京津冀地区地下水污染防控指标体系构建及优化*

刘伟江 井柳新# 孙宏亮 孙愿平 王 东

(1.环境保护部环境规划院，北京 100012；2.中兵勘察设计研究院，北京 100053)

地下水是京津冀地区的重要饮用水源和战略资源[1]。但随着京津冀经济圈的快速发展，地下水污染问题日益显现。经《华北平原地下水污染防治工作方案》显示，京津冀地区地下水存在重金属超标现象，主要分布在天津和河北石家庄、唐山等城市周边及工矿企业周边；局部地区有机物污染较重，主要分布在北京市南郊，河北石家庄、邢台、邯郸城市周边等地区。《水污染防治行动计划》(以下简称“水计划”)和《京津冀协同发展生态环境保护规划》均对水环境质量改善和饮用水源安全保障提出了较高要求。“水计划”明确指出，到2020年地下水污染加剧趋势要得到初步遏制，京津冀区域水生态环境状况有所好转。但地下水污染治理和修复难度大、成本高、周期长[2-3]。因此，为更加经济、有效地开展京津冀地区地下水污染防控工作，明确重点工作方向，构建京津冀地区地下水污染防控指标体系尤为重要。

1 京津冀地区地下水污染防控指标体系构建

1.1 指标体系构建原则

1.1.1 科学性原则

选用的指标能够科学、准确、客观地反映京津冀地区地下水污染防控指标体系的内部结构关系，能较好地度量地下水环境保护的状况和发展趋势。

1.1.2 代表性原则

指标体系设置应具有代表性，能够较好地反映京津冀地区地下水环境的状况；各指标应相对独立，避免产生过多的冗余数据。

1.1.3 实用性原则

指标的内容应简明直观，概念应完整明确，有关数据可获得且便于计算；所选指标应与国家相应规划充分衔接，能为区域可持续发展提供依据。

1.2 指标体系构建方法

综合考虑京津冀地区地下水污染状况、地下水污染源荷载、地下水饮用水源情况、地下水环境监管等因素，构建以目标层、准则层和指标层为框架的地下水污染防控指标体系。目标层为京津冀地区地下水污染防控；准则层包括区域地下水环境状况、污染源及其周边地下水环境状况、地下水型水源情况、重点污染源状况以及地下水监测情况；以人类与环境之间的压力—状态—影响—响应关系为依据，采用PSIR模型[4-6]构建指标层。

1.3 指标体系框架构建

1.3.1 京津冀地区地下水污染防控现状

经《华北平原地下水污染防治工作方案》显示，京津冀地区地下水出现了重金属和有机物超标现象。重金属类主要污染指标为汞、铬、镉、铅等；有机类主要污染指标为苯、四氯化碳、三氯乙烯等。初步判断，海河流域污染地表水的入渗补给和加油站、垃圾填埋场、危险废物处置场、矿山加工及开采区、畜禽养殖场、高尔夫球场、工业园区等重点污染源排放是该区域地下水污染的重要原因。此外，部分中小型企业通过渗井、渗坑违法排污以及地下水环境监管能力较弱等都直接影响京津冀地区地下水污染防控工作。

1.3.2 京津冀地区地下水污染防控指标体系

根据京津冀地区地下水污染特点，构建以目标层—准则层—指标层为框架的指标体系(见表1)。通过PSIR模型构建指标层指标(见图1)，其中压力层指标是指给地下水环境带来影响的主要人类活动，共12个，包括区域地下水开发利用情况、区域经济发展状况、污水管网漏损情况、加油站地下油罐防渗池或双层罐设置情况、垃圾填埋场防渗措施设置情况、危险废物处置场防渗措施设置情况、尾矿库防渗措施设置情况、规模化畜禽养殖场防渗措施设置情况、高尔夫球场防渗措施设置情况、工业园区废水处理情况、工业园区固体废物处置情况、渗井渗坑情况；状态层指标是指客观存在的水环境状况，共9个，包括区域地表水环境质量状况、区域地下水环境质量状况、重点污染源(加油站、垃圾填埋场、危险废物处置场、矿山加工和开采区、规模化畜禽养殖场、高尔夫球场、工业园区)及其周边地下水环境状况；影响层指标是指环境状况改变后对人类产生的重要影响，共2个，包括地下水水源地水质达标情况和地下水水源地水量达标情况；响应层指标是指人类为保护地下水环境而采取的相应措施，共9个，包括地下水水源地保护区划分情况、保护区内违法建设项目和排污口取缔情况、应急能力建设情况、区域地下水监测网建设情况、区域地下水质监测情况、地下水水源地及其周边地下水环境监测井建设情况(不含取水口)、地下水水源地水质监测情况、污染源地下水环境监测井建设情况、污染源地下水质监测情况。

2 京津冀地区地下水污染防控指标优化

地下水污染问题是我国当前、也是未来较长一段时期内需要面临的重要问题。这就意味着地下水污染防控工作具有长期性和阶段性特征。为明确京津冀地区地下水污染防控重点方向和阶段任务，对已构建的指标体系开展优化研究。

2.1 指标优化方法

采用层次分析法对已构建的指标体系进行优化。层次分析法[7-9]是一种定性与定量分析相结合的多目标决策方法。该方法将决策问题的有关元素构建成一个包括目标、准则、指标等层次的结构模型，用一定标度对人的主观判断进行客观量化，采用两两比较以确定决策方案的相对重要性。

该方法的主要步骤包括：(1)将所考虑的元素按照一定逻辑关系，构造目标—准则—指标层次分析结构；(2)在某一准则下，通过两两比较，按它们相对重要性赋予各元素权重，构造判断矩阵；(3)对判断矩阵进行一致性检验，当一致性比例小于0.10时，即认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵；(4)计算判断矩阵的最大特征值及其特征向量，按照特征向量对元素进行排序，以确定元素的优先顺序。

表1 京津冀地区地下水污染防控指标体系框架

图1 京津冀地区地下水污染防控指标层逻辑关系

2.2 指标优化

构造以下6个判断矩阵：T=(P1，P2，…，P5)；P1=(C1，C2，…，C5)；P2=(C6，C7，…，C12)；P3=(C13，C14，…，C17)；P4=(C18，C19，…，C26)；P5=(C27，C28，…，C32)。计算矩阵一致性比例分别为0.089 3、0.089 1、0.089 9、0.079 5、0.055 3、0.055 1，可见判断矩阵均具有满意的一致性；矩阵最大特征值分别为5.400 1、5.399 0、7.733 8、5.356 1、9.646 3、6.346 8。

P1=(C1，C2，…，C5)的特征向量排序为：C2>C3>C1>C4>C5，即针对京津冀地区区域地下水环境状况，区域地下水环境质量状况、开发利用情况以及地表水环境质量状况是其主要影响因素。

P2=(C6，C7，…，C12)的特征向量排序为：C12>C6>C7>C8>C9>C10>C11，即针对京津冀地区污染源及其周边地下水环境状况，工业园区、加油站、垃圾填埋场、危险废物处置场等是其主要潜在污染源。

P3=(C13，C14，…，C17)的特征向量排序为：C13>C15>C16>C14>C17，即针对京津冀地区地下水型水源情况，应重点关注地下水水源地水质达标情况、地下水水源地保护区划分情况、保护区内违法建设项目和排污口取缔情况。

P4=(C18，C19，…，C26)的特征向量排序为：C26>C18>C24>C25>C22>C19>C20>C21>C23，即针对京津冀地区重点污染源状况，应优先关注渗井渗坑、加油站和工业园区对地下水环境的影响。

P5=(C27，C28，…，C32)的特征向量排序为：C30>C29>C31=C32>C28>C27，即针对京津冀地区地下水监测情况，应优先建立地下水饮用水源和污染源环境监测网，并定期开展水质监测。

T=(P1，P2，…，P5)的特征向量排序为：P3>P2>P4>P5>P1，即针对京津冀地区地下水污染防控工作，应优先保障饮水安全，同时要注重污染源及其周边地下水环境变化趋势，及时针对重点污染源采取相应污染防控措施。

3 结 语

(1) 结合京津冀地区地下水污染现状及其污染源特征，构建了以目标层、准则层和指标层为框架的京津冀地区地下水污染防控指标体系。该指标体系以京津冀地区地下水污染防控为目标层；以区域地下水环境状况、污染源及其周边地下水环境状况、地下水型水源情况、重点污染源状况以及地下水监测情况为准则层；以人类与环境之间的压力—状态—影响—响应关系为依据，采用PSIR模型构建指标层，共设计了32个指标，其中压力、状态、影响、响应层指标分别有12、9、2、9个。

(2) 为进一步明确京津冀地区地下水污染防控优先任务，采用层次分析法，对已构建的指标体系进行了优化研究。结果表明，京津冀地区地下水污染防控应以保障饮水安全为重点，科学划分地下水饮用水水源保护区，并依法查处保护区内违法建设项目、取缔排污口；针对重点污染源，优先查处采用渗井渗坑向地下排污等违法行为，并对工业园区、加油站、垃圾填埋场、危险废物处置场等污染源开展地下水基础环境调查评估；建立地下水饮用水源和污染源环境监测网，定期开展水质监测；关注地表水(海河流域)水质变化对该区域地下水环境的影响。

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