深圳市淺層地下水環境狀況調查及保護對策

熊向隕，余 良，何偉彪，李 瑋，謝林伸,肖建軍

1.深圳市環境監測中心站，廣東 深圳 518049 2.深圳市環境科學研究院，廣東 深圳 518001 3.中國環境監測總站，國家環境保護環境監測質量控制重點實驗室，北京 100012

改革開放以來，深圳市發展勢頭迅猛，已成為中國的信息之城和創新之都。隨著城市規模不斷擴大和人口的快速增加，水資源問題日益成為制約城市經濟社會發展的瓶頸。深圳市人均水資源不足全國的1/10，70%以上的供水靠市外東江引水，是全國七大嚴重缺水的城市之一[1-3]。地下水作為深圳市的抗旱應急和戰略儲備水源，是城市水資源的重要組成部分。此外，深圳市地表水氮磷污染問題突出，部分河流水質劣于地表水V類標準，加劇水資源的供需矛盾[3]。需要指出的是深圳市淺層地下水和地表水水力聯系密切，相互影響頻繁，相關機構在地表水環境治理過程中必須統籌考慮兩者的相關性和系統性[3-6]。自2013年以來，深圳市先后開展了地下水環境背景調查、地下水利用區域環境狀況分析等工作，積累了良好的前期資料和調查基礎，為后續研究工作提供了良好的支撐條件。筆者利用調查及監測的地下水數據評價深圳市淺層地下水環境質量狀況，并在此基礎上提出地下水環境保護對策，為深圳市淺層地下水環境質量的提升提供科學參考。

1 數據及分析方法

1.1 研究區水文地質概況

深圳市水文地質勘查結果顯示，全市地下水含水層可分為松散巖類孔隙含水層，基巖裂隙含水層(層狀、塊狀和紅層裂隙含水層)及碳酸鹽類裂隙溶洞含水層。深圳市域地下水補給來源主要為大氣降水及地表水入滲，一部分地下水由高山或丘陵區向河谷盆地、山前平原、海灣流動，最終流入大海或河流，一部分通過人工開采和蒸發排泄。全市地下水總儲存量約為10.34億m3，其中第四系孔隙水儲存量約為3.38億m3，基巖裂隙水儲存量約為1.86億m3，巖溶水儲存量約為5.10億m3。

1.2 監測點布設情況

該研究在全市共布設209口監測井進行采樣分析，其中在深圳市福田區、羅湖區、鹽田區等共布設44口監測井，在東部的龍崗區、坪山區、大鵬半島共布設68口監測井，在中西部的龍華區和寶安區等共布設97口監測井。于2016年1—4月開展一次現場調查及采樣統測，樣品均為淺層地下水。根據現場調查和統計資料，深圳市目前除個別井仍有零散開采作為生活雜用水來源外，絕大多數地下水井已停采，不再具有使用功能。

1.3 地下水質量評價標準及方法

根據《地下水質量標準》(GB/T 14848—1993)對地下水進行水質現狀評價。評價因子包括20項：pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發性酚類、氰化物、砷、汞、六價鉻、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數、硫酸鹽、氯化物和大腸菌群等。評價方法采用單項組分評價和綜合評價法[7-9]。

1)單項組分評價法：地下水質量單項組分評價，按照《地下水質量標準》(GB/T 14848—1993)所列分類指標，劃分為五大類，代號與類別代號相同，不同類別標準值相同時，從優不從劣。

2)綜合評價法：在單項組分評價結果基礎上，按照《地下水質量標準》 (GB/T 14848—1993) 中的綜合評價方法。

(1)

(2)

根據F值，按表2規定劃分地下水質量級別，再將細菌學指標評價類別注在級別定名之后。

表1 各單項組分評價分值FiTable 1 Single component values Fi

表2 地下水質量級別Table 2 Classification of the ground water quality

1.4 地下水污染評價標準及方法

地下水污染評價選取高錳酸鹽指數、氟化物、氰化物、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、揮發性酚類、陰離子合成洗滌劑、汞、六價鉻、鐵、錳、鋅、銅、砷、硒、鎘、鉛、鉬、鋇、鈷、鎳、鈹、碘化物等24項指標作為評價因子。污染現狀評價以《地下水質量標準》(GB/T 14848—1993)中的Ⅲ級水質為評價標準，采用污染指數進行評價，分級標準見表3。

I=C/C0

(3)

(4)

表3 地下水污染級別分類表Table 3 Classification of the ground water pollution level

2 結果與分析

2.1 地下水質量評價

單項組分評價法表明，深圳市淺層地下水水質普遍為《地下水質量標準》的Ⅳ類和Ⅴ類水質。209口監測井中，6.7%水質屬地下水Ⅳ類水質，93.3%屬地下水Ⅴ類水質。地下水水質指標超Ⅲ類標準的有pH、錳、氨氮、揮發性酚類等。總大腸菌群超標最為嚴重，超標率為90.0%，其次為細菌總數和氨氮，為65.6%和43.1%，pH、錳和亞硝酸鹽氮超標率分別為39.7%、34.9%和32.5%，其余各組分超標率小于30%。綜上所述，總大腸菌群、細菌總數、“三氮”污染物、pH和錳等組分的超標是影響深圳市淺層地下水質量的主要因素。

綜合評價結果表明，全市淺層地下水各監測點地下水質量介于良好～極差級別，大部分為較差(表4)。地下水監測點位水樣水質屬良好、較好、極差級別占比分別為4.7%、1.9%和6.7%，其余86.6%的點位水質均屬較差級別。大鵬新區地下水水質優于其他區域，綜合評分值為2.13～7.14，并且未出現水質極差水樣；羅湖區、南山區和鹽田區的采樣點水質均未出現優良、良好和較好級別。

表4 深圳市地下水環境質量綜合評價Table 4 Comprehensive evaluation of the ground water quality in Shenzhen

2.2 地下水污染評價

評價結果表明，全市各區域淺層地下水均遭受不同程度污染(表5)。209個監測點位中，未受污染、Ⅱ級污染、Ⅲ級污染點位占比分別為23.9%、25.8%、16.8%。同其他區域相比，大鵬新區地下水受污染程度最低，未受污染率為56.2%；羅湖區和鹽田區地下水均受到污染，其中Ⅳ級污染水樣分別占12.5%和27.3%；寶安區地下水的Ⅳ級污染水樣占51.9%，明顯高于其他區域。

深圳市淺層地下水污染主要來源于工業廢物排放、生活排污等人類活動，水井周邊區域的城市工業廢水和生活污水通過地表徑流下滲補給地下水，同時固體垃圾廢棄物在大氣降水的淋濾作用下形成滲濾液也會對地下水造成污染，主要體現在局部監測點位氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總大腸菌群和細菌總數結果偏高；受地質背景影響，部分地層中所含的鐵、錳含量較高，錳、鐵污染物可能主要源自地下水對巖土的溶濾作用；部分地區的地下水pH呈酸性，是由于酸性降水通過包氣帶下滲到含水層所致。

表5 深圳市地下水水質評價結果匯總Table 5 Summary of the evaluation results of the ground water quality in Shenzhen

2.3 深圳市淺層地下水污染成因

2.3.1 自然原因

地下水污染主要取決于地表人類活動導致的污染物排放，而包氣帶的“防污性能”對于地下水水質也具有至關重要的作用。以深圳市為例，根據2013年以來開展的地下水環境監測結果，深圳市包氣帶介質以中風化裂隙介質為主，其具有較好的滲透性能，防污性能較低；而深圳市地表水系發達，淺層地下水埋深普遍小于5 m，河水-地下水交互頻繁，受污染地表水體很容易導致地下水污染。

2.3.2 人為原因

隨著深圳市社會經濟的高速發展和人口的快速增加，城市工業排放的廢水、廢物和農業生產過程中化肥農藥的施用以及城市居民生活產生的垃圾、污水等，為深圳市地下水污染創造了條件。

深圳市工業化程度高，而在工業企業的排放廢水中含有化學需氧量、氨氮、總磷、石油類、氰化物和重金屬等污染物。據2017年環境統計數據，全市工業企業廢水排放量為7 954.01萬t，其中氨氮排放量為322.09 t，COD排放量為3 558.41 t，總磷排放量為35.02 t，石油類排放量為4.85 t。工業廢水在不當處理條件下很容易對地表水、土壤和地下水造成污染。另外，2017年深圳市一般工業固體廢物的產生量為113.70萬t，危險廢物的產生量為51.50萬t，一旦處理不當這些工業廢物中的有毒有害組分可隨滲濾液通過包氣帶下滲，嚴重污染地下水體。

人口快速增長給深圳帶來的環境壓力不容忽視。目前深圳市常住人口約為1 245.27萬，主要聚集在深圳北部的寶安區、龍崗區和龍華區。據2017年環境統計數據，全市生活污水排放量為111 049.87 t，氨氮排放量為8 704.03 t，COD排放量為88 467.49 t。大量排放生活污水中的有機物、氨氮和細菌等污染物會引起地下水水質超標。此外，一些居民區存在生活垃圾堆存現象，在生物降解和降水淋濾的作用下可直接或間接對地下水造成污染[10]。

農業面源對深圳市地下水的污染也不能忽視。20世紀90年代，深圳有近60 km2的農業耕地，為當地和香港特別行政區提供豐富的農副產品。然而隨著城市化進程的加快，深圳市在2011年已經成為中國首個“無農業”城市，但是依然擁有農業用地245 km2，這些農業用地由基本農田、普通耕地和園地組成，主要分布在大鵬、寶安等區域。農業生產過程中普遍向土壤施入氮肥，在灌水及降雨作用下其殘留成分可經土壤淋溶進入地下水體，加劇“三氮”污染物的富集。

2.4 深圳市淺層地下水保護建議

目前深圳市淺層地下水環境質量狀況不容樂觀，需要從管理和技術等方面采取針對性的措施進行有效保護和改善，確保社會、經濟穩定運行和發展。

1)明確相關部門目標責任，制定并完善地下水環境保護政策。明確深圳市政府和各區政府等相關機構的地下水管理目標責任，據此安排和落實各項地下水管理和保護政策；整合環境保護、國土資源、水務及地質等部門的監管資源，建立聯合管控體系以及地下水資料數據信息共享共用機制。

2)加強污染源的治理和防控，阻斷污染途徑。加強工業企業、高爾夫球場、加油場站等重點污染源地下水污染防控，強制存在重大地下水環境風險的企業建設環境風險防控措施和購買環境污染責任險，并加大其“三同時”制度執行力度。對電鍍、印染、印制線路板制造等重點行業廢水進行有效處理，達到利用標準后進行循環使用，降低污染物排放量。加強深圳市生活垃圾、工業廢物的堆存和處置管理工作，建立雨季應急管理機制，嚴防滲漏液污染地下水。在深圳市農業地推廣科學性施肥，實現化肥的減量提效和有機肥的資源利用。

3)推進地下水環境質量監測工作，建立地下水污染預警體系。夯實地下水環境監測基礎，統籌管理分屬多部門的地下水監測井，在羅湖、福田等人口密集區以及寶安、龍崗等工業集聚區增加地下水環境監測點位，建立地下水環境監測網絡統籌掌握地下水水質、水量和地下水環境變化的動態，為地下水環境保護提供科學依據。在監測數據的基礎上構建地下水環境演變趨勢分析與預警體系，以地下水環境管理、預警和應急為目標，實施長期監測及預警體系研究和系統平臺建設。

4)加強地下水污染控制修復技術攻關。選擇垃圾填埋場、加油場站等環境敏感區域開展地下水污染修復試點工作，結合深圳市河流和土壤污染現狀開展相關課題研究，評估地表水污染、土壤污染對地下水環境的影響。吸引民資投入相關技術的研究與開發。開展深圳市地下水污染狀況專項調查，識別主要污染物質和污染途徑，在此基礎上實施地下水污染修復試點工作。

5)加強地下水集中開采區管理及水資源調蓄。對葵涌、坪地和龍城街道等地下水集中式供水開發區，開展地下水備用水源地地下水環境狀況專項調查，了解地下水備用水源地的環境現狀，制定針對性開發保護政策。針對深圳市年內降水分布時間不均衡問題，研究建立水庫與地下水協調供水機制，以年際、年內的不均勻降水量按需求均衡供水，實現以豐補欠。

3 結論

研究結果表明深圳市納入監測點位淺層地下水以Ⅳ類和Ⅴ類標準水質為主，綜合評價指數介于良好～極差級別，大部分為較差級別。綜合污染評價結果表明深圳市淺層地下水在一定程度上受到污染，主要污染物為“三氮”、總大腸菌群和細菌總數。由此可見深圳市淺層地下水環境質量不容樂觀、亟待重視，需要從管理和技術等方面采取措施改善地下水質量。