北京市平原区地下水特征污染物分布变化及成因

·分析与研究·北京水务2012年第6期

李炳华1

彭

博2

1

100048

2河南平顶山水文水资源勘测局，平顶山市467001）

摘

要

通过系统对比20世纪60年代以来北京市平原区地下水监测资料，确定了以特征污染物：

（1北京市水科学技术研究院

总硬度、溶解性总固体和硝酸盐氮等为分析对象，探讨了3种特征组分多年来的变化规律，并结合水文地质条件、岩性结构、地下水开采及工农业生产等方面，研究了3种特征组分分布及成因。关键词

地下水总硬度溶解性总固体文献标志码

硝酸盐氮

文章编号

中图分类号X508A1673-4637（2012）05-0035-03

DistributionofTypicalpollutantsinthegroundwaterofBeijingplainarea

LIBing-hua1

PENGbo2

QISheng-lin1

100048，China；

467001，China）

（1BeijingHydraulicResearchInstitute

2HenanpingdingshanHydrologyandWaterResourcesSurvey

Abstract

Totalhardness，TDSandNO3-Nweretakenastheobjectsofthisresearchbecausetheywere

typicalpollutantsinthegroundwaterofplainareaofBeijing.Heredistributionandconcentrationofthesepollutantswereanalyzedwithreferencetodocumentsofgroundwatermonitoringinthisplainsince1960s.Meanwhiletheinfluencefactorsoftheirdistributionwerestudied，whichinvolvedfactorssuchashydrologicalcondition，groundwaterdischargeanddifferentproducingstructures.Keywords

groundwater

totalhardness

TDS

NO3-N

开采，基本处于原始的自然状态，且水化学类型单一，阴离子主要为HCO3-，老城区有小面积分布有·HCO3Cl；阳离子主要为Ca·Mg和Na+。进入20世纪80年代后，大量的工业废水和生活污水通过各种途径进入含水层，造成地下水中总硬度、硝酸盐氮、溶解性总固体等各项指标逐年升高，使地下水水质朝恶化方向发展，严重威胁着地下水的供水安全和居民的身体健康。以下将重点对北京市平原区地下

地下水是北京市重要的饮用水源，其水质状况直接影响着居民的身体健康。自20世纪60年以来，政府组织有关单位和部门开展了多轮地下水污染调查评价[1-4]。基于这些成果，对北京市平原区地下水特征污染物分布进行总结分析，并探寻其污染成因。

1

平原区地下水特征污染物的分布变化

20世纪60年代，北京市平原区地下水还未大量

收稿日期：2012-08-31

作者简介：李炳华（1975—），男，高级工程师。

基金项目：环保部公益科研专项（20120953），中央分成水资源费地方（兵团）项目（GZ-2012-06）

·35·

·分析与研究·

水中污染特征值总硬度、溶解性总固体和硝酸盐氮进行分析。

北京水务2012年第6期

778mg/L之间的区域分布东起朝阳南磨房和十八里

店，西到丰台镇一线，超出标准0.50～0.73倍[5]。

１．１总硬度

20世纪60年代北京市地下水总硬度污染问题逐

渐显现，超标范围呈现由市区向郊区扩展趋势。从超标面积看，1961年总硬度的超标面积仅为87.4km2，1975年超标面积约是其2倍。1980年超标面积逐渐增加到205.0km2，而到1984年地下水总硬度超标面积为253.5km2，其后地下水中总硬度的超标面积在此基础上向南部大幅度扩大，南部边界由丰台区南苑扩展到大兴区的黄村，1990年总硬度超标面积扩大到507.1km2。2000年超标面积进一步扩大，达到

2006年平原区单一层区和多层区的第一含水层组总

硬度超标区域主要分布于城近郊区、通州和大兴的部分地区，超标范围呈不规则分布，且顺义、昌平和平谷也有零星超标点，第二含水层组地下水中，总硬度超标面积1080.0km2，超标区域主要分布和单一层区和多层区的第一含水层组的类似，第三、四含水层组地下水中，仅有朝阳区于家围的一眼井总硬度超标，从空间分布上看，第三、第四含水层组高含量地区与单一层区和多层区第一含水层组、以及第二含水层组超标基本一致[6]（见表1）。

820.0km2[5]。2006年北京市平原区地下水进行了分层

调查评价，其中单一层区和多层区的第一含水层组地下水中总硬度超标面积2390.0km2，第二含水层组地下水中，总硬度超标面积1080.0km2[6]，见表1。

表1

北京市平原区历年地下水总硬度超标面积和范围变化

年份

超标面积/km2

超标范围分布老城区

老城区和丰台南苑

东起平房和南磨房，西至公主坟，南起南苑、北至地坛

东起平房和南磨房，西至公主坟，南至大兴黄村、北至地坛

东起朝阳十八里店，西至丰台王佐和房山区良乡一线，南起房山的葫芦垡和大兴黄村，北至城区黄寺

城近郊区，通州和大兴部分地区，昌平、顺义和平谷有零星的超标点（注：为平原区单一层区和多层区的第一含水层组总硬度超标面积）

城近郊区、通州和大兴部分地区（注：为平原区的第二含水层组总硬度超标面积）

19611975198019841990

87.4177.6205.0253.5507.1

１．２溶解性总固体

20世纪80年代以前，溶解性总固体（简称TDS）不是北京市平原区地下水的主要污染组分，但近年来地下水中TDS的污染越来越引起人们关注。从超标面积看，1980年北京市地下水TDS超标面积仅为46.3km2，1990年超标面积略有增加，约为52.5km2，到2000年超标面积大幅增加，是1990年的9倍，达到468.0km2[5]。2006年北京市平

原区地下水进行分层调查评价结果表明：单一层区和多层区的第一含水层组地下水中，TDS超标面积达到1900.0km2，第二含水层组地下水中，TDS超标面积约为700.0km2[6]，见表2。表2

北京市平原区地下水TDS超标面积和范围变化

超标范围分布

东城、崇文区以及朝阳部分地区东城、崇文区以及朝阳部分地区

东起朝阳的南磨房、丰台的分钟寺，西到丰台镇，南起大兴的前高米店，北到复兴门、建国门主要分布在城近郊区以及通州、大兴部分地区，

2000820.0

年份超标面积/km2

198019902000

46.352.5468.0

2390.0

2006

1080.0

1900.0

2006

700.0

平谷地区有零星分布（为平原区单一层区和多层区的第一含水层组溶解性总固体超标面积）城近郊区以及通州部分地区（为平原区第二含水层组溶解性总固体超标面积）

从超标分布范围看，20世纪60—70年代主要集中于北京老城区，到20世纪80年代超标区扩大东起朝阳平房乡和南磨房乡，西到海淀公主坟，南起丰台南苑，北到东城地坛。2000年超标位置及范围东起朝阳十八里店，西至丰台王佐和房山良乡一带；南起房山葫芦垡和大兴黄村一线，北至西城黄寺，呈不规则分布，其它超标区多呈小面积分布，如海淀四季青和五孔桥等地，其中总硬度大于550mg/L的区域主要分布在南到南苑、西红门，北起建国门、和平门和复兴门，而总硬度在677～·36·

从超标分布范围看，20世纪80年代主要分布在崇文、东城和朝阳部分地区。1980—1990年超标范围增幅不大，但地下水中TDS的含量升高幅度较大，为200～300mg/L。2000年超标区范围东起朝阳南磨房、丰台分钟寺，西到丰台镇，南起大兴前高米店，北到复兴门和建国门，呈不规则分布[5]。2006年平原区单一层区和多层区的第一含水层组地下水超标范围

·分析与研究·

主要分布于城近郊区、通州和大兴部分地区，在平谷地区也有零星分布，第二含水层组地下水主要分布于城近郊区和通州部分地区，第三、第四含水层组地下水中，仅有通州区小务和朝阳于家围的两眼井TDS含量存在超标现象，从空间分布特征上看，第三、第四含水层组超标点位于单一层区和多层区第一含水层组、以及第二含水层组超标区范围内[6]（见表2）。

北京水务2012年第6期

1980年的基础上向南、西迅速扩展，分布范围东起

朝阳呼家楼，西到丰台张仪；南起丰台郭公庄和宋家庄，北至西城西四、朝阳左家庄一带，含量大于

30mg/L的地区位于朝阳建国门和八王坟及西城西四、东城东四、崇文天坛和丰台东局等地。2000年

硝酸盐氮主要超标区范围为东起朝阳大北窑和丰台宋家庄西到丰台黄土岗；南起大兴北部前高米店，北至东城东四，呈不规则状分布[5]。2006年北京市平原区单一层区和多层区第一含水层组地下水中硝酸盐氮超标区域主要分布于城近郊区和大兴部分地区，第二含水层组地下水超标区域主要分布和单一层区、第一含水层组的基本一致，呈不规则分布，且在通州东南存在零星超标点，第三、第四含水层组地下水硝酸盐氮含量均未超标[6]。

１．３硝酸盐氮

20世纪70年代末，地下水硝酸盐氮的污染才逐渐引起重视。从超标面积看，1975年北京市平原区地下水硝酸盐氮超标面积约35.9km2，1980年超标面积扩大到65.9km2。1980年以后硝酸盐氮的污染速率增长较快，到1990年地下水硝酸盐氮超标面积是1980年的2.3倍，达到150.3km2，而2000年硝酸盐氮超标面积总计约184.0km2[5]。2006年北京市平原区单一层区和多层区第一含水层组地下水中硝酸盐氮超标面积约为320.0km2，

第二含水层组地下水中硝酸盐氮超标面积约为

2

平原区地下水特征污染物成因

按照污染成因类型分类可分为天然因素和人为

因素。天然因素包括地层结构、岩性和地下水水位埋深等等。北京市平原区处于冲洪积扇地区，西部第四系孔隙介质颗粒较粗，岩层较为单一，地下水容易受到污染，东部第四系孔隙介质颗粒较细，岩层互层现象较为普遍。北京市地下水硬度升高的原因之一是：表层土壤中的钙镁易溶盐、以及交换性钙镁离子随着入渗水迁移至至地下水中，致使地下水中的Ca2+、Mg2+增加，其次是SO42-、Cl-，再者是

200.0km2，第三、第四含水层组地下水中硝酸盐氮含量均未超标[6]，见表3。

表3

北京市平原区历年地下水硝酸盐氮

超标面积和范围变化

年份

超标面积/km2

超标范围分布

西起宣武门、东到日坛公园，南起天坛北到朝阳门

主要分布在东城、崇文、宣武以及西城、丰台的部分地区

东起朝阳区呼家楼，西至丰台镇的张仪；南起郭公庄、宋家庄，北至朝阳区的左家庄、西城区的西四一带

东起朝阳区大北窑、丰台区宋家庄，西至丰

19751980

35.965.9

HCO3-、K+和Na+等的增加[7-8]。

人为因素主要是人类活动向自然界排放污染物，破坏表层和深部的地质环境，引起污染物的迁移转化环境变化。据北京市卫生防疫站20世纪60年代资料，城近郊区约有渗井2.5万余眼，由于管理和维护不善，以及废弃后未及时封填，成了污染物直接进入浅层含水层的通道[9]。此外，北京的河流和坑塘当时也有大量污水汇入，下渗的污水导致浅层地下水污染。建国以后，随着城市建设加快和工农业的不断发展，深部地下水被大量超采，成为人民生活与工农业的主要供水水源。因此，连续多年地下水超采引起其水位不断下降，最终导致地下水硬度和溶解性总固体升高、硝酸盐氮污染[5]。农业是影响地下水硝酸盐氮污染程度的一个重要因素。通常硝酸盐氮在土壤中不易被吸附，很容易随水从上层土壤向下淋溶，因此浅层地下水最先受到污染、深层地下水污染相对滞后。北京市平原区地下水硝酸盐氮污染（下转第44页）

·37·

1990150.3

2000184.0

台区黄土岗；南起大兴北部的前高米店，北至东城区的东四

主要分布于城近郊区以及大兴部分地区（为

320.0

2006

200.0

平原区的单一层区和多层区的第一含水层组硝酸盐氮超标面积）

主要分布于城近郊区以及大兴部分地区，通州区东南不存在零星点超标（为平原区第二含水层组硝酸盐氮超标面积）

从超标分布范围看，1975年北京市平原区地下水硝酸盐氮超标范围为西起宣武门、东到朝阳日坛公园，南起崇文天坛，北至朝阳门；1980年超标主要分布于崇文、宣武、东城以及西城、丰台的部分地区，超标面积呈不规则状分布。1990年超标区在

·规划与设计·

部河道堤防出现小的决口，采用装土草袋进行填筑。

北京水务2012年第6期

生命财产安全提供了保障。工程达到了预期目的。

５．６西沙河

西沙河发源于房山区塔湾，穿过城关镇的西南侧，在双柳树村南汇入周口店河，流域面积27.00km2，河道平均比降0.4%。河道长期以来未进行治理，目前河道行洪断面小，堤防破损，整体防洪能力低。根据现场调查统计，西沙河河道淤积约2.9km；

疏浚方案：西沙河道疏挖至设计河底或原河底，河道宽度基本不变，局部扩宽，疏挖长度约2.9km。

7

结论

（1）通过对房山区重点河道应急疏浚，恢复了河

道的原有行洪功能，缓解了沿河乡镇村庄的防洪隐患；为安全度汛、保护人民生命财产安全提供了保障；应急疏浚工程达到了预期目的。

（2）本次对水毁河道的处理本着应急疏浚的原则拟定方案，大多数河道并未实现规划断面，且未达到河道防洪标准。因此，建议相关部门尽早按规划对河道进行治理。

（3）河道应急疏浚的原则和方案制定合理，工程达到预期目的，应急疏浚的原则及方案成果可为今后防汛及抢险工作提供有益的借鉴。

参考文献

[1]中水北方勘测设计研究有限责任公司，北京市房山区水务

局.北京市小清河分洪区建设规划报告[R].2006.

５．７南泉水河

南泉水河位于房山区南沟中部，位于大石窝镇，流域面积28.70km2。南泉水河河道淤积约5.1km。

疏浚方案：南泉水河道疏挖至设计河底或原河底，河道宽度基本不变，局部扩宽，疏挖长度约5.1km。

6

疏浚效果

通过对小清河、吴店河、丁家洼河、周口店河、

夹括河、牤牛河、西沙河及南泉水河等房山区重点河道应急疏浚，严重堵点被疏通、河内淤积物得到清理，险工段得以治理；恢复了河道的原有行洪功能，缓解了沿河乡镇村庄的防洪隐患；为安全度汛、保护人民（上接第37页）主要集中在农业区，尤其是种植历史

[2]北京市水利规划设计研究院.北京市房山区防洪规划报

告[R].2005.

[3]北京市城市规划设计研究院.吴店河（黄良铁路—小清河）

治理工程规划[R].2007.

（责任编辑：林跃朝）

防治方案的研究[R].北京市水文地质工程地质大队，1984.

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在十几年以上的农业区，如海淀区的四季青、温泉、东北旺，东部朝阳区十八里店、小红门和通州的宋庄、胡各庄，东南部大兴区的长子营、西红门和黄村等，不论是深层地下水还是浅层地下均受到硝酸盐氮的污染[10]。

[2]张新民，谢振华，林健，等.北京市平原区地下水污染监测

报告（1973—2000年）[R].北京市水文地质工程地质大队，

2002.

[3]谢振华，叶超，林沛，等.首都地区地下水资源与环境调

查及评价[R].北京市地质调查研究院，2003.

[4]林健，王新娟，叶超，等.北京市平原区2003年地下水污

染监测报告[R].北京市水文地质工程地质大队等，

3

结论

通过近40年的调查资料对比分析，北京市平原

2004.

[5]林健.北京市城近郊区地下水污染演变分析研究[D].长

春：吉林大学，2004.

区地下水中特征污染物总硬度、溶解性总固体和硝酸盐氮浓度和污染面积增长明显。从平面分布看，城区、西郊地区，东郊及南部地区污染相对严重；从垂向分布看，浅层地下水较深层地下水污染严重。此污染特征与平原区水文地质条件、岩性结构、地下水开采井分布及工农业生产活动有着密切关系。北京市平原区位于永定河冲洪积扇，西郊地区第四系孔隙介质颗粒相对较粗，污染物易于入渗，而东部及东南郊地区多为农业区，污水浇灌及氮肥的使用导致了这些地区受到硝酸盐氮的污染。

参考文献

[1]朱济成，林健，叶超，等.北京市第三、四水厂地下水污染

[6]张安京，叶超，李宇，等.北京地下水[M].北京：中国大地

出版社，2008.

[7]杨本津，朱济成.北京东南郊地下水硬度升高原因及放置

对策[R].北京水文地质工程地质大队，1977.

[8]钟佐燊，柳春芳，郭书琼，等.北京地下水硬度升高的化学

机理探讨[J].工程勘察，1984（4）:61-65.

[9]董殿伟，江剑，周磊，等.DRASTIC方法在北京市平原区地

下水易污性评价中的应用[J].北京水务，2010（6）:22-25.

[10]刘宏斌，李志宏，张云贵，等.北京平原农区地下水硝态氮

污染状况及其影响因素研究[J].土壤学报，2006，43（3）：

405-413.

（责任编辑：张少文）

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