水,生命之源。几十年来,水资源问题是制约华北平原区域经济发展的瓶颈。  

 由于地表水时空分布不均,华北平原的供水水源主要依靠地下水。近年来,地下水污染问题的呈现,更削弱了华北平原地下水资源的利用能力。特别是京津冀协同发展的今天,水环境安全已上升为国家战略。

 中国地质调查局实施的《华北平原地下水污染调查评价》,构建了统一的地下水污染调查、采样、检测、评价和数据管理等技术方法,全面系统地评价了华北平原地下水质量和污染现状,直接推动了华北平原地下水污染防治工作的开展,并为全国开展地下水污染调查工作提供了技术支撑。该项成果在2014年度地质调查成果奖评选中荣获一等奖。  

 构建地下水污染调查评价技术支撑体系

 2006年开始,在中国地质调查局水环部的指导下,中国地质科学院水文地质环境地质研究所组织河北省地质环境监测总站、河南省地质调查院、山东省地质调查院、北京市地质调查研究院、天津市地质调查研究院等14家单位在华北平原铺开地下水污染调查。

 由于调查范围广,采样数量大,测试指标多,项目在实施之初,就面临地下水污染样品采集、保存、运输、检测和数据管理等一系列难题。

 首要解决的难题是,地下水有机样品采集。因为调查工作利用现有的水井采集水样,但是黄河沿岸和淮河流域平原区的自吸泵、手压泵等五花八门的负压提水设备,往往导致提取的水样中有机组分逸出。针对这一问题,项目组广泛学习借鉴国外地下水有机样品采集技术,研发了可供各种型号井口使用的正压、负压采样器及现场水样过滤器。项目组还研发了样品现场加标和运输低温保存方法,确保了污染样品的采取、保存和运输质量。在此基础上,项目组建立了一套完整的、适合我国国情的地下水污染水样采集技术体系,为全国地下水污染调查评价项目实施提供了样品采集的质量保证。 

 本次地下水污染调查评价,现场检测指标7项,室内检测指标无机27项、有机36项,按每百平方千米3~4组样品采集,样品量巨大,且由多家实验室同时检测。为控制其检测质量,项目组开发了“地下水污染调查评价规范”中各项有机组分的测试方法,并建立起从样品采集到实验室分析质量控制的远程实时监控系统,有效培育和提升了承担地下水污染样品测试任务的实验室有机污染物样品分析的技术能力。通过实验室间比对和能力验证,认定了13个地调局有机污染物检测实验室,确保了地质实验室地下水有机分析的精度,保证全国地下水污染调查评价项目样品测试数据的质量。

 基于统一数据库标准,项目组开发了包括野外数据采集系统、数据录入系统、综合分析系统、预警预报与数据共享系统等模块在内的我国首个地下水污染调查评价信息系统,有效提高了地下水污染调查、评价的效率,保证了地下水污染调查海量数据管理与服务。

 完善地下水污染风险定量评价方法

 海量样品采集到实验室,如何进行有效测试和评价,得出反映真实污染情况的结果,是项目实施的关键一步。

 针对目前检测单位和技术人员对检出限存在理解差异和利用混乱的状况,项目组首先提出了以污染组分的最低定量限作为评价检出限的概念,确定出一套适用于我国现状技术条件下地下水质量与污染评价的评价检出限值。  

 为了能较好地识别天然因素和人为因素对地下水质量的影响,项目组将地下水质量与污染参评指标分为一般化学指标、无机毒理指标、毒性重金属指标、挥发性有机指标、半挥发性有机物五类,分别采用单指标、分类指标和综合指标评价地下水质量和污染状况,充分反映每个指标、每类指标对地下水质量的贡献,以及人类活动对地下水污染的状况。 

 通过对地下水污染的多种评价方法研究,项目组提出单因子污染标准指数评价法,剔除背景值,选用国际认可的《地下水质量标准》Ⅲ类水限值为标准值,计算其污染指数,评价结果可进行不同区域、不同时间的污染程度对比。以地下水防污性能、污染源荷载程度、污染现状、地下水开采程度和地下水功能为评价指标,建立了区域地下水污染风险模型。在此基础上,结合地下水水源保护条件,提出了地下水污染防治区划方法。

 在上述研究基础上,项目组制定了《1∶25万区域地下水污染调查评价技术要求》,并撰写了《区域地下水污染调查评价技术方法》专著。该评价方法体系除在全国地下水污染调查评价项目应用外,还得到了环保部、水利部相关研究的应用,并被写入环保部《典型农业区地下水基础环境状况调查评估技术指南》、《地下水污染防治区划技术指南》、《地下水脆弱性评价方法指南》等。

 全面摸清华北平原地下水污染现状 

 应用提出的调查评价方法,项目组全面系统地评价了华北平原地下水质量和污染现状。

 调查结果显示,华北平原地下水质量从浅层至深层由差变好,从山前至滨海逐渐变差。浅层地下水未受污染占56%,深层地下水未受污染为87%。在4384个浅层地下水参评点中,Ⅰ~Ⅲ类地下水占22%、Ⅳ类占21%、Ⅴ类占57%;1679个深层地下水参评点中,Ⅰ~Ⅲ类地下水占26%、Ⅳ类占23%、Ⅴ类占51%;从山前平原至滨海平原,地下水质量逐渐变差,其中Ⅰ~Ⅲ类的地下水从49%降至3.9%,Ⅴ类地下水从21%升至86.9%。 

 项目组调查发现,华北平原地下水质量主要受原生地质环境的控制,促使浅层地下水超Ⅲ类的原生指标包括锰、总硬度、溶解性总固体、碘化物、氟化物和砷等;深层地下水超Ⅲ类水原生指标有氟化物、碘化物、溶解性总固体、氯化物、锰、砷等。浅层地下水受人类活动影响较大的污染指标有:亚硝酸盐、硝酸盐和铵氮;深层地下水源自人类活动影响的污染指标有亚硝酸盐、镉、六价铬、铅和汞等。

 综合调查评价表明,华北平原受污染地下水占参评点数的35%,轻污染占17%,严重污染和极重污染占11%。地下水“三氮”含量普遍偏高,(类)毒性重金属砷、六价铬、铅均出现超标,有机污染组分普遍检出,但超标率低。

 首次对华北平原县级以上232个地下水集中供水水源地和村镇3154个地下水分散供水水源进行的饮用水适宜性评价发现,232个集中供水水源地中,适宜和基本适宜饮用的有184个,12个水源地不宜饮用。3154个分散供水水源中,在安装去氟装置的条件下,适宜和基本适宜饮用占71.2%,有730个水源地不宜饮用,其中影响较大的是碘化物。

 项目组对引起华北平原地下水污染的影响因素进行分析,指出区内河道是城镇与工厂污水排放的主要通道,在无水系的地方多采用渗坑、渗井等排污方式,造成地下水线状和点状污染。垃圾场几乎没有防渗措施,规模化养殖场污染物随意排放,迅速发展的石油工业和乡镇企业的场地也是地下水污染的重灾区。农业超量施用化肥、农药以及污水灌溉,对区域土壤、地下水产生面状污染。

 在调查评价基础上,项目组建立了华北平原地下水质量与污染调查评价信息系统,构建了区域地下水污染风险评价方法并进行了华北平原地下水污染防治区划,为华北平原地下水污染防治提供了重要依据。

 项目组提交的“华北平原地下水污染状况及防治建议”,得到时任国务院总理的温家宝的重要批示,环境保护部会同国土资源部、水利部及住房城乡建设部,以华北平原地下水污染调查评价成果为基础,编制了《华北平原地下水污染防治工作方案》。该《方案》是《全国地下水污染防治规划(2011~2020年)》出台后编写的第一个地下水污染防治方案,为我国解决日益严重的地下水污染问题迈出的重要一步。

 依据本成果编制的《京津冀平原地下水污染图》、《京津冀平原地下水“三氮”污染图》、《京津冀平原地下水有机污染图》和《京津冀平原地下水重金属污染图》等4幅图,被列入《京津冀地区国土资源与环境地质图集》中,为京津冀一体化建设提供了科学基础。河北省、北京市和河南省已将本成果应用于地下水污染防治、水源地保护、工业园区的地下水保护工作,为地方经济建设提供了技术方法和基础数据,取得了良好的社会效益。 

社会各界的评价 
     时任国务院总理的温家宝对《华北平原地下水污染状况及防治建议》作出重要批示: 请国土资源部、水利部、住建部在对华北平原地下水污染状况进行全面评估的基础上,提出防治工作方案报国务院。 
    中国工程院院士卢耀如:这个项目之所以得高分,是因为其在研究问题重要性的指标上得分非常高。 
    世界著名杂志《Nature》网站:2013年6月发表的题为《中国期待解决污染问题》的文章中,引用了《华北平原区域地下水污染调查评价》论文,论述了华北平原的地下水污染状况。 

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