某化工厂地下水污染物1,2-二氯乙烷的含量特征分析与污染源探讨

戴峰，沈华

[安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽合肥 230001]

0 引言

在工业生产过程中的跑冒滴漏，以及含有化学物质的生产资料或者生产垃圾会被堆放于地面或者埋于地下，在降雨和地表径流的作用下进入含水层，导致地下水污染时有发生，严重地影响了地下水资源的可持续发展和利用[1]。近年来，土壤和地下水污染防治已经纳入国家环境治理体系，并随着《土壤污染防治法》的正式颁布和实施，迈上了法制的轨道[2]。本次研究根据污染地块的土壤和地下水调查结果数据,通过对污染地块的地下水的监测，分析地块的地下水中的主要污染物1,2-二氯乙烷在不同场景下的浓度变化，结合地下水化学特征，科学评价地块的地下水污染状况，分析污染物在地下水中分布和迁移规律，为下一步污染防控提供基础资料。

1 研究对象及目的

该化工厂地块占地面积约7.33 hm2，停工多年，厂房设备已经全部拆除。企业从最初生产电石、焦亚钠、钢桶、农药瓶等，到全面关停并搬迁，历时超过50年。其原址用地规划也相应进行调整，不再作为工业用地使用。根据相关文件规定，对原工业用地转化为其他用地类型的土地，要进行土壤污染状况调查和风险评估；经调查和风险评估认定为污染地块的，应制定治理修复方案，开展修复工作，在完成地块修复后方可开发利用。

初步调查结果显示，该地块深层地下水受到了污染，污染物主要为1，2-二氯乙烷。本次研究拟通过对地块内的1，2-二氯乙烷在地下水中的浓度监测，分析影响1，2-二氯乙烷在水中浓度的变化原因，揭示污染物在不同含水层中分布和浓度变化规律，从而为后续的地下水污染防控提供依据。

2 调查方法

地下水中污染物的迁移受含水层的非均质性影响巨大，污染物的迁移主要以对流形式为主，沿高渗透性通道进行，弥散作用影响较小[3]。因此，了解污染物在地下水中的迁移特征，首先要对地块的水文地质条件，尤其是各个含水层的性质进行详细的调查。

2.1 地块的水文地质条件调查

依据钻探、原位测试和室内土试资料，将地块内埋深33.00 m以内地层划分如下：

①杂填土：杂色，松散，湿，含大量建筑垃圾及植物根系，成分以黏性土为主，不均匀，欠固结。此层在全地块分布，厚1.20～10.70 m。

②黏土层：灰黄、褐黄色，可塑—硬塑状，夹灰色软土条纹，此层厚度不超过5.9 m。

③粉质黏土层：褐红、褐黄、棕黄色，硬塑状、局部呈坚硬状，此层最厚处约22.00 m。

④-1粉质黏土层：棕红、灰黄、褐黄色，可塑状，局部粉质含量较高，局部夹粉土及粉砂薄层，最厚处为5.10 m。④-2 粉砂层：棕红、褐黄色，中密状，该层在地块部分有分布，最厚处约为5.9 m。

⑤全风化泥质粉砂岩层：暗红、褐红色。

地块范围内调查的地下水分两层：

第一含水层组：地下水类型属于上层滞水，主要分布于①杂填土和②黏土层上部的孔隙中，其水量受地表降雨控制，以地表水的垂直渗透补给为主。勘察期间地下水的初见水位与稳定水位埋深基本一致，在0.80～1.90 m。

第二含水层组：地下水类型属承压水，主要分布于④-1 粉质黏土层和④-2 粉砂层中，以地下水的侧向流动补给为主。调查期间，初见水位为15.80～27.30 m，稳定水位埋深为14.70～19.70 m，承压水头高度约1.50 m。

两层含水层组之间隔水层由②层黏土层下部和③层粉质黏土层组成。地块地形起伏较小，地块地下水潜水大致流向为自北→南。

2.2 地下水监测井的布设

地下水监测井分为浅层和深层两个类型，分别监测第一层和第二层两个含水层组。按照时间顺序，第一期根据土壤污染情况共布设5个地下水监测点，其中4个为浅层监测井，1个为深层监测井（XST48）；第二期根据第一期监测结果，增加布设3个深层监测井（XQ1、XQ2、XQ3）。两期的地下水平面位置如图1所示。

图1 地块地下水监测点位和平面位置图Figure 1. Groundwater-monitoring points and the site plan

2.3 样品测试及初步测试分析结果

2.3.1 检测指标

地下水检测指标的选取是根据企业的生产工艺设定，第一期监测采样检测指标选取了9 项重金属、3项无机物以及67 项包含挥发性有机物（VOCs）、半挥发性有机物（SVOCs）、有机农药类、石油烃的污染物项目。第二期根据第一期检测结果对超标项进行检测。

2.3.2 样品第一期测试结果

第一期地下水监测结果显示：全部5 个地下水样品中共有22种污染物被检出，包括：8种重金属、10种VOCs、2种SVOCs、1种石油烃、1种无机物，检出的污染物中2 种污染物超过《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）中的IV 类水质标准（简称：GB 14848-IV）。其中，浅层只有两个检测点位氯化物超过标准，深层地下水样品挥发性有机物1,2-二氯乙烷超过该标准。深层地下水超标污染物浓度监测结果见表1。

表1 第一期地下水监测结果Table 1. Groundwater-monitoring result of the first phase

根据检测结果发现，浅层地下水受污染程度较轻，深层地下水受到了挥发性有机物1,2-二氯乙烷的污染，且污染程度严重。由于XST48的位置为原办公区，布置在此处的深井是为了初步了解地块深层地下水是否受到历史上生产活动的影响，为了防止产生二次污染，将深井布设到了靠近疑似污染区域附近的原办公区域。

由于地下水监测井XST48 附近的土壤超标污染物没有1,2-二氯乙烷，并且其他浅层的监测井也没有1,2-二氯乙烷检出，因此为了确定深层地下水中的1,2-二氯乙烷的来源和污染大致范围，进行了第二期地下水监测点位的布设。由于挥发性有机物1,2-二氯乙烷在浅层地下水中未检出，所以第二期仅布设深井，在距离XST48 点40 m、80 m、160 m 处分别布设，深井布设位置见图1 所示。第二、第三期的检测项仅监测1,2-二氯乙烷，检测结果见表2、表3。

表3 第三期地下水监测结果Table 3. Groundwater-monitoring results of the third phase

根据以上点位的地层特征和实验室检出结果，1,2-二氯乙烷浓度含量在所有深层监测井中变化较大，深层地下水污染范围虽然全场都受影响，但是由于地层的原因，浓度有很大的差别。

比对第一期和第二期相差5 个多月的XST48 点位地下水污染物浓度数据，第二期1,2-二氯乙烷浓度明显下降。第三期与第二期检测相差半个月，也能发现浓度有明显下降趋势。

3 地下水中污染物来源分析与评价

对于地下水污染来源采用地球化学足迹法定量分析，但由于单独使用地球化学足迹法不能完全解决污染源位置等问题[4～5]，所以还是要依据实地调查和地下水检测数据。

3.1 地块生产历史

通过查阅资料了解到二氯乙烷会出现在氯乙烯（聚氯乙烯单体）制取过程中，且该化合物是一种有机溶剂，能溶于120倍的水，并且还能与乙醇、氯仿混溶，溶解油、脂类、润滑脂、石蜡等物质，此外还在农药生产中有着广泛的用途。经过对地块的生产历史进行梳理，地块之上开展生产的车间有：电石车间、焦亚钠车间、钢桶生产车间、农药容器生产车间、油品储存库等，通过特征污染物识别分析，1,2-二氯乙烷不是地块的主要特征污染物。

3.2 土壤中的污染物分析

对土壤中未超标污染物的分布进行了分析：重金属污染物（铬、铅）局部出现，主要在第一层的杂填土层的表层；SVOCs 污染物（苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽）和总石油烃类污染物，局部出现，主要在第一层的杂填土层和第二层黏土层上部。VOCs无超标，且1,2-二氯乙烷未检出。

3.3 对浅层地下水和深层地下水之间的联系分析

为了了解地块所处区域浅层地下水与深层地下水之间是否存在联系，采取了地球化学足迹法依据实地测量的污染物数据[6]，通过对浅层和深层地下水采样进行水化学检测和同位素测试等方法来大致确定两层水之间的关系，测试结果绘制在图2、图3中。

图2 地块区域地下水化学类型分析图Figure 2. Analysis of chemical type of groundwater in the site area

图3 地块区域同位素分析Figure 3. Analysis of isotopes in the site area

以上测试结果显示地块的浅层和深层地下水有相关性。虽然1,2-二氯乙烷为重于水的透明油状液体，但是其水溶解度依然达到870 μg/L，如果污染是自地块上部渗透下去，第一层的地下水浓度应该也会达到超标的浓度，但是浅层地下水的1,2-二氯乙烷并未达到超标的浓度，且与深层地下水中的浓度相差约千倍。初步判断1,2-二氯乙烷并非直接来自本地块的工业生产活动。

3.4 深层地下水侧向联系分析

本地块的第一含水层组由于地下水类型属于上层滞水，分布于①杂填土和②黏土层上部，含水区域分布不连续且不易渗透，因此地块的浅层地下水并未受到1,2-二氯乙烷的污染。

经过进一步的访谈和查阅周边企业的生产历史，发现在地块东部历史上有氯乙烯生产厂、农药生产厂，通过查阅邻近地块的土壤污染状况调查报告发现，该地块土壤和地下水的1,2-二氯乙烷均严重超标，尤其是部分地段其深层地下水中浓度达到51100 μg/L。地形测量结果显示区域地势北高南低，地下水流向大体从北→南。

本地块的松散层主要含水层④-2粉砂层只在南部少量局部出现，④-1粉质黏土层夹粉土或粉砂薄层为次要的相对含水层，水平渗透系数约为1.7×10-4cm/s，④-1 粉质黏土层顶板的标高相差较大，且分布不均匀。由于1,2-二氯乙烷为挥发性有机物，为了防止由于采样引起较大的浓度变化，采样过程全部严格遵循“地下水环境监测技术规范”（HJ/T 164—2004）的要求进行，确保地下水样品采集的质量。虽然相邻地块部分深层地下水1,2-二氯乙烷浓度较高，但是调查期间浓度高的地下水只是集中在一小部分，这一部分④-2粉砂层大部分缺失，高浓度并没有连续延伸到本地块。

通过对两个地块的空间分布进行分析，发现地块周边道路近两年来改成了公路桥，公路桥由桩基构成，根据地层分析，桩基的持力层应为⑤全风化泥质粉砂岩层，桩基施工应穿透松散层的含水层，并对含水层进行扰动；地块附近不断有工程施工活动，由于1,2-二氯乙烷的高挥发性，可能受到施工影响，该区域主要含水层④-2 粉砂层1,2-二氯乙烷的浓度迅速下降，但是在④-1粉质黏土层夹粉土或粉砂薄层中的1,2-二氯乙烷浓度由于分布的不均匀性以及受到黏性土的影响，短时间内无法迅速下降，因此会出现高浓度的1,2-二氯乙烷在深层地下水中不连续出现，且在监测期有明显下降的趋势。

4 结论

（1）地下水中的1,2-二氯乙烷浓度会随着含水层的大范围扰动迅速下降，下降的速度随着含水层的透水性变高而加快，在黏性土中虽然变慢，但是变化依然非常明显。由于污染地块从调查到修复或者风险管控的过程需要一段时间，如果地下水中存在1,2-二氯乙烷的污染，在此期间地块周边出现建设施工活动，应充分考虑对地块污染物浓度的影响。

（2）地下水中的污染物迁移受水文地质条件影响非常大，在进行地块的地下水调查中应充分考虑这种影响，如果出现黏性土夹薄层砂层地层的含水层时，应加密地下水监测井的间隔，不能简单参考规范要求采用80 m 的间距[7]进行地下水污染物浓度的监测，如此会大幅扩大地下水污染范围的估算，影响后期地下水污染修复的精准性。

（3）由于地块的1,2-二氯乙烷浓度过高，实验室检测过程中会进行稀释后再测定地下水中的含量，且1,2-二氯乙烷为易挥发性有机物，在地下水采样过程中易挥发掉一部分，同一批次采样检测结果相差明显，高浓度的1,2-二氯乙烷地下水检测结果具有局限性。