地下水環境調查影響因素分析

劉萌斐，陸效磊

1.南京大學環境規劃設計研究院集團股份公司；2.江蘇省環境科學研究院

一、前言

地下水資源廣泛賦存在巖土中并進行運移，由于具有水量穩定、分布廣泛等特點，已逐步成為人類生產、生活不可或缺的供水水源。部分地區地下水中富集的溴、碘、鍶、鋇等元素被用于工業原料提取，還有的地區蘊藏著的豐富的地熱能被開發用于發電、取暖和其他國民經濟部門使用。由于地下水的種種優勢，人們對地下水的依賴日漸增多，目前我國地下水供應了約三分之一的總供水需求，為全國約70%的人口提供生活用水。伴隨著我國社會經濟的高速發展，各地城市化和工業化程度逐步提高，地下水開采利用也越來越多，部分地區出現不同程度的破壞，如地下水水位下降、污染加劇等。地下水受污染后，可能對人體造成致癌或非致癌健康影響，對地下機械設備和管道造成腐蝕，降低工業產品的質量，導致農用地土壤惡化、降低農產品產量等。因此必須對地下水污染足夠重視。

根據生態環境部發布的《2020中國生態環境狀況公報》，自然資源部門共設置了10171個地下水水質監測點，其中平原盆地地下水監測點7923個，巖溶山區地下水監測點910個，丘陵山區基巖地下水監測點1338個，其中I～III類、IV類、V類水質監測點分別占總數的13.6%、68.8%和17.6%。此外，水利部門共設置10242個地下水水質監測點，以淺層地下水為主，其中I～III類、IV類和V類水質監測點分別占22.7%、33.7%和43.6%，水質評價結果有所好轉但仍不容樂觀，主要超標指標為錳、總硬度和溶解性總固體。2020年共監測了304個地下水型在用集中式生活飲用水水源點，其中268個全年均達標，其余超標點位的主要超標指標為錳、鐵和氨氮。由此可見，目前我國淺層地下水污染狀況總體上較為普遍。

目前我國建設用地和農用地土壤環境調查技術規范和管理要求相對成熟，能夠有效地指導我國土壤環境管理工作的有序開展。相比之下，雖然我國和部分省份制定了地下水環境狀況調查評價相關工作指南、環境監測技術規范等文件，對地下水環境調查的一般程序和方法進行了規定，但由于地下地層結構相對復雜、隱蔽，地下水污染具有流動性、長期性、廣泛性、難恢復性等特征，一旦遭到污染，即使徹底清理了污染源，需要更長的時間恢復水質和地下水功能，因此在實際調查過程中有很多環節都會影響調查結果的準確性，甚至影響結果的判斷方向。如對污染源的歷史情況調查不夠充分，地下水污染物的特性以及遷移轉化規律考慮不足，導致采樣點位不合理、采樣深度不科學、檢測因子不具代表性、超標原因分析不徹底、土壤和地下水污染關聯性差等，最終調查出的結果可能與實際情況存在很大的出入，不僅造成大量的人力、物力和財力浪費，也不利于后續的地塊土壤和地下水環境風險評估、修復或風險管控措施的制定，甚至適得其反。

基于我國地下水環境調查過程中存在的問題，筆者根據實際項目經驗，結合地下水污染物的遷移轉化規律，對地下水環境調查中的關鍵影響因素進行分析。

二、主要影響因素分析

從污染物遷移轉化規律角度來看，地下水環境調查的影響因素主要包括污染源分布、自然形態下的水文地質條件、人類活動對水文地質條件的影響以及地下水環境建井采樣技術等。

（一）污染源分布

污染源是引起地下水環境污染的根本所在，由污染物質、污染場所、設備和裝置等共同組成。從人類活動類型看，地下水污染源主要來源于工業污染源、農業污染源、生活污染源和其他污染源。其中工業污染源主要為石油化工、金屬制品業、采礦業、電力燃氣等重點監管行業的產品、副產品、化學原料使用和“三廢”排放，是造成我國地下水污染的最主要因素。近年來隨著“退二進三”戰略的不斷推進，我國不少城市陸續出現了大規模的工業企業搬遷、關閉。由于這些企業往往建廠時間較早，環境管理手段不到位，環保設施尤其是管道、地面防泄漏防滲設施建設不完善，企業關閉或搬遷后遺留的場地土壤和地下水污染較為嚴重[1]，對人體健康造成危害甚至引起群體事件，如常州外國語學校毒地事件等。農業污染源主要為農藥、化肥的施用以及水產養殖廢水、農田廢水的排放，具有量大、面廣的特征，可能對人和動物的內分泌免疫功能、生殖機能造成損傷，嚴重的引起致癌作用甚至導致死亡。生活污染源主要包括化糞池、廁所、排污溝渠等。其他污染源主要包括垃圾填埋場、加油站等。

由于地表水、土壤和地下水污染之間具有相互轉化作用，隨著土壤和地表水環境污染的加劇，受污染的土壤、地表水和底泥也已成為新的污染源。因此，同步開展地塊及鄰近區域的地下水、土壤、地表水乃至底泥環境調查非常有必要，包括地塊當前及歷史上曾經發生的污染物的種類、數量、位置分布、污染發生方式、遷移擴散途徑等。

（二）自然形態下的水文地質條件

目前多數地下水環境調查多引用區域地質勘察報告、地塊或周邊的工程地質勘察報告，而這類報告多關注土層地質情況，如土層結構、土層性質、地基承載力、場地地震效應等，對地塊及周邊的地下水補、徑、排關系關注不足。我國尤其是南方地區，地下水水量豐富，潛水含水層埋藏較淺，弄清楚地塊內外地表水和地下水之間的水力聯系、地下水各含水層之前的水力聯系等尤為重要。

潛水含水層受氣候變化影響最大，一般情況下，降水時入滲補給使潛水位上升，而下雨過后受蒸發和徑流排泄作用影響，潛水位逐漸下降。此外，包氣帶厚度及與周邊地表水體的距離等地質因素主要影響地下水水位的變化速度和變化幅度，隨著包氣帶厚度的增加，滯留于包氣帶中的水量越多，潛水層水位變化越滯后，同時與地表水體的距離越近，地下水水位變化越快[2]。因此，在不同的雨期、下雨前后開展調查都會對調查結果產生一定影響。

地下水水位的變化又進一步對地下水污染物的擴散產生影響。當污染源分布在地下水補給區時，污染物將順流向排泄區擴散，最終對整個地下水流動系統造成影響，這種影響將伴隨著污染物在地下水流動系統中的徹底清除；當污染源分布在排泄區時，地下水污染的影響范圍相對有限，對地下水流動系統的影響時間較短。此外，受特殊地形地貌、地表水流域和工程設施分布等的影響，區域水文地質條件和地塊局部水文地質可能呈現不同的規律。這些需要針對具體地塊有針對性進行分析。

（三）人類活動對水文地質條件的影響

隨著土壤和地下水污染認知水平的不斷提高，地面硬化、平整、抽水、基坑降水、地下管道和溝渠修建、臨近區域土地開發利用等人類活動對地塊水文地質條件和污染狀況的影響也越來越受到地下水環境管理和技術人員的重視。一般情況下，在地塊及周邊區域，當存在人為地抽取或補充地下水行為時，原來的地下水排泄區、補給區可能發生轉變。此外，地面硬化、平整或土地開發利用形式變化，也會改變地下水流動。如項目場地平整后，原有含水層結構往往遭受破壞，導致含水層的頂底板標高發生改變，松散的堆積物也會改變含水層滲透系數；場地用地性質發生變化，如由農業用地轉變為工業用地時，由于地基夯實、地面硬化層的鋪設等措施，造成降雨入滲量、潛水蒸發量、地下水與地表水間的補排量均有不同程度的減少，進而影響地下水流場和污染物的濃度分布[3]。

（四）地下水建井采樣技術

地下水環境調查建井質量和采樣水平的好壞直接影響水文地質參數和地下水污染物的含量。建井質量的主要影響因素又包括建井施工人員的風險意識和技術水平、建井方式、采樣設備維護和清洗、開篩位置、止水密封程度，采樣質量的主要影響因素包括洗井效果、取樣位置、固定劑的添加、現場質量控制、樣品的保存與運輸等。其中建井和采樣人員的風險意識、職業技能的熟練程度以及責任心的高低最為關鍵，直接影響地下水采樣結果的準確性[4]。而目前在實際采樣過程中，受時間、資金、人力物力成本等因素影響，部分地下水環境調查的建井施工人員和采樣人員專業水平和經驗不高，施工時采樣位置或深度出現偏差，現場對土層性質的判定、描述不夠嚴謹甚至錯誤，如污染集中在土壤表層、但開篩位置在下層或者貫穿上、下層，難以有效建立土壤和地下水污染之間的聯系；發現下層污染卻未做出繼續鉆探的判斷，未及時對鉆探土孔進行封孔或者封孔不徹底、導致下雨時表層污染物隨孔壁下注進而污染下層土壤、地下水，造成污染范圍或程度的擴大等。由于對地下水建井施工及采樣過程的風險管控意識不夠突出，面對此類突發問題的解決能力不強，最終影響到地下水環境調查項目的質量和進度。

三、結束語

地下水環境調查是污染地塊風險管控與修復工作的基礎，實際調查過程普遍存在對地下水污染物遷移擴散考慮不充分的情況，導致調查結果與實際情況出現偏差，造成大量的人力、物力和精力浪費，也不利于后續的地塊土壤和地下水環境風險評估、水修復或風險管控措施的制定，甚至適得其反。建議進一步加強地下水建井施工、采樣的從業單位和人員規范化管理，加強對建井施工、采樣人員的崗前培訓和技術考核，提高從業人員職業道德和專業素質，建立一支責任心強、技術過硬的地下水環境調查專業隊伍；進一步關注土壤污染、地下水污染和地表水污染的協同調查和水文地質勘察，細化地下水建井、采樣調查程序和質控要求，為我國地下水環境管理的規范有序開展保駕護航。