上海地区浅层地下水有机污染基本特征.pdf

S h a n g h a i L a n dR S O Z t F C e S上海国土资源鼹 上海地区浅层地下水有机污染基本特征 李金柱(上海市地质调查研究院，上海2 0 0 0 7 2)摘 要：上海地区浅层地下水中含有不同种类的有机物，大多数检出浓度相对较低，并呈散点状空间分布特征。局部地段存在有机物聚集与含量偏高，与以往的工业污染源关系密切。环境治理成效的显现将使地下水中有机物 的检出与含量进一步降低。关键词：地下水；有机污染；潜水层；水环境质量 中图分类号：P 6 4 1 3 文献标识码：A 文章编号：2 0 9 5-1 3 2 9(2 0 1 2)0 2 0 0 2 5 0 4 水土污染关乎人类健康和经济社会的可持续发 展，受到各级政府的高度重视，也是国内外学术界关 注的热点研究领域，相关的调查与研究成果众多 1 墙 。上海浅层地下水埋藏浅，主要接受大气降水和地表水 体的入渗补给。受工业“三废”排放、农业施用化肥 农药、生活垃圾不合理处置等因素影响，有毒有害和 有机污染物在土壤中逐渐蓄积。受污土壤经大气降水 或灌溉等作用，有害物质随入渗水污染浅层地下水，使地下水环境质量受到一定影响”。进入地下水中的 有机物大多很难通过自然降解过程净化，其会长期存 在并发生积聚，由此对生态环境及人体健康造成潜在 危害。本文基于近年来开展的上海市域地下水污染调 查评价项 目，对上海地区浅层地下水的有机污染状况 与特征进行初步分析。1 浅层地下水基本情况 上海浅层地下水含水层为全新世中晚期的河口一 滨海相沉积物，全市普遍分布，底板埋深3-2 5 m不 等，厚度介于2 5-2 4 m。结构有两类，一是以单一粘性 土为介质的孔隙水；另一为上部粘性土、下部以砂性 土为介质的孔隙水。砂性土主要分布在河口砂岛、陆 _ 收稿日期：2o120423 修订日期：201204。30 作者简介：李金柱(1963一)，男，高级工程师，主要从 事城市环境地质研究 电子邮箱：lijinzhu1963126corn 联系电话：[phone] 基金项目：中国地质调查局“长江三角洲地区地 下水污染调查评价 (1 2 1 2 0 1 O 6 3 4 4 0 1)中国地质调查局“长江三角洲经 济区地质环境综合调查评价与区划(1 2 1 2 0 1 0 8 1 3 1 0 5)域河道和滨海地带。地下水与大气降水关系密切，水 位埋深一般为0 5 1 5 m 。2 浅层地下水有机污染状况 2 1调查取样与分析检测 对全市进行面上调查，并取样分析。取样中的1 3 是 利用郊区县农户家的土井，另近2 3 采用现场挖坑采样。土井深度通常在2 0-3 2 m，平均2 5 m；现场挖坑深度在 1 8-3 9 m，平均2 2 m。为查明典型污染源对浅层地下水 有机污染的影响，在个别污染源点附近实施剖面挖坑采 样测试每套水样的有机测试项目分必测指标和选测指标两 类，必测有机指标为卤代烃类1 5 项、氯代苯类5 项、单环 芳烃类5 项、多环芳烃1 项和有机氯农药1 1 N。选测有机 指标为氯代苯类2 项、单环芳烃类3 项、多环芳烃类1 5 项 和有机氯指标6 项。2 2有机污染物检出状况 按标准检 出限，上海地区浅层地下水中除多环芳 烃外其他种类有机指标均有不同程度的检出，但含量 通常不高，超标率很低。其 中：挥发性类有机指标检 出率最高为1 0 1，检出的有机指标有三氯甲烷、二氯 甲烷、1，2-二氯乙烷、1，2-二氯丙烷、一溴二氯甲烷、一氯二溴甲烷和溴仿7 项，氯代苯类检出氯苯、1，2 二 氯苯和1，4二氯苯3 项，单环芳烃类检 出苯、甲苯、乙 苯和二甲苯4 项，有机氯农药类检出了总六六六和总滴 滴涕2 项。超标的有机指标有4 项，分别为挥发性有机 指标 中的二氯甲烷和三氯甲烷，单环芳烃类中的苯和 乙苯。从沉积环境上看，滨海平原沉积相中检出有机物 2 0 1 2 年第3 3 卷第2 期 l 2 5 上海国土资源 S h a n g h a i L a n d R e s o u m e 的点数与种类较多，河流边滩沉积相次之，湖沼沉积 相再次，河 口砂岛沉积相最少。从区域上有机指标的检出类别来看，挥发性指标 检出点数最多，占检出点数的6 4 3；苯系物次之，占 检出点数的2 3 8；氯代苯类占检出点数的7 1；有机 氯农 药最低。按同一有机指标最高检出限，对 比区域性和污染 源点周围的检出状况，区域性浅层地下水中有机指标 检出率不N2 o，污染源周围检出率高达8 3 3。挖坑采样与民井采样对 比分析表明：民井中检出 的有机指标多为挥发性的、沸点相对较低的或是人类 活动影响较大的有机指标，如氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯 甲烷、溴仿、六六六与滴滴涕及其衍生物等 图1 浅层地下水 中综合有机指标 检出分布 图 F i g 1 Th e d i s p e r s i o n f o r c h e c k i n g o u t t he t o t a l t e s t i n g o r g a n i c c o mp o n e n t s i n p h r e a t i c wa t e r 图4 浅层地下水中多环芳烃类有机 指标(环氧七氯)分布状况 Fi g 4 Th e d i s p e r s i o n f o r c h e c k i n g o u t He p t a c h l o r Ep o x i d e o f Po l y c y c l i c Ar o ma t i c Hy d r o c a r b o n s(P AHs)i n p h r e a t i c wa t e r 有机指标，挖坑采样检出的有机指标多为半挥发性、沸点较高、分子量相对较大的指标，如芳烃类、酯酮 类，如氯苯类、单环芳烃和多环芳烃类指标。重复采样点对比结果表明：有机指标在各年度虽 然检出项数不同，但部分指标可重复检出。实地调查 走访表明，重复点邻近污染源，检出的有机指标与污 染厂家使用的原料或成品及产生的废弃物有关。2 3有机污染的空间分布特征 从各类别有机指标及其单项指标、分类指标与综 合指标的检出平面分布特征而言(图1 图7)，浅层地 下水中检出的有机指标呈现出空间分布的散点状和局 部地段的聚合性、高浓度及同类有机指标的共同检出 等特征。图2 浅层地下水中挥发性有机指标 分布状况 F i g 2 Th e d i s p e r s i o n f o r c h e c k i n g o u t t h e V o l a t i l e Or g a n i c Co mp o n e n t s i n p h r e a t i c wa t e r 图5 浅层地下水 中多环芳烃类有机 指标(七氯)分布状况 Fi g 5 Th e d i s p e r s i o n for c h e c k i n g o ut He p t a c hl o r o fP AHs i n p h r e a t i c wa t e r 26 2 0 2 年第3 3 卷第2 期 图3 浅层地下水中单环芳烃类 有机指标分布状况 Fi g 3 T h e d i s p e r s i o n f o r c h e c ki n g o u t t h e S i mpl e Ar o ma t i c Hy d r o c a r b o n o r ga n i c c o mp o n e n t s i n p h r e a t i c wa t e r 图6 浅层地下水中多环芳烃类有机 指标(萘)分布状况 Fi g 6 T h e d i s p e r s i o n f o r c h e c k i n g o u t Na p h tha l e n e o fP AHs i n p h r e a t i c wa t e r 图7 浅层地下水中多环芳烃类有机指标(荧蒽)分布状况 Fi g 7 T h e d i s p e r s i o n f o r c h e c k i ng o u t F l u o r a n t h e n e o f P AHs i n p h r e a t i c wa t e r 从有机污染指标检出的最大值所在位置来看，高 值点均位于有机污染源的邻近地区。如三氯甲烷和苯 的高值点均检于宝山区的某工业园区附近，二氯 甲烷 检 于宝 山区外环线 附近的某染化 厂 区内的污染源堆 放 场地(现已成为环线绿化带)，乙苯则检于浦东新区 的某油漆厂内。重复检出有机指标的点，附近必有有 机污染源存在；区域上检出有机污染指标的多数样点 附近，或有污染源、或与受污河道水的灌溉等人类活 动有关，也由此表明浅层地下水中的有机污染指标来 源与工业“三废”的不合理排放与处置密切相关。2 4典型污染源附近剖面监测 某农药厂建于1 9 5 8 年，原主要生产农用杀虫剂和 植物促生长剂，现已停产拆迁，厂区南有一条宽约2 0 多米的北西向河流。监测剖面设5 个监测点，基本垂直 河流，3 个位于农田，2 个为民井，剖面线监测点距污 染源分别为5 6 m、5 9 m、6 7 m、1 0 7 m和1 6 7 m。该剖面 按月采样测试，分析必测与选测有机指标。从必测有机指标检出的总体状况来看，有1 6 项 指标不同程度检出，其中检出较多的有氯仿、苯并 a 芘，次为1，2-二氯乙烷、苯乙烯、二溴一氯甲烷、总 滴滴涕。但是大部分检出的有机指标检 出的时间不连 续、呈现零散随机、分布规律不明显的现象，常见的 检出月份为4、5、6、9 月，只有氯仿指标呈现过4 个月 的连续检出态势。从选测有机指标的检出状况来看，除与必测指 标有关联外(如有机氯指标与总滴滴涕的各个衍生 物)，主要检出的选测指标以多环芳烃类指标为主，如萘、荧蒽、芘、菲、蒽、屈、苯并 a 蒽、苯并 b 荧 S h a n g h a i L a n d&R e s o l l r c e s上海国土资源簦 蒽指标，其中萘、荧蒽、芘的检出状况有时表现为逐 月检出或间断检出，表明监测点已受到有机指标的影 响，而且重现性也非常明显。对 比剖面监测点在同一时段的测试结果，同一有 机指标的浓度分布具有分带性。如七氯环氧指标，初 始随着与污染源距离的增加，含量呈现出增高趋势，至l O 0-1 3 0 m处达到最高值，随后又快速下降到距污染 源较近处 的含量区域，基本上呈现出一个低一高一低 的浓度分带特征。七氯环氧的这种浓度分带在别处的 监测剖面也有相应体现。该种影响与污染源的间歇性 废气排放有关。3 有机污染的来源和途径 前 已述及，上海地区浅层地下水中有机污染指标 的主要分布区和高值点与工业污染源的分布区范围具有 很好的对应性，说明有机污染物的来源主要为工业厂家“三废”的不合理排放和处置所致，并由此导致流经污 染源附近的地表水体受到不同程度的有机污染，而这些 受污水体又通过不同方式如污灌等进入不同地段的土 壤，以垂向人渗形式进入并污染到浅层地下水。上海地区水网交织，河网密度为6-7 k m k m ，平 均每隔1 0 0-3 0 0 m就有一条河道。由此导致受污水体 扩散范围较广，但也使有机污染指标浓度被稀释而降 低。整个上海市地表水呈现综合性有机污染特征，氨 氮、总磷和石油类是超标 比较明显的指标，高锰酸 盐指数、化学需氧量等综合有机污染指标的污染程度 有所降低。地表水中的污染物主要来源于工业废水排 放、生活及其它废水排放和地面径流输入等。对地表 水的采样分析表明：本市郊 区部分河道和污染源附近 的河流不同程度的检出卤代烃、多环芳烃和有机氯指 标，尽管绝大部分有机指标检出浓度较低，但也有个 别超标指标如1,2 一 二氯乙烷等。由于上海地 区包气带岩性多以粉质粘土为主，其 侧向渗透系数至少要小于垂向渗透系数1 个数量级，因 此，尽管受污地表水体长期作用于河岸，仍难 以对河 流两岸的浅层地下水造成明显影响；在垂向入渗过程 中，短时间、大范围、高强度的地表径流入渗量少，加之包气带粘性土的吸附作用，只有 长期的、间断 性的受污水体不断地重复垂向淋溶、淋滤作用才能影 响到浅层地下水水质。因此，浅层地下水 中的有机污 一 2 0 1 2 if-第3 3 卷第2 期 l 2 7 上海国土资源 S h a n g h a i L a n dR e s o u r c e s 染的主要途径，是工业“三废”的直接污染。由于浅 层地下水径流速度缓慢，由水平径流造成的有机污染 扩散的范围极为有限，而由垂向入渗造成的污染相对 较为明显，多数情况下只有在调查评估后通过准确定 点的采样测试才能发现，由此在区域上呈现为点状污 染，这也可从多条浅层地下水有机污染监测剖面的浓 度分带现象得以佐证。4 结语 上 海 地 区 浅层 地 下水 的有 机 指标 检 出率 相 对 较 低，检出含量也不高。但在典型地段和污染源附近，有机指标的检 出率明显高于区域，也是超标点产生的 地段。从平面分布范围来看，有机指标的影响和污染 范围仍属于点状污染，其污染的来源与工业“三废”的不合理排放有关。随着上海对环境保护与治理力度 的 日益 加强，地 下水 中的有 机污染状 况将进一 步得到 明显降低。参考文献(R e f e r e n c e s)1 U n i t e d S t a t e s E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n Ag e n c y Th e d r i n k i n g wa t e r s t a n d a r d s a n d h e a l t h a d v i s o r i e s(2 0 0 2 E d i t i o n)Z E P A 8 2 2 一 R一 0 2 0 3 8，W a s h i n g t o n US A，20 0 2 2 刘菲，王苏明，陈鸿汉 欧美地下水有机污染调查评价进展 J J 地 质 通报，2 0 1 0，(6)：9 0 7 9 l 7 Li u W a n g S M，Che n H H Pr o g r e s s o f i nve s t i ga t i o n a nd e va l ua t i o n o n g r o u nd wa t e r o r g a ni c c o n t a m i n a n t s i n we s t e r n c o u n t r i e s J Ge o l o g i c a l Bu l l e t i n o fC h i n a，2 0 1 0，(6)：9 0 7-9 1 7 3 文冬光，林 良俊，孙继朝，等 中国东部主要平原地下水质量与污 染评价【J 地球科学一 中国地质 大学学 报，2 0 1 2，3 7(2)：2 2 0 2 2 8 W e n D G，Li n L J，Su n J C，e t a 1 Gr o un dwa t e r q ua l i t y a nd c o nt am i na t i o n a s s e s s m e nt i n t he m a i n pl a i ns of ea s t e r n Ch i n a J Ea r t h S c i e n c e-J o u r n a l o f Ch i n a Un i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s，2 0 1 2，3 7(2)：2 2 0 2 2 8 4 焦殉 地下水土有机污染MNA修复研究综述 J】上海国土资源，2 0 1 1 3 2(2)：3 0 3 5 J i a o X Co mm e n t o n m o ni t or e d na t u r a l a t t e n u a t i o n of o r g a ni c c o n t a mi n a n t s i n s o i l a n d g r o u n d wa t e r【J Sh a n g h a i L a n d R e s o u r c e s，2 0 1 1，3 2(2)：3 0 3 5 5 高存荣，王俊桃 我 国6 9 个城市地下水有机污染特 征研 究 J l 地 球学报，2 0 1 1，(5)：5 8 1-5 9 1 G a o C R，W a ng J TR e s e ar ch o n gr ou ndw a t e r or ga ni c c o n t a mi n a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s i n 6 9 c i t i e s o f Ch i n a J Ac t a Ge o s e i e n t i c a S i n i e a，2 0 1 1，(5)：5 8 1 5 9 1 6 石建省，王昭，张兆 吉，等华北 平原地下水有 机污染特征初 步分 析 J 生态环境学报，2 0 1 1，(1 1)：1 6 9 5 1 6 9 9 S hi J S，W a n g Z，Zh a n g Z J，e t a 1 Pr e l i m i n a r y a n a l ys i s o n t h e o r g a n i c c o n t a mi n a t i o n o f g r o u n d wa t e r i n t h e No r t h Ch i n a P l a i n J E c o l o g y a n dE n v i r o n me n t a l S c i e n c e s，2 0 1 1，(1 1)：1 6 9 5 1 6 9 9 7 费宇红，张兆吉，杨梅，等 滹沱河平原地下水有机污染健康风险 评价 J _ 上海地质，2 0 1 0，3 1(2)：1 3 1 9 Fe i Y H，Zh a ng Z J，Ya ng M，e t a 1 H e a l t h r i s k a s s e s s me nt o f g r o u n d w a t e r o r g a n i c p o l lu t i o n i n t h e H u t u o h e p l a i n J S h a n g h a i G e o l o gy，2 0 1 0，3 1(2)：1 3 1 9 8 房浩，何 庆成，戚琦 基于GI S 应 用DA T UM模 型评 价地 下水环境 脆 弱性 J 上海国土资源，2 0 1 2，3 3(1)：6 2 6 6，7 0 F a n g H，He Q c，Q i Q As s e s s i n g t h e v u l n e r a b i l i t y o f g r o und wa t e r e n v i r o n me n t s u s i n g t h e DA T UM mo d e l a n d GI S J S h a n g h a i L a n dRe s o u r c e s，2 0 1 2，3 3(1)：6 2 6 6，7 0 9】夏 晨，李金柱，何 中发上海市浅层地 下水环境地球 化学 背景值 研 究 上海地质，2 0 0 6，2 7(1)：2 4 2 8 X i a C，Li J Z，He Z F Re s e a r c h on ge o c h e m i s t r y b a c k g r o u nd v a l u e f o r s u b s u r f a c c wa t e r i n S ha n g h a i J Sh a n g ha f G e o l o gy，2 0 0 6，2 7(1)：2 4 2 8 1 O 李金柱 庙 行地 区铬渣填 埋对地 下水 水质 的影响 J 上海地 质，1 9 9 4，1 5(4)：4 7 6 1 Li J Z Th e e f f e c t s o f c h r o m i c s l a g l a n d fi l l o n g r o u n d wa t e r q u a l i t y i n Mi a o h a n g d i s t r i c t J S h a n g h a i Ge o l o gy，1 9 9 4，1 5(4)：4 7 6 1 1 1 田素军 石油类污染建筑 场地 的环境调查与治理 J】上海国土资 源，2 0 1 1，3 2(2)：3 6 3 9 Ti a n S J En vi r o nm en t a l i n ves t i ga t i On and r e m e di a t i on o f h y d r o c a r b o n c o n t a mi n a t e d s i t e J S ha n g ha i La nd Re s o u r c e s，2 0 1 1，3 2(2)：3 6 3 9 1 2 魏子新，翟刚毅，严学新，等 上海城市地质 图集 M 北京：地 质出 社，2 0 1 0：6 3 6 8 W e i Z X，Zh ai G Ya n X X，e t a1 At l a s of Sha ng ha i ur b a n g e o l o g y M B e i j i n g：Ge o l o g y P r e s s，2 0 1 0：6 3 6 8 Th e Co nt a mi na t i o n o f Phr e a t i c W a t e r i n Sha ng ha i b y Or g a ni c Compo un ds Ll Ji n-Zhu(S h a n g h a i I n s t i t u t e o fG e o l o g i c a l S u r v e y,S h a n g h a i 2 0 0 0 7 2，C h i n a)Abs t r ac t：Se v e r al c l a s s e s o f o r g a n i c c o mp o u n d s h a v e b e e n d e t e c t e d in t h e p h r e a t i c wa t e r s o f t h e Sh a n g h a i ar e aMo s t a r e f o u n d i n v e r y l o w c O n c en t r a t i O n s，b u t a r e wi d e l y di s t r i b u t e dHo we v er，l o c a l l y h i g h c o n c e n t r a t ion s o f t h e s e or g a n i c c omp o u n d s d o o c c u p a r t ic u l a r l y c lo s e t o c o n t ami n a t e d f o r me r in d u s t r i a l s i t e s I mp r o v e d t r e a t me n t o f s u c h c on t a mi n a t e d s i t e s wi l l f u rt h e r r e d u c e t h e r a t e o f l e a c hin g o f o r g a n i c c omp o u n d s i n t o t h e e n v i r o n me n t，a n d s o r e du c e t h e i r c o n c en t r a t ion i n p h r e a t ic wa t er Ke y wor ds：g r ou n d wa t e r；o r g a n i c c on t a mi n a t i o n；p h r e a t i c a q u i f e r；wa t e r e n v i r o n me n t qu al it y 2 8 i 2 0 1 2 年第3 3 卷第2 期