山東省煙臺東部新區(qū)地下水污染評價

王寶川， 張業(yè)朋， 王元峰， 楊 寧

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院， 山東 煙臺 264004)

地下水是水資源的重要組成部分[1]，是干旱半干旱地區(qū)用水的重要來源。水作為人生存的必要條件，人們也認識到地下水污染的問題[2]，現(xiàn)在也得到了越來越多的重視。要想減少地下水的污染，主要在于防治與監(jiān)管。要從實際出發(fā)，客觀的認識到問題的嚴重性，具體問題具體分析，積極發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，預防問題再次發(fā)生。要堅持對地下水的水質(zhì)[3]進行認真分析和評價，努力做好一切的基礎(chǔ)準備工作。

2012年，山東省煙臺市確立了建設(shè)煙臺市東部高技術(shù)海洋經(jīng)濟新區(qū)(以下簡稱：煙臺東部新區(qū))，這一舉措是煙臺市“十二五”城市建設(shè)的最大亮點，是煙臺市規(guī)劃建設(shè)的重中之重和一號工程。作為新區(qū)地下水環(huán)境問題[4]尤為重要，是新區(qū)建設(shè)的基本條件之一。

1 研究區(qū)概況

2011年，《山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》經(jīng)國務(wù)院批復上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略，是我國第一個以海洋經(jīng)濟為主題的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略。該規(guī)劃的批復實施是我國區(qū)域發(fā)展從陸域經(jīng)濟延伸到海洋經(jīng)濟、積極推進陸海統(tǒng)籌的重大戰(zhàn)略舉措。其中煙臺—威海組團定位為全國重要的海洋產(chǎn)業(yè)基地、對外開放平臺和我國北方富有魅力的濱海休閑度假區(qū)。

依據(jù)煙臺市委、市政府出臺的《關(guān)于規(guī)劃建設(shè)煙臺東部高技術(shù)海洋經(jīng)濟新區(qū)的意見》[5]，煙臺東部新區(qū)將作為煙臺市“十二五”城市建設(shè)的最大亮點，并成為一個集商務(wù)會展、交通物流、休閑度假、文化體育、理想居住等功能于一體，具有濃郁現(xiàn)代氣息的“煙臺城市建設(shè)新核心”，成為煙臺市的重要增長板塊，實現(xiàn)煙臺市在山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)建設(shè)中領(lǐng)軍發(fā)展。研究區(qū)面積636 km2，位于昆崳山北麓，南部群山連綿，丘陵起伏，北部沿海地勢最低，地面平坦，微向海面傾斜。

2 樣品采集與分析

2.1 樣品采集

在本次工作中，對區(qū)內(nèi)地下水按不規(guī)則布點的方式進行水樣采集，共采集水樣153件，各采集點位置見圖1。采用容積為500 ml白色塑料瓶作為取樣瓶，水樣24小時內(nèi)送至通過計量認證的山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實驗室化驗進行分析。

圖1 研究區(qū)樣品采集點位置示意圖

2.2 樣品分析統(tǒng)計

根據(jù)水質(zhì)分析資料，對所采集水樣的各項組分與《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)[6]中的標準值進行了比較分析。

1)從單井水質(zhì)情況看：各項組分均在對應標準值范圍之內(nèi)的水井有72個，占水樣總數(shù)的47.06%，存在組分含量超出標準值的水井有81個，占水樣總數(shù)的52.94%。其中，存在組分含量超出標準值達5項以上(包括5項)的有2個，占水樣總數(shù)的1.3%。

2)從單項指標評價看，分析結(jié)果中超出選用標準值范圍的主要有12項。其中以硝酸鹽含量超標數(shù)量最多，共52個，占水樣總數(shù)的33.99%，這主要與煙臺東部新區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所用農(nóng)藥化肥密切相關(guān)，最大值位于芝罘區(qū)幸福北部菜田內(nèi)，是標準值4.97倍；氯化物含量超標共12個，占水樣總數(shù)的7.84%，這主要與區(qū)內(nèi)發(fā)生海水入侵[7]密切相關(guān)，最大值位于牟平區(qū)云溪村北部海邊，是標準值60.48倍；其次為錳(14個)、鈉(11個)、氨氮(10個)、亞硝酸鹽(9個)、硫酸鹽(8個)，分別占水樣總數(shù)的9.15%、7.19%、6.54%、5.88%、5.23%；組分超標數(shù)量較少的主要有鉛(3個)、揮發(fā)酚(3個)、鐵(2個)、鎘(1個)、氰化物(1個)，分別占水樣總數(shù)的1.96%、1.96%、1.31%、0.65%、0.65%。

3 研究區(qū)地下水污染評價

3.1 評價方法

1)評價因子。在自然界中影響地下水質(zhì)量的有害物質(zhì)很多，不同城市和地區(qū)，污染源的差異較大，污染物的種類也各不相同。因此，選擇地下水質(zhì)量評價因子[8]需要根據(jù)調(diào)查區(qū)的具體情況而定。結(jié)合煙臺東部新區(qū)地下水分布特征和地下水水質(zhì)特點，本次研究選取氯離子、總硬度、溶解性固體、耗氧量、硝酸根離子(以N計)、銨離子(以N計)、鈉離子、亞硝酸根離子(以N計)、PH、硫酸根離子、氰化物以及鐵、錳、鉛、鎘等金屬元素作為評價因子。

2)評價方法。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，按照《地下水質(zhì)量標準》(GB 14848—2017)[9]進行單項指標的污染指數(shù)評價，再根據(jù)氯離子、總硬度、溶解性固體、耗氧量、硝酸根離子(以N計)、銨離子(以N計)、鈉離子、亞硝酸根離子(以N計)、PH、硫酸根離子這10個評價因子進行綜合污染指數(shù)評價[10]。

計算公式為：I=C/C0

式中：I表示某項污染物的污染指數(shù)；C表示某項污染物的實測含量；C0表示某項污染物的背景值(對照值，具體見表1)或標準檢測方法的方法檢出限。

表1 地下水污染評價因子背景值 (單位：mg·L-1)

對于某項背景值(或?qū)φ罩?為含量區(qū)間的計算公式為：

I=C-Cm‘(Cmax-Cm)

式中：Cm表示背景值或?qū)φ罩祬^(qū)間的中值；Cmax表示背景值或?qū)φ罩祬^(qū)間的最大值。

評價結(jié)果劃分指標見表2。

表2 地下水污染評價等級劃分標準

3.2 地下水污染分析評價

3.2.1 單指標污染分析評價

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果資料進行評價，做出地下水水質(zhì)統(tǒng)計分析圖，下面對各個評價因子逐一進行評價，具體如下。

1)PH：據(jù)污染分析得知，區(qū)內(nèi)地下水PH值評價未污染區(qū)的面積為611.37 km2，占調(diào)查區(qū)總面積的96.13%；輕微污染區(qū)的面積為24.63 km2，占總面積的3.87%，主要分布在芝罘島、鹽灘、龍泉鎮(zhèn)等地附近，最大是背景值的1.13倍，發(fā)現(xiàn)于大窯鎮(zhèn)娘娘廟附近(見圖2)。

圖2 地下水PH污染分區(qū)圖

2)總硬度：根據(jù)污染分析得知，區(qū)內(nèi)地下水總硬度評價未污染區(qū)的面積為493.11 km2，占總面積的77.53%；污染區(qū)的面積為142.89 km2。其中：輕微污染區(qū)的面積為128.67 km2，占總面積的20.23%；中等污染區(qū)的面積為5.89 km2，占總面積的0.93%，分布在姜格莊鎮(zhèn)北側(cè)；較重污染區(qū)的面積為6.31 km2，占總面積的0.99%，分布在牟平區(qū)辛安村附近；嚴重污染區(qū)的面積為2.02 km2，占總面積的0.32%，最大硬度是背景值的10.275倍，分布在牟平區(qū)云溪村海邊(見圖3)。

圖3 地下水總硬度污染分區(qū)圖

3)溶解性總固體度：根據(jù)污染分析得知(見圖4)，區(qū)內(nèi)地下水溶解性總固體處于未污染區(qū)的面積為500.32 km2，占總面積的78.67%；污染區(qū)的面積為135.68 km2。其中：輕微污染區(qū)的面積為107.15 km2，占總面積的16.85%；中等污染區(qū)的面積為8.70 km2，占總面積的1.37%，分布在萊山區(qū)劉家灘附近；較重污染區(qū)的面積為4.81 km2，占總面積的0.77%，分布在萊山區(qū)劉家灘附近；嚴重污染區(qū)的面積為15.02 km2，占總面積的2.36%，最大溶解性總固體含量是背景值的30.074倍，分布在牟平區(qū)云溪村海邊。總體上看，區(qū)內(nèi)大部分地下水溶解性總固體相對較好，但在姜格莊鎮(zhèn)北海邊及劉家灘北部出現(xiàn)礦化度嚴重超標現(xiàn)象，兩處均還出現(xiàn)了鈉、氯超標現(xiàn)象。由此可以看出，溶解性總固體超標主要由于海水入侵造成。

圖4 地下水溶解性總固體度污染分區(qū)圖

4)耗氧量：根據(jù)污染分析得知，區(qū)內(nèi)地下水耗氧量評價未污染區(qū)的面積為557.31 km2，占總面積的90.77%；評價污染區(qū)的面積為58.69 km2。其中：輕微污染區(qū)的面積為44.79 km2，占總面積的7.04%；中等污染區(qū)的面積為18.51 km2，占總面積的2.91%，分布在高新區(qū)馬山附近；較重污染區(qū)的面積為9.40 km2，占總面積的1.48%；嚴重污染區(qū)的面積為5.99 km2，占總面積的0.94%，主要分布在萊山區(qū)劉家灘附近、牟平區(qū)北部及姜格莊鎮(zhèn)北部，最大耗氧量是背景值的19.800倍，分布在牟平區(qū)云溪村海邊。由此可以推測，耗氧量較高可能由于海水入侵帶來了有機物、亞硝酸鹽、硫化物等物質(zhì)造成(見圖5)。

圖5 地下水耗氧量污染分區(qū)圖

5)鈉離子：根據(jù)污染分析得知(見圖6)，區(qū)內(nèi)地下水鈉離子評價為未污染區(qū)的面積為566.78 km2，占總面積的89.12%；評價為污染區(qū)的面積為69.22 km2。其中：輕微污染的面積為48.38 km2，占總面積的7.61%；中度污染區(qū)的面積為9.74 km2，占總面積的1.53%，分布在萊山區(qū)劉家灘附近；較重污染區(qū)的面積為6.50 km2，占總面積的1.02%；嚴重污染區(qū)的面積為4.60 km2，占總面積的0.82%，主要分布在萊山區(qū)劉家灘附近、牟平區(qū)云溪村海邊，最大鈉離子含量是背景值的47.275倍，位于牟平區(qū)云溪村海邊。綜上可知區(qū)內(nèi)鈉離子超標主要是由于局部海水入侵造成。

圖6 地下水鈉離子污染分區(qū)圖

6)氯離子：根據(jù)分析得知(見圖7)，區(qū)內(nèi)地下水氯離子評價未污染的面積為551.21 km2，占總面積的86.67%；評價為污染區(qū)的面積為84.79 km2。其中：輕微污染區(qū)面積為64.21 km2，占總面積的10.10%；中度污染區(qū)的面積為9.74 km2，占總面積的1.53%，分布在萊山區(qū)劉家灘及牟平區(qū)鹽田附近；較重污染區(qū)的面積為6.24 km2，占總面積的0.99%；嚴重污染區(qū)面積為4.60 km2，占總面積的0.72%，分布在萊山區(qū)劉家灘附近、牟平區(qū)云溪村海邊，最大氯離子含量是背景值的72.579倍，位于牟平區(qū)云溪村海邊。由此可以推斷，區(qū)內(nèi)局部氯離子超標主要是由于海水入侵造成。

7)硫酸根：根據(jù)分析得知(見圖8)，區(qū)內(nèi)地下水硫酸根離子評價為未污染區(qū)的面積為593.70 km2，占總面積的93.35%；評價為污染區(qū)的面積為42.30 km2。其中：輕微污染的面積為38.41 km2，占總面積的6.04%；中等污染區(qū)的面積為3.89 km2，占總面積的0.61%，分布在萊山區(qū)劉家灘及牟平區(qū)云溪村海邊，最大硫酸根含量是背景值的3.000倍，位于牟平區(qū)云溪村海邊。

圖8 地下水硫酸根污染分區(qū)圖

8)銨離子(以N計)：根據(jù)分析得知(見圖9)，區(qū)內(nèi)銨離子評價為未污染區(qū)面積為606.81 km2，占總面積的95.41%；評價為污染區(qū)的面積為29.19 km2。其中：輕微污染區(qū)的面積為20.82 km2，占總面積的3.27%；中度污染區(qū)的面積為5.20 km2，占總面積的0.82%，主要分布在芝罘區(qū)北馬路、陽光100附近；較重污染區(qū)的面積為1.80 km2，占總面積的0.28%；嚴重污染區(qū)的面積為1.37 km2，占總面積的0.22%，最大銨離子含量是背景值的112倍，位于高新區(qū)馬山附近。

圖9 地下水銨離子(以N計)污染分區(qū)圖

9)亞硝酸根(以N計)：由分析得知(見圖10)，區(qū)內(nèi)地下水亞硝酸跟離子評價為未污染區(qū)的面積為608.07 km2，占總面積的95.61%；評價為污染區(qū)的面積為27.93 km2。其中：輕微污染區(qū)的面積為16.95 km2，占總面積的2.67%；中度污染區(qū)的面積為5.52 km2，占的總面積的0.87%，分布在芝罘區(qū)合成革及牟平區(qū)林家疃附近；較重污染區(qū)的面積為2.33 km2，占總面積的0.37%；嚴重污染區(qū)的面積為3.13 km2，占總面積的0.49%，最大亞硝酸根含量是背景值的16.935倍，位于牟平區(qū)呂格莊附近。

圖10 地下水亞硝酸根(以N計)污染分區(qū)圖

10)硝酸根離子(以N計)：由分析可以明顯看出(見圖11)，區(qū)內(nèi)地下水硝酸根污染不容樂觀，處于未污染區(qū)的面積僅有350.20 km2，占總面積的55.06%，污染區(qū)的面積為285.80 km2。其中：輕微污染區(qū)面積為238.54 km2，占總面積的37.51%；中度污染區(qū)的面積為37.02 km2，占總面積的5.82%，主要分布在武寧鎮(zhèn)、大窯鎮(zhèn)及姜格莊鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)；較重污染區(qū)的面積為9.44 km2，占總面積的1.48%，主要分布在牟平區(qū)芷坊、西山北頭、趙家莊及宋家莊；嚴重污染區(qū)的面積為0.88 km2，占總面積的0.14%，分布在芝罘區(qū)得利村菜園內(nèi)、牟平區(qū)小埠子村、姜格莊雙林前等地，局部最大硝酸根離子含量是背景值的9.032倍，位于牟平區(qū)姜格莊鎮(zhèn)。

圖11 地下水硝酸根離子(以N計)污染分區(qū)圖

11)其它金屬離子(Mn、Fe、Cd、Pb)及氰化物：根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果得知，區(qū)內(nèi)Mn、Fe、Cd、Pb及氰化物污染屬于點狀污染(見圖12)。

圖12 地下水其它金屬離子污染分區(qū)圖

Mn：區(qū)內(nèi)地下水Mn含量高于背景值的有14處，其中輕微污染的樣品6個，中等污染的樣品有3個，位于芝罘區(qū)合成革、高新區(qū)西譚家泊和牟平區(qū)照格莊，嚴重污染的樣品有5個，分別位于芝罘區(qū)北馬路、于家莊南部、東山北頭北部、呂格莊西部、大莊西北部，最大錳離子含量為背景值的13.333倍，位于大莊西北部。

Fe：輕微污染的有一處，位于高新區(qū)馬山附近；中度污染的有一處，位于南觀西部，鐵含量是背景值的3.200倍。

Cd：區(qū)內(nèi)地下水僅有萊山區(qū)望桿墩附近一處Cd污染，屬于輕微污染。

Pb：區(qū)內(nèi)鉛含量大于背景值的有四個，都屬于嚴重污染，均位于臺灣工業(yè)園區(qū)東北部，最大鉛含量為背景值的80倍，最小也有背景值的10倍。

氰化物：區(qū)內(nèi)地下水僅有幸福八村南部一處氰化物污染，屬于中度污染。

3.2.2 綜合性分析評價

在進行單指標分析評價的基礎(chǔ)上，本次工作針對氯離子、總硬度、溶解性固體、耗氧量、硝酸根離子(以N計)、銨離子(以N計)、鈉離子、亞硝酸根離子(以N計)、PH、硫酸根離子這10個評價因子進行綜合污染指數(shù)評價。據(jù)統(tǒng)計分析得知，區(qū)內(nèi)地下水未污染區(qū)面積為273.16 km2，占總面積的42.95%，污染區(qū)面積為362.84 km2。其中：輕微污染區(qū)面積為269.16 km2，占總面積的42.32%；中等污染區(qū)面積為52.79 km2，占總面積的8.30%；較重污染區(qū)面積為22.26 km2，占總面積的3.25%；處于嚴重污染區(qū)面積為20.22 km2，占總面積的3.18%(見圖13)。處于較重污染區(qū)與嚴重污染區(qū)的地下水主要分布于劉家灘、郭家屯、呂格莊、臺灣工業(yè)園等地附近，下面針對以上四處地下水污染區(qū)進行代表性分析評價，分析區(qū)內(nèi)污染地下水主要污染物組成類型。

圖13 地下水綜合污染分區(qū)圖

1)劉家灘：污染面積約10.32 km2，局部最大污染指數(shù)14.605，在該區(qū)附近地下水污染主要為氯離子、鈉離子和耗氧量、礦化度。

2)馬山村：污染面積約7.39 km2,局部最大污染指數(shù)39.826結(jié)合單指標，該區(qū)主要為銨離子嚴重超標。

3)呂格莊：污染面積約6.57 km2，局部最大污染指數(shù)16.281，該處主要發(fā)現(xiàn)亞硝酸根嚴重超標地下水。

4)臺灣工業(yè)園：污染面積約41.40 km2，局部最大污染指數(shù)52.899，該處主要存在鈉、氯、耗氧量、礦化度、總硬度嚴重超標。

結(jié)合單指標與綜合指標分析得知，造成區(qū)內(nèi)綜合地下水指標超標的主要因子為鈉、氯、耗氧量、礦化度、總硬度、銨離子和亞硝酸根。主要分三類：第一類，萊山區(qū)劉家灘和臺灣工業(yè)園區(qū)附近污染，主要由于海水入侵造成的鈉離子、氯離子、耗氧量、礦化度和總硬度超標；第二類，郭家屯附近銨離子超標造成的地下水污染，主要是由于化肥農(nóng)藥以及人畜糞便污染造成；第三類，呂格莊亞硝酸根離子造成的地下水污染，主要是由于農(nóng)藥化肥的使用造成的。此外單指標硝酸根離子處于較重污染以下等級的地下水較多，未污染級別相對較少，并且有繼續(xù)發(fā)展的態(tài)勢，因此硝酸根離子超標現(xiàn)象也不容忽視。

4 對研究區(qū)地下水污染防治建議

1)對重點工業(yè)污染源進行重點治理，對直接或間接向飲用水源地排放污水的工礦企業(yè)加大治理力度；堅持達標排放，大力提倡修建不同規(guī)模的污水處理廠，采取“誰污染，誰治理”的原則，收取治污費。尤其針對一些小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)工廠企業(yè)，其設(shè)備簡陋，生產(chǎn)工藝簡單，排出的污廢水有害組分濃度較高，環(huán)保部門應加大監(jiān)督力度。

2)嚴禁污水直接排放和利用，開展中水綜合利用，提高中水利用率，不但減少了對地下水的污染，還有效利用了水資源。

3)村(居)民設(shè)立固定統(tǒng)一的堆放場，由鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)一收集，集中送到垃圾處理場進行處理。

4)積極推廣有機肥，同時推廣生物防治病蟲害技術(shù)，飲用水源區(qū)內(nèi)限制農(nóng)藥、化肥施用量，減少對地下水的污染。

5)合理科學地開采利用地下水，防止水質(zhì)進一步惡化；嚴禁在河道濫采砂，保護含水層。