大连市地下水环境质量状况及污染防治对策

2015-07-19孙鹏李洁

环境与可持续发展 2015年4期

孙鹏李洁

(大连市环境监测中心，辽宁大连 11602)

1 引言

近年来，大连市地下水出现了部分地区超采严重、海水入侵范围加大、有机污染物有检出的现象，基于地下水的战略资源特性和地下水污染的严峻形势，地下水的保护和污染治理对保障大连市经济的可持续发展显得尤为重要。而目前大连地区的地下水污染现状、来源不清，污染防治措施针对性不强。因此加强大连市地下水污染防治工作非常重要。

2 大连市地下水环境质量状况

2.1 监测点位的布设

2.1.1 水质监测点位

按地调局《地下水污染地质调查评价规范》(DD2008－01)要求，在区域调查的基础上，按1:25 万的精度布设采样点，山区和丘陵区按1 组/(100～200)平方千米，平原地区按(3～4)组/100 平方千米采集，分区随机取样，在大连市全市区域布设215 个采样点。

具体点位分布情况见表1。

2.2 分析项目

理化指标(13 项):pH、氯化物、总硬度、高锰酸盐指数、溶解性总固体、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、硫酸盐、氰化物、挥发酚、阴离子洗涤剂;重金属指标(10 项):铁、锰、铜、锌、汞、砷、镉、六价铬、铅、硒;细菌学指标(2 项):细菌总数、总大肠菌群。

2.3 地下水质量现状评价

2.3.1 评价标准

除有机项目以外指标执行《地下水质量标准》(GB/T14848－1993);有机污染物的评价采用《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)和美国EPA 饮用水标准中的相同指标限值作为参考标准。

表1 大连市地下水水质监测点位分布统计表

2.3.2 评价方法

(1)单因子评价法:进行各单项参数评价，按照《地下水质量标准》(GB/T 14848－1993)划分为5 类，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，当不同类别标准值相同时，从优不从劣。单点地下水质量由选测指标的最高类别决定。

(2)综合评价方法:以地下水监测资料为依据，执行《地下水质量标准》(GB/T 14848－1993)中的加附注的综合评价方法，选取pH、氯化物、总硬度、高锰酸盐指数、溶解性总固体、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、硫酸盐、铁、锰、硒等13 个监测项目的监测值进行评分，再将细菌学指标评价类别注在级别定名之后。相关计算公式和分级标准如下:

表2 单项组分评价分值

综合评价分值

式中:F——各单项组分评分值Fi 的平均值;

Fmax——单项组分评分值Fi 的最大值;

n——项数。

2.3.3 单指标评价结果

2.3.3.1 各常规指标含量特征

根据《地下水质量标准》(GB/T 14848－1993)所规定的元素含量限值，按照地下水质量分级对地下水各样品进行分类统计，统计结果见表4。

由表中可知，大连市地下水中挥发酚、阴离子洗涤剂、砷和六价铬4 种指标含量均符合地下水Ⅰ类标准;pH、高锰酸盐、氟化物、氰化物、铁、锰、铜、锌、汞、镉、铅、硒和细菌总数等13 种指标含量以Ⅰ类水质为主;氯化物、总硬度、亚硝酸盐氮和硫酸盐4 种指标含量以Ⅱ类水质为主;溶解性总固体、氨氮和硝酸盐氮3 种指标含量以Ⅲ类为主，总大肠菌群以Ⅳ类为主。大连市地下水中氰化物、挥发酚、阴离子洗涤剂、铜、锌、汞、砷、镉、六价铬和铅等10 项指标含量符合地下水Ⅲ类质量标准限值，即适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水，其余15 项均存在超标点位。

表3 地下水质量级别划分标准

表4 大连市浅层地下水单因子质量评价所占比例(%)统计表

从各超标污染物超标率比对可知，影响大连地区地下水质量的主要因子是总大肠菌群，其他依次是硝酸盐氮、总硬度、氨氮、细菌总数、溶解性总固体、氯化物和亚硝酸盐氮。

2.3.3.2 地下水水质分布

本研究利用ArcGIS 反距离加权空间插值法将点状数据转化为面状数据，进行大连市地下水质量的区域评价，结果可知，大连市Ⅴ类地下水分布面积最大，集中分布在中心城区、旅顺口区和瓦房店市，其他区域也有一定面积的分布;Ⅳ类水质主要分布在普兰店市和金州新区;Ⅲ类水质主要分布在庄河市，在旅顺口区、金州新区和普湾新区也有小面积分布。庄河市地下水水质明显优于其他区域。

2.3.4 综合评价结果

根据215 眼水井的综合评价分值F 统计，大连市地下水质量级别主要为良好与较差;庄河市和普兰店市地下水水质优于其他区域;中心城区、旅顺口区、金州新区和瓦房店市大部分为较差水质;保税区仅有1 个点为良好，其余均为较差和极差;长海县良好水质仅比较差水质多1 个点位。92 眼饮用水井中，水质良好以上的为52 眼，占饮用水井的56.5%，其余水质均为较差。

细菌学指标评价结果显示，除庄河市总大肠菌群超标率较低外，其他区域超标率都大于50%，且中心城区、保税区、瓦房店市和长海县超标率已达到了100%，说明总大肠菌群指标已对大连市地下水质量造成较重的影响。详见表5。

表5 大连市地下水综合评价统计表

2.4 地下水污染现状评价

2.4.1 评价指标

依据地下水质量评价结果，选取总大肠菌群、硝酸盐氮、总硬度、氨氮、细菌总数、溶解性总固体、氯化物和亚硝酸盐氮作为大连市地下水标准中常规指标污染现状评价因子。

2.4.2 评价方法

采用污染指数法Pi 进行地下水污染评价，分级标准见表6。

其中:Pi—i 指标的污染指数;Ci—i 指标的测试结果;C0—无机组分i 指标的对照值，本研究采用《地下水质量标准》Ⅱ类水质标准限值作为对照值(主要反映地下水化学组分的天然背景含量);CⅢ—为i 指标的评价标准，即Ⅲ类标准限值。

表6 地下水污染指标分级表

2.4.3 污染现状评价结果

根据215 组地下水水质中总大肠菌群、硝酸盐氮、总硬度、氨氮、细菌总数、溶解性总固体、氯化物和亚硝酸盐氮等8 项指标的监测分析数据，利用ArcGIS 空间分析平台，得到大连市地下水污染评价图，从而得出大连市各行政区域地下水存在不同程度污染的结论。

(1)总大肠菌群:大连市地下水中总大肠菌群极重污染面积最大，遍布大连市各区域;未污染面积仅零星分布在庄河市、普湾新区和金州新区。

(2)硝酸盐氮:大连市地下水中硝酸盐氮分布较广的主要是轻污染和中污染区，各行政区域都有分布;未污染地区主要分布在庄河市和普兰店市，瓦房店市、普湾新区、金州新区和旅顺口区有零星分布;除庄河市外，其他区域都存在较重污染和严重污染区;极重污染区主要分布在旅顺口区、甘井子区，普兰店市和瓦房店市有小面积分布。

(3)总硬度:大连市地下水中总硬度未污染区分布占总面积的56.6%，主要分布在庄河市、普兰店市和瓦房店市，旅顺口区、高新园区、金州新区、长兴岛临港工业区和长海县也有小面积分布;较重～极重污染区主要分布在普湾新区西北部、保税区大孤山半岛和甘井子区北部。

(4)氨氮:大连市地下水中氨氮分布最广的是中污染区，主要分布在旅顺口区、普兰店市和庄河市;较重～极重污染区主要分布在普兰店市和普湾新区的西北部以及瓦房店市和长兴岛临港工业区的大部分面积，在旅顺口区中部、甘井子区东北部、花园口经济区和庄河市西北角也有小面积分布;未污染区域仅占全市面积的0.02%，分布在普湾新区中部和普兰店市东北部。

(5)细菌总数:大连市地下水中细菌总数分布最广的是未污染区，主要分布在庄河市、普兰店市、普湾新区和长海县大部，瓦房店东南部、金州新区东部和旅顺口区西南地区也有大面积分布，花园口经济区、长兴岛临港工业区、甘井子区和高新园区有零星分布;较重～极重污染区主要分布在金州以南地区和瓦房店市西北地区。

(6)溶解性总固体:大连市地下水溶解性总固体分布最广的是中污染区，主要分布在普兰店市南部和瓦房店市中部;其次是未污染区，主要分布在庄河市和普兰店市东北部，在金州新区、高新园区、旅顺口区和长海县有零星分布;较重～极重污染区主要分布在普湾新区西北部、保税区大孤山半岛和甘井子北部，在瓦房店市北部、普兰店市南部和旅顺口区北部还有零星分布。

(7)氯化物:大连市地下水中氯化物分布最广的是未污染区，主要分布在庄河市、瓦房店市、普兰店市、普湾新区东部、保税区、高新园区和长海县大部分区域;轻污染和中污染主要分布在普兰店市南部、金州新区东西部沿海地带、甘井子区和市内三区大部和旅顺口区中部;较重～极重污染区主要分布在普湾新区西北部、保税区大孤山半岛和甘井子北部，在旅顺口区中部和瓦房店市西南地区还有小面积分布。

(8)亚硝酸盐氮:大连市地下水中亚硝酸盐氮分布最广的是未污染区，主要分布在庄河市北部、瓦房店市、普兰店市西部、普湾新区东部、金州新区东北部、高新园区西部、旅顺口区西部与东北部和长海县大部分地区;轻污染区主要分布在庄河市东部与西北部和普兰店市东部;中污染区主要分布在庄河市西南部;较重～极重污染区主要分布在长兴岛临港工业区西部、保税区大孤山半岛、金州新区与甘井子区交界处和市内三区，在瓦房店市东南部与普兰店市交界处、普湾新区中部沿海地带也有小面积分布。

3 地下水污染防治对策及建议

3.1 污染来源

大连市地下水污染主要来源于以下几个方面:①生活、农业种植和工业生产“三废”污染;②渔业养殖、水产加工区地下水氯化物超标污染;③海水入侵;④大气沉降影响浅层地下水。

3.2 大连市地下水污染防治现状

随着大连城市化的快速发展和城市规模的不断扩大，水资源问题日益突出。地下水作为大连市水资源的重要组成部分，其供水量约占全市供水量的22.0%。大连市政府严格贯彻落实《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》和《辽宁省地下水资源保护条例》、《辽宁省禁止提取地下水规定》(省政府令第255 号)等有关规定，由大连市水务局负责从2013年开始封闭地下水取水工程，计划到2015年全市封闭地下水取水井1681 眼，削减取水量0.57 亿立方米。截至2014年6月，我市共封闭地下水取水井687 眼(完成总计划的41%)，削减地下水开采量2551.67 万立方米(完成总计划的45%)。

3.3 大连市地下水污染防治措施

大连市地下水污染防治工作在各级领导的重视下取得了一些进展，但是仍存在亟待解决的问题，有必要从技术与管理的角度，提出地下水污染防治的对策与建议，改善大连市地下水环境状况，实现地下水资源的可持续利用。

3.3.1 开展污染源调查与污染途径分析

针对具体污染地区开展污染源调查，从工业、农业和生活等方面入手，确定主要污染源和次要污染源，识别主要污染物质;针对重点污染源开展详细调查，查明其周边地下水环境状况;研究污染源与地下水状况的关系及污染物进入土壤、地下水的迁移转化规律，为地下水污染治理工程提供科学依据。

3.3.2 妥善处理污染源，切断污染途径

目前地下水污染的控制主要就是清除污染来源和切断污染途径两种方式。针对大连市不同地下水污染来源，采取不同的防治措施。

(1)加强垃圾填埋场选址和运行监管，对于已建设的生活垃圾填埋场，要做好维护管理工作，杜绝渗漏污染地下水;新建的垃圾填埋场要按照相关标准设置防渗层，建设雨污分流系统和渗滤处理工程;对于已污染地下水的生活垃圾填埋场，要及时开展渗滤液引流、终场覆盖等修复工作;逐步清除和整治非正规垃圾堆放和填埋场。

(2)采用先进的工艺技术与设备，提高资源利用效率，开展相关减排技术研究，实现污染物的少排放或零排放;提高企业污水处理厂和废气处理装置的处理率，从而减少和消除有害物质的排放量。加强排污管道防渗措施，完善下水管道系统，注意其封闭性，隔离污水运输线。

(3)对于影响地下水安全的农业畜禽养殖及面源污染，需严格按照国家对面源污染控制所制定的法律规定和技术标准:《生活垃圾处理技术指南》(建城［2010］61 号)、《农村生活污染防治技术政策》(环发［2010］20 号)、《农村生活污染控制技术规范》(HJ574－2010)、《化肥使用环境安全技术导则》(HJ555－2010)以及《农药使用环境安全技术导则》(HJ556－2010)，采取综合整治方法。

(4)对于矿山开采区，为避免地下水硬度增高，矿排水必须进行适当的处理，然后排放;同时所关停的采选砂石场还应完成植被恢复工作。

(5)对加油站等潜在污染源，可参照北京市地方标准《埋地油罐防渗漏技术规范》，规范加油站的防渗漏管理措施，开展专项执法检查，要求其在地下水流向下游方向设置监控井，对已出现漏油污染的加油站立即停业拆除油罐和清除受污染土壤，采取抽水改变地下水流向等方法，控制污染范围扩大，逐步消除污染。

3.3.3 采用先进的地下水治理技术

地下水污染控制技术归纳起来主要有:物理处理法、水力法、抽出处理法、化学法和生物修复法。针对大连市的污染特点，可采用不同的治理技术。硝酸盐氮超标的治理可采用生物反硝化去氮，即在厌氧和有适量所需营养物的条件下，利用反硝化微生物将硝酸盐最终还原为氮气的过程，无废液产生，而且处理费用较低。对于工业污染源遗留的部分土壤和地下水污染区和高风险区，可以采用固化方法和植物修复。在工业区土壤内添加石灰、钢渣等添加剂，降低土壤污染物的活化迁移能力，防止污染范围的扩大和转移。同时多种植树木和花草进行植物修复。利用土壤中的粘土层，通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质，使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。

3.3.4 推进海水入侵防治工程

目前为止，我国还没有治理海水入侵成功的范例。所以对于海水入侵当前能采取的有效办法还是以“防”为主。2014年10月1日开始施行的《大连市水资源管理条例》在这方面已先行一步。该条例规定，在地下水禁止开采区和限制开采区内，不得兴建新的地下水取水工程;禁止开采区内已有的取水工程，应限期封闭;限制开采区内已有的取水工程，应逐年削减取水量。在海水入侵地带周围及尚未侵入地区加强预防，控制入侵区的继续扩展。已经发生海水入侵的地区，采取有效措施加以治理缓解海水入侵的危害程度，使损失降到最低。

3.3.5 进一步开展研究工作

结合大连市正在开展的污染土壤修复试点工作，对受工业污染的土壤和地下水，开展深入的监测、调查、分析、研究，在逐步开展污染土壤清除和修复工作的同时，开展地下水污染修复的研究试点工作。

3.3.6 其它有效管理措施

其它有效管理措施:①加强宣传教育，提高公众地下水保护意识;②加强部门协调，提高信息共享率;③提高监测井功能，建立地下水监测网;④建立信息系统集成和发布系统;⑤合理配置地表水和地下水;⑥进一步完善地下水资源管理制度;⑦调整工业布局，合理规划建设项目;⑧强化执法监督，严格查处环境违法行为。