王　璇　于宏旭　熊惠磊　馬　駿1，

(1.北京建工環(huán)境修復股份有限公司，北京　100015；2.北京建工環(huán)境工程咨詢有限責任公司，北京　100015；3.環(huán)境保護部環(huán)境與經濟政策研究中心，北京　100029)

華北平原地下水污染特征識別及防控模式探討

王璇1，2，3于宏旭2熊惠磊2馬駿1，2

(1.北京建工環(huán)境修復股份有限公司，北京100015；2.北京建工環(huán)境工程咨詢有限責任公司，北京100015；3.環(huán)境保護部環(huán)境與經濟政策研究中心，北京100029)

【摘要】華北平原地下水安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)，地下水污染防治迫在眉睫。本文詳細分析了華北平原地下水污染的特征及污染成因，并探討了不同尺度(區(qū)域和場地)下，地下水污染防控模式的含義和內容，對于華北平原地下水污染防治工作具有借鑒意義。

【關鍵詞】華北平原；地下水；地下水污染；防控模式

地下水是華北平原最重要的供水水源[1]，占華北平原總供水量69.5%，對于保證居民生活用水、區(qū)域社會經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境平衡等至關重要。但是，近三十年來，由于城鎮(zhèn)化進程加快，化工、機械制造、焦化和制藥等工業(yè)的規(guī)?；瘮U張，農業(yè)生產中農藥和化肥的過量使用，使得華北平原地下水面臨較為嚴重的環(huán)境污染問題即地下水環(huán)境質量下降，地下水污染逐年加重，農產品安全及人群健康受到直接威脅。2013年4月，環(huán)境保護部會同國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設部、水利部正式印發(fā)《華北平原地下水污染防治工作方案》，標志著華北平原地下水污染防治被正式被寫入政府工作日程，也間接表明華北平原地下水污染形勢嚴峻性與加強防治的緊迫性。

但是，地下水污染治理一直是世界性難題，具有難度大、成本高、周期長等特點[2]。我國的地下水污染防治工作尚且處于起步階段[3]，缺少成熟的經驗和技術。華北平原為第四系地下水系統(tǒng)[4]，包氣帶巨厚、含水層巖性差異性大，再次增加地下水污染的治理難度。本文在分析華北平原地下水污染特征與現(xiàn)狀的基礎上，提出區(qū)域和場地兩個不同尺度的地下水污染防控模式，對于華北平原地下水污染的預防與控制具有探索與借鑒意義。

1華北平原地下水污染特征

1.1水文地質特征

華北平原[5]包括北京、天津、河北三省(市)的全部平原及河南、山東二省的黃河以北平原，面積 13.9 萬平方公里。除去黃河外，區(qū)域內多數(shù)水系常年斷流，如灤河、永定河、潮白河、淮河等。

由于區(qū)域面積大、地質演化進程不統(tǒng)一，華北平原水文地質呈現(xiàn)明顯的空間維度規(guī)律性。橫向上，依據(jù)沉積類型可劃分為山前沖洪積平原、中部沖積平原和濱海沖積海積平原。垂向上，依據(jù)巖性、孔隙度、埋深等，可分為4個地下水含水層組，其組底板埋深分別為：第一含水層40～60m；第二含水層120～170m；第三含水層250～350m；第四含水層550～650m。第一、二含水層統(tǒng)稱為淺層含水系統(tǒng)，與生態(tài)環(huán)境、水資源開發(fā)相關性高。第三含水層及以下統(tǒng)稱為深層含水層，其中，第三含水層是承壓地下水主要開采層。

1.2地下水污染特征

華北平原地下水污染成因復雜，與地表納污河流入滲補給、工農業(yè)污染廢水超標排放、工業(yè)建設項目防滲措施不到位等密切相關。據(jù)《華北平原地下水污染調查評價》顯示：華北平原淺層地下水綜合質量整體較差，且污染較為嚴重，未受污染的地下水僅占采樣點的55.87%。結合現(xiàn)有的公開監(jiān)測數(shù)據(jù)及政府文件，華北平原地下水污染呈現(xiàn)以下三個特征：

第一，地下水污染物種類多，包括三氮(NO3-﹑NO2-﹑NH4+) 、重(類)金屬和有毒有害有機物[6]。局部地區(qū)地下水重金屬超標嚴重，污染物類別包括汞、鉻、鎘、鉛等，以鉛、鉻( 六價)污染物最為典型。局部地區(qū)地下水有機物污染較嚴重，超標率低，但檢出率高。有毒有害有機物種類復雜，高達20余種，包括苯、二氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯等。

第二，地下水污染具有點、線、面共存的特征，分布范圍較廣?！叭?污染較為普遍，比例高達12.20%，呈片狀分布，主要分布在地下水位埋藏較淺的古黃河地下水系統(tǒng)、 海河地下水系統(tǒng)的農村和城市周邊地區(qū)[7]。重金屬污染以點、線狀為主，多分布在城市周邊(如天津市、河北石家莊市和山東德州市)及工礦企業(yè)周圍，特別是城市周邊的污灌區(qū)污染嚴重。有害有毒有機物污染則以復合污染形式呈現(xiàn)點狀分布，集中于石化企業(yè)固體廢棄物周邊、排污河渠沿岸等地帶，以北京市南部郊區(qū)、河北省石家莊、邢臺、邯鄲城市周邊等為代表。

第三，淺層地下水污染為主，深層地下水污染程度較輕，局部問題突出。但是，水資源超采引發(fā)的區(qū)域性地下水降落漏斗不容忽視，直接改變了原有的地下水動力條件，加劇了地表污染水向地下水倒灌、污染由淺層向深層的遷移，即與地下水污染互相影響[8，9]。

2華北平原地下水污染防控模式

2.1地下水污染防控模式的內涵

地下水環(huán)境是受到多重因素制約的綜合性強、復雜程度高的系統(tǒng)，其具有高度疊加性等突出特點，體現(xiàn)在水質惡化、地下水污染、局部水資源枯竭等一系列環(huán)境問題復合共生[10]。地下水污染區(qū)域性與局部特異性并存、污染物類別多樣化、污染累積效應多元化等更是不容忽略。單一的工程治理措施并不能應對復雜的系統(tǒng)問題[11]，地下水污染防控模式由此而提出。

從本質來看，地下水污染防控模式就是用于地下水環(huán)境治理的若干治理措施或手段的科學、合理、高效組合[12]，其目的是應對或解決地下水污染問題，其主要原則是根據(jù)對象特征和治理目標確定多種防控技術(如抽出處理、原位氧化/還原、監(jiān)測自然衰減等)及防控策略(如制度化控制)。地下水污染防控模式應當目標明確、技術可行且有相關政策保障、無二次污染及經濟成本可控[13]。

從理念來看，地下水污染防控可劃分為兩類：一是，以預防并控制環(huán)境效應發(fā)生為主導的治理模式，即防控治理模式[14]；二是，針對環(huán)境效應現(xiàn)狀的治理模式，即后效治理模式。美國、加拿大、英國、荷蘭等國家均針對地下水污染修復制定了一系列較為完善的規(guī)范和指南[19，20]，用以指導地下水修復決策、修復目標制定、修復技術實施、監(jiān)測及效果評價等行動[15-17]。相比之下，我國尚未進入后工業(yè)化試點[18]，現(xiàn)階段不僅要解決歷史遺留環(huán)境污染問題，同時應當吸取其他發(fā)達國家的經驗教訓，由“先污染后治理”向“全過程預防”轉變。

2.2華北平原地下水污染防控模式研究

華北平原地下水污染防治及模式構建強調“預防控制”、“風險控制”與“因地制宜”[21，22，23]，基本原則有三項：一是，將具有不同類型污染物和不同風險的地下水環(huán)境區(qū)別對待；二是，技術上優(yōu)選目標可達的最簡化途徑或方法，而非單純技術的先進性；三是，經濟上兼顧修復費用的實際承受能力及今后經濟發(fā)展，符合區(qū)域發(fā)展規(guī)劃。

2.2.1區(qū)域尺度地下水污染防控模式

華北平原水文地質條件、污染分布、資本條件等存在多樣性，適用的修復策略及技術有較大區(qū)別，必須要體現(xiàn)區(qū)域的系統(tǒng)性防控。結合全國地下水污染防治分區(qū)規(guī)劃，本文提出區(qū)域尺度地下水污染防控模式為“①治理區(qū)—②防控區(qū)—③一般保護區(qū)”分區(qū)防控。按照《地下水污染防治區(qū)劃分工作指南(試行)》，地下水評估區(qū)域面積一般不小于0.4萬km2。

表1　區(qū)域尺度防控模式解析

針對治理區(qū)，防控模式構成要素包括制度管理和治理措施[24]。制度管理，主要指政策層面：對造成地下水污染的重點企業(yè)強制實行問責付費制，明確責任主體；同時，必要的支持措施，推動重點污染區(qū)的地下水治理工程，形成示范-推廣的效果，促進區(qū)域地下水環(huán)境質量改善。治理措施，需解決污染源和污染路徑兩個問題。首先，要從源頭切斷污染源，對于已經存在的污染源，通過清除污染的包氣帶或者抽出處理污染的地下水，控制污染范圍；同時，采取必要的管控措施，限制企業(yè)排污增加污染來源。其次，對于已經存在的污染羽，采取必要的修復措施，如較高濃度地下水有機污染，多采用原位化學氧化(苯系物、含氯有機溶劑類、總石油烴污染羽)、原位化學還原(含氯有機溶劑類污染羽)、強化生物降解(苯系物或總石油烴污染羽)等方法去除污染物；污染羽所處含水層較淺且含水層下緊鄰低滲透性層時，可采用滲透性反應墻，有效控制地下水污染羽運移；較低濃度地下水污染，可采用自然衰減監(jiān)測的方法，成本低且環(huán)境風險性小。此外，治理工程之后，需要布設足夠數(shù)量、覆蓋面廣的地下水監(jiān)測井，防止污染反彈，形成長效監(jiān)測機制。

針對防控區(qū)，防控模式強調污染預防，重視制度管理。制度管理包含保護和監(jiān)管雙重含義，“保護”指的是制定必要的規(guī)劃，對于重點飲用水源地、重要生態(tài)功能區(qū)采取重點保護措施，限制工業(yè)污染行為，促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展；“監(jiān)管”指的是加強地下水環(huán)境管理水平，形成責任追究、重點污染源信息公開、環(huán)境監(jiān)測、風險評估等制度，特別重視監(jiān)測預警體系建設。對地下水集中式飲用水源補給徑流區(qū)的石油化工行業(yè)企業(yè)、礦山開采及加工區(qū)、生活垃圾堆放場等地下水環(huán)境風險較大的重點污染源布設監(jiān)測井，開展監(jiān)督性監(jiān)測。工程措施方面，加強污染風險高的區(qū)域防滲能力建設，避免或減少環(huán)境污染事件發(fā)生；對于已經造成地下水污染，且直接威脅飲用水源安全的工業(yè)園區(qū)，采取封閉、截流、凈化等措施恢復地下水基本功能。

針對保護區(qū)，主要采取主動控制策略，即依據(jù)現(xiàn)有的地下水污染防治法規(guī)制定保護區(qū)地下水保護制度，合理規(guī)劃使用地下水資源，從政策層面予以足夠的重視與保障。同時，重視地下水監(jiān)管體系建設，明確監(jiān)管單位及職責，設立必要的監(jiān)測井、監(jiān)測計劃，構建地下水監(jiān)測網絡，加強水質安全監(jiān)管。

2.2.2場地尺度地下水污染防控模式

微觀層面來看，華北平原地下水污染場地種類多樣、污染程度不同、規(guī)模不一，難以用統(tǒng)一的方法或技術來控制或治理污染，必須要體現(xiàn)“因地制宜”的原則。因此，基于“污染源”、“遷移路徑”、“受體”三者之間的關系及各自的功能特征，本文提出場地尺度的地下水污染防控模式為“①監(jiān)測預警—②風險控制—③主動修復”，主要控制手段包括不采取行動、監(jiān)測、管理或修復。

針對個別場地，即將產生某種地下水環(huán)境污染，尚未構成污染或污染尚輕微的情況，地下水污染防控以“監(jiān)測預警”模式為主，強調從“源頭”預防產生污染，其措施包括制定動態(tài)監(jiān)測計劃，監(jiān)控地下水水位、基本理化性質、潛在污染物等，有效掌握場地環(huán)境狀況。以工業(yè)建設項目場地(包括工業(yè)園區(qū)、金屬冶煉、石油化工、固廢填埋場等)為例，應當加強生產裝置、蓄水池、管線、固廢處置單元的監(jiān)測，以降低發(fā)生滲漏、污染擴散的風險。

針對已有的污染場地，則實施環(huán)境監(jiān)測，通過場地調查與風險評價，確定場地污染物的分布、水文地質條件、污染物遷移路徑及敏感受體，進而進行暴露評估與風險表征，計算致癌風險與風險控制，并相應的提出風險控制目標；基于風險控制目標，篩選地下水污染修復技術，如抽出處理、原位化學還原/氧化、微生物修復、PRB技術[25]等，并適當結合工程控制手段。按照場地污染程度的區(qū)分，地下水污染防控模式細分為以下類別：

第一類：針對輕度污染場地，當風險不可控或潛在不可控時，采取制度管理或工程控制措施，不需啟動修復行動，即采用監(jiān)測預警-風險控制的地下水污染防控模式。

第二類：針對中、重度污染場地，需要實施必要的修復措施，采用主動修復或主動修復-風險控制或主動修復-監(jiān)測預警-風險控制模式，最大程度降低環(huán)境風險并滿足場地未來用途。①修復目標較高時，采取主動修復模式，治理內容包括源清除、污染途徑切斷等，需要多種修復技術組合強化。②修復目標要求污染物處于風險可控水平、場地功能基本恢復，采取主動修復-風險控制模式，即優(yōu)選高效、可行的修復技術，工程措施或制度管理作為輔助。③修復目標要求不高時，采取主動修復-監(jiān)測預警-風險控制，即實施修復工程以恢復場地的基本功能，監(jiān)測預警手段作為輔助，當風險不可控時，增加必要的工程措施或制度管理。如，實施污染截留或疏導防控工程的包氣帶土壤層[26]，定期開展土壤滲濾液的污染凈化工作等。

表2　場地尺度地下水污染防控模式

3結論與建議

華北平原地下水污染防控模式的制定需要充分考慮當?shù)氐奈廴咎卣?、修復技術的成熟性及社會經濟發(fā)展水平，采取多種防控策略與修復技術的優(yōu)化組合形式。基于“預防控制”、“基于風險管理”及“因地制宜”關鍵理論，從區(qū)域尺度構建“①治理區(qū)—②防控區(qū)—③一般保護區(qū)”地下水污染分區(qū)防控模式，從場地尺度構建“①監(jiān)測預警—②風險控制—③主動修復”地下水污染防控模式，為科學、高效開展華北平原地下水污染預防與治理提供新的解決思路。此外，建議各級有關部門采取有效措施，建立嚴格的環(huán)境管理機制，特別重視地下水污染的監(jiān)測預警，從源頭最大程度避免污染的產生。

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Current Groundwater Contamination and Prevention and Control Modes in North China Plain

WANG Xuan1，2，3YU Hongxu2XIONG Huilei2MM Jun1，2

(1.BCEG ENVIRONMENTAL REMEDIATION CO.，LTD，Beijing 100015；2.BCEG ENVIRONMENTAL CONSULTING CO.，LTD，Beijing 100015；3.Policy Research Center for Environment and Economy，MEP，Beijing 100029)

Abstract：The North China Plain is confronted with severe groundwater pollution and requires urgent prevention and control.The paper analyzes the current situation and the causes of groundwater pollution in the North China Plain，and discusses the definitions and contents of groundwater pollution prevention and control modes in different scales (region and site)，which provides a reference for the groundwater pollution prevention and control in North China Plain.

Keywords：North China Plain；groundwater；groundwater contamination；prevention and control modes

作者簡介：王璇，碩士，項目工程師，主要從事污染場地調查、評估與修復技術研究

通訊作者：馬駿，博士，高工，北京市特聘專家，曾入選北京市“鳳凰工程”、“海聚工程”，研究方向為場地調查、風險評估及場地修復相關的技術及研發(fā)

中圖分類號：X523

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)03-0030-05

引用文獻格式：王璇等.華北平原地下水污染特征識別及防控模式探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(3)：30-34.