区域地下水环境监测与未来发展的思考

叶 超，郭高轩（北京市水文地质工程地质大队，北京 100195）

区域地下水环境监测与未来发展的思考

叶 超，郭高轩
（北京市水文地质工程地质大队，北京 100195）

文章指出了我国地下水环境面临的严峻形势，分析了国内地下水监测体系存在的问题。以北京地区为例，回顾了地下水监测的历史和发展过程，介绍了北京地区1：5万精度的立体分层区域监控网和地下水污染源监控网。针对北京在南水进京和京津冀协同发展的新水情条件下，提出了地下水环境监测网未来发展的对策与建议，指出必须要对监测网定期优化（包括点位密度、监测频率、测试组分）、搭建数据共享平台、争取尽快立法，以确保这项工作顺利开展。

地下水；监测网；污染；优化

1　我国地下水环境面临的形势

过去30多年来，我国国民经济取得了快速的发展，地下水资源发挥了不可估量的支撑作用，但同时也引发了一些问题：

1.1 水位持续下降

我国657个城市中，有400多个以地下水为供水水源。随着城市化进程的加快、人口的增长以及工农业的快速发展，地下水的开采量也在逐年增大。地下水位持续降低不仅造成原有集中供水源地供水能力下降迫使水厂不断改扩建甚至寻找新的水源地，而且造成局部地表植被退化、泉水断流、地面沉降等地质环境问题。不仅在我国的北方尤为突出，如山东济南的趵突泉、北京西山的玉泉山、万佛堂泉都相继断流，在我国南方许多地区，地下水位的持续下降造成了大范围的地面沉降，如苏锡常、长江三角洲等地区（薛禹群等，2009）。

1.2 地下水水质劣变

地下水水质劣变是目前地下水环境领域尤为突出的问题。2003年以来实施的全国地下水环境地质调查专项表明，我国90%的城市地下水不同程度地遭受着有机和无机有毒有害物质的污染。2011年环保部、国土部、水利部和财政部四部委首次联合开展的《全国地下水基础环境状况调查评估》表明，华北地区地下水污染问题尤为突出。北京作为华北地区的特大型都市，65%以上的供水来自地下水，其危急形势不言而喻。2013年国务院批准的环保部、国土部、水利部和住房城乡建设部联合编制的《华北平原地下水污染防治工作方案》中，“潮白河冲洪积扇单元”同时被列为“地下水污染治理单元”和“地下水污染防控单元”（环境保护部，2011；环境保护部等，2103；罗兰，2008；水利部，2008；文冬光，2008；林良俊等，2009）。

1.3 引发其他次生地质灾害

伴随着地下水开采量的持续增长，地下水位持续下降，漏斗面积不断扩大，相继引发了地面沉降、地裂缝、海水入侵、岩溶塌陷、水质恶化等地质灾害，造成了巨大的经济损失（国土资源部，2015）。

1.4城市供水安全受到威胁

城市供水安全是指城市供水系统能够适应经济和社会发展需要，保障城市生活用水、工业用水、农业用水。以北京市为例，1999—2004年连续6年干旱，供水告急，迫使在2003年以后5处应急水源地相继建设，度过了供水难关。

2014年，地下水监测工作被提升到国家层面：经历了近40位院士联合呼吁10年申报的国家地下水监测工程启动，要在三年内，扩大到350万km2、站网密度提高到每千平方公里5.8孔（站）。这是首次从国家层面，由两大部委牵头开展的基础性、先行性的地下水监测公益性地质工作。

2　地下水环境监测体系存在的问题

2.1多部门多系统监管

表1　地下水水质监测相关规范规程一览表Tab.1 Standards of groundwater quality monitoring

长期以来，由于我国长期以来“多龙治水”（水务、地勘、环保、国土、城建等部门）局面造成的有关地下水环境监测的相关规范规程重复、冲突的问题（表1）（地矿部，1988；国家技术监督局，1993；地矿部，1994；水利部，1997；水利部，1998；建设部，1999；建设部等，2001；环境保护部，2004；中国地质调查局，2009），致使工作渠道不同、目的不同、重复建设、资源浪费严重、数据无法共享。地下水环境监测经历了30多年的发展，暴露了许多问题，比如：地下水的污染问题，牵涉到上述4个不同的部门，但是在实际处理时又往往没有明确的责任部门，执法力度也往往收效甚微，造成这一领域混乱扯皮的局面。

2.2重视不够，投入不足

一直以来，我国对于地下水的重视程度不够。这一方面表现在学科设置上，另一方面表现在投入上。就国家对地下水学科专业的设置而言，目前地下水专业既不属于环境科学，也不属于水利工程，仅是地质资源与地质工程的二级学科地质工程专业下的一个研究方向，在地球科学领域属于小学科，在水利学科中属于边缘学科，在环境科学领域亦没有地位。因此，我国对地下水科学重视程度不够也是导致地下水环境保护未能够受到足够重视的原因之一，使得地下水环境保护相关的研究发展和人才培养也相对滞后。

另一方面，就我国涉及到水资源、水环境相关的管理而言，通常偏重于受到外界刺激后具有“立竿见影”效应的地表水污染问题，对具有长期性、隐蔽性、迟滞性的地下水污染不够重视。正是由于地下水污染、地下水水质劣变具有的隐蔽性，因此，当发现时，情况往往已经十分糟糕，到了病入骨髓的境地了。到了具体项目的实施，国土部门每年用于地下水监测的资金只有1000万，省均20多万。而一个水质样品的污染物全分析，至少1000元，因此在实际中要么监测点稀疏，要么监测组分能减就减。

2.3重复建设严重，数据缺乏共享

以地下水水质监测为例：地质勘查部门建立了一套以水文地质单元、地下水系统为监测对象的区域地下水监测网，其精度往往达不到1∶5万，但是其特点是序列长，监测范围广，深度大，类型全。水务部门，多以地表流域或者行政区域建立一个网络，其精度只在重要供水水源地周边较高，其余监测点多限于浅层，且序列往往不够完整。环保部门近年来针对潜在污染源监测，多在污染源周边场地尺度上建立了浅层的监测点位，其特点是数据自动化程度高，但序列短。此外，各地方城建、规委也往往建有自己一套“完整”的监测体系。事实上，对于一个区域，无论哪个部门，处于什么样的工作目的，其监测的对象都应当是所在区域地下水系统的动态特征，其经费来源绝大多数直接或间接来自于财政资金，从这个意义上来讲，应当建立起数据共享的框架平台，各部门取长补短，互相交叉，以取得共赢。

3　北京的地下水环境监测

3.1监测历史

北京平原区的地下水监测基本可以划分为4个阶段：（a）解放后至1970年。该阶段只有水位监测，监测点位只有150个，频率偏低；（b）1970—1984年。这个时期地下水水位和水质动态并重，但是范围仅限于城近郊区；（c）1984—2000年。该阶段面积扩展至整个平原区，地下水水质监测300余点，期间监测组分增加了“五毒”和少量有机组分；（d）2000年之后。属于快速发展阶段，监测点位急剧增加，监测组分增加了大量有机组分，监测频率显著提高，数据可靠度提升，建立了局部的信息发布与共享平台。

3.2监测现状

通过实施中国-荷兰合作项目“中国地下水信息中心能力建设”、“北京平原区地下水水位监测网优化”等一批有关地下水水位监测的项目，截至目前，北京市水文地质工程地质大队在北京市平原区共建设地下水位监测井618眼，其中，人工监测井344眼，自动监测井274眼。每年定时发布北京平原区地下水枯水期水情预报和北京市平原区地下水丰水期简报，为政府部门提供了科学可靠的地下水资料，并为市属有关单位提供水情服务，为地下水资源评价、科学管理和环境地质问题的研究和防治提供基础依据。

在水质监测方面，北京已经建成覆盖全平原区的包含1182眼地下水监测井的立体监测网络，其中，由822眼监测井组成的区域监测网，其主要在丰、枯水期对平原区4个含水层组进行监测，具体分布见表2、图1。另外，360眼监测井组成了污染源专项监控网。区域监测网监测指标包括32项无机指标和26项有机指标；污染源专项监测网监测指标包括38项无机指标和39项有机指标，每季度监测一次。新的监测网额外增加了21项有机指标，实现了对地下水环境1：50000精度的立体监测。根据每期监测成果，编制季报、半年报及年报，及时将成果提交给市环保、水务和规划等管理部门，为政府环境主管部门依法定期发布地下水环境质量信息提供强有力的保障（赵微等，2012）。

表2　北京市平原区地下水监测网点分布表Tab.2 Distribution of groundwater monitoring sites in Beijing Plain

图1　北京市区域地下水环境监测网络井位分布图Fig.1 Distribution map of regional groundwater monitoring wells in Beijing

4　未来发展的若干思考

4.1完善监测网络

2014年年底，南水北调中线通水，北京进入了“新水情”时代，城市供水形成了“五水”（地下水、地表水、南水、再生水、雨洪水）联调联供的局面。在“新水情”形势下，地下水的监测网络要不断进行完善：（a）全区覆盖。地下水监测点，绝大多数分布在平原，监测对象为平原区的第四系孔隙水，只在山前地带分布有零星的基岩水监测井监测岩溶裂隙水，作为地下水主要补给源的山区的监测基本处于空白。事实上，作为生态文明建设的生态涵养地带——山区对于地下水更为重要。（b）全类型覆盖。北京地区岩溶裂隙水的开采规模在2.5亿m3/a，在保障区域供水安全中具有战略地位。因此，要尽快建立起覆盖全区包含孔隙水、岩溶水、裂隙水的立体分层监测网。（c）全要素完善。不仅做到区域控制，分层监测，而且要重点突出。重要水源地、大泉名泉、重点污染源、工业开发区等要进行专网监测。（d）全参数覆盖。不仅要监测常规的“26项”无机指标，而且要监测“重金属”、“五毒”以及有机物及新型污染物。此外，要对地下水水温进行常规监测（郭高轩等，2014）。

4.2地下水水质自动化监测

随着国家对生态环境的重视和地质环境监测信息化的加快，实现区域地下水环境自动监测是今后发展的趋势。目前国内外成熟的水质自动监测仪受传感探头的限制最多只能监测7～10项指标，并且目前大多数监测井的内径多为100～150m，难以继续增加探头数量，如何对特定的监测对象进行特征指标的识别，进而设定特定的监测指标，实现水环境数据的自动传输。特别是对于城市集中供水水源地、潜在特大型污染源（如大型填埋垃圾场、化工厂等）的周边实现场地级别的实时监测尤为重要和迫切。

4.3优化监测网及监测模式

地下水系统是一个复杂的系统，系统本身又处在不断的运动和变化过程中，包括降水量的大小，降水的水质，地表下垫面入渗条件，河（渠）、湖、库等的入渗，地下水开采等多要素的变化与影响，这一切决定了对其实施监测必然是一个由浅到深，由局部到全部，由无机重金属到无机有机并重的一个渐进的过程。网络一旦建成，必然要不断的优化。主要包括：（a）点位的优化。在做到区域控制的同时，要进一步在关键部位，设立监测点，不仅填补空白区域，而且加密重点区域。（b）监测频次的优化。在水位变幅大、受外界刺激响应迅速的区域应当进行监测频次的加密，以捕捉重要的信息，从而提升地下水系统“白箱化”的水平。（3）监测组分的优化。即使是同一地下水系统，其不同的区域地下水环境也存在较大的差异，每一个区域都有其特征组分。未来的监测要不断精细化，监测点位测试组分应当分区、分层、分类区别对待，以最大可能的扑捉地下水系统的“信息”，在有限的人财物投入下发挥监测网络的最大效益。

4.4搭建多目标服务的数据共享平台

随着城镇化进一步加快、生态文明建设进一步推进，地下水环境的整治工作必然也将加快步伐，并逐步实现精细化管理。地下水分层综合评价是当下和未来城市分质供水、区域地下水污染防控的基础和关键性工作。分层、分区、分类的精细定量刻画是未来地下水环境领域工作的需要和必然趋势。各部门需要联动磋商，建立一个数据采集、传输、管理、分析与应用的信息服务系统，不仅服务于地质勘查部门、而且服务于国土、环保及水务等相关部门，不仅而且为政府管理、决策提供科学支撑，也向相关科研院所提供基础性高质量专业数据，具体结构见图2。

4.5地下水环境预警

地下水由于其分布广泛、水质好、水量大，是很多地区生活生产的重要甚至唯一水源。然而，它埋藏于地下，与普通大众较为“陌生”。近年来地下水污染的突发性事件往往造成一定程度的水荒，甚至引发公众恐慌。目前我国尚未建立地下水污染预警机制，对于突发性的地下水污染事件的应变和处理能力较为薄弱。一旦事情突显，作为供水水务部门、环境监管的环保部门和地质勘探的国土部门都莫衷一是。看起来这类地下水污染大多为“假象突发事件”，其实这些都是长期地下水污染积累的结果，其污染预警仍基本处于缺失状态。另外，目前科学领域所针对的地下水污染预警的研究仍停留在对区域尺度地下水水质恶化趋势的预警，对于场地型地下水污染事件的预警的研究也鲜有涉及。因此既有必要快速建立我国不同级别不同尺度和精度的地下水环境预警模型，并配备专业的人员管理、维护这些模型。

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

4.6地下水环境监测立法

在防治水污染方面，我国处于有法难依的尴尬局面。在调查评价环节，中国缺乏相应的法律保障。我国规范地下排污方面的法律主要是《水污染防治法》，但是这部法律却因为科技含量高、立法中难以把握、固定而“严重滞后”。诸如监测标准、水质标准、水环境容量等规范严重滞后。该法只提出了地下水保护的一般原则，既没有具体明确地下水环境保护的责任划分，也缺乏地下水环境保护的具体内容。地下水管理与保护涉及多个部门，如县级以上人民政府水行政主管部门、环境保护行政主管部门、国土资源部矿产资源主管部门等。因此，应当尽快推进地下水环境监测的立法。用法律的形式将监测工作确定下来，以支撑与地下水污染有关的防治、追责等工作的开展。

5　结语

随着“生态文明”被写入政府报告，“美丽中国”概念的提出，与地下水开发、利用、管理、保护和治理的各产学研部门纷纷行动了起来。一批国家级、省级重点实验室相继建立，小尺度的试验研究大量开展，一批典型示范区的调查研究工作的陆续实施，取得了一系列扎实的第一手数据，有力地支撑了政府部门相关决策。作为我国大多数城市的重要供水水源，地下水不仅关乎民生，而且是区域经济可持续发展的基础支撑。地下水系统作为大气圈、水圈、生物圈中最为重要、最为敏感的子系统，其质量好坏关乎子孙后代。防止污染、遏制污染、治理污染已成为当前地质领域、环境领域、水利领域等多部门的历史使命。《全国地下水污染防治规划》（2011 年10月）、《水污染防治行动计划》（2015年4月）等一系列措施实施，正是为实现这项目标的具体举措。笔者介绍了北京近年来的工作，可以看出，以往遮遮掩掩谈污染色变的形势正在逐渐消失，各级重视、上下联动、协同配合、互相支持、求真务实的地下水污染防控局面已经初步形成。笔者相信并期待我国地下水环境调查、评价、保护、管理以及防控工程的实施必将取得更丰硕的成果。

［1］薛禹群，张幼宽.地下水污染防治在我国水体污染控制与治理中的双重意义［J］. 环境科学学报，2009，29（3）：74～481.

［2］环境保护保部. 全国地下水污染防治规划［Z］. 2011，1～84.

［3］环境保护保部，国土资源部，水利部和住房城乡建设部.《华北平原地下水污染防治工作方案》［Z］，2013：1～21

［4］罗兰. 我国地下水污染现状与防治对策研究［J］. 中国地质大学学报（社会科学版），2008，8（2）：72～75.

［5］水利部，国土资源部. 国家地下水监测工程项目建议书［R］. 2008.

［6］文冬光，林良俊，孙继朝，等. 区域性地下水有机污染调查与评价方法［J］. 中国地质，2008，35（5）：814～819.

［7］林良俊，文冬光，孙继朝，等. 地下水质量标准存在的问题及修订建议［J］. 水文地质工程地质，2009，（1）：63～64.

［8］国土资源部. 2014年国土资源公报［Z］. 2015：1～56

［9］地矿部. 城市环境水文地质工作规范（DZ 55-87）［S］. 1988.

［10］国家技术监督局. 区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（比例尺1∶50000）（GB/T 14158-93）［S］. 1993：11-1.

［11］地矿部. 地下水动态监测规程（DZ T0133-1994），［S］. 1994.

［12］水利部. 水质采样技术规程（SL 187-96）［S］. 1997.

［13］水利部. 水环境监测规范（SL219-98）［S］. 1998.

［14］建设部. 城市地下水动态监测规程（CJJ/T76-98）［S］. 1999.

［15］建设部和国家质量监督检验检疫总局. 供水水文地质勘察规范（GBJ27）［S］. 2001.

［16］环境保护部. 地下水环境监测技术规范（HJ/T164 2004）［S］. 2004.

［17］中国地质调查局. 地下水污染地质调查评价规范（DD 2008-01）［S］. 2009.

［18］赵微，林健，郭高轩，等. 北京市地下水环境分层监测和专项监控网的建立［J］.南水北调与水利科技，2012，10（ 2） ：83～87.

［19］郭高轩，刘久荣，翟航，等. 北京通州区地下水污染评价及监测网布设［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

叶超（1960- ），男，博士，教高，主要研究方向为水文、环境地质。