唐山市开平化工厂对地下水的污染分析

付林平，王 云

(1.河北省地质环境监测院，河北 石家庄 050021；2.河北省唐山市唐山方达地质评估有限公司，河北 唐山 063000)

1 工厂附近地质及水文地质条件

化工厂地处低山丘陵区，地形向南微倾，地表起伏不平。北部基岩裸露，地表采石坑遍布；南部地势较低，分布有小煤窑及塌陷坑(图1)。

图1 唐山市开平化工厂附近地形地质图

1.1 地层及地下水的赋存条件

工厂附近出露地层主要为石炭系砂页岩、奥陶系灰岩。地下水类型主要为岩溶裂隙水，奥陶系灰岩岩溶、溶隙、裂隙发育，地下水的赋存条件良好，特别是中统马家沟组，水量丰富，单位涌水量5～100 m3/h·m，水位埋深8～60 m不等，水化学类型为HCO3—Ca·Mg型水，矿化度小于0.5 g/L。水质良好，是唐山市区居民生活及工业用水的重要取水层位。

1.2 地下水的补给、径流及排泄条件

本区奥陶系分布区都是地下水的补给区，大气降水与地表积水则是地下水的补给来源。地下水的基本流向由东北流向西南，水力坡度较大；当蓄存地表水时，地下水则由地表水体垂直或侧向径流流向外围，很快与地下水位联通。化工厂区内地下水的主要排泄方式为人工开采，其次是以水平运动的方式向下游径流。

1.3 地下水流场

调查区内奥陶系岩溶水总的趋势是由东北流向西南，由后屯石矿向马家沟村方向流动。地下水位标高一般-18～-41 m之间，只有铁塔厂井为1.05 m，高出外围水位，说明该井在正常补给的条件下，另有新的补给来源，这个新补给源很可能是附近的集水坑中化工厂排放的废水。调查发现3号采石坑中积水较多，坑中积水沿地层裂隙下渗与地下水联通，致使该处地下水位抬高并向四周渗透。(见图2、图3及表1)

表1 地下水位埋深及标高统计表 m

图2 奥陶系岩溶水水位标高等值线图

2 地下水污染源

2.1 分布现状

化工厂附近共分布采石坑、排污坑6个，垃圾填埋场2个，马家沟矿排污沟1条，分布位置见图1。两个垃圾填埋厂地处石炭系地层分布区，地表积水及污染物质渗入地下只能进入煤系地层，而煤系地层中的水受开采疏干的影响，水位很深，不补给岩溶水。同时附近也未见积水，从水文地质条件分析，两个垃圾场与岩溶地下水污染关系较小。5号采石坑为新采石坑，坑内无地表积水及固体废物堆存，可排除其污染地下水的可能。

(1)1号坑为朝阳化工厂新井抽水的后期排水坑，坑内岩石裸露，破碎严重，从远处便可见裂隙发育，是致使马家沟矿、马家沟村井水污染的策源地。

(2)2号坑为朝阳化工厂的废水排放坑，也是新井抽取污染地下水初期的蓄水坑，目前大部已被填埋，未见基岩裸露和坑内积水，从开挖剖面分析，底部为较厚的红色粘土，起隔水作用，坑底有厚约0.2 m厚的黑色淤泥红色粘土未变色，即尚未污染。

(3)3号坑为铁塔厂排污坑。调查中发现目前该厂还在向坑内排放污水，污水水质多项指标超标(详见表3)，由于坑底积水、结冰，只能从坑边取样，坑底的固体堆存物难以查明，存在污染源的可能性较大。

2.2 土样的测试

据土样测试结果，排污坑内及排污口土样中污染物质含量远高于坑边地表土样的含量，H2S含量地表土样为0.034 mg/kg，3号坑南口地下0.5 m处污泥为0.785 mg/kg，高出地表土层22倍；3号坑北出口NO2-含量为21.53 mg/kg，高出地表土样含量73倍；铁塔厂污水口污泥NH4+含量为68.75 mg/kg，高出地表土含量49倍，酚含量1.90 mg/kg，高出地表土样82倍；3号坑北出口污泥锰含量2 456 mg/kg，高出地表土样含量9倍(见表2)。这表明3号坑是重要污染源之一。

表2 土样测试结果统计表 mg/kg

3 地下水污染现状

经调查及对10眼井水取样测试，后屯石矿井、自来水公司一瓷井、马砖供水井水质较好，无超标项目；其余各井均有不同程度的超标，主要超标项目有色、臭、味、透明度等物理感官指标和铁、锰、氯、总硬度、亚硝酸盐氮、酚、pH值、硫酸根离子、矿化度等化学指标。各超标井中，以铁塔厂井污染最重，其中锰超标125.6倍，耗氧量超标8.9倍，总硬度超标2.7倍，铁超标9.3倍，溶解性总固体超标1.9倍，氯离子超标50倍，其它如色、浑浊度等也不符合地下水三类水标准，该井水pH值6.81，成为唐山市很少出现的酸性水(表3、表4)。这些污染物含量均以铁塔厂为中心，向外逐渐减小，至马砖井、后屯矿井而达标，污染范围以锰离子最大，达1.4 km2左右(见图4)。

4 地下水污染途径

开平化工厂坐落在低山丘陵的地貌类型内，地势较高，属地下水的补给区，地下水含水层为奥陶系灰岩，灰岩质纯、层厚，地下岩溶发育，溶洞、溶隙，成网络状分布，地下水连通性好，地下水迳流速度快，附近地下水联通试验结果：地下水流速为57.1 m/h(图5)，地下水污染属迳流型直接污染，从地下水流场图可看出，由于3号采石坑储存了原开平化工厂及铁塔厂排放的工业废水，高出附近地下水埋深，首先补给铁塔厂水井，使该井水位升高，在静水压力下，以3号采石坑为补给源向周围地下水迳流补给，污染附近地下水，使附近开采奥陶系灰岩岩溶水的井水同样受到污染(图2)。

表3 铁塔厂井水与排污水水质监测对比表 mg/L(pH值除外)

表4 地下水及排污水超标项目评价表 mg/L(pH值除外)

5 预防及治理措施

5.1 落实水源地保护规划，确保水源地主要补给区不受污染

《唐山市生活饮用水源地保护区的划分》将本区的奥陶系灰岩分布区划为北郊水厂水源地的准保护区。准保护区为地下水源的主要补给区。根据《饮用水水源保护区污染防治管理规定》的第十八条，饮用水地下水源各级保护区及准保护区内均必须遵守下列规定：

(1)禁止利用渗坑、渗井、裂隙、溶洞等排放污水和其它有害废弃物。

(2)禁止利用废水层孔隙、裂隙、溶洞及废弃矿坑储存石油、天然气、放射性物质、有毒有害化工原料、农药等。

(3)实行人工回灌地下水时不得污染当地水源。

图3 B-B′水文地质剖面图

图4 唐山市开平化工厂及附近地下水污染铁、锰含量等值线图

5.2 切断污染源、防止地下水继续污染

调查区内主要污染源为奥陶系地层出露区内采石坑所排放的污水及废弃堆积物(与南部石炭系地层分布区的塌陷坑、垃圾填埋场无关)。由于上部无第四系覆盖，奥陶系地层的纳污能力很弱，在降水和排放污水的作用下，废弃堆积物内所含污染物质很快下渗补给地下水，只有切断地表污染源，才能防止地下水继续污染。具体措施是清除地表特别是采石坑废弃堆积物，禁止各厂企排放污水。

清除3号坑污水及底泥，严禁铁塔厂开平化工厂再向3号坑及4号坑内排放污水，彻底切断污染源。

图5 开平化工厂附近岩溶水连通试验Cl含量变化曲线

5.3 抽取被污染的地下水，减少被污染地下水的储存量

调查区内地下水污染时间较长，但范围尚且不大。建议各厂企建设水处理设施，抽取已被污染的地下水，处理达标后，用于工业生产，逐渐减少被污染的地下水储存量，减小地下水的污染浓度，达到既可保证工业生产，又能使地下水源得到置换的目的。

各厂企、村庄要建立垃圾存放点，做好防渗处理，并及时运往垃圾处理场，不得随意丢弃；厂企生产的废水要处理后回用，达到零排放。

[1]董浩新.唐山市开平滦通矿泉水报告.2004.