化工園區地下水環境狀況調查與評估
——以Z化工園區為例

翟 濱，逯 芹

(1.山東淄環生態環境有限公司，山東 淄博 255000；2.山東大成生物化工有限公司，山東 淄博 255000)

1 引言

地下水是重要的飲用水水源和戰略資源，是生態環境系統的重要組成部分[1]，在保障城鄉居民生活、支撐經濟社會發展和維持生態平衡等方面發揮著不可替代的作用。受人類活動影響，我國地下水水質面臨著嚴峻形勢，制約著經濟社會的高質量發展[2]，尤其是在工業園區內,企業規模化集聚,部分園區歷史悠久，導致區域地下水污染問題較為突出[3]，地下水污染防控工作尤為迫切，是推進生態文明建設、保障國家安全和全面建成小康社會的重要內容。本文以S省Z化工園區為例，介紹該園區地下水環境狀況調查評估的相關經驗，主要通過資料收集、現場踏勘、布點采樣監測開展地下水環境狀況調查評估，根據檢測結果評價園區及周邊地下水質量及污染狀況，為下一步地下水環境質量管理提供基礎資料。

2 園區概況

2.1 基本情況

該園區規劃面積6.8 km2，起步區面積5.5 km2，屬于省級化工園區，主要發展精細化工和新材料產業，根據收集資料，園區內現有企業33家，其中2家企業已經政策性關停、6家企業仍在建，部分企業則同屬一個母公司。主要在產企業生產年限位于2～24年之間。

2.2 水文地質情況

區域主要分布兩大含水巖組，上部為第四系松散巖類孔隙含水巖組，下部為奧陶系碳酸鹽類巖溶-裂隙含水巖組。

2.2.1 第四系松散巖類孔隙含水巖組

主要分布于河漫灘及其兩側呈條帶狀分布，厚度由南向北由薄逐漸變厚。寬約1000～1500 m，厚度15～30 m。含水層巖性主要為粗砂卵礫石層，其補給來源主要為大氣降水和地表水滲漏補給，地下水位水量隨季節性變化十分顯著。目前，由于區域地下水位已降至現代河床沖積層底板以下，故該層僅在雨季、河道有水的情況下，短時有水，一年中大部分時間為透水不含水層。

2.2.2 奧陶系碳酸鹽類巖溶-裂隙含水巖組

該含水巖組除低山丘陵地帶巖性裸露外，均被第四系松散沉積物所覆蓋。地下水由南部、西南部降水補給，向北部、東北部徑流。該含水巖組在南部區域，有透水性微弱的石炭、二疊系地層所阻隔，是南部地下水向北運移的良好匯集場所，富水性很強。在河兩岸的河谷及山前地帶，該巖組的埋深在數米到120 m左右，其板頂直接或間接的與上覆松散巖類含水巖組相連，二者有深切的水力聯系。含水層巖性為中奧陶系第三段至第六段的含泥質、白云質泥灰巖、角礫狀泥灰巖及厚層狀青灰色豹皮狀灰巖組成。灰巖裂隙巖溶極為發育，其發育深度在60～300 m之間，單井出水量大于6000 m3/d；丘陵區，地勢高，水位埋深大，富水性最差，單井出水量小于1000 m3/d，其它地區單井涌水量在1000～5000 m3/d之間。

2.3 包氣帶易污性能

包氣帶介質作為保護地下水的天然屏障,對污染物有著一定的阻隔攔截能力[4]。該園區地下水主要含水巖組為奧陶系石灰巖地層，地下水主要接受大氣降水入滲補給，并主要通過人工開采進行排泄，區域水文地質條件較復雜，整體地下水流向自東南往西北再轉向東北。根據水文地質現狀調查資料，本區域地下水水位埋深平均在30～140 m之間。天然包氣帶厚度約60～150 m，包氣帶巖性主要為素填土、粉質粘土、強風化灰巖等，厚度較大，富水性較差，滲透能力較差，包氣帶防污性能較強，利于地下水的保護。

3 布點與監測指標

3.1 布點原則

監測點以現有井為主，布點類型主要有三種，即化工園區上游對照點、污染擴散監測點和內部監測點[5]。

上游對照點：園區上游布設1個監測點，設在園區地下水流向上游，最大限度地靠近園區而又不受園區污染源影響，能較好地代表上游地下水環境質量狀況。

污染擴散監測點：園區周邊布設5個監測點，垂直于地下水流向呈扇形布設，在化工園區的地下水下游方向布設3個，在化工園區兩側各布設1個監測點。

內部監測點：園區內部至少布設3～5個/10 km2監測點，若面積大于100 km2時，每增加15 km2監測點至少增加1個。內部監測點主要布設在識別的潛在污染源地下水下游方向，點位宜位于企業占地紅線之外并盡量的靠近污染源，同類型(行業小類)化工企業原則上布設1個監測點。

3.2 布點情況

根據上述原則，該園區地下水環境狀況調查共布設9個點位，詳見表1。

3.3 監測指標

地下水監測指標參照“35+N”的原則確定如下：

“35”指：《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)的39項常規指標扣除微生物指標和放射性指標。

“N”指特征污染指標。

其確定方法如下：根據園區企業生產過程中原輔材料、中間體和關鍵副產物等資料，判定園區特征污染物指標，不同行業的特征污染物參考重點行業企業用地調查相關技術規范資料；經與重點行業企業土壤用地調查污染物檢測字典比對，篩選毒性高、有檢測方法的指標，確定特征污染物[6]。

最終確定的監測指標見表2。

表2 監測指標一覽

4 質量控制

為保證監測數據準確，監測樣品采集、運輸、保存與監測各環節中嚴格按照《地下水環境監測技術規范》(HJ164-2020)[7]及其他相關要求執行，抓好全過程的質量保證和質量控制工作，確保監測全過程中各項工作和質量控制活動的規范性和完整性，以及監測數據的準確性和可靠性。

5 質量評價

5.1 評價方法

根據收集資料和調查結果，對地下水質量進行評價，評價方法采用《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)中的單項組分評價方法，按指標所在的限值范圍確定地下水質量類別，指標限值相同時，從優不從劣；地下水質量綜合評價，按單指標評價結果最差的類別確定，并指出最差類別的指標[8]。

本次評價執行《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)IV類標準。可萃取性石油烴指標未列入《地下水質量標準》，按照《上海市建設用地地下水污染風險管控篩選值補充指標》第二類用地篩選值進行評價。

5.2 評價結果

9個點位中3個點位(對照點JD01、JD03、JD07)水質為《地下水質量標準》(GB14848-2017)Ⅳ類水，其余6個點位為Ⅴ類水質。

9個地下水樣品共有35項指標檢出，共有20個檢測指標超出評價標準，其中超標率最高的檢測指標分別是總硬度和硫酸鹽，其超標率均為55.56%。超標率排名第二的檢測指標則是鐵、嗅和味，其超標率均為33.33%；超標率排名第3的檢測指標則有渾濁度、溶解性總固體、氯化物、耗氧量、氨氮、錳和肉眼可見物，其超標率均為22.22%；而超標率最低指標的則是鎳、甲苯、苯、乙苯、二甲苯、揮發酚，超標率均為11.11%。超評價標準的毒理學指標則有鎳、甲苯、苯、乙苯、二甲苯，且均只有1個地下水樣品檢出濃度超出評價標準。

6 污染評價

6.1 評價方法

針對水質評價超標的指標開展地下水污染評價。在除去背景值(或對照值)的前提下，以《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)為對照，采用污染指數法分層進行地下水污染評價[9]，污染指數法是當前在地下水污染評價中最常用的評價方法[10]。

(1)

式(1)中：Pki為k水樣第i個指標的污染指數；Cki為k水樣第i個指標的測試結果；C0為k水樣無機組分i指標的對照值，對照值選取的主要來源為背景值監測井結果。有機組分等原生地下水中含量微弱的組分背景值按零計算；CⅢ為GB/T14848中Ⅲ類水標準或GB 3838中“集中式生活飲用水地表水源地特定項目標準限值”或GB 3838中地表水環境質量標準基本項目標準限值Ⅲ類標準值[11]。

6.2 評價結果

根據污染評價結果，園區6個地下水點位涉及污染，常規地下水指標、重金屬指標及有機指標均有涉及。從污染指數上看，在常規指數方面，污染最嚴重的是JD09地下水樣品，其地下水樣品中的氨氮污染指數最高。在有毒有害物質污染指數方面，該園區涉及的有毒有害物質包括重金屬和有機污染物，在重金屬污染指數方面，園區地下水中錳、鎳均有污染，其中錳在JD04地下水樣品中污染最為嚴重，鎳在JD09地下水樣品中的污染指數較高；在有機污染指數方面，涉及的有機污染集中在JD09地下水樣品中，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

經查閱《中華人民共和國多目標區域地球化學圖集》[12]，查詢到已檢測指標中的8個指標的園區區域背景值范圍，再將背景值范圍與《地下水質量標準》(GB/T 14848-2017)Ⅳ類標準進行對比，發現該區域地下水中的鎘、氯化物、氟化物、錳、鎳、鉛、耗氧量的背景值濃度均低于(GB/T 14848-2017)Ⅳ類標準值，只有總硬度最大檢出濃度存在超過《地下水質量標準》(GB/T 14848-2017)Ⅳ類標準值的現象。因此在成因分析中，總硬度需考慮地質背景的影響，其他7項指標則不考慮地質背景的影響。

7.2 污染相關性影響分析

根據污染地下水監測點評價結果與相鄰企業分析污染相關性如下：

(1)JD02點位位于企業內部，所在企業位于園區內北側，屬于內部監測點位。質量評價結果顯示：該點位只有總硬度和硫酸鹽超標，其中總硬度檢出濃度在本地區背景值范圍內，因此地質高背景對總硬度指標超標的影響較大；點位所在企業主要從事水泥及熟料的生產，因此該點位硫酸鹽超標可能與該企業生產有關。此外，鑒于該園區內出現硫酸鹽超標的點位主要集中于園區中部偏西區域，靠近園區內原XX石灰石礦區域，因此考慮其可能與地質背景存在一定關系。

(2)JD03點位位于企業內部，所在企業位于園區內西側，屬于內部監測點位。質量評價結果顯示：該點位只有總硬度和硫酸鹽超標，其中總硬度檢出濃度在本地區背景值范圍內，因此地質高背景對總硬度指標超標的影響較大；硫酸鹽超標考慮與園區內原XX石灰石礦區域地質背景存在一定關系。

(3)JD04點位位于企業內部，位于園區北側和地下水下游區域，屬于內部監測點位。質量評價結果顯示：該點位總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、耗氧量及錳均超標。結合所在企業生產資料，該公司屬于有機化學原料制造業，涉及有毒有害化學品的生產項目主要有5個，包括氯乙酸生產、氯代特戊酰氯生產、環氧氯丙烷生產、三甲基乙酸生產以及硫磺制酸生產，與本地下水中氯化物、硫酸鹽、總硬度指標的超標存在明顯的相關性。

(4)JD05點位位于企業內部，屬于下游污染擴散監測點位。質量評價結果顯示：該點位總硬度、硫酸鹽、鐵、錳超標。該點位位于JD04點位北面，通過分析污染因子及污染指數，發現本點位的污染因子均涵蓋在JD04點位的污染因子中，且污染因子種類及對應污染指數均小于JD04點位，因此判斷本點位地下水污染可能主要受JD04點位影響。

(5)JD08點位位于企業內部，周邊企業較多，屬于內部監測點位。質量評價結果顯示：該點位渾濁度與氨氮明顯超標。根據天地圖歷史影像顯示，該水井監測點位附近區域從2008年開始就已經作為工業用地使用，通過分析該點位周邊企業生產工藝，該點位地下水氨氮超標主要考慮受周邊工業企業的影響。

(6)JD09點位位于本園區外圍東側(同時位于臨近化工園區內)，屬于兩側污染擴散監測點位。質量評價結果顯示：該點位渾濁度、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、揮發酚、耗氧量、氨氮、鎳、苯、甲苯、乙苯、二甲苯均超標。經分析該點位東北側企業生產過程中關注污染物，與本次地下水檢出污染物關聯性較大，因此該點位地下水超標主要考慮受周邊工業企業影響。

8 結論和建議

8.1 結論

(1)該園區地下水水質整體一般，部分點位地下水水質超出《地下水質量標準》(GB14848-2017)Ⅳ類水標準。9個地下水樣品共有35項指標檢出，20個檢測指標超出評價標準，其中超標率最高的檢測指標分別是總硬度和硫酸鹽，其超標率均為55.56%。

(2)園區地下水總硬度指標超標與該地區地質高背景存在一定關聯性，而其他指標超標則主要與周邊企業生產相關。地下水污染范圍已超出園區紅線范圍，根據評價結果看，其中指標錳，已擴散出園區，呈現出自園區內JD04點位由南向北擴散的趨勢，可能會對園區北部農田造成一定影響；其它超標則集中在園區外東側1 km范圍內的JD09點位，其污染與點位周邊企業關聯性較大。

8.2 建議

(1)該園區及臨近園區管理部門應加強對園區內企業的監督管理[13]，確保企業嚴格執行國家或地方污染物排放標準，杜絕有毒有害污染物超標排放。開展企業罐體、管道等易滲漏部位的滲漏檢查和防滲系統完整性檢查，及時更換腐蝕、老化設備，修補破損防滲設施，形成滲漏檢查維護檔案備查，開展易滲漏環節防滲漏工藝和技術改造，防止跑冒滴漏現象發生。按照《石油化工工程防滲技術規范(GB/T50934-2013)》等技術規范要求，開展在產化工企業內風險源區域防滲設計規范性、防滲設施完整性、防滲性能有效性評估工作。對于風險源區域防滲設施設計不規范的、防滲設施損壞的或防滲性能不清的化工企業，按照《石油化工工程防滲技術規范》(GB/T50934-2013)》等技術規范要求，對儲罐、管道、污水井等重點風險源區和事故水池、系統管廊等一般風險源區進行分區分級完善防滲設施，滿足防滲一般規定。

(2)每季度至少開展1次滲漏檢查。對化工園區和企業開展全方位、全過程風險排查和隱患治理，徹底整治各類突出問題，嚴密管控重大安全風險；對安全條件不達標、風險隱患突出的企業，責令限期整改，未達到整改要求的，依法依規關停取締，促進化工產業安全發展。

(3)建設化工園區環境風險防控體系[14]，優化化工園區環境監管機制，發展化工園區環境風險防控體系。對園區所有企業開展風險防范措施的自查及園區檢查，入園企業必須制定環境應急預案及風險防控措施[15]。結合園區新、改、擴建項目的建設，不斷完善各類突發環境事件環境風險應急預案。

(4)建議在污染較重區域，尤其是JD04、JD09點位，結合污染指標，做進一步的持續性監測。若污染指標持續存在，甚至出現濃度升高的情況，要開展詳細調查工作，進一步確定污染物的污染范圍及影響。同時，要完善園區和企業監測體系，嚴格按照要求開展園區企業地下水自行檢測[16]，在園區例行檢測中，重點關注超標污染物。對周邊涉及相關污染物的企業開展地下水污染隱患排查及地下水污染狀況調查，查明確切的來源并采取相應措施，防止污染進一步加劇。