姚宇平（泰州市泰興環(huán)境監(jiān)測站 江蘇 泰興 225400）

1 引言

我國快速工業(yè)化、城市化過程中，偏重發(fā)展的數(shù)量和規(guī)模，忽略資源和環(huán)境的代價，遺留了眾多潛在污染源，對水土環(huán)境造成了持續(xù)性的污染。部分地區(qū)已經(jīng)危害到了人民群眾的身體健康，甚至危及生命安全。地下水污染相對于地表水和大氣污染而言，具有隱蔽性和滯后性，污染物進入地下以后通過被污染的土壤不斷釋放，污染了地下水。為此，國家相繼出臺了《全國地下水污染防治規(guī)劃》（2011-2020年）及《水污染防治行動計劃》（“水十條”），地開展了地下水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，以便了解污染指標、污染來源及產(chǎn)生的風(fēng)險，為進一步開展針對性的防控治理措施，提供科學(xué)依據(jù)。然而地下水環(huán)境監(jiān)測受當前監(jiān)測技術(shù)水平發(fā)展的影響只能定期在固定監(jiān)測點位采樣，水樣帶至實驗室分析數(shù)據(jù)，對于可能影響地下水環(huán)境質(zhì)量的污染源缺少時效性判斷相對滯后，增加了防控治理措施科學(xué)研判的時差。因此實現(xiàn)地下水環(huán)境在線監(jiān)測的建設(shè)迫在眉捷。泰興市建成的天地一體化監(jiān)測系統(tǒng)集成了大氣、水和土壤等主要環(huán)境要素，地下水環(huán)境監(jiān)測模塊作為天地一體化監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分初步建立了本地區(qū)的地下水環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建地下水環(huán)境信息化管理平臺，實現(xiàn)了地下水環(huán)境在線監(jiān)測及變化動態(tài)預(yù)警分析。

2 地下水監(jiān)測井設(shè)置

地下水監(jiān)測井的設(shè)置要具有代表性、準確性、精密性、可比性、完整性的要求。地下水監(jiān)測井一旦設(shè)立，幾乎無法調(diào)整。通過查閱自然地理、地形地貌、區(qū)域地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件文獻和搜集地下水環(huán)境歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)等相關(guān)資料，對該地區(qū)的基本概況做了解，研判出最有可能受污染的地帶，在總體和宏觀上能控制不同的水文地質(zhì)單元，反映地下水系環(huán)境質(zhì)量及空時的變化，科學(xué)合理設(shè)置監(jiān)測點位。

泰興地區(qū)區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜。含水層的埋藏條件，巖性及厚度變化很大，水質(zhì)類型及礦化度差別明顯，同一個含水層在不同地區(qū)，其水文地質(zhì)條件變化很大，形成上述條件因素主要是長江河床在不同地質(zhì)歷史時期上的擺動位置和東部海水入侵影響以及西部地區(qū)地下水徑流淡水補給相互作用而成。區(qū)域內(nèi)可供開采利用的地下水主要賦存于第四系和新近系地層中，地層總厚度在220～320m之間，一般西部地區(qū)較薄，向東逐漸增厚。從巖性變化來看，在垂直方向上基本由粗到細，在水平方向上，表層土東部顆粒較粗，往西顆粒相對變細，整個地層粘性土較少，以砂性土為主，形成了大厚度含水層。

區(qū)域境內(nèi)河道縱橫交錯，加上眾多的大小溝渠形成溝河相通的水網(wǎng)地帶。充沛的降水和密集發(fā)育的河網(wǎng)是潛水的主要補給來源，排泄方式有蒸發(fā)、徑流泄入地表和廣泛分布的水井分散開采三種方式，具有就地補給、排泄的特征。潛水水位高（如雨季、農(nóng)田灌溉時）時向河道排泄，潛水水位低時（如枯水期）接受河水的補給。

區(qū)域內(nèi)可供開采利用的地下水主要賦存于第四系和新近系地層中。其中淺層潛水開采利用普遍，與人體接觸頻繁，且容易遭受污染，并可通過向地表水排泄進一步影響周邊環(huán)境。地下監(jiān)測井的設(shè)置以淺層潛水為主要對象，根據(jù)重點地帶精細調(diào)查結(jié)果，劃分重點地段監(jiān)測等級，分重點區(qū)調(diào)查點、區(qū)域控制調(diào)查點及深層水調(diào)查點。其中在潛在風(fēng)險區(qū)布置了專門鉆探的監(jiān)測井20組。

3 地下水監(jiān)測井及在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

地下水監(jiān)測井的建設(shè)通過招標由有資質(zhì)的地質(zhì)勘察院完成，根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求，在場地用地范圍內(nèi)布置20口監(jiān)測井，成井深度27.0m-105.0m，鉆探深度根據(jù)土層分布情況施工30-130.0m。其中在有特別明顯的污染場地處設(shè)有3口監(jiān)測井、各監(jiān)測井相距5m用做彌散試驗，以研究污染物在地下水中運移時其濃度的時空變化規(guī)律，并通過試驗獲得進行地下水環(huán)境質(zhì)量定量評價的彌散參數(shù)。

監(jiān)測井中潛水井采用PVC-U管管材，第I承壓水井采用無縫鋼管管材施工。施工采用GXY-100型鉆機取芯，開孔孔徑為146mm，終孔孔徑為110mm，采用泥漿護壁旋轉(zhuǎn)鉆進分回次取芯，回次鉆進進尺2.0m，每5m巖芯放入巖芯箱內(nèi)做好標識，并對所取巖芯進行拍照，間隔4.0-5.0m取擾動樣進行顆分試驗。潛水監(jiān)測井采用XY-2K鉆機擴孔成井及第I承壓水監(jiān)測井采用YDL-300型水文鉆機擴孔成井。成井后需要洗井，洗井結(jié)束后下深井泵進行抽水洗井，直到抽出地下水水清為止，并進行抽水試驗。通過成井能查明泰興地區(qū)松散沉積含水層巖性、結(jié)構(gòu)和地下水系統(tǒng)補給、徑流和排泄條件；獲取主要水文地質(zhì)參數(shù)，為揭示區(qū)域地下水化學(xué)演化和構(gòu)建含水層結(jié)構(gòu)三維模型奠定基礎(chǔ)；進行監(jiān)測井成井，為地下水水質(zhì)污染監(jiān)測提供支撐。

在潛在風(fēng)險區(qū)部署了由16套地下水監(jiān)測裝置采用的是Seasy公司的Aqua TROLL 400常規(guī)5參數(shù)水質(zhì)分析儀，在線實時測量顯示pH、ORP、熒光法溶解氧、電導(dǎo)、鹽度、溫度、水位、壓力等多個參數(shù)。通過商用GSM網(wǎng)絡(luò)九恒水環(huán)的通訊設(shè)備實時將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行姆?wù)器中，實現(xiàn)了地下水的在線動態(tài)預(yù)警監(jiān)測網(wǎng)。

建立主要含水層信息系統(tǒng)框架，系統(tǒng)收集鉆孔資料和水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)資料，結(jié)合野外調(diào)查認識，通過系統(tǒng)分析，梳理出地層順序，并將鉆孔由上至下所有巖層進行定位，而后將整理好的鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維地學(xué)建模軟件進行建模。

建立研究區(qū)溶質(zhì)運移模型：確定彌散系數(shù)、初始濃度、分配系數(shù)和補給濃度等參數(shù)，建立研究區(qū)典型污染物遷移模型。并通過調(diào)查取樣分析獲得的地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進行驗證。

建立地下水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，水質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取采用了現(xiàn)場測試與實驗室送檢相結(jié)合的方式。共獲取地下水現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)237組，其中水溫數(shù)據(jù)237個，pH值237個，DO值237個，EC值238個，ORP值186個。為了便于分析，依據(jù)土地利用變遷和污染源時空分布特征可將調(diào)查點大致分為重點調(diào)查點、區(qū)域控制調(diào)查點以及深層水調(diào)查點，現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)中重點數(shù)據(jù)共44組，占17.7%；區(qū)域控制數(shù)據(jù)共203組，占81.5%；深層水數(shù)據(jù)2組，占0.8%。實驗室送檢地下水取樣共105組，包括1組深層地下水和104組淺層地下水。深層地下水井深150m，為I層承壓水；淺層水井深普遍在10m以內(nèi)，為潛水。測試的指標共85項，包括現(xiàn)場測試指標4項、無機常規(guī)指標16項，無機毒理指標12項，微量有機指標53項。對所有收集資料進行分類整理，結(jié)合遙感解譯技術(shù)，識別并推斷研究區(qū)土地利用類型及水質(zhì)概況，分析時空分布及變遷特征。借助衛(wèi)星影像資料了解區(qū)域地貌特征、土地利用及地表水系分布現(xiàn)狀以及歷史變化。通過數(shù)據(jù)庫模型生成地下水取樣綜合統(tǒng)計模型，并進行下水環(huán)境質(zhì)量及污染風(fēng)險分析。

圖1 地下水在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺

4 地下水在線監(jiān)測平臺系統(tǒng)應(yīng)用

通過地下水在線監(jiān)測平臺的建設(shè)能直觀的了解地下水質(zhì)分布、污染分布、地下水防污性能、地下水污染風(fēng)險、污染防治區(qū)劃等內(nèi)容，包括GIS地圖展示和統(tǒng)計圖表、數(shù)據(jù)等信息。

對地下水樣品采集分析，基本掌握了區(qū)域地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，查明地下水影像指標及評價了污染程度，具有導(dǎo)入數(shù)據(jù)和即時水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀分析。

圖2 水質(zhì)評價及統(tǒng)計表

實現(xiàn)了地下水環(huán)境的動態(tài)分析，為環(huán)境監(jiān)測預(yù)警提供技術(shù)支撐。如圖3中指標大小能直觀反映地下水的污染程度，并為判斷污染源類型和性質(zhì)提供依據(jù)。單個指標的變化存在一定不確定性，綜合對比各指標的變化特征及趨勢規(guī)律能夠得出較為科學(xué)的判斷。如pH值的異常變化和電導(dǎo)率的升高，可能表征了污染過程，而電導(dǎo)率的降低及水位升高，往往表征了降雨或河流補給造成污染稀釋的過程。指標曲線的波動代表了水質(zhì)的不穩(wěn)定性，即存在污染的可能。從規(guī)律上看，污染相對較輕的幾個點指標較為穩(wěn)定，曲線平緩；而污染相對較重的幾個點伴隨地下水的徑流指標曲線波動頻繁。指標曲線由穩(wěn)定出現(xiàn)波動，即說明水質(zhì)出現(xiàn)變化，應(yīng)引起注意，并進一步觀察曲線波動形狀，根據(jù)各指標的變化特征綜合判斷是否發(fā)生污染，必要時進一步取樣分析，盡早對污染采取控制措施。

圖3 地下水在線數(shù)據(jù)變化圖

5 小結(jié)

通過地下水在線監(jiān)測平臺系統(tǒng)的建設(shè)能方便快捷的完成對地下水環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查.運用溶質(zhì)運移模型，能立體解析地下環(huán)境質(zhì)量狀況、污染特征及發(fā)生發(fā)展過程，地下水環(huán)境的在線監(jiān)測及變化動態(tài)預(yù)警，為分析區(qū)域地下水污染特征、地下水防污性能及污染防治區(qū)劃快速準確的提供科學(xué)依據(jù)。

〔1〕呂超寅.大慶市地下水環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)研究〔D〕.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2006.

〔2〕滕彥國，左銳，蘇小四，王金生，蘇潔，李仙波，張文靜.區(qū)域地下水環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)方法〔J〕.環(huán)境科學(xué)研究，2014，12：1532-1539.

〔3〕HJ/T 164-2004.地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范〔S〕.2004.

〔4〕井柳新.劉偉江.王東.朱擎.白輝.孫愿平中國地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)和管理〔J〕環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013，02：1-4.