李守忠

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

阜新市地下水環(huán)境風險評價分析

李守忠

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

文章主要針對我國遼寧省阜新市地下水環(huán)境風險評價技術方法儲備不足等問題，提出了區(qū)域地下水環(huán)境風險評價的實用技術方法。在實際風險評價過程中，文章主要按照逐級篩選以及分類評價的思想，將阜新市區(qū)域地下水尺度劃分為包括平原和流域在內的區(qū)域以及包括單元和城市在內的局部地區(qū)及包括污染場地和水源地在內的場地等三個不同層次?；诖耍恼驴茖W構建了阜新市區(qū)域尺度地下水污染風險評價理論模型，以此結合當?shù)氐乃牡刭|條件以及污染源實際特征和水質狀況等，針對阜新市局部地區(qū)地下水具體污染情況進行了分析評價。

阜新市；地下水環(huán)境；風險評價；理論模型

地下水是我國重要的供水水源，特別是對于阜新市此類干旱半干旱城市而言，地下水是當?shù)匚ㄒ坏墓まr業(yè)以及生活、生產供水水源。據(jù)《全國地下水污染防治規(guī)劃(2011—2020年)》相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國北方地區(qū)大約有33%的農業(yè)灌溉用水以及65%的生活用水和50%的工業(yè)用水均來自于地下水。另外，全國大部分城市的地下水水質資源屬于劣質水源，甚至有部分城市飲用水源水質污染因子嚴重超標。經相關部分檢測，除了常規(guī)污染物質之外，還有致癌等相關物質出現(xiàn)。因此，近年來國家相關部門積極出臺有關立法文件，加強整治區(qū)域重點流域以及防治地下水污染。對此，文章將結合遼寧省阜新市的地下水污染源進行分析與評價研究，以此為當?shù)叵嚓P部分加強小流域治理與提高地下水資源管理水平提供參考和建議[1]。

1 地下水環(huán)境風險評價背景

按照風險理論解釋，地下水環(huán)境風險主要由人類不規(guī)律的社會實踐活動引起，通過地質環(huán)境這一介質進行傳播，其對地下水環(huán)境整體生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重的破壞。在此過程中，地下水污染是引發(fā)地下水環(huán)境風險的主要因素之一。由于地下水生態(tài)環(huán)境本身是一個相對復雜以及封閉的生態(tài)系統(tǒng)。因此，地下水環(huán)境風險具有隱蔽性等特點，故針對區(qū)域實際特點，文章對地下水環(huán)境中存在的風險進行積極評價，能夠對水風險進行長期監(jiān)控以及從源頭上有效治理水污染。

近幾十年來，國外已經形成了相對完善的地下水環(huán)境風險評價方法。比如，多元統(tǒng)計法以及過程模擬法和迭置指數(shù)法等。但是，國內與國外存在一定的差異，國內相關學者主要針對區(qū)域地下水污染風險進行不確定研究和針對地下水健康風險進行評價研究?；诖?，文章主要結合阜新市區(qū)域發(fā)展實際，采用多目標以及多層次分析法[2]，對該地區(qū)地下水環(huán)境中存在的主要風險進行評價分析，旨在為當?shù)氐叵滤廴撅L險識別以及污染防治和評價提供借鑒與參考。

2 地下水環(huán)境風險評價體系分析

通常而言，針對區(qū)域地下水環(huán)境風險進行評價，重點應針對不同區(qū)域以及不同尺度地下水的實際防水性能，科學識別地下水環(huán)境中存在的主要污染源，然后結合不同污染指標因子，有效確定地下水環(huán)境污染與人類活動之間的相關關系。在此分析過程中，可以結合分析評價結果，對重污染區(qū)域和污染高風險區(qū)域進行合理劃分，以此為當?shù)氐叵滤Y源管理和環(huán)境保護提供針對性的對策和建議等。因此，按照這一思路，區(qū)域地下水環(huán)境風險評價體系應該具有完整性以及科學性和可操作性等特征。在實際評價過程中應結合具體的風險指標評價體系，科學對相關監(jiān)測指標進行篩選和分類，以此嚴格遵循由大到小以及由粗及細的原則，篩查大尺度區(qū)域地下水環(huán)境風險，從而進行等級分區(qū)。

再者，應該結合高風險地區(qū)的地理環(huán)境特征，確定污染區(qū)的主要污染源。

此外，針對局部地區(qū)污染風險較大的區(qū)域，對其風險形成原因以及形成過程、所造成的嚴重后果進行評價，以此了解地下水環(huán)境風險以及地下水污染對人類所造成的實際危害程度。因此，按照這一評價思路，文章首先結合阜新市地下水環(huán)境實際特征，科學構建如圖1所示的地下水環(huán)境風險評價技術體系。

圖1 阜新市地下水環(huán)境風險評價體系及流程

3 阜新市地下水環(huán)境風險評價方法

3.1 阜新市地下水環(huán)境風險評價

阜新市地下水環(huán)境的外部威脅主要來自于當?shù)毓I(yè)生產以及危廢品處理和垃圾填埋及農業(yè)和地下水開采等相關活動[3]。因此，地下水的生態(tài)系統(tǒng)可能由于內部地質環(huán)境與外部人為因素影響，導致水體自身的健康以及服務和生產力以及經濟價值、生態(tài)價值等受到巨大影響。故綜合這一特征，文章結合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，在精度為1∶200000的地圖上展開區(qū)域風險研究。由于不同區(qū)域人類活動強度和頻率不同。因此，區(qū)域地下水水質存在很大的差異，導致地下水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的風險大小不同。故文章結合阜新市的大區(qū)域地下水環(huán)境，對不同時間段以及空間區(qū)域內的風險進行客觀評價。由于不同階段人類社會實踐活動會對阜新市地下水系統(tǒng)要素(xi)產生影響，則該要素的地下水環(huán)境風險(Ri)表現(xiàn)為不同階段人類活動對其影響的疊加，具體計算公式如下：

(1)

式中：第k個區(qū)域人類社會實踐活動對當?shù)氐叵滤到y(tǒng)要素所造成的污染風險為f(xik)；區(qū)域數(shù)量為n；不同人類社會生產實踐活動的具體權重為wi。

另外，該地區(qū)地下水環(huán)境綜合風險R可通過人類社會生產實踐活動對地下水系統(tǒng)各要素環(huán)境風險的累積值進行表征，具體計算公式為：

(2)

式中：人類活動對地下水系統(tǒng)各要素環(huán)境風險的累積權重為λ；環(huán)境要素數(shù)量為m。

在此計算過程中，文章考慮到該研究區(qū)地下水環(huán)境風險屬于漸進性生態(tài)風險。因此，不同的風險之間會進行相互疊加，故文章通過相對風險模型，對地下水環(huán)境中存在的風險進行評價。

3.2 阜新市地下水污染風險評價

對于阜新市而言，局部地下水環(huán)境污染風險評價主要在上述大區(qū)域地下水環(huán)境綜合分析評估基礎上，對該研究區(qū)內的高風險進行評價，評價資料精度為1∶50000-1∶200000，然后綜合阜新市地下水污染源負荷以及地下水本質脆弱性和地下水實際功能價值三大主要指標進行疊加耦合分析。其中，地下水本質脆弱性評價可基于DRASTIC模型進行分析；地下水污染源荷載評價主要基于水源地保護的優(yōu)先設置方法進行評價分析；而通過地下水含水層富水性以及地下水水質現(xiàn)狀特征，綜合反映阜新市地下水經濟服務功能以及社會服務功能和生態(tài)服務功能等綜合價值。

最終，通過采用迭置指數(shù)法對上述3種不同評價結果進行疊加耦合，以此獲取阜新市不同區(qū)域地下水污染風險分區(qū)[4]。通過研究發(fā)現(xiàn)，阜新市地下水環(huán)境對生態(tài)環(huán)境的維持性功能以及地下水資源供給量和地下水地質環(huán)境的穩(wěn)定性等三大主要指標較為敏感。因此，文章在分析水質不同污染等級時，主要采用以下三種不同的計算公式，分別對阜新市地下水污染風險進行等級計算和劃分：

R′=L+D
L=L1+L2
D=Q+A+T

(3)

式中：在上述三種計算公式中，阜新市地下水污染風險為R1；阜新市地下水污染可能性為L；阜新市地下水污染的嚴重性為D；阜新市地下水污染源釋放污染物的可能性為L1；阜新市地下水污染源污染物的釋放量為Q；阜新市地下水污染物在運移過程中的衰減量為A；阜新市地下水污染物毒性因子為T。

3.3 阜新市地下水健康風險評價

阜新市地下水健康風險主要是指在該研究區(qū)局部地區(qū)水環(huán)境評價基礎上，針對高風險以及高污染地區(qū)進行分析，以此對其地下水健康程度進行評價[5]。在此評價過程中，可基于不良健康效應，對阜新市地下水環(huán)境污染過程中受到影響的人群數(shù)據(jù)量和影響程度進行判斷分析，具體評價過程按照如下步驟進行操作：

1)對阜新市地下水環(huán)境污染源進行識別，然后結合污染特性對地下水承壓情況及潛水含水層、供水情況進行分析，以此結合相關參數(shù)，調查阜新市地下水污染情況。

2)在對阜新市地下水中各種有機物及無機物、毒性和水質標準進行分析、檢測基礎上，構建包括地下水環(huán)境污染狀況以及評價標準和評價方法在內的地下水污染風險評價指標體系，從而對阜新市地下水環(huán)境、污染特征等進行甄別和分析。

3)結合有機物解析試驗以及污染組分遷移試驗等，對遼寧省阜新市地下水環(huán)境中存在的特征污染物的遷移轉化機理進行分析。

4)科學構建阜新市地下水環(huán)境風險評價與計算模型。主要在上述分析基礎上結合試驗結果，通過對各因素指標進行量化，以此構建阜新市地下水含水層中遷移轉化的耦合數(shù)學模型，從而對該研究區(qū)地下水流運動情況以及污染物實際遷移過程進行模擬分析，最終對遼寧省阜新市地下水污染演化及擴散趨勢進行分析預測[6]。

4 阜新市地下水環(huán)境風險評價案例分析

阜新市位于遼寧省西部低山丘陵區(qū)，其為沈陽經濟區(qū)重要城市之一，地理坐標為E42°10′、N122°00′。該地區(qū)以巨厚的第四系和第三系沉積物為主體，組成一個集補給以及徑流和排泄為一體的完整地下水生態(tài)系統(tǒng)，整個區(qū)域流域規(guī)劃如圖2所示。

圖2 研究區(qū)區(qū)域總體概況圖

文章在分析評價過程中，主要結合《遼寧省阜新市地下水資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對該區(qū)域不同流域的地下水水質進行綜合評價[7]。通過分析發(fā)現(xiàn)，該研究區(qū)Ⅲ類水質區(qū)以及Ⅳ類水質區(qū)和Ⅴ類水質區(qū)域面積分別為16768km2、1792km2以及18832km2，三種不同區(qū)域水質的主要綜合評價結果所占總區(qū)域的比例分別為 32.41%、3.46%以及36.39%。因此，通過詳細分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域地下水Ⅳ、Ⅴ類水水源水質超標率高達75%，經采樣檢測發(fā)現(xiàn)，主要污染源為氨氮以及鐵、錳等幾種不同物質元素，從該地區(qū)總體區(qū)域污染情況來看，主要污染物來源于當?shù)厣钗鬯约肮I(yè)廢水和城市固體廢氣物排放、農業(yè)生產實踐活動等[8]。

5 結 語

綜上所述，區(qū)域地下水環(huán)境按照等級屬性評價可分為區(qū)域相對風險與局部污染風險和場地健康風險三個不同等級。按照評價的完整性，可分為初級評價以及局部重點評價和場地精細化評價三種類型。文章按照我國當前地下水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)風險評價方法，主要結合遼寧省阜新市地下水環(huán)境存在重點風險的區(qū)域進行了分析評價；與此同時，文章在水體健康風險評價過程中，主要通過過程模擬方法，對該研究區(qū)地下水的實際運移過程進行定量分析，以此了解地下水環(huán)境污染對人體造成的相關影響。實踐研究結果表明，高風險地下水環(huán)境區(qū)域主要位于遼寧省阜新市某河流沖洪積扇區(qū)域。因此，應該結合風險評價結果，針對性采用適當?shù)奈廴撅L險控制方法對水資源進行合理管控。

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1007-7596(2016)12-0040-04

2016-11-24

李守忠(1963-)，男，遼寧錦州人，工程師，研究方向為水文水資源。

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