溫長(zhǎng)洲

（廣東省汕尾生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東 汕尾 516600）

1 引言

我國(guó)1/3水資源為地下水。隨著人口的迅速增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，每個(gè)大城市都會(huì)有一個(gè)工業(yè)區(qū)，因此不可避免地帶來(lái)日益嚴(yán)重的地下水污染問(wèn)題。地下水不僅是淡水的主要來(lái)源，也是復(fù)雜生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的敏感組成部分，因此，地下水水質(zhì)的波動(dòng)往往會(huì)影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的自然平衡以及人體的健康狀態(tài)。地下水具有隱蔽性高、不可逆轉(zhuǎn)、構(gòu)成復(fù)雜等特點(diǎn)，導(dǎo)致其一旦被污染，就很難再恢復(fù)，因而造成不可估量的損失。

本文選擇某典型化學(xué)工業(yè)園區(qū)作為分析對(duì)象，對(duì)園區(qū)地下水常規(guī)指標(biāo)與特征指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)地下水質(zhì)量、進(jìn)行污染評(píng)價(jià)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為地下水的保護(hù)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考意見(jiàn)[1]。

2 調(diào)查分布設(shè)計(jì)

2.1 園區(qū)概況及測(cè)點(diǎn)

本文所選擇的工業(yè)園區(qū)位于遼寧省某化工工業(yè)密集區(qū)，面積大約為17 km2，是主要以石油化工產(chǎn)品加工、精細(xì)化工項(xiàng)目為主的工業(yè)園區(qū)。本次研究共在園區(qū)附近設(shè)置潛水監(jiān)測(cè)井10個(gè)，在地下水上游設(shè)置1個(gè)，園區(qū)邊界設(shè)置4個(gè)，垂直于水流方向設(shè)置2個(gè)，園區(qū)內(nèi)部設(shè)置3個(gè)。井眼測(cè)試結(jié)果表明，園區(qū)內(nèi)地下水埋深主要在0.9～3.5 m，部分區(qū)域最大埋深可達(dá)到8 m左右。本文所采用數(shù)據(jù)來(lái)源于《全國(guó)地下水調(diào)查評(píng)估項(xiàng)目-遼寧省地下水基礎(chǔ)環(huán)境狀況調(diào)查評(píng)估》。

2.2 監(jiān)測(cè)指標(biāo)的確定

由于工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)眾多，行業(yè)復(fù)雜，生產(chǎn)工藝不同，所造成的污染種類(lèi)也不同。本文選取《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）中地下水水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)中16項(xiàng)一般化學(xué)指標(biāo)、2項(xiàng)微生物指標(biāo)、15項(xiàng)毒理學(xué)指標(biāo)，作為33項(xiàng)必測(cè)指標(biāo)；根據(jù)各種工業(yè)污染源的獨(dú)特表現(xiàn)，從《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）中地下水水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)中選擇28項(xiàng)毒理學(xué)指標(biāo)作為特征指標(biāo)；根據(jù)工業(yè)園區(qū)原材料、產(chǎn)物分析以及專(zhuān)業(yè)人士訪談選取1項(xiàng)指標(biāo)作為補(bǔ)充指標(biāo)，對(duì)地下水污染特征進(jìn)行描述。綜合上述，本次試驗(yàn)中選擇的監(jiān)測(cè)指標(biāo)共計(jì)62項(xiàng)，詳見(jiàn)表1。

表1 地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)（不含補(bǔ)充指標(biāo)）

2.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

目前應(yīng)用比較廣泛的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法和模型主要有綜合指數(shù)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色聚類(lèi)法等。本文采用單指標(biāo)聯(lián)合內(nèi)梅羅指數(shù)綜合評(píng)價(jià)法，該方法有計(jì)算簡(jiǎn)單、運(yùn)算量小、概念清晰等優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)存在一定的誤差。為了彌補(bǔ)這種缺點(diǎn)，本文采用ArcGIS中的插值分析方法對(duì)水質(zhì)特征在園區(qū)內(nèi)的分布進(jìn)行數(shù)值模擬，將各個(gè)點(diǎn)位的水質(zhì)特質(zhì)與整體園區(qū)的水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)性的描述，突出重點(diǎn)污染區(qū)域，還原地下水特征[2]。

3 地下水污染特征結(jié)果

3.1 地下水特征分類(lèi)

根據(jù)2017年施行的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)飲用水、工農(nóng)業(yè)用水的質(zhì)量要求，將各項(xiàng)指標(biāo)濃度從高至低分成五大類(lèi)。Ⅰ類(lèi)，水中各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)濃度低，適用于各種用途；Ⅱ類(lèi)，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)濃度較低，適用于各種用途；Ⅲ類(lèi)，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)濃度中等，適用于集中生活飲用水及工農(nóng)業(yè)用水；Ⅳ類(lèi)，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)濃度較高，大多用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)用水；Ⅴ類(lèi)，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)濃度高，不可直接使用，需要進(jìn)行評(píng)價(jià)后，符合條件方可使用。

3.2 結(jié)果分析

（1）結(jié)果分析方法介紹

首先使用單指標(biāo)確定地下水各項(xiàng)指標(biāo)的質(zhì)量類(lèi)別，其次，利用綜合評(píng)價(jià)分值的劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定各項(xiàng)指標(biāo)的Fi值，詳見(jiàn)表2。

表2 各項(xiàng)指標(biāo)Fi值一覽表

利用如下公式對(duì)地下水污染等級(jí)進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)：

式中，為所有指標(biāo)評(píng)估價(jià)值的平均值，F(xiàn)max為某一項(xiàng)指標(biāo)最大評(píng)價(jià)值，n為項(xiàng)數(shù)。

根據(jù)F值對(duì)地下水污染情況進(jìn)行分類(lèi)，詳見(jiàn)表3。

表3 地下水質(zhì)量分類(lèi)區(qū)間

對(duì)各個(gè)點(diǎn)位水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上游點(diǎn)位水質(zhì)良好，適合作為飲用水；其他點(diǎn)位的水質(zhì)均為Ⅳ類(lèi)或者Ⅴ類(lèi)。綜合分析，本園區(qū)內(nèi)地下水的污染因子主要有氯化物、錳、氨氮、氟化物、硝酸鹽氮、砷、1，2二氯乙烷和五氯酚、硫酸鹽。由于工業(yè)園區(qū)的產(chǎn)物以芳香族氟化物為主，工藝復(fù)雜，該園區(qū)的生產(chǎn)嚴(yán)重污染了地下水并且有擴(kuò)散跡象，不宜飲用。

3.3 地下水質(zhì)量分布

根據(jù)各個(gè)點(diǎn)位的地下水質(zhì)量F值計(jì)算結(jié)算，利用ArcGIS中的反距離權(quán)重法，對(duì)整個(gè)園區(qū)的地下水質(zhì)量進(jìn)行數(shù)值模擬[3]。模擬結(jié)果得到：在園區(qū)范圍內(nèi)，上游水質(zhì)質(zhì)量?jī)?yōu)良，進(jìn)入園區(qū)后，地下水質(zhì)量迅速下降；受到化學(xué)生產(chǎn)的影響，導(dǎo)致整個(gè)園區(qū)附近水質(zhì)質(zhì)量均為Ⅳ類(lèi)或Ⅴ類(lèi)，不宜飲用；下游區(qū)域水質(zhì)則更差[4-5]。

4 地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

本文依據(jù)地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)飲用水目標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，最終選擇13個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，包括6個(gè)致癌風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)：砷、六價(jià)鉻、三氯甲烷、二氯甲烷、1，2二氯乙烷以及五氯酚；7個(gè)非致癌風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)：鐵、錳、汞、氟化物、氨氮、亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮。

4.1 評(píng)價(jià)模型

使用美國(guó)EPA推薦的評(píng)價(jià)模型。

地下水暴露量（致癌效應(yīng)）公式：

式中，CGWERca為飲用受影響地下水對(duì)應(yīng)的暴露量（致癌效應(yīng)）L·kg-1·d-1，GWCR為每日飲水量，L·d-1；EF為暴露頻率，d·a-1；ED為暴露期，a；BW為體重，kg；ATca為致癌效應(yīng)平均時(shí)間，d。

單一致癌物風(fēng)險(xiǎn)：

式中，CRcgw為單一致癌物致癌風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)量綱；Cgw為污染物濃度，mg·L-1；SFo為飲用致癌的加權(quán)系數(shù)，mg污染物·kg-1體重·d-1

地下水暴露量（非致癌效應(yīng)）公式：

式中，CGWERnc為飲用受影響地下水對(duì)應(yīng)的暴露量（致癌效應(yīng)）L·kg-1·d-1。ATnc為非致癌效應(yīng)平均時(shí)間，d。

單一污染物非致癌危害商用公式：

式中，HQcgw為單一污染物的非致癌危害商，無(wú)量綱；Cgw為污染物濃度，mg·L-1；RfDo為經(jīng)口攝入?yún)⒄障禂?shù)，mg污染物·kg-1體重·d-1；WAF為暴露與地下水的參考劑量分配系數(shù)，無(wú)量綱。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

通過(guò)模型計(jì)算，致癌風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表4。

表4 致癌風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)對(duì)表4進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)上游點(diǎn)位致癌風(fēng)險(xiǎn)最低，只要對(duì)砷和六價(jià)鉻進(jìn)行防范即可；工業(yè)園內(nèi)部致癌風(fēng)險(xiǎn)水平較高，達(dá)到五級(jí)，五氯酚、砷、六價(jià)鉻以及1，2二氯乙烷的致癌風(fēng)險(xiǎn)整體超過(guò)了30%，需要對(duì)這幾種成分進(jìn)行針對(duì)性治理。

4.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估趨勢(shì)模擬

利用差值分析，將園區(qū)內(nèi)各點(diǎn)位的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估轉(zhuǎn)化為連續(xù)性的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，整體分析區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)情況。通過(guò)模擬結(jié)果看出：中心區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)高，呈現(xiàn)向四周擴(kuò)散的趨勢(shì)，總的來(lái)說(shuō)對(duì)周邊區(qū)域影響較??；同時(shí)針對(duì)個(gè)別風(fēng)險(xiǎn)較高的點(diǎn)位，需要引起關(guān)注，及時(shí)采取相應(yīng)的治理措施，避免風(fēng)險(xiǎn)外溢。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工業(yè)園區(qū)10個(gè)點(diǎn)位的地下水進(jìn)行質(zhì)量、污染評(píng)價(jià)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，可以發(fā)現(xiàn)園區(qū)上游水質(zhì)較好，符合飲用條件；但是園區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)量很差，主要有氯化物、錳、氨氮、氟化物、硝酸鹽氮、砷、1，2二氯乙烷和五氯酚、硫酸鹽等污染因子，其來(lái)源大部分為工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)。目前，園區(qū)各個(gè)點(diǎn)位均有較大的致癌風(fēng)險(xiǎn)，主要的致癌指標(biāo)有五氯酚、砷、六價(jià)鉻以及1，2二氯乙烷等，整體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，屬于可以接受的水平。但是從分析來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)仍然呈現(xiàn)擴(kuò)散的趨勢(shì)，下一步應(yīng)根據(jù)該園區(qū)的水文地質(zhì)條件，對(duì)地下水污染趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)有效地采取合理措施來(lái)應(yīng)對(duì)地下水的污染，避免對(duì)地下水質(zhì)帶來(lái)不可估量的損失。