張磊等
摘 要:為了解地下水污染現(xiàn)狀,選擇典型化工園區(qū)開(kāi)展地下水環(huán)境調(diào)查及評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,8項(xiàng)指標(biāo)(總硬度、硫酸鹽、錳、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、總大腸菌群數(shù))超出《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),1個(gè)監(jiān)測(cè)井的地下水受到有機(jī)污染物1,2-二氯乙烷、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷輕污染,受到氯仿中污染,有機(jī)污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)均低于可接受風(fēng)險(xiǎn)水平。
關(guān)鍵詞:地下水;環(huán)境調(diào)查;評(píng)價(jià);化工園區(qū)
中圖分類(lèi)號(hào) X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2015)18-87-04
Environment Survey and Assessment of Typical Chemical Industrial Park Groundwater
Zhang Lei et al.
(Nanjing Research Institute of Environmental Protection,Nanjing 210013,China)
Abstract:In order to understand the present situation of groundwater environment,the typical chemical industrial park were selected to investigate and assess groundwater environment. The results indicated that the 8 indexes(total hardness,sulfate,Mn,permanganate index,nitrate nitrogen,nitrite nitrogen,ammonia nitrogen,total coliform group)of groundwater exceeded of the Ⅲ grade groundwater quality standard,the pollution grade of 1 Monitoring well was the grade of “l(fā)ight pollution”(1,2-dichloroethane,bromodichloromethane,dibromochloromethane)and the grade of “medium pollution”(chloroform),the total carcinogenic risk and the non-carcinogenic risk of organic pollutants were below the acceptable levels.
Key words:Groundwater;Environment survey;Assessment;Chemical industrial park
地下水是水資源的重要組成部分,據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)水資源總量約為27 940億m3,其中1/3為地下水[1]。隨著人口的增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快,地下水污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。由于地下水的隱蔽性、不可逆性以及構(gòu)成因素的多樣性和系統(tǒng)的復(fù)雜性,其一旦被污染,則再難于恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)[2]。本研究選擇典型化工園區(qū)開(kāi)展地下水環(huán)境調(diào)查,通過(guò)監(jiān)測(cè)地下水中常規(guī)指標(biāo)和特征指標(biāo),開(kāi)展地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以期為環(huán)境管理與健康風(fēng)險(xiǎn)管理提供依據(jù)。
1 調(diào)查部分
1.1 園區(qū)概況及布點(diǎn) 選擇某典型化工園區(qū)開(kāi)展地下水環(huán)境調(diào)查。該化工園區(qū)面積45km2,是以石油化工及其產(chǎn)品的深加工、精細(xì)化工項(xiàng)目為主要內(nèi)容的化工開(kāi)發(fā)區(qū)。共布設(shè)潛水監(jiān)測(cè)井12個(gè),其中園區(qū)周邊特別是地下水下游地區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)井5個(gè),園區(qū)內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)井7個(gè)。圖1為園區(qū)主要企業(yè)集中區(qū)內(nèi)zk04、zk06、zk07、zk08監(jiān)測(cè)井水文地質(zhì)剖面圖。對(duì)監(jiān)測(cè)井測(cè)量的結(jié)果表明,區(qū)內(nèi)潛水位埋深在0.9~3.1m,大部分地區(qū)的潛水位埋在1.1~2.0m,潛水水位在1.3~9.7m,區(qū)內(nèi)孔隙潛水水位和水位埋深基本上與地勢(shì)高差變化趨勢(shì)相一致。
1.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及采樣分析 根據(jù)該化工園區(qū)的主導(dǎo)行業(yè),選擇27項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)(pH、色、嗅和味、渾濁度、總硬度、全鹽量、硫酸鹽、氯離子、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)性酚類(lèi)、陰離子合成洗滌劑、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、氟化物、氰化物、汞、砷、硒、鎘、六價(jià)鉻、鉛、總大腸菌群)和96項(xiàng)特征指標(biāo)(石油類(lèi)、磷酸鹽、硫化物、動(dòng)植物油、烷烴、烯烴、苯類(lèi)、鹵代烴、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、硝基苯類(lèi))開(kāi)展監(jiān)測(cè)。地下水監(jiān)測(cè)樣品采集與保存參照《地下水調(diào)查環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行,地下水樣品的分析按照《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T164-2004)中指定的方法進(jìn)行。
1.3 評(píng)價(jià)方法 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)中的單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)方法和綜合評(píng)價(jià)[3]。對(duì)于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)之外的指標(biāo),微量有機(jī)污染物組分采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中“集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值”[4]及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中“水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)及限值”[5]進(jìn)行評(píng)價(jià)。超標(biāo)的依據(jù)是以各自標(biāo)準(zhǔn)的III類(lèi)限值為基準(zhǔn)。地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)采用綜合評(píng)價(jià)加附注的評(píng)分法:按表1分別確定單項(xiàng)組分(不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo))評(píng)價(jià)分值Fi,按[F=((F2+F2max)/2)]計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F。根據(jù)F值,按表2劃分地下水質(zhì)量級(jí)別,再將細(xì)菌性指標(biāo)評(píng)價(jià)類(lèi)別注在級(jí)別定名之后。計(jì)算式中[F]為各單項(xiàng)組分評(píng)分值Fi的平均值,F(xiàn)max為單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi中的最大值。
地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)反映地下水受人類(lèi)活動(dòng)影響的污染程度。污染指數(shù)法是當(dāng)前在地下水污染評(píng)價(jià)中最常用的評(píng)價(jià)方法[6]。評(píng)價(jià)過(guò)程中,在除去背景值的前提下,以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為對(duì)照,能直觀反映人為影響,同時(shí)反映水化學(xué)指標(biāo)超過(guò)國(guó)際公認(rèn)危害標(biāo)準(zhǔn)的程度。采用單污染指數(shù)Pki法進(jìn)行地下水特征污染物污染評(píng)價(jià)。單污染指數(shù)計(jì)算公式:Pki=(C-C0)/CH,式中Pki為某評(píng)價(jià)因子的單項(xiàng)污染指數(shù),無(wú)量綱;C為地下水中某評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)濃度值,mg/L;C0為地下水中某評(píng)價(jià)因子的背景值(對(duì)于背景值或?qū)φ罩滴礄z出項(xiàng)及有機(jī)指標(biāo)取零),mg/L;CH為地下水中某評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)值,mg/L。根據(jù)污染指數(shù)依據(jù)表3進(jìn)行污染分級(jí)。
健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在環(huán)境調(diào)查的基礎(chǔ)上,分析污染物對(duì)人群的主要暴露途徑,評(píng)估污染物對(duì)人體健康的致癌風(fēng)險(xiǎn)和危害水平。
2 調(diào)查結(jié)果與評(píng)價(jià)
2.1 地下水檢測(cè)結(jié)果 27項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)和4項(xiàng)特征指標(biāo)(1,2-二氯乙烷、氯仿、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4,其余特征指標(biāo)均未檢出。
2.2 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià) 對(duì)色度等27項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)和4項(xiàng)特征指標(biāo)(1,2-二氯乙烷、氯仿、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷)進(jìn)行評(píng)價(jià)。超標(biāo)項(xiàng)目見(jiàn)表5。由表5可知:8項(xiàng)常規(guī)超標(biāo)指標(biāo),總硬度、硫酸鹽、錳、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、總大腸菌群數(shù)超標(biāo)率分別為:33.3%、8.3%、25%、8.3%、25%、8.3%、8.3%、100%。
采用加附注的評(píng)分法進(jìn)行地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià),結(jié)果表明,12組水樣中較差(Ⅴ類(lèi))有7組,占總數(shù)的58.3%;良好(Ⅴ類(lèi))有5組,占總數(shù)的41.7%。
分析其原因,總硬度、錳指標(biāo)超標(biāo)應(yīng)與環(huán)境背景值有關(guān),高錳酸鹽指數(shù)硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、總大腸菌群數(shù)超標(biāo)應(yīng)與生活污染、農(nóng)業(yè)污染相關(guān)。
2.3 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià) 對(duì)檢出的地下水特征有機(jī)污染進(jìn)行地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià),結(jié)果顯示:該工業(yè)園區(qū)1個(gè)監(jiān)測(cè)井(ZK08井)存在特征有機(jī)污染指標(biāo)檢出,其特征有機(jī)污染因子污染等級(jí)見(jiàn)表6。由表6可知:1個(gè)監(jiān)測(cè)井(ZK08井)的地下水受到1,2-二氯乙烷、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷輕污染,受到氯仿中污染。分析原因應(yīng)與園區(qū)化工企業(yè)的工業(yè)污染相關(guān),本次調(diào)查點(diǎn)位密度較小,不足以確定污染源位置及污染區(qū)域大小。
2.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 根據(jù)污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果,選擇1,2-二氯乙烷、氯仿、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷4項(xiàng)污染物作為關(guān)注污染物進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。園區(qū)內(nèi)飲用水為市政自來(lái)水,因此不考慮飲用地下水這一暴露途徑。暴露途徑確定為非敏感場(chǎng)地(工業(yè)用地)情景下吸入室外空氣中來(lái)自地下水的氣態(tài)污染物途徑及吸入室內(nèi)空氣中來(lái)自地下水的氣態(tài)污染途徑。
根據(jù)《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》非敏感用地條件下污染物吸入空氣中來(lái)自地下水的氣態(tài)污染物途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式為:[CR=VF×DAIRa×EFa×EDaBWa×ATca][×Cgw×SFi];非致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式為[HQ=VF×][DAIRa×EFa×EDaBwa×ATnc×CgwRfDi×SAF]。式中CR為致癌風(fēng)險(xiǎn),無(wú)量綱;HQ為非致癌風(fēng)險(xiǎn),無(wú)量綱;VF為地下水中污染物擴(kuò)散進(jìn)入空氣的揮發(fā)因子,L/m3;DAIRa為成人每日空氣呼吸量,m3/d;EFa為成人的暴露頻率,d/a;EDa為成人暴露期,a;BWa為成人體重,kg;ATca為致癌效應(yīng)平均時(shí)間,d;ATnc為非致癌效應(yīng)平均時(shí)間,d;Cgw為地下水中污染物濃度,mg/L;SFi為呼吸吸入致癌斜率因子,(mg/kg·d)-1;RfDi為呼吸吸入?yún)⒖紕┝?,mg/kg·d;SAF為暴露與土壤的參考劑量分配系數(shù),無(wú)量綱[7]。
采用《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》推薦參數(shù)計(jì)算污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知,1,2-二氯乙烷、氯仿、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷4項(xiàng)污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)小于《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定的可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平1E-06,非致癌風(fēng)險(xiǎn)小于《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定的可接受非致癌風(fēng)險(xiǎn)水平1,說(shuō)明致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)均低于可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平。
3 結(jié)論和建議
(1)該園區(qū)潛水地下水總硬度、硫酸鹽、錳、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、總大腸菌群數(shù)8項(xiàng)指標(biāo)超出《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),12組水樣中較差(Ⅴ類(lèi))有7組,占總數(shù)的58.3%;良好(Ⅴ類(lèi))水有5組,占總數(shù)的41.7%。說(shuō)明該園區(qū)潛水地下水受到了一定程度的生活污染和農(nóng)業(yè)污染。
(2)對(duì)檢出的地下水特征有機(jī)污染進(jìn)行地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià),結(jié)果表明,1個(gè)監(jiān)測(cè)井(ZK08井)的地下水受到1,2-二氯乙烷、溴二氯甲烷、二溴氯甲烷輕污染,受到氯仿中污染。說(shuō)明該園區(qū)潛水地下水受到園區(qū)化工企業(yè)的有機(jī)物污染,但有機(jī)物污染的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)均低于可接受風(fēng)險(xiǎn)水平。
(3)針對(duì)地下水受到的生活污染和農(nóng)業(yè)污染,應(yīng)將地下水污染治理與地表水污染治理相結(jié)合,將園區(qū)地下水污染治理與區(qū)域水環(huán)境治理相結(jié)合,逐步提高生活污水和生活垃圾的處理率,加強(qiáng)養(yǎng)殖業(yè)的污染治理,減少種植業(yè)的污染排放。
(4)針對(duì)地下水受到的工業(yè)污染,應(yīng)在重點(diǎn)地區(qū)增加地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,結(jié)合污染源調(diào)查確定地下水污染來(lái)源和污染面積,對(duì)污染源進(jìn)行治理切斷工業(yè)有機(jī)污染進(jìn)入地下水的途徑,防止地下水進(jìn)一步受到污染。對(duì)已污染的區(qū)域可通過(guò)原位化學(xué)法或微生物法進(jìn)行治理,也可在污染區(qū)下游設(shè)置可滲透性反應(yīng)墻防止污染的進(jìn)一步擴(kuò)散,從而控制地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)。
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