華北平原典型地區地下水污染防治區劃探討*

王 東 劉偉江 井柳新 孫宏亮

(環境保護部環境規劃院，北京 100012)

華北平原位于重要的經濟戰略發展區域，地下水是華北平原重要飲用水水源和戰略資源。隨著經濟社會的快速發展，部分城市和工業企業周邊地下水污染呈惡化趨勢，嚴重威脅地下水飲用水水源安全[1]。地下水污染治理和修復難度大、成本高、周期長，形勢嚴峻[2]。因此，開展華北平原典型地區地下水污染防治工作非常必要和緊迫。

1 華北平原典型地區污染特點

1.1 水文地質特征

以河北某市作為開展華北平原地下水污染防治區劃研究的典型地區。該市位于滹沱河沖洪積扇中上部，所選研究區的面積約2 100 km2，第四系孔隙地下水是其主要供水水源，由于地下水的超量開采，地下水位呈下降趨勢，埋深最大達40 m多，區域性地下水降落漏斗已擴展至市區邊緣[3]。研究區含水層巖性以砂性土為主，透水性較強，易污染地下水，但隨著包氣帶增厚，對污染物運移可起到一定阻隔和降解作用。

1.2 地下水環境質量現狀

研究區內的主要地下水污染問題為“三氮”、重金屬和有機污染。

(1) “三氮”超標率達58%，“三氮”污染的空間分布受水文地質條件控制明顯，主要以區域分布的形式存在于包氣帶巖性顆粒較粗、利于地下水垂向補給的山前平原，且以硝態氮污染為主。

(2) 重金屬污染主要為鉛和六價鉻，檢出率較高，分別為17%、21%，但僅個別點超標。其中，鉛檢出點基本上均勻出現在各個地區，只是在城區相對集中，其最大值為0.015 2 mg/L。

(3) 研究區內有機污染較集中，主要分布在該市城區及其下游的欒城境內沿洨河一線。檢出指標達20余種，檢出率較高的為三氯甲烷、四氯乙烯、四氯化碳。超標有機污染指標5個(四氯化碳、苯、1，1，2-三氯乙烷、1，2-二氯丙烷和氯乙烯)，其中1，1，2-三氯乙烷超標率高達37%。

1.3 主要風險源分析

化工、機械制造、紡織、印染、焦化、制藥是研究區的重要工業，區內廣泛存在的旱井、滲坑、滲井和地表河渠排污對區內地下水構成直接威脅。由于歷史的原因，化肥廠、農藥廠和垃圾填埋場建于滹沱河河灘地或地下水水源補給區，是地下水的潛在污染源，已構成對地下水的威脅。

該市滹沱河水源地等4個地下水水源地目前水質達標，但水源地一級、二級保護區范圍內共存在145個工業企業，對地下水飲用水水源環境安全造成威脅。

2 地下水污染防治區劃方法

地下水污染防治區劃工作的主要流程[4-8]包括：(1)確定評估范圍；(2)收集資料；(3)地下水污染源荷載、地下水脆弱性和地下水功能價值的指標體系評價；(4)地下水污染現狀評估；(5)地下水污染防治區的劃分。

2.1 地下水污染源荷載

單一地下水污染源荷載指數計算公式如下：

Pi=T×L×Q

(1)

式中：Pi為第i類地下水污染源荷載指數；T、L、Q分別為污染物毒性、污染源釋放可能性、可能釋放污染物的量所對應等級的賦值，具體見文獻[9]。

地下水污染源荷載綜合指數(P)計算公式：

P=∑(Wi×Pi)

(2)

式中：P為地下水污染源荷載綜合指數，數值越大，表明地下水污染源荷載越強；Wi為第i類污染源類型的權重。

對地下水污染源荷載綜合指數進行等間距分級，一般劃分成5級，按地下水污染源荷載由強到弱依次分為強、較強、中等、較弱、弱，在地理信息系統(GIS)平臺下編輯得出地下水污染源荷載綜合分區圖。

2.2 地下水脆弱性

地下水脆弱性評價建議采用DRASTIC模型。DRASTIC模型由地下水位埋深、凈補給量、含水層厚度、土壤帶介質、地形、包氣帶介質類型和含水層滲透系數等7個水文地質參數組成。模型中每個指標都分成幾個區段，每個區段賦予評分。然后，根據每個指標對地下水脆弱性影響大小，計算相應權重，最后通過加權求和，得到地下水脆弱性指數(D)。

2.3 地下水功能價值

在明確地下水使用功能的基礎上，地下水功能價值的計算綜合考慮兩個方面因素：地下水水質和地下水富水性。不同的使用功能其地下水水質和地下水富水性的評分標準也不同。計算公式如下：

V=VQ×VW

(3)

式中：V為地下水功能價值綜合指數；VQ、VW分別為地下水水質、地下水富水性所對應等級的賦值，具體見文獻[9]。

2.4 地下水污染現狀

地下水污染現狀評估是指在不同的地下水使用功能區內評估人類活動產生的有毒有害物質的程度。主要采用“三氮”、重金屬和有機污染物等有毒有害污染指標，在扣除背景值的前提下進行評估，直觀反映人為影響的污染狀況，根據評估指標超過標準的程度進行分區。基于GIS平臺，編制地下水污染現狀分區圖，主要反映地下水中“三氮”、重金屬和有機污染物在評估區的分布情況。

2.5 地下水污染防控值的計算

根據地下水污染源荷載、地下水脆弱性和地下水功能價值的評分結果，采用式(4)計算得出不同區域的地下水污染防控值(R)。地下水污染防控值一般采用等間距法劃分為高、中、低3個等級，在GIS平臺下編輯成圖。

R=P×D×V

(4)

3 華北平原典型地區地下水污染防治區劃

對研究區開展地下水污染防治區劃，基于GIS平臺，將該區劃分為保護區、治理區和防控區，并在一級防治區劃的基礎上進行二級防治區劃。

3.1 地下水污染防治區劃原則

3.1.1 保護區

(1) 對于明確地下水飲用水水源、特殊使用功能區域，且地下水污染現狀評估結果是未超標區，則評定為相關使用功能的保護區。

(2) 在已確定的地下水飲用水水源保護區范圍內，二級防治區劃的劃分需按照《飲用水水源保護區劃分技術規范》(HJ/T 338—2007)確定的一級保護區、二級保護區及準保護區進行分區和分級。

(3) 在已確定的地下水特殊使用功能(一般指飲用礦泉水、地熱水和鹽鹵水等)區域，二級防治區劃需疊加地下水污染防控值的計算結果。根據地下水污染防控值確定優先等級，一般劃為二級保護區(防控值高區)和準保護區(防控值中或低區)。

3.1.2 治理區、防控區

(1) 對于明確地下水飲用水水源、特殊使用功能區域，且地下水污染現狀評估結果為超標區，并確定為人為污染，則評定為相關使用功能的治理區。

(2) 對于地下水飲用水水源和特殊使用功能的治理區范圍，一般劃分為兩級，即優先治理區(已發生人為污染超標的地下水飲用水水源功能區)、重點治理區(已發生人為污染超標的特殊使用功能區)。

(3) 對于農業用水、工業以及其他不明確地下水使用功能區域，若地下水污染現狀評估結果為未超標區，則一般認定為防控區；若地下水污染現狀評估結果為超標區，且確定為人為污染，則開展地下水健康風險評估，如健康風險評估結果未超過可接受健康風險水平，則一般認定為防控區，如健康風險評估結果超過可接受健康風險水平，則認定為治理區。

(4) 在步驟(3)中劃分的防控區范圍內，二級防治區劃需根據使用功能疊加地下水污染防控值的計算結果劃分。若為農業用水區，其劃分為優先防控區(防控值高區)和重點防控區(防控值中或低區)；若為工業及其他不明確使用功能區域，則劃分為重點防控區(防控值高區)和一般防控區(防控值中或低區)。

3.2 地下水污染防治區劃結果

采用地下水污染防治區劃方法，在地下水污染風險評價與污染現狀評估的基礎上，進行研究區淺層地下水污染一級和二級防治區劃，結果見圖1和表1。在區劃時，考慮了地下水的特殊功能價值分區，即結合地下水源地一級保護區、二級保護區和準保護區進行區劃。保護區、防控區、治理區面積分別為577.4、1 459.2、10.5 km2。

注：A～E為治理區編號。

表1 研究區淺層地下水污染二級防治區劃

從與污染分布關系來看，治理區主要分布在有機污染嚴重帶，說明有機污染物是主要治理目標，主要的有機污染物是三氯甲烷。優先防控區則主要分布在研究區的北部及西南角，這與重金屬的污染空間分布相類似，說明重金屬是防控區內主要防控目標，主要的重金屬指標是鉛。

治理區A：為某水源地保護區的中污染區，二級防治區劃為優先治理區。主要污染指標為重金屬鉛，最大值為0.003 1 mg/L。

治理區B：為該市滹沱河水源地保護區的中污染和較重污染區，二級防治區劃為優先治理區。該治理區北部主要污染為重金屬鉛，最大值為0.005 7 mg/L；南部主要污染為四氯化碳和鉛，其最大值分別為229.10、0.013 0 mg/L。根據調查到的污染源分布情況，推測北部受到紡織印染廠、電鍍廠及垃圾填埋場影響所致，南部則可能受包括該市制藥廠在內的化工園區影響所致。

治理區C：東部為某水源地區保護區的中污染區，西部為該水源地保護區中的較重污染區，其相應的二級防治區劃為優先治理區。該治理區主要污染為三氯甲烷，最大值為0.73 mg/L。根據污染源分布情況，推測受某化肥廠影響所致。

治理區D：為某水源地區保護區的中污染區，其二級防治區劃為優先治理區。主要污染為三氯甲烷，其最大值為16.70 mg/L。根據污染源分布情況，推測受生物制藥廠或垃圾填埋場影響所致。

治理區E：為洨河西南岸極重污染區，其二級防治區劃為優先治理區。該治理區主要污染為三氯甲烷，其次為鉛，其最大值分別為18.60、0.003 7 mg/L。根據污染源分布情況，推測受附近的多個化工廠影響所致。

4 結 論

(1) 研究區內的主要地下水污染問題為“三氮”污染、重金屬污染和有機污染。區域內“三氮”超標率達58%；重金屬污染主要為鉛和六價鉻；有機污染主要分布在該市城區及其下游的欒城境內沿洨河一線，檢出指標包括三氯甲烷、四氯乙烯、四氯化碳等20余種。

(2) 基于GIS平臺，綜合地下水污染源荷載、地下水脆弱性和地下水功能價值的指標體系評價，結合地下水污染現狀，完成地下水污染防治區的劃分。將地下水污染防治區劃分為保護區、治理區和防控區。

(3) 對研究區淺層地下水污染進行一級和二級防治區劃。保護區、防控區、治理區面積分別為577.4、1 459.2、10.5 km2。其中，一級保護區、二級保護區、準保護區面積分別為263.4、248.4、65.5 km2；優先、重點、一般防控區面積分別為0.2、1 386.4、72.6 km2；治理區均為優先治理區。

[1] 王明玉.中國地下水污染有效防控探析[J].水資源管理，2012，27(4)：462-468.

[2] 王焰新.地下水污染與防治[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3] 孟素花.華北平原地下水脆弱性及污染防治區劃研究[D].石家莊：中國地質科學院水文地質環境地質研究所，2011.

[4] 黃振芳，劉昌明.基于博弈論綜合權重模糊優選模型在地下水環境風險評價中的應用[J].水文，2010，30(4)：13-17，35.

[5] 金愛芳，李廣賀，張旭.地下水污染風險源識別與分級方法[J].地球科學(中國地質大學學報)，2012，37(2)：247-252.

[6] 申利娜，李廣賀.地下水污染風險區劃方法研究[J].環境科學，2010，31(4)：918-923.

[7] 吳順澤，孫寧，盧然，等.重金屬污染綜合防治實施進展與經驗分析[J].中國環境管理，2015(1)：21-28.

[8] 楊磊，黃敬軍，陸徐榮.地下水污染防治區劃研究[J].地質學刊，2014，38(2)：298-301.

[9] 環境保護部.地下水污染防治區劃分工作指南(試行)[R].北京：環境保護部，2014.