济源市虎岭工业园区地下水环境质量现状及防治措施探析

王 帅，肖卓斌，张 公

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，河南 郑州 450053)

随着国家经济的发展,工业趋于集中式发展,形成了越来越多的工业园区,导致地下水环境的污染问题日趋严重。为使工业园区的建设符合环保的要求，保持生态环境的可持续发展。

基于此,本文以济源市虎岭工业园区为例,在对其工业规划和自然环境等调研的基础上,通过2016-2020年4个地下水环境质量评价项目，判识了地下水的潜在污染因子,经系统采样分析,查明了园区的环境质量现状,并据此提出了工业园区的地下水污染防治策略。本研究为园区开发与保护的协调发展提供了基础数据和重要指导。

1 工业园区概况

济源市虎岭工业园区位于济源市城区西南部，交通便利，区位优越。园区规划面积18.97 km2，主导产业为装备制造、精细化工和新材料。依托金马焦化等大型企业，重点实施苯加氢、炭黑、丁二酸等项目，配套洛阳石化发展聚丙烯、塑料制品和化纤产业，打造煤化工精细化工产业集群。

虎岭产业集聚区现状入驻规模企业121家，其中较大规模企业有豫港焦化、金马焦化、富士康、济源钢铁、中原特钢、力帆新能源汽车等。园区内现状用地以村庄和农业用地为主，中间夹杂部分工业用地；在南部和西部的地形起伏地带，以自然的丘陵或山体形态为主，并有一些水库和河流分布其中，北部土地较为平整。

2 水文地质条件

济源市是济源盆地内地形相对较低部分，堆积了大量的第四系冲积、洪积和坡积物，地层多为粉土、粉质粘土、砂和卵石的多层结构，表层以粉土或粉质粘土层为主，厚度可达20～200 m，地下水类型为松散岩类孔隙水，其中，砂和卵石磨圆度、分选性较好，导水性能好，贮藏丰富的孔隙水。但由于沉积时代先后不一，上下压密程度不同，因而从上到下孔隙率变小，富水性变弱。其中，粉土和粉质粘土透水性能差，不利于地下水的运移和开采，但它们孔隙率较大，从而有利于地下水的储存，在一定条件下可补充砂卵石孔隙水，起着存储作用；表层的粉土和粉质粘土直接接受大气降水渗入补给，但受地形、地貌影响，富水性不均，故地下水在济源市段庄-杨庄-大峪新村-小卫庄一带北部出现了以粗粒相为主的多层结构含水层，南部则以表层粉土和粉质粘土为主的潜水含水层。

根据地下水埋藏深度，可将园区分为浅层和中深层地下水，本次评价的主要是浅层地下水，井深一般30～60 m，含水层岩性主要为中、上更新统粉土、粉质粘土，局部夹薄层粉细砂，总厚度小于30 m。

2.1 浅层地下水富水性分区

园区内浅层地下水普遍分布，井深一般30～60 m。富水性按5 m降深统一换算，可分为水量丰富区、水量中等区和水量贫乏区。

2.1.1 水量丰富区(单井涌水量在1 000～3 000 m3/d)

主要分布于园区北部的南蟒河冲洪积倾斜地，含水层岩性主要为上更新统及全新统南蟒河冲洪积砂、砂卵石和卵石层。整体含水岩组呈东西向长轴半椭圆”盆状”分布，盆底中心在济源市附近。含水层向南向北变薄渐变为粉土、粉质粘土等弱透水层，由西向东，强透水含水层颗粒渐细，层数增多，单层厚度变薄，透水性渐差。在济源城区附近，含水层组总厚度15～30 m左右。降深5 m的单井涌水量亦呈现出沿轴线向两侧和从西向东由大变小的规律：即由>3 000 m3/d逐渐过渡到<1 000 m3/d；渗透系数由200 m/d逐渐变为10 m/d左右；水位埋深由>20 m到<10 m。水化学类型以HCO3-Ca型和HCO3-Ca·Mg型水为主。据收集钻孔资料，井深46.0 m，含水层岩性为砂卵石，厚度约14.7 m，降深3.07 m单井涌水量2195.3 m3/d,换算为5 m降深涌水量2 801.5 m3/d，水量丰富。

2.1.2 水量中等区(单井涌水量在100～1 000 m3/d)

主要分布于园区内坡积缓倾斜地，含水层岩性主要为中、上更新统粉土、粉质粘土，局部夹薄层粉细砂，总厚度小于30 m。该含水岩组属南蟒河支流堆积物，物质来源为南部基岩丘陵区的古近系砂、页岩风化物，相对强透水层为支流河道带透镜状粉细砂，厚度一般小于10 m。水化学类型以HCO3·SO4-Ca型水、HCO3-Ca型水为主。据收集钻孔资料，井深35.0 m，含水层岩性为粉质粘土，厚度约7.7 m，降深9.0 m单井涌水量600 m3/d,换算为5 m降深涌水量447.2 m3/d，水量中等。

2.1.3 水量贫乏区(单井涌水量在10～100 m3/d)

主要分布于园区南部坡积倾斜地，含水层岩性主要为中、上更新统粉土、粉质粘土，总厚度小于20 m。该含水岩组属坡积物，物质来源为南部基岩丘陵区的古近系砂、页岩风化物，受地形影响，由南到北逐渐变厚。水化学类型以HCO3·SO4-Ca型水为主。据JY3井抽水试验成果，该井井深20.0 m，含水层岩性为粉质粘土，厚度约15.5 m，降深9.5 m单井涌水量32.6 m3/d,换算为5 m降深涌水量17.16 m3/d，水量贫乏。

2.2 浅层地下水补径排条件

调查区内浅层地下水主要接受大气降水补给、灌溉回渗补给和南蟒河侧渗补给。根据地下水等水位线可知，区内浅层地下水径流方向与地形基本一致，由西南向东北径流，至蟒河冲洪积扇轴部由西向东径流出区外。排泄方式主要为人工开采和径流排泄。

2.3 浅层流场特征

根据2016-2020年水文地质测绘资料，园区浅层地下水流向与地形倾向基本一致，即坡洪积倾斜地浅层地下水自西南向东北方向径流，水力坡度0.30‰～26.5‰，至蟒河冲洪积为倾斜地，浅层地下水沿盆地轴部由西向东径流，水力坡度0.18‰～0.29‰。枯水期浅层地下水埋深4.63～11.98 m，水位标高136.2～193.7 m。丰水期浅层地下水埋深4.5～11.6 m，水位标高137.1～197.1 m。

3 地下水环境质量现状

本次现状评价依据园区2016-2020年开展的4个地下水环境质量现状评价项目，每次监测7个点，合计监测28点，监测点均匀分布于产业园区。根据监测结果表明：所有监测因子中，除溶解性总固体和总硬度超标外，其他因子均满足地下水三类标准限值，且溶解性总固体和总硬度超标为原生地质环境所致，四年数据没有明显异常变化，地下水水质良好，未遭受明显污染(表1)。

表1 地下水水质现状统计表

4 地下水污染防治措施

4.1 防渗原则

根据地下水环境质量现状监测结果表明，园区地下水目前水质未遭受明显污染。但是园区主要为煤化工精细化产业和新材料企业，多数企业在产品和原辅材料的储存、生产以及废水的产生和处理过程中，均有可能发生污染物泄漏而污染地下水。为防止园区地下水污染，园区内各项目废水池、沉淀池和污水输送管道等均需采取严格的防渗措施，杜绝渗漏。在园区污水输送管线沿途等处进行防渗、防腐工程，做好地面硬化处理，并设置防渗层。按照“源头控制、末端防治、污染监控、应急响应”相结合的原则，从污染物的产生、入渗、扩散、应急响应全阶段进行控制。

4.2 污染防治分区

根据污染物泄漏的途径和位置特点，园区可首先划分为重点污染防治区、一般污染防治区和非污染防治区，根据不同的污染防治分区采取相应的防渗措施。

重点污染防治区是指污染物产生泄露后，不易及时被发现的区域，一般指园区内各企业的地下或半地下构筑物，包括污水处理池及地下输水管线等。一般污染防治区指地面的生产装置，污染物泄漏后，可及时发现和处理的区域或位置，包括地面生产装置和地面储罐等。非污染防治区指没有污染物泄漏，不会对地下水造成污染的区域，主要包括办公区、厂区道路等。

4.3 防渗设计

按《石油化工工程防渗技术规范》GB/T50934-2013等相关规定，重点污染防治区防渗层要进行复合防渗，确保污染物不通过包气带下渗至地下含水层，具体可通过铺设PE膜、抗渗混凝土等防渗性能较好的材料，渗透系数必须不低于6.0 m厚渗透系数为1.0×10-7cm/s的粘土层的防渗性能；一般污染防治区防渗层的防渗性能应不低于1.5 m厚渗透系数为1.0×10-7cm/s的粘土层的防渗性能；简单防渗一般做简单硬化即可。

4.4 监控措施

为了及时准确地掌握园区地下水环境质量状况和地下水中污染物的动态变化，应建立覆盖全园区的地下水长期跟踪监测系统。监测井布设应结合含水层分布和地下水流场特征，同时，还应该结合园区内各企业重点防渗区的分布位置，分别在园区上下游及周边布设共享监测井，同时在重点污染企业重点防渗区下游布设独立监测井。独立监测井应紧邻监控企业，一旦遭受污染，可确定为本企业所造成，共享监测井监测临近企业的同时可兼顾园区内地下水的环境状况。

4.5 地下水污染应急措施

4.5.1 应急治理程序

根据应急工作需要，园区应当建立应急管理体系，以便及时应对突发的地下水环境污染事件，并结合地下水污染治理的技术特点，制定地下水污染应急治理程序，见图1。

4.5.2 地下水污染治理措施

1)治理措施

根据园区地下水埋深较浅的特点，园区内应当加强防渗措施，同时加强各项目和园区的联动监测作用，从整体上采取防止地下水污染的控制措施。园区孔隙浅层含水层岩性以粉细砂为主，其富水性和导水性能相对强。一旦发生地下水污染时，污染物的运移速度相对较快，污染范围可能较大，因此应及时采取污染治理措施。主要包括：(1)查明原因并及时切断污染源。(2)进行地下水质量调查，判断污染程度及范围。(3)根据园区的水文地质特征，设计抽水方案，抽取污染水体。(4)跟踪监测地下水水质，达标之后进行土壤修复。

2)注意问题

地下水污染的治理相对来说更加复杂，在进行具体的治理时，还需要考虑多重因素：一般先使用物理法或水动力控制法将污染区封闭，然后尽量收集污染物，最后使用抽出处理法或原位法进行治理。在进行地下水污染治理之前，还应该委托有资质的专业技术队伍，进行水文地质调查，摸清园区水文地质条件，掌握园区地下水化学特征之后采用更加切实可行的治理措施。另外，地下水治理的同时还应该注意土壤的修复，土壤和地下水是相互影响的，如果忽略土壤的修复，可能会使地下水再次遭受污染。

图1 地下水污染应急治理程序框图

5 结语

(1)根据园区2016-2020年的地下水质量监测数据，除溶解性总固体和总硬度超标外，其他因子均满足，其余指标均满足地下水三类标准限值，且溶解性总固体和总硬度超标为原生地质环境所致，四年数据没有明显异常变化，地下水水质良好，未遭受明显污染。

(2)根据园区的水文地质特征，对园区污水处理厂、沉淀池、污水管线等重点防渗区设置独立监测井。根据园区地下水流场特征，园区内均匀布设共享监测井，定期监测水质变化，发现异常及时排查原因，并结合污染程度采用相应的治理措施。

(3)地下水污染一项具有隐蔽性且专业性很强的工作，一旦发生污染事故将产生重大社会影响。因此，园区应针对可能发生的地下水污染，按照“源头控制、末端防治、污染监控、应急响应”相结合的原则，从污染物的产生、入渗、扩散、应急响应全阶段进行控制。