葉 超，郭高軒（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

區(qū)域地下水環(huán)境監(jiān)測與未來發(fā)展的思考

葉 超，郭高軒
（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

文章指出了我國地下水環(huán)境面臨的嚴(yán)峻形勢，分析了國內(nèi)地下水監(jiān)測體系存在的問題。以北京地區(qū)為例，回顧了地下水監(jiān)測的歷史和發(fā)展過程，介紹了北京地區(qū)1：5萬精度的立體分層區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)和地下水污染源監(jiān)控網(wǎng)。針對北京在南水進京和京津冀協(xié)同發(fā)展的新水情條件下，提出了地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)未來發(fā)展的對策與建議，指出必須要對監(jiān)測網(wǎng)定期優(yōu)化（包括點位密度、監(jiān)測頻率、測試組分）、搭建數(shù)據(jù)共享平臺、爭取盡快立法，以確保這項工作順利開展。

地下水；監(jiān)測網(wǎng)；污染；優(yōu)化

1　我國地下水環(huán)境面臨的形勢

過去30多年來，我國國民經(jīng)濟取得了快速的發(fā)展，地下水資源發(fā)揮了不可估量的支撐作用，但同時也引發(fā)了一些問題：

1.1 水位持續(xù)下降

我國657個城市中，有400多個以地下水為供水水源。隨著城市化進程的加快、人口的增長以及工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，地下水的開采量也在逐年增大。地下水位持續(xù)降低不僅造成原有集中供水源地供水能力下降迫使水廠不斷改擴建甚至尋找新的水源地，而且造成局部地表植被退化、泉水?dāng)嗔?、地面沉降等地質(zhì)環(huán)境問題。不僅在我國的北方尤為突出，如山東濟南的趵突泉、北京西山的玉泉山、萬佛堂泉都相繼斷流，在我國南方許多地區(qū)，地下水位的持續(xù)下降造成了大范圍的地面沉降，如蘇錫常、長江三角洲等地區(qū)（薛禹群等，2009）。

1.2 地下水水質(zhì)劣變

地下水水質(zhì)劣變是目前地下水環(huán)境領(lǐng)域尤為突出的問題。2003年以來實施的全國地下水環(huán)境地質(zhì)調(diào)查專項表明，我國90%的城市地下水不同程度地遭受著有機和無機有毒有害物質(zhì)的污染。2011年環(huán)保部、國土部、水利部和財政部四部委首次聯(lián)合開展的《全國地下水基礎(chǔ)環(huán)境狀況調(diào)查評估》表明，華北地區(qū)地下水污染問題尤為突出。北京作為華北地區(qū)的特大型都市，65%以上的供水來自地下水，其危急形勢不言而喻。2013年國務(wù)院批準(zhǔn)的環(huán)保部、國土部、水利部和住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合編制的《華北平原地下水污染防治工作方案》中，“潮白河沖洪積扇單元”同時被列為“地下水污染治理單元”和“地下水污染防控單元”（環(huán)境保護部，2011；環(huán)境保護部等，2103；羅蘭，2008；水利部，2008；文冬光，2008；林良俊等，2009）。

1.3 引發(fā)其他次生地質(zhì)災(zāi)害

伴隨著地下水開采量的持續(xù)增長，地下水位持續(xù)下降，漏斗面積不斷擴大，相繼引發(fā)了地面沉降、地裂縫、海水入侵、巖溶塌陷、水質(zhì)惡化等地質(zhì)災(zāi)害，造成了巨大的經(jīng)濟損失（國土資源部，2015）。

1.4城市供水安全受到威脅

城市供水安全是指城市供水系統(tǒng)能夠適應(yīng)經(jīng)濟和社會發(fā)展需要，保障城市生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水。以北京市為例，1999—2004年連續(xù)6年干旱，供水告急，迫使在2003年以后5處應(yīng)急水源地相繼建設(shè)，度過了供水難關(guān)。

2014年，地下水監(jiān)測工作被提升到國家層面：經(jīng)歷了近40位院士聯(lián)合呼吁10年申報的國家地下水監(jiān)測工程啟動，要在三年內(nèi)，擴大到350萬km2、站網(wǎng)密度提高到每千平方公里5.8孔（站）。這是首次從國家層面，由兩大部委牽頭開展的基礎(chǔ)性、先行性的地下水監(jiān)測公益性地質(zhì)工作。

2　地下水環(huán)境監(jiān)測體系存在的問題

2.1多部門多系統(tǒng)監(jiān)管

表1　地下水水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)規(guī)范規(guī)程一覽表Tab.1 Standards of groundwater quality monitoring

長期以來，由于我國長期以來“多龍治水”（水務(wù)、地勘、環(huán)保、國土、城建等部門）局面造成的有關(guān)地下水環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)規(guī)范規(guī)程重復(fù)、沖突的問題（表1）（地礦部，1988；國家技術(shù)監(jiān)督局，1993；地礦部，1994；水利部，1997；水利部，1998；建設(shè)部，1999；建設(shè)部等，2001；環(huán)境保護部，2004；中國地質(zhì)調(diào)查局，2009），致使工作渠道不同、目的不同、重復(fù)建設(shè)、資源浪費嚴(yán)重、數(shù)據(jù)無法共享。地下水環(huán)境監(jiān)測經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，暴露了許多問題，比如：地下水的污染問題，牽涉到上述4個不同的部門，但是在實際處理時又往往沒有明確的責(zé)任部門，執(zhí)法力度也往往收效甚微，造成這一領(lǐng)域混亂扯皮的局面。

2.2重視不夠，投入不足

一直以來，我國對于地下水的重視程度不夠。這一方面表現(xiàn)在學(xué)科設(shè)置上，另一方面表現(xiàn)在投入上。就國家對地下水學(xué)科專業(yè)的設(shè)置而言，目前地下水專業(yè)既不屬于環(huán)境科學(xué)，也不屬于水利工程，僅是地質(zhì)資源與地質(zhì)工程的二級學(xué)科地質(zhì)工程專業(yè)下的一個研究方向，在地球科學(xué)領(lǐng)域?qū)儆谛W(xué)科，在水利學(xué)科中屬于邊緣學(xué)科，在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域亦沒有地位。因此，我國對地下水科學(xué)重視程度不夠也是導(dǎo)致地下水環(huán)境保護未能夠受到足夠重視的原因之一，使得地下水環(huán)境保護相關(guān)的研究發(fā)展和人才培養(yǎng)也相對滯后。

另一方面，就我國涉及到水資源、水環(huán)境相關(guān)的管理而言，通常偏重于受到外界刺激后具有“立竿見影”效應(yīng)的地表水污染問題，對具有長期性、隱蔽性、遲滯性的地下水污染不夠重視。正是由于地下水污染、地下水水質(zhì)劣變具有的隱蔽性，因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時，情況往往已經(jīng)十分糟糕，到了病入骨髓的境地了。到了具體項目的實施，國土部門每年用于地下水監(jiān)測的資金只有1000萬，省均20多萬。而一個水質(zhì)樣品的污染物全分析，至少1000元，因此在實際中要么監(jiān)測點稀疏，要么監(jiān)測組分能減就減。

2.3重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，數(shù)據(jù)缺乏共享

以地下水水質(zhì)監(jiān)測為例：地質(zhì)勘查部門建立了一套以水文地質(zhì)單元、地下水系統(tǒng)為監(jiān)測對象的區(qū)域地下水監(jiān)測網(wǎng)，其精度往往達不到1∶5萬，但是其特點是序列長，監(jiān)測范圍廣，深度大，類型全。水務(wù)部門，多以地表流域或者行政區(qū)域建立一個網(wǎng)絡(luò)，其精度只在重要供水水源地周邊較高，其余監(jiān)測點多限于淺層，且序列往往不夠完整。環(huán)保部門近年來針對潛在污染源監(jiān)測，多在污染源周邊場地尺度上建立了淺層的監(jiān)測點位，其特點是數(shù)據(jù)自動化程度高，但序列短。此外，各地方城建、規(guī)委也往往建有自己一套“完整”的監(jiān)測體系。事實上，對于一個區(qū)域，無論哪個部門，處于什么樣的工作目的，其監(jiān)測的對象都應(yīng)當(dāng)是所在區(qū)域地下水系統(tǒng)的動態(tài)特征，其經(jīng)費來源絕大多數(shù)直接或間接來自于財政資金，從這個意義上來講，應(yīng)當(dāng)建立起數(shù)據(jù)共享的框架平臺，各部門取長補短，互相交叉，以取得共贏。

3　北京的地下水環(huán)境監(jiān)測

3.1監(jiān)測歷史

北京平原區(qū)的地下水監(jiān)測基本可以劃分為4個階段：（a）解放后至1970年。該階段只有水位監(jiān)測，監(jiān)測點位只有150個，頻率偏低；（b）1970—1984年。這個時期地下水水位和水質(zhì)動態(tài)并重，但是范圍僅限于城近郊區(qū)；（c）1984—2000年。該階段面積擴展至整個平原區(qū)，地下水水質(zhì)監(jiān)測300余點，期間監(jiān)測組分增加了“五毒”和少量有機組分；（d）2000年之后。屬于快速發(fā)展階段，監(jiān)測點位急劇增加，監(jiān)測組分增加了大量有機組分，監(jiān)測頻率顯著提高，數(shù)據(jù)可靠度提升，建立了局部的信息發(fā)布與共享平臺。

3.2監(jiān)測現(xiàn)狀

通過實施中國-荷蘭合作項目“中國地下水信息中心能力建設(shè)”、“北京平原區(qū)地下水水位監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化”等一批有關(guān)地下水水位監(jiān)測的項目，截至目前，北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊在北京市平原區(qū)共建設(shè)地下水位監(jiān)測井618眼，其中，人工監(jiān)測井344眼，自動監(jiān)測井274眼。每年定時發(fā)布北京平原區(qū)地下水枯水期水情預(yù)報和北京市平原區(qū)地下水豐水期簡報，為政府部門提供了科學(xué)可靠的地下水資料，并為市屬有關(guān)單位提供水情服務(wù)，為地下水資源評價、科學(xué)管理和環(huán)境地質(zhì)問題的研究和防治提供基礎(chǔ)依據(jù)。

在水質(zhì)監(jiān)測方面，北京已經(jīng)建成覆蓋全平原區(qū)的包含1182眼地下水監(jiān)測井的立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其中，由822眼監(jiān)測井組成的區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)，其主要在豐、枯水期對平原區(qū)4個含水層組進行監(jiān)測，具體分布見表2、圖1。另外，360眼監(jiān)測井組成了污染源專項監(jiān)控網(wǎng)。區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測指標(biāo)包括32項無機指標(biāo)和26項有機指標(biāo)；污染源專項監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測指標(biāo)包括38項無機指標(biāo)和39項有機指標(biāo)，每季度監(jiān)測一次。新的監(jiān)測網(wǎng)額外增加了21項有機指標(biāo)，實現(xiàn)了對地下水環(huán)境1：50000精度的立體監(jiān)測。根據(jù)每期監(jiān)測成果，編制季報、半年報及年報，及時將成果提交給市環(huán)保、水務(wù)和規(guī)劃等管理部門，為政府環(huán)境主管部門依法定期發(fā)布地下水環(huán)境質(zhì)量信息提供強有力的保障（趙微等，2012）。

表2　北京市平原區(qū)地下水監(jiān)測網(wǎng)點分布表Tab.2 Distribution of groundwater monitoring sites in Beijing Plain

圖1　北京市區(qū)域地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)井位分布圖Fig.1 Distribution map of regional groundwater monitoring wells in Beijing

4　未來發(fā)展的若干思考

4.1完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

2014年年底，南水北調(diào)中線通水，北京進入了“新水情”時代，城市供水形成了“五水”（地下水、地表水、南水、再生水、雨洪水）聯(lián)調(diào)聯(lián)供的局面。在“新水情”形勢下，地下水的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)要不斷進行完善：（a）全區(qū)覆蓋。地下水監(jiān)測點，絕大多數(shù)分布在平原，監(jiān)測對象為平原區(qū)的第四系孔隙水，只在山前地帶分布有零星的基巖水監(jiān)測井監(jiān)測巖溶裂隙水，作為地下水主要補給源的山區(qū)的監(jiān)測基本處于空白。事實上，作為生態(tài)文明建設(shè)的生態(tài)涵養(yǎng)地帶——山區(qū)對于地下水更為重要。（b）全類型覆蓋。北京地區(qū)巖溶裂隙水的開采規(guī)模在2.5億m3/a，在保障區(qū)域供水安全中具有戰(zhàn)略地位。因此，要盡快建立起覆蓋全區(qū)包含孔隙水、巖溶水、裂隙水的立體分層監(jiān)測網(wǎng)。（c）全要素完善。不僅做到區(qū)域控制，分層監(jiān)測，而且要重點突出。重要水源地、大泉名泉、重點污染源、工業(yè)開發(fā)區(qū)等要進行專網(wǎng)監(jiān)測。（d）全參數(shù)覆蓋。不僅要監(jiān)測常規(guī)的“26項”無機指標(biāo)，而且要監(jiān)測“重金屬”、“五毒”以及有機物及新型污染物。此外，要對地下水水溫進行常規(guī)監(jiān)測（郭高軒等，2014）。

4.2地下水水質(zhì)自動化監(jiān)測

隨著國家對生態(tài)環(huán)境的重視和地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測信息化的加快，實現(xiàn)區(qū)域地下水環(huán)境自動監(jiān)測是今后發(fā)展的趨勢。目前國內(nèi)外成熟的水質(zhì)自動監(jiān)測儀受傳感探頭的限制最多只能監(jiān)測7～10項指標(biāo)，并且目前大多數(shù)監(jiān)測井的內(nèi)徑多為100～150m，難以繼續(xù)增加探頭數(shù)量，如何對特定的監(jiān)測對象進行特征指標(biāo)的識別，進而設(shè)定特定的監(jiān)測指標(biāo)，實現(xiàn)水環(huán)境數(shù)據(jù)的自動傳輸。特別是對于城市集中供水水源地、潛在特大型污染源（如大型填埋垃圾場、化工廠等）的周邊實現(xiàn)場地級別的實時監(jiān)測尤為重要和迫切。

4.3優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)及監(jiān)測模式

地下水系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)本身又處在不斷的運動和變化過程中，包括降水量的大小，降水的水質(zhì)，地表下墊面入滲條件，河（渠）、湖、庫等的入滲，地下水開采等多要素的變化與影響，這一切決定了對其實施監(jiān)測必然是一個由淺到深，由局部到全部，由無機重金屬到無機有機并重的一個漸進的過程。網(wǎng)絡(luò)一旦建成，必然要不斷的優(yōu)化。主要包括：（a）點位的優(yōu)化。在做到區(qū)域控制的同時，要進一步在關(guān)鍵部位，設(shè)立監(jiān)測點，不僅填補空白區(qū)域，而且加密重點區(qū)域。（b）監(jiān)測頻次的優(yōu)化。在水位變幅大、受外界刺激響應(yīng)迅速的區(qū)域應(yīng)當(dāng)進行監(jiān)測頻次的加密，以捕捉重要的信息，從而提升地下水系統(tǒng)“白箱化”的水平。（3）監(jiān)測組分的優(yōu)化。即使是同一地下水系統(tǒng)，其不同的區(qū)域地下水環(huán)境也存在較大的差異，每一個區(qū)域都有其特征組分。未來的監(jiān)測要不斷精細化，監(jiān)測點位測試組分應(yīng)當(dāng)分區(qū)、分層、分類區(qū)別對待，以最大可能的撲捉地下水系統(tǒng)的“信息”，在有限的人財物投入下發(fā)揮監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的最大效益。

4.4搭建多目標(biāo)服務(wù)的數(shù)據(jù)共享平臺

隨著城鎮(zhèn)化進一步加快、生態(tài)文明建設(shè)進一步推進，地下水環(huán)境的整治工作必然也將加快步伐，并逐步實現(xiàn)精細化管理。地下水分層綜合評價是當(dāng)下和未來城市分質(zhì)供水、區(qū)域地下水污染防控的基礎(chǔ)和關(guān)鍵性工作。分層、分區(qū)、分類的精細定量刻畫是未來地下水環(huán)境領(lǐng)域工作的需要和必然趨勢。各部門需要聯(lián)動磋商，建立一個數(shù)據(jù)采集、傳輸、管理、分析與應(yīng)用的信息服務(wù)系統(tǒng)，不僅服務(wù)于地質(zhì)勘查部門、而且服務(wù)于國土、環(huán)保及水務(wù)等相關(guān)部門，不僅而且為政府管理、決策提供科學(xué)支撐，也向相關(guān)科研院所提供基礎(chǔ)性高質(zhì)量專業(yè)數(shù)據(jù)，具體結(jié)構(gòu)見圖2。

4.5地下水環(huán)境預(yù)警

地下水由于其分布廣泛、水質(zhì)好、水量大，是很多地區(qū)生活生產(chǎn)的重要甚至唯一水源。然而，它埋藏于地下，與普通大眾較為“陌生”。近年來地下水污染的突發(fā)性事件往往造成一定程度的水荒，甚至引發(fā)公眾恐慌。目前我國尚未建立地下水污染預(yù)警機制，對于突發(fā)性的地下水污染事件的應(yīng)變和處理能力較為薄弱。一旦事情突顯，作為供水水務(wù)部門、環(huán)境監(jiān)管的環(huán)保部門和地質(zhì)勘探的國土部門都莫衷一是?？雌饋磉@類地下水污染大多為“假象突發(fā)事件”，其實這些都是長期地下水污染積累的結(jié)果，其污染預(yù)警仍基本處于缺失狀態(tài)。另外，目前科學(xué)領(lǐng)域所針對的地下水污染預(yù)警的研究仍停留在對區(qū)域尺度地下水水質(zhì)惡化趨勢的預(yù)警，對于場地型地下水污染事件的預(yù)警的研究也鮮有涉及。因此既有必要快速建立我國不同級別不同尺度和精度的地下水環(huán)境預(yù)警模型，并配備專業(yè)的人員管理、維護這些模型。

圖2　北京市地下水信息共享平臺Fig.2　Information sharing platform of Beijing groundwater

4.6地下水環(huán)境監(jiān)測立法

在防治水污染方面，我國處于有法難依的尷尬局面。在調(diào)查評價環(huán)節(jié)，中國缺乏相應(yīng)的法律保障。我國規(guī)范地下排污方面的法律主要是《水污染防治法》，但是這部法律卻因為科技含量高、立法中難以把握、固定而“嚴(yán)重滯后”。諸如監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境容量等規(guī)范嚴(yán)重滯后。該法只提出了地下水保護的一般原則，既沒有具體明確地下水環(huán)境保護的責(zé)任劃分，也缺乏地下水環(huán)境保護的具體內(nèi)容。地下水管理與保護涉及多個部門，如縣級以上人民政府水行政主管部門、環(huán)境保護行政主管部門、國土資源部礦產(chǎn)資源主管部門等。因此，應(yīng)當(dāng)盡快推進地下水環(huán)境監(jiān)測的立法。用法律的形式將監(jiān)測工作確定下來，以支撐與地下水污染有關(guān)的防治、追責(zé)等工作的開展。

5　結(jié)語

隨著“生態(tài)文明”被寫入政府報告，“美麗中國”概念的提出，與地下水開發(fā)、利用、管理、保護和治理的各產(chǎn)學(xué)研部門紛紛行動了起來。一批國家級、省級重點實驗室相繼建立，小尺度的試驗研究大量開展，一批典型示范區(qū)的調(diào)查研究工作的陸續(xù)實施，取得了一系列扎實的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，有力地支撐了政府部門相關(guān)決策。作為我國大多數(shù)城市的重要供水水源，地下水不僅關(guān)乎民生，而且是區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。地下水系統(tǒng)作為大氣圈、水圈、生物圈中最為重要、最為敏感的子系統(tǒng)，其質(zhì)量好壞關(guān)乎子孫后代。防止污染、遏制污染、治理污染已成為當(dāng)前地質(zhì)領(lǐng)域、環(huán)境領(lǐng)域、水利領(lǐng)域等多部門的歷史使命。《全國地下水污染防治規(guī)劃》（2011 年10月）、《水污染防治行動計劃》（2015年4月）等一系列措施實施，正是為實現(xiàn)這項目標(biāo)的具體舉措。筆者介紹了北京近年來的工作，可以看出，以往遮遮掩掩談污染色變的形勢正在逐漸消失，各級重視、上下聯(lián)動、協(xié)同配合、互相支持、求真務(wù)實的地下水污染防控局面已經(jīng)初步形成。筆者相信并期待我國地下水環(huán)境調(diào)查、評價、保護、管理以及防控工程的實施必將取得更豐碩的成果。

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［16］環(huán)境保護部. 地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T164 2004）［S］. 2004.

［17］中國地質(zhì)調(diào)查局. 地下水污染地質(zhì)調(diào)查評價規(guī)范（DD 2008-01）［S］. 2009.

［18］趙微，林健，郭高軒，等. 北京市地下水環(huán)境分層監(jiān)測和專項監(jiān)控網(wǎng)的建立［J］.南水北調(diào)與水利科技，2012，10（ 2） ：83～87.

［19］郭高軒，劉久榮，翟航，等. 北京通州區(qū)地下水污染評價及監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)［J］. 工程勘察，2014，（6）：55～59.

Regional Groundwater Environment Monitoring and Its Future Development

YE Chao，GUO Gaoxuan
（Beijing Institute of Geo-Environment Monitoring， Beijing 100195）

This paper analyzes the situation of groundwater environment in China， and the current problems of domestic groundwater monitoring system. As an example， the history and development of groundwater monitoring in Beijing are recalled， and three-dimensional layered regional monitoring network and groundwater pollution monitoring network in Beijing area 1:50000 are introduced. Under the new hydrological conditions of South-Waterto-North and coordinated development of Beijing， Tianjin and Hebei province， the countermeasures and suggestions for future development of groundwater environmental monitoring network are put forward. This paper pointed out that it needs optimizing for periodic monitoring network （including point density， frequency of monitoring， testing component） and building a data-sharing platform and relative legislations as soon as possible for ensuring the work to carry out smoothly.

Groundwater； Monitoring network； Pollution； Optimize

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.01.002

X832

A

1007-1903（2016）01-0004-06

葉超（1960- ），男，博士，教高，主要研究方向為水文、環(huán)境地質(zhì)。