陳文堅

福建省地下水資源評價及保護對策研究

陳文堅

三明市環(huán)境保護科學研究所

通過對福建省地下水天然補給資源、地下水可開采資源、地下水開發(fā)利用程度、地下水環(huán)境質量的調查和評價，分析地下水開采現(xiàn)狀和存在問題，提出保護地下水環(huán)境的主要對策。

地下水資源 質量評價 保護對策 福建省

1 福建省地下水資源概況

1.1 全省地下水天然補給資源量

全省多年平均(1956年～1999年)地下水天然補給資源量307.79×108m3/a。其中第四系孔隙水天然補給資源量8.04×108m3/a，基巖裂隙水天然補給資源量290.70×108m3/a，碳酸鹽巖類巖溶水天然補給資源量9.05×108m3/a。

頻率為75% 的偏枯年，全省地下水天然補給資源量274.90×108m3/a。

各年代天然補給資源量在20世紀70、80、90年代分別為 304.19×108m3/a、308.44×108m3/a和318.60×108m3/a。

1.2 全省地下水可開采資源量

全省地下水(礦化度<1g/L的淡水)可開采資源量96.62× 108m3/a，相當于地下水天然補給資源量多年平均的31%或偏枯年(頻率75%)的35%。

各類地下水可開采資源量中第四系孔隙水12.62× 108m3/a，基巖裂隙水75.15×108m3/a，碳酸鹽巖類巖溶水8.85×108m3/a。

全省沿海平原和山間第四系盆地、巖溶盆地及沿海臺地區(qū)，宜于開采地下水。其可開采資源量合計33.23×108m3/a；其中山區(qū)盆地和沿海平原下伏基巖裂隙水可開采資源量10.74×108m3/a，沿海臺地區(qū)下伏基巖裂隙水可開采資源量1.02×108m3/a。合計占全部可開采資源量的34.4%。

1.3 各行政區(qū)地下水天然補給資源量

設區(qū)市中，南平、三明、龍巖3個內陸行政區(qū)地下水天然補給資源量較大，合計占全省總量的62.77%，補給資源模數(shù)也大，均大于25×104m3/km2..a。6個沿海行政區(qū)地下水補給資源量普遍小于內陸，其補給資源模數(shù)13.18～26.05×108m3/km2.a。

1.4 各行政區(qū)地下水可開采資源量

設區(qū)市中，三明、南平、龍巖3個內陸行政區(qū)地下水可開采資源量較大，合計達58.05×108m3/a，占全省總可開采資源量的60.1%。6個沿海行政區(qū)地下水可開采資源量1.00～12.29×108m3/a，廈門、莆田市最小。

2 地下水開發(fā)利用

2.1 利用程度

福建省是以地表水為主要供水水源的省份。地下水開發(fā)利用程度低，1999年地下水開采量僅占總用水量的3.34%，實際開采量為6.0653×108m3/a，占地下水可開采資源量的6.28%；占宜井區(qū)地下水可開采資源量的18.25%。

設區(qū)市中，沿海廈門市(廈門島外、同安區(qū))開采程度最高，達55.01%，泉州市(晉江市、石獅市)次之，開采程度為14.70%，其余各地開采程度均小于10%，南平市最小，僅0.95%。

縣(市)所在地城區(qū)自來水供水水源中，龍巖市新羅區(qū)、連城縣、長汀縣、大田縣等用地下水作為主要水源；邵武市、明溪縣、將樂縣等用地下水作為輔助水源，其余各縣(市)均以地表水為水源。

1999年地下水開采量中，生活用水占49.72%，工業(yè)用水占23.41%，農業(yè)用水(包括牲畜、漁業(yè)、林業(yè)、農灌用水)占26.63%，其它占0.24%。在總用水量中，地下水在生活用水中占12.81%，工業(yè)用水占3.27%，農業(yè)用水中地下水占1.41%。

2.2 缺水地區(qū)

地下水資源供需地域不平衡，主要缺水地區(qū)為沿海島嶼岬角區(qū)、紅土臺地區(qū)、地下水之咸水區(qū)，地下水開采程度普遍高于山區(qū)，統(tǒng)計66處島嶼，平均開采程度29.05%，莆田縣湄洲島已超采。這些地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、人口密集，地表水也同樣缺乏。缺水地區(qū)的城市和新興的工業(yè)區(qū)將出現(xiàn)一定程度的水資源短缺問題。如晉江市、石獅市、福清市部分地區(qū)、福州長安開發(fā)區(qū)、瑯岐島投資區(qū)、湄洲灣北岸開發(fā)區(qū)、東山島、福安賽岐開發(fā)區(qū)等地。目前在缺水地區(qū)，生活用水一般能保證，工業(yè)用水以供定需，尚能平衡，主要為農灌用水缺口較大。

3 地下水環(huán)境質量評價

3.1 評價方法

3.1.1地下水質量分級

參照地下水質量標準（GB／T14848－93），將地下水質量劃分為五類。

以地下水調查和監(jiān)測的水質分析資料為基礎，分別進行單項參數(shù)評價和多項參數(shù)綜合評判。單項參數(shù)評價按表1，分類指標劃為5類，不同類別標準值相同時，從優(yōu)不從劣。

表1 單項組分評價分值表

首先進行各單項組分評價，按表1劃分組分所屬類別。對各類別再按表3分別確定單項組分評價分值Fi。然后按下列公式計算綜合評價分值F。

式中：F——各單項組分評價分值Fi的平均值；

Fmax——單項組分評價分值Fi中的最大值；

N——項數(shù)。

根據(jù)計算結果得到的F值，按表2劃分地下水質量級別。

表2 地下水質量級別表

3.1.2地下水污染程度分級

福建省地下水水質動態(tài)監(jiān)測僅控制7個地區(qū)，監(jiān)測面積約800km2，水質評價不能代表全省地下水環(huán)境質量。而區(qū)域水質調查資料基本是唯一性的，也無法進行單點超標強度對比。因此，本次工作是以地下水質量標準作為評價污染程度的標準。

未發(fā)現(xiàn)超標組分者視為Ⅰ級（未污染）；pH值、總鐵、錳、氟化物（以背景值超標為主）出現(xiàn)一種以上超標視為Ⅱ級（輕度污染）；硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮（以有機污染為主）出現(xiàn)一種以上超標視為Ⅲ級（中度污染）。

3.1.3地下水質量綜合評價分級

根據(jù)地下水質量分級和地下水污染程度分級(見表3)，進行地下水質量綜合評價分級。

表3 地下水質量綜合評價分級表

3.2 評價參數(shù)

3.2.1綜合評價參數(shù)

選擇地下水的pH值、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氫化物、砷、汞、鉻（六價）、總硬度、鉛、鋅、氟化物、鎘、總鐵、錳、硒、溶解性總固體、化學耗氧量（COD）、硫酸鹽、氯化物，計21項參加評價。缺少某指標的分析值視為空值。

3.2.2污染評價參數(shù)

選擇福建省最常見的7項污染指標：pH值、總鐵、錳、氟化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮參加評價。

3.3 地下水水質背景情況

福建省1970年前僅部分地區(qū)作過1：20萬區(qū)域水文地質普查，并有零星供水勘探工作。本次收集資料最早時間為1959年。本期各類水質分析資料156份（礦化度<1g/L）。據(jù)此統(tǒng)計各水化學組分平均值視為地下水水質背景值（略）。

本省早期工作因工作精度所限，未能全面反映全省地下水水質狀況。由于多集中于沿海地區(qū)，受下伏咸水影響，第四系孔隙水礦化度、總Fe、Mn含量平均值均高于基巖裂隙水和碳酸鹽巖巖溶水，而且NH4＋含量超標；碳酸鹽巖巖溶水的總硬度、F－、COD含量較高；背景值中NO2－普遍超標，表明沿海地區(qū)地下水已受到污染。

3.4 地下水質量現(xiàn)狀

福建省各類地下水F值總平均為3.551，水質較好。其中第四系孔隙水平均F值4.432，水質較差；基巖裂隙水平均F值3.507，水質較好；巖溶水平均F值1.785，水質優(yōu)良。

地下水綜合質量較好。僅第四系松散堆積層孔隙水水質略差，有17.85% Ⅲ級水，而Ⅰ－Ⅱ級水占92.14%；基巖裂隙水以Ⅰ級水為主，占88.43%，Ⅱ級水占21.57%；碳酸鹽巖類巖溶水均為Ⅰ級水。

3.5 分布特點

福建省各縣、市所在地的第四系孔隙水水質普遍受污染，水質綜合級別以Ⅱ級為主，沿海地區(qū)出現(xiàn)Ⅲ級水。如福州、漳州、廈門、莆田等設區(qū)市所在地或人口密度大的長樂、福清、晉江、羅源等縣城區(qū)所在地；山區(qū)經(jīng)濟較發(fā)達的縣、市所在地也出現(xiàn)綜合質量Ⅲ級水，如武夷山市。第四系孔隙水中，Ⅱ級水分布面積約占全省第四系盆地總面積的35%；Ⅲ級水分布面積約占全省第四系盆地總面積的1 %。基巖裂隙水水質普遍較好，地下水質量綜合分級基本屬Ⅰ級水，僅零星點狀分布Ⅱ級水，個別地區(qū)出現(xiàn)Ⅲ級水。沿海部分殘積臺地區(qū)地下水質量綜合分級為Ⅱ－Ⅲ級，約占殘積臺地總面積的15%。巖溶水則普遍屬Ⅰ級水。

3.6 地下水污染程度

福建省地下水污染程度較輕，主要高背景異常有總Fe、Mn、F、pH值，主要污染物有NH4+、NO2－、NO3－、COD、細菌總數(shù)，總大腸菌群等。

各組分超標率0.17%～24.89%。各組分中超標率最高為Mn，其次為pH值和總Fe。各超標組分中，以超飲用水標準Ⅲ級為主，少量為超Ⅳ級。pH值超標者以小于6.5的弱酸性為主，占94.46%。

3.7 地下水脆弱性

福建省地下水脆弱性可分為脆弱、較脆弱、非脆弱三類，沿海第四系風積－海積砂層區(qū)、山間第四系小盆地、沿海外河口平原區(qū)及巖溶盆地地下水脆弱；沿海河口平原區(qū)、山區(qū)較大第四系盆地、殘積臺地區(qū)及侵入巖、火山巖組成的基巖山區(qū)地下水較脆弱；濱海平原海積層和碎屑巖、層狀變質巖組成基巖山區(qū)地下水非脆弱。

4 地下水開采誘發(fā)的主要環(huán)境地質問題分析

4.1 巖溶塌陷

主要分布于閩西南碳酸鹽巖分布區(qū)，特別是覆蓋型碳酸鹽巖區(qū)。引發(fā)原因主要為開采地下水，一般規(guī)模不大，單個塌陷面積幾十至幾百平方米，最大0.314km2，個別也有因礦坑采空所引起。巖溶塌陷最早出現(xiàn)于1962年（三明市），現(xiàn)累計有12個縣（市），曾不同程度地發(fā)生。

尤其是城鎮(zhèn)區(qū)，多以巖溶水為主要供水水源，如龍巖、長汀、連城等地。因此這些地區(qū)也是巖溶塌陷高發(fā)區(qū)。

4.2 地面沉降

地面沉降目前僅在福州市熱田區(qū)發(fā)現(xiàn)。據(jù)90年代初調查，地熱田9km2范圍內均產(chǎn)生沉降，中心區(qū)累計最大沉降量0.68m。據(jù)1967年～1986年、1987年～1988年、1991年6月～1992年6月不同觀測點測量，年平均沉降量2.9～74.0mm。主要影響因素為過量開采地下熱水，地下熱水水位持續(xù)下降，形成第四系孔隙熱水水位降落漏斗，中心區(qū)水位最大下降幅度約17m。

5 環(huán)境地質問題發(fā)生原因

5.1 原生地球化學條件造成高本底值

福建省地下水高氟、富鐵、高錳及部分地下水高“三氮”，多與原生地球化學環(huán)境有關。

5.1.1部分微量元素本底值較高

據(jù)前人對本省1000多份各類巖石化學成份及光譜含量分析資料，14項檢測項目中，微量元素高于地殼豐度值的有氟、鉛、鋅、鉬、礬等。

5.1.2高礦化度、高“三氮”

在海灣及外河口地區(qū)，由于全新世早期海侵，造成該地區(qū)咸水層的存在，雖然近期陸地抬升，部分地區(qū)已開始淡化，但許多地區(qū)仍存在高礦化度的Cl－Na型水，SO42－含量也相對較高；在海相地層中含有豐富的有機質，經(jīng)長期分解等作用，轉化為氨氮、硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮等，因此該層地下水“三氮”含量普遍較高。

5.1.3高鐵(Fe)、高錳(Mn)、高氟(F)

福建省酸性巖漿巖廣泛分布，巖石中含有較多含氟礦物，如螢石、云母、氟磷灰石等，在淋濾、溶解作用下，進入地下水中，形成高F地下水。

5.1.4地熱異常區(qū)高氟

深部巖漿含有高氟礦物，地熱異常區(qū)隨深循環(huán)的地下熱水帶至淺層，與淺部地下水混合產(chǎn)生高F地下水。

沿海淤泥粘土層含有較多還原性Fe、Mn，風化層中Fe、Mn分布廣且極不穩(wěn)定，在降雨入滲、淋濾過程中溶入地下水，而產(chǎn)生Fe、Mn高異常。

5.2 次生污染物入滲污染

福建省沿海平原區(qū)和面積較大的山間盆地區(qū)，地下水較脆弱，但卻是人類活動最密集的地區(qū)。城鎮(zhèn)地下水受次生污染較嚴重。特征污染物有亞硝酸鹽、細菌總數(shù)、總大腸菌群數(shù)及氨氮、硝酸鹽、揮發(fā)酚類等。

造成污染物入滲的主要途徑為廢井（坑）、污水管道滲漏、滲水坑（井）等。在一些老城區(qū)，歷史上生活污水的排放方式落后，多直接排放河道或滲入地下，在地下淺層形成硝酸鹽含量較高的土層，成為地下水中硝酸鹽的來源區(qū)。如福州市的第四系松散堆積層孔隙承壓水普遍高“三氮”，水質極差。

在裸露－淺埋藏型碳酸鹽巖巖溶區(qū)和沿海海積－風積砂層區(qū)，局部殘積層覆蓋較薄區(qū)，含水層直接位于淺層，污染物垂直入滲地下，地下水質極易變差。

福建省地下水中發(fā)現(xiàn)揮發(fā)酚類超標，但不穩(wěn)定。近年造紙與制鞋業(yè)制革業(yè)發(fā)展迅速，環(huán)保措施尚未完善，致使地下水中揮發(fā)酚類時有超標。

6 保護地下水環(huán)境的主要對策

6.1 加大污染源治理

加強工礦企業(yè)特別是小企業(yè)的污染治理，減少水體污染物負荷，建立健全城市污水處理系統(tǒng)。

6.2 繼續(xù)推行改水工程

加強沿海缺水區(qū)或水質不良地區(qū)調查研究，尋找水質好、水量相對豐富的基巖富水段，并注意提高相應的成井工藝。

6.3 推廣雙供水系統(tǒng)

在大、中城市和缺水地區(qū)的人口密集區(qū)，推廣飲用水專用管道措施，保證優(yōu)質的深層地下水首先滿足人類生活用水。

6.4 防止巖溶塌陷

覆蓋型碳酸鹽巖類巖溶塌陷易發(fā)區(qū)，應合理控制地下水開采量，科學安排地下水的利用。

6.5 制定水資源保護規(guī)劃

以往對地下水環(huán)境的保護，多側重于地下水系統(tǒng)而言，而福建省是以地表水為主要水源的省份，因地表水水質尚可，乃視為不缺水的省份。而實際上，隨著經(jīng)濟發(fā)展，污染物總量勢必增加，若不花大力氣加強污染物的綜合治理，一旦地表水水質惡化，就可能出現(xiàn)水資源污染型短缺問題。因此，制定統(tǒng)一的水資源開發(fā)利用和保護規(guī)劃十分必要，只有合理規(guī)劃地下水和地表水資源，使其用之合理，措施得當，充分利用。

[1] 福建省國土資源廳.福建省地下水資源評價,2007.

[2] 劉尚仁編.地下水資源[M]. 廣州：中山大學出版社, 1987.