地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估方法探討

耿迪，徐鐵兵，馬躍濤，陳雨(河北省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，河北 石家莊 050037)

0 引言

地下水作為主要的供水水源之一，在維持我中國(guó)城市與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康發(fā)展方面起著無(wú)法取代的作用。據(jù)調(diào)查，地下水為全國(guó)約70%人口的主要飲用水源，約40%耕地的主要灌溉水源[1]。在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)的655個(gè)城市中，地下水提供了超過(guò)400個(gè)城市的飲用水源，約占城市總數(shù)的61%[2]。由于地下水污染具有污染途徑隱蔽、污染防治滯后、污染區(qū)域廣且不集中等特點(diǎn)[3]，地下水污染問(wèn)題對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展、以及飲水安全保障有著嚴(yán)重影響。現(xiàn)階段，為落實(shí)習(xí)近平總書記對(duì)地下水污染防治工作的重要批示精神，落實(shí)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)保護(hù) 堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》的要求，全國(guó)各省開展了地下水污染防治分區(qū)劃分系列工作。地下水污染防治分區(qū)系列工作中現(xiàn)有《地下水污染防治分區(qū)劃分工作指南》。指南中使用單指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估方法對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，僅通過(guò)單一指標(biāo)的污染指數(shù)不能夠?qū)φ麄€(gè)區(qū)域內(nèi)地下水的污染現(xiàn)狀進(jìn)行綜合全面的評(píng)估，對(duì)地下水污染防治的分區(qū)劃分工作帶來(lái)一定的困難。因此，在此次地下水污染防治分區(qū)劃分工作中，在單指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估的基礎(chǔ)上，增加了綜合指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估方法對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水污染程度進(jìn)行綜合評(píng)估。文章主要探討地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估的基本方法，并通過(guò)某地區(qū)調(diào)查評(píng)估工作實(shí)例對(duì)某區(qū)域內(nèi)地下水污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估。

1 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估技術(shù)概述

具有多種使用功能的地下水中的污染物類型及其污染程度是地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估的主要對(duì)象。由于我國(guó)污染物種類多，區(qū)域范圍內(nèi)若沒(méi)有特殊情況，一般運(yùn)用統(tǒng)一分析對(duì)比的原則，評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為“三氮”類(包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮)、重金屬、有機(jī)類等污染指標(biāo)。其中，重金屬和有機(jī)類的地下水評(píng)價(jià)指標(biāo)至少要包括《有毒有害污染物名錄》明確的有毒有害污染物。評(píng)估過(guò)程中去掉背景值，可直接指出人類生產(chǎn)、生活等活動(dòng)對(duì)地下水造成的影響程度，并參照監(jiān)測(cè)指標(biāo)高于地下水使用功能的限度對(duì)目標(biāo)區(qū)域地下水污染程度進(jìn)行分區(qū)。

1.1 地下水使用功能分區(qū)

確定對(duì)使用功能分區(qū)的資料主要來(lái)源于不同區(qū)域范圍的環(huán)境調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、工程與評(píng)估報(bào)告、水利普查、土地利用類型調(diào)查等。具體地下水使用功能分類情況如表1所示。

表1 地下水使用功能分類表

1.2 地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)

地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估所參考的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)以開展工作當(dāng)年為基準(zhǔn)年，選用最近兩年的淺層地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并結(jié)合地下水質(zhì)量常規(guī)與非常規(guī)指標(biāo)[4]，共同確定本次工作中地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。本次監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括“三氮”、重金屬、有機(jī)類等至少36項(xiàng)，其中地下水質(zhì)量常規(guī)指標(biāo)14項(xiàng)，地下水質(zhì)量非常規(guī)指標(biāo)22項(xiàng)(如表2所示)。

表2 地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)

1.3 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估方法

1.3.1 單指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估

根據(jù)收集的資料和調(diào)查的結(jié)果，參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)、農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2021)和其他有關(guān)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)式1對(duì)“三氮”、重金屬、有機(jī)類等監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行污染分級(jí)。

式中：Pki為k水樣i指標(biāo)的污染指數(shù)；Cki為k水樣i指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果；C0i為k水樣i指標(biāo)的對(duì)照值或i指標(biāo)的區(qū)域背景值；Cbi為k水樣i指標(biāo)不同地下水使用功能的標(biāo)準(zhǔn)限值。

1.3.2 綜合指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估

水樣的綜合污染指數(shù)依據(jù)各個(gè)指標(biāo)污染指數(shù)中的最大值確定。

式中：Pk為k水樣的綜合污染指數(shù)；Pki為k水樣i指標(biāo)的綜合污染指數(shù)。

1.3.3 相關(guān)參數(shù)的確定

C0i為對(duì)照值或區(qū)域背景值，參考《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB/T 14848-2017)中III類標(biāo)準(zhǔn)限值或最原始的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；Cbi為k水樣i指標(biāo)滿足多種地下水使用功能的標(biāo)準(zhǔn)值。地下水使用功能為飲用水的Cbi參考《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中III類標(biāo)準(zhǔn)限值中的較大值；地下水使用功能為非飲用水的或?yàn)槠渌褂霉δ芩腃bi參考對(duì)照值、區(qū)域背景值或在《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中IV類標(biāo)準(zhǔn)限值中的較大值。

1.4 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果

依照地下水污染指數(shù)計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果，“三氮”類(包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮)、重金屬、有機(jī)類等污染指標(biāo)的污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。通過(guò)上述結(jié)果可得區(qū)域內(nèi)地下水污染情況，并可依據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)繪制分區(qū)劃分圖件。地下水中三類污染物的污染類型、污染程度及其分布狀況均在分區(qū)劃分圖件中得以反映

表3 污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估技術(shù)方法實(shí)例分析

本次地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估工作在某區(qū)域共布有地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)399個(gè)，點(diǎn)位均勻覆蓋了該地區(qū)陸域全域。由于地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)較多，因此本文將地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)分為“三氮”類、重金屬類和有機(jī)類三項(xiàng)，并對(duì)三項(xiàng)進(jìn)行污染現(xiàn)狀評(píng)估后進(jìn)行污染分級(jí)。本次地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估的水平年為2020年。根據(jù)搜集到的資料與調(diào)查結(jié)果，參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)與相關(guān)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，參照式1分別對(duì)“三氮”、重金屬、有機(jī)類等相關(guān)的地下水污染監(jiān)測(cè)指標(biāo)開展評(píng)估后，進(jìn)行污染分級(jí)。

2.1 地下水“三氮”污染評(píng)估

地下水“三氮”(包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮)污染現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果詳見表4。其中地下水污染分級(jí)為V級(jí)(重度污染)的有17個(gè)，占比約4.4%，地下水污染分級(jí)為IV級(jí)(中度污染)的有3個(gè)，占比約0.8%，地下水污染分級(jí)為III級(jí)(輕度污染)的有6個(gè)，占比約1.6%，地下水污染分級(jí)為II級(jí)(微量污染)的有45個(gè)，占比約11.7%，地下水污染分級(jí)為I級(jí)(未污染)的有313個(gè)，占比約81.5%。

2.2 地下水重金屬污染評(píng)估

地下水重金屬污染現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果詳見如表4所示。其中地下水污染分級(jí)為V級(jí)(重度污染)的有6個(gè)，占比約1.5%，地下水污染分級(jí)為IV級(jí)(中度污染)的有0個(gè)，地下水污染分級(jí)為III級(jí)(輕度污染)的有0個(gè)，地下水污染分級(jí)為II級(jí)(微量污染)的有11個(gè)，占比約2.7%，地下水污染分級(jí)為I級(jí)(未污染)的有389個(gè)，占比約95.8%。

2.3 地下水有機(jī)類污染評(píng)估

地下水有機(jī)類污染現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果如表4所示。其中地下水污染分級(jí)為V級(jí)(重度污染)的有6個(gè)，占比約1.5%，地下水污染分級(jí)為IV級(jí)(中度污染)的有2個(gè)，占比約0.5%，地下水污染分級(jí)為III級(jí)(輕度污染)的有3個(gè)，占比約0.8%，地下水污染分級(jí)為II級(jí)(微量污染)的有153個(gè)，占比約38.4%，地下水污染分級(jí)為I級(jí)(未污染)的有234個(gè)，占比約58.8%。

表4 地下水分類污染指數(shù)評(píng)估結(jié)果

基于對(duì)地下水污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，對(duì)“三氮”類(包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮)、重金屬類和有機(jī)類污染指標(biāo)進(jìn)行污染分級(jí)時(shí)發(fā)現(xiàn)，污染物的五個(gè)污染等級(jí)占比具有相似的規(guī)律：地下水污染分級(jí)為I級(jí)(未污染)占比最多，均占總面積50%以上，其次是分級(jí)為II級(jí)(微量污染)的區(qū)域。污染分級(jí)為V級(jí)(重度污染)的區(qū)域面積占比在1.0%～4.5%之間，污染分級(jí)為III級(jí)(輕度污染)與IV級(jí)(中度污染)的區(qū)域面積最少。

2.4 地下水污染綜合評(píng)估

淺層地下水污染綜合評(píng)估,是在36項(xiàng)單一組分污染評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上選取最大值，得到綜合污染指數(shù)，并最終確定地下水污染物類別與污染程度,對(duì)“三氮”、重金屬、有機(jī)物進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，并對(duì)某地區(qū)地下水污染綜合評(píng)價(jià).結(jié)果顯示，該地區(qū)平原區(qū)淺層地下水已受到不同程度的污染，“三氮”類、重金屬類、有機(jī)類等組分含量均超過(guò)地下水背景值含量。

根據(jù)評(píng)估結(jié)果(如表5、圖1所示)，某地區(qū)地下水污染分級(jí)為I級(jí)(未污染)地下水點(diǎn)數(shù)量占該地區(qū)點(diǎn)總數(shù)53.7%。污染分級(jí)為II級(jí)(微量污染)地下水點(diǎn)數(shù)量占該地區(qū)點(diǎn)總數(shù)36.3%，主要以有機(jī)類污染為主。污染分級(jí)為V級(jí)(重度污染)地下水點(diǎn)數(shù)量?jī)H占該地區(qū)點(diǎn)總數(shù)6.9%，主要以氨氮、硝酸鹽氮及重金屬鎘污染為主。

表5 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果

單指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估方法監(jiān)測(cè)指標(biāo)眾多，不能夠?qū)γ恳豁?xiàng)指標(biāo)都進(jìn)行針對(duì)性分析，而根據(jù)各個(gè)指標(biāo)污染指數(shù)中的最大值確定的綜合指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估的，是全部監(jiān)測(cè)指標(biāo)中濃度含量最高的污染物，也就是在整合所有單指標(biāo)污染指數(shù)的結(jié)果后，得出了每個(gè)區(qū)域內(nèi)污染最嚴(yán)重的污染物。因此，通過(guò)綜合指標(biāo)污染指數(shù)所得到的結(jié)果，在兼顧綜合全面評(píng)估區(qū)域內(nèi)地下水污染現(xiàn)狀的同時(shí)，能夠?qū)ξ廴境煞诌M(jìn)行具有針對(duì)性的篩選。

綜合指標(biāo)污染指數(shù)評(píng)估方法所得出的結(jié)果，是后續(xù)地下水污染防治分區(qū)與分級(jí)劃分工作中的重要參考依據(jù)。此外，據(jù)此方法篩選出的高濃度污染組分也為之后的污染區(qū)域地下水防控與治理提供了更具側(cè)重與實(shí)效性的對(duì)策方案和有力的技術(shù)支撐。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)某地區(qū)淺層地下水已受到不同程度的污染，但總體污染程度較輕，92.2%地下水采樣檢測(cè)點(diǎn)位的污染組分實(shí)測(cè)含量未超出、略微超出或略超出當(dāng)?shù)氐叵滤尘爸瞪舷蕖?2)本文僅針對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水污染防治分區(qū)劃分系列工作中的地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估方法進(jìn)行了研究。本次研究后續(xù)可結(jié)合地下水防控值進(jìn)行地下水污染防治的分區(qū)與分級(jí)劃分，并根據(jù)分區(qū)與分級(jí)結(jié)果提出具有針對(duì)性的保護(hù)、防控和治理的對(duì)策建議。(3)本次地下水污染現(xiàn)狀評(píng)估工作采用單指標(biāo)與綜合指標(biāo)相結(jié)合的方式，在彌補(bǔ)了單指標(biāo)法不能明晰整個(gè)區(qū)域的總體污染狀況的局限性的同時(shí)，又能夠得到區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)污染物及其污染程度，這些是對(duì)地下水污染采取具體措施的重要依據(jù)，為推進(jìn)區(qū)域地下水污染監(jiān)督防治，規(guī)范地下水污染防治劃分區(qū)劃分工作奠定了基礎(chǔ)。