qū)域水流方向?yàn)楸蔽鳌?/p>

2018年7月勘察期間，W1、W5和W6鉆孔揭露淺層地下水，地下水水位埋深為14.5～15.5 m，水位標(biāo)高為12.5～14.6 m，地下水流向整體由東南向西北流動(dòng)，與區(qū)域地下水流向一致;廠區(qū)地下水的來源主要有上游補(bǔ)給以及大氣降雨。

2.2 土壤污染分布特征分析

本場地共鉆探29個(gè)土孔，采集197個(gè)土壤樣品。

2.2.1 重金屬。檢出有9種重金屬，其中鎳、銅、鋅、砷、鉛、汞、鉻檢出率為100%，鎘檢出率為81.82%，六價(jià)鉻檢出率為84.62%。9種重金屬均未超標(biāo)，重金屬最大值占標(biāo)率介于1.99%～95.40%。氰化物檢出率為35.29%，無超標(biāo)，最大值占標(biāo)率為6.92%。

2.2.2 多環(huán)芳烴。檢出有15種多環(huán)芳烴，但檢出率普遍不高，在1.54%～6.15%，無超標(biāo)，最大值占標(biāo)率在0.03%～19.48%。

2.2.3 揮發(fā)性有機(jī)物。揮發(fā)性有機(jī)物中檢出有9種物質(zhì)，檢出率在3.03%～6.06%，最大值占標(biāo)率在0.04%～43%。總石油烴檢出率為5.88%，無超標(biāo)，最大值占標(biāo)率為32.93%。

2.2.4 氨氮。該場地特征污染物氨氮檢出率為100%，最大值為2 808 mg/kg，平均值為460.74 mg/kg，中位值為201.5 mg/kg，超標(biāo)個(gè)數(shù)為66個(gè)，超標(biāo)率為48.53%，最大超標(biāo)倍數(shù)為13.37。對(duì)氨氮濃度進(jìn)行空間插值，得到氨氮濃度插值圖，可以看出氨氮超標(biāo)點(diǎn)位主要分布在生廠區(qū)，S2、S4、D2、D6點(diǎn)位氨氮濃度均大于2 000 mg/kg。

2.3 地下水污染分布特征分析

2.3.1 污染物檢出與超標(biāo)情況。初步調(diào)查采集2個(gè)地下水樣品。地下水樣品檢測指標(biāo)主要為pH、氨氮、微生物、重金屬、VOCs、SVOCs等，具體檢測指標(biāo)見檢測報(bào)告。VOCs檢測指標(biāo)中只檢出1，2-二氯乙烷，SVOCs中所有檢測指標(biāo)均未檢出。檢測的10種重金屬中銅、鋅、鎘、鉛、六價(jià)鉻均未檢出，其次硫化物、氰化物、揮發(fā)酚、亞硝酸鹽氮也均未檢出。pH值DW1為8.65，DW5為7.65，由此可見場地地下水pH值偏堿性。有檢出的污染物指標(biāo)見表1。以地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值為準(zhǔn)，從表1中可以看出，氯化物、氨氮、硝酸鹽氮、總硬度、耗氧量、總大腸菌群、鐵、錳、鈉、鉬、砷、1，2-二氯乙烷均有超標(biāo)，且DW5超標(biāo)指標(biāo)多于DW1。DW5氨氮濃度為12.7 mg/L，超標(biāo)24.36倍;鈉濃度為3 210 mg/L，超標(biāo)15.04倍;氯化物濃度為1 150 mg/L，超標(biāo)3.59倍;總硬度為1 720 mg/L，超標(biāo)2.83倍;耗氧量為1 430 mg/L，超標(biāo)477倍;砷濃度為0.129 mg/L，超標(biāo)11.85倍;硝酸鹽氮濃度為45.7 mg/L，超標(biāo)1.29倍;總大腸菌群濃度為170 MPN/100 mL，超標(biāo)55.67倍;鐵、錳、1，2-二氯乙烷超標(biāo)倍數(shù)分別為5.92倍、27.76倍、1.12倍。DW1氨氮濃度為12.6 mg/L，超標(biāo)24.26倍;2-二氯乙烷濃度為54.6 μg/L，超標(biāo)0.82;耗氧量為199 mg/L，超標(biāo)65.36倍;總硬度、鐵、錳、鈉、鉬超標(biāo)倍數(shù)分別為3.18倍、4.97倍、6.69倍、4.97倍、2.08倍。

2.3.2 地下水污染評(píng)價(jià)。檢測結(jié)果顯示，本場地地下水中共有10個(gè)指標(biāo)超出GB/T 14848—2017中Ⅳ類限值，其中耗氧量和氨氮超標(biāo)最為嚴(yán)重，地下水2個(gè)樣品中氨氮超標(biāo)倍數(shù)均在24倍以上，其他指標(biāo)也存在一定超標(biāo)。說明該場地地下水存在一定的污染，需要進(jìn)一步開展詳細(xì)調(diào)查工作。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本場地位于河北省深州市西外環(huán)路西側(cè)，占地面積約為0.24 km2，主要從事煤化工產(chǎn)品的經(jīng)營和生產(chǎn)，主導(dǎo)產(chǎn)品包括“桃”牌碳酸氫銨、甲醇、二甲醚、液氨、硫黃等。根據(jù)資料分析，場地內(nèi)潛在排放污染源主要來自造氣車間、氨加工合成區(qū)、熱電廠區(qū)、煤場區(qū)等，場地周邊無其他潛在污染源。本場地重點(diǎn)關(guān)注的污染物為氨氮。

本次場地調(diào)查共鉆探土壤點(diǎn)位29個(gè)、地下水監(jiān)測井3口。采集土壤樣品197個(gè)、地下水樣品2個(gè)。根據(jù)現(xiàn)場鉆探及水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，按地層巖性和賦水特性，可自上而下大致分為3個(gè)相對(duì)均勻的土層：第①層為填土層（硬化/填土）（0.05～4.0 m），第②層為粉土和粉質(zhì)黏土交互層（0.5～10.0 m），第③層為粉砂層（15.0～18.7 m）。本次調(diào)查鉆探深度內(nèi)所揭露地下水屬于第一層潛水含水巖組，含水層以粉砂為主，地下水水位埋深為14.5～15.5 m，勘察結(jié)果顯示地下水流向整體由東南向西北流動(dòng)。

土壤檢測指標(biāo)包括重金屬、VOCs、SVOCs、TPH 、氨氮和 pH 等。檢測結(jié)果表明，土壤樣品中氨氮超出河北省《場地土壤風(fēng)險(xiǎn)篩選值（征求意見稿）》中住宅用地標(biāo)準(zhǔn)，且超標(biāo)樣品數(shù)較多，其他指標(biāo)未發(fā)現(xiàn)有超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600—2018）中第一類用地篩選值的指標(biāo)，因此本場地土壤存在一定的氨氮污染，須進(jìn)一步開展土壤加密調(diào)查。

地下水樣品檢測指標(biāo)中氯化物、氨氮、硝酸鹽氮、總硬度、總大腸菌群、鐵、錳、鈉、砷、1，2-二氯乙烷等共計(jì)10項(xiàng)檢測結(jié)果超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）中Ⅳ類限值，其中氨氮超標(biāo)最為嚴(yán)重，地下水2個(gè)樣品中氨氮超標(biāo)倍數(shù)均在8倍以上，其他指標(biāo)也存在一定超標(biāo)。說明該場地地下水存在一定的污染，需要進(jìn)一步開展地下水詳細(xì)調(diào)查工作。

3.2 建議

根據(jù)場地初步調(diào)查結(jié)果，場地土壤和地下水存在超標(biāo)，建議開展詳細(xì)調(diào)查，進(jìn)一步了解場地污染狀況，以確定污染范圍，并進(jìn)行場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后續(xù)工作。

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