地下水环境调查影响因素分析

刘萌斐，陆效磊

1.南京大学环境规划设计研究院集团股份公司；2.江苏省环境科学研究院

一、前言

地下水资源广泛赋存在岩土中并进行运移，由于具有水量稳定、分布广泛等特点，已逐步成为人类生产、生活不可或缺的供水水源。部分地区地下水中富集的溴、碘、锶、钡等元素被用于工业原料提取，还有的地区蕴藏着的丰富的地热能被开发用于发电、取暖和其他国民经济部门使用。由于地下水的种种优势，人们对地下水的依赖日渐增多，目前我国地下水供应了约三分之一的总供水需求，为全国约70%的人口提供生活用水。伴随着我国社会经济的高速发展，各地城市化和工业化程度逐步提高，地下水开采利用也越来越多，部分地区出现不同程度的破坏，如地下水水位下降、污染加剧等。地下水受污染后，可能对人体造成致癌或非致癌健康影响，对地下机械设备和管道造成腐蚀，降低工业产品的质量，导致农用地土壤恶化、降低农产品产量等。因此必须对地下水污染足够重视。

根据生态环境部发布的《2020中国生态环境状况公报》，自然资源部门共设置了10171个地下水水质监测点，其中平原盆地地下水监测点7923个，岩溶山区地下水监测点910个，丘陵山区基岩地下水监测点1338个，其中I～III类、IV类、V类水质监测点分别占总数的13.6%、68.8%和17.6%。此外，水利部门共设置10242个地下水水质监测点，以浅层地下水为主，其中I～III类、IV类和V类水质监测点分别占22.7%、33.7%和43.6%，水质评价结果有所好转但仍不容乐观，主要超标指标为锰、总硬度和溶解性总固体。2020年共监测了304个地下水型在用集中式生活饮用水水源点，其中268个全年均达标，其余超标点位的主要超标指标为锰、铁和氨氮。由此可见，目前我国浅层地下水污染状况总体上较为普遍。

目前我国建设用地和农用地土壤环境调查技术规范和管理要求相对成熟，能够有效地指导我国土壤环境管理工作的有序开展。相比之下，虽然我国和部分省份制定了地下水环境状况调查评价相关工作指南、环境监测技术规范等文件，对地下水环境调查的一般程序和方法进行了规定，但由于地下地层结构相对复杂、隐蔽，地下水污染具有流动性、长期性、广泛性、难恢复性等特征，一旦遭到污染，即使彻底清理了污染源，需要更长的时间恢复水质和地下水功能，因此在实际调查过程中有很多环节都会影响调查结果的准确性，甚至影响结果的判断方向。如对污染源的历史情况调查不够充分，地下水污染物的特性以及迁移转化规律考虑不足，导致采样点位不合理、采样深度不科学、检测因子不具代表性、超标原因分析不彻底、土壤和地下水污染关联性差等，最终调查出的结果可能与实际情况存在很大的出入，不仅造成大量的人力、物力和财力浪费，也不利于后续的地块土壤和地下水环境风险评估、修复或风险管控措施的制定，甚至适得其反。

基于我国地下水环境调查过程中存在的问题，笔者根据实际项目经验，结合地下水污染物的迁移转化规律，对地下水环境调查中的关键影响因素进行分析。

二、主要影响因素分析

从污染物迁移转化规律角度来看，地下水环境调查的影响因素主要包括污染源分布、自然形态下的水文地质条件、人类活动对水文地质条件的影响以及地下水环境建井采样技术等。

（一）污染源分布

污染源是引起地下水环境污染的根本所在，由污染物质、污染场所、设备和装置等共同组成。从人类活动类型看，地下水污染源主要来源于工业污染源、农业污染源、生活污染源和其他污染源。其中工业污染源主要为石油化工、金属制品业、采矿业、电力燃气等重点监管行业的产品、副产品、化学原料使用和“三废”排放，是造成我国地下水污染的最主要因素。近年来随着“退二进三”战略的不断推进，我国不少城市陆续出现了大规模的工业企业搬迁、关闭。由于这些企业往往建厂时间较早，环境管理手段不到位，环保设施尤其是管道、地面防泄漏防渗设施建设不完善，企业关闭或搬迁后遗留的场地土壤和地下水污染较为严重[1]，对人体健康造成危害甚至引起群体事件，如常州外国语学校毒地事件等。农业污染源主要为农药、化肥的施用以及水产养殖废水、农田废水的排放，具有量大、面广的特征，可能对人和动物的内分泌免疫功能、生殖机能造成损伤，严重的引起致癌作用甚至导致死亡。生活污染源主要包括化粪池、厕所、排污沟渠等。其他污染源主要包括垃圾填埋场、加油站等。

由于地表水、土壤和地下水污染之间具有相互转化作用，随着土壤和地表水环境污染的加剧，受污染的土壤、地表水和底泥也已成为新的污染源。因此，同步开展地块及邻近区域的地下水、土壤、地表水乃至底泥环境调查非常有必要，包括地块当前及历史上曾经发生的污染物的种类、数量、位置分布、污染发生方式、迁移扩散途径等。

（二）自然形态下的水文地质条件

目前多数地下水环境调查多引用区域地质勘察报告、地块或周边的工程地质勘察报告，而这类报告多关注土层地质情况，如土层结构、土层性质、地基承载力、场地地震效应等，对地块及周边的地下水补、径、排关系关注不足。我国尤其是南方地区，地下水水量丰富，潜水含水层埋藏较浅，弄清楚地块内外地表水和地下水之间的水力联系、地下水各含水层之前的水力联系等尤为重要。

潜水含水层受气候变化影响最大，一般情况下，降水时入渗补给使潜水位上升，而下雨过后受蒸发和径流排泄作用影响，潜水位逐渐下降。此外，包气带厚度及与周边地表水体的距离等地质因素主要影响地下水水位的变化速度和变化幅度，随着包气带厚度的增加，滞留于包气带中的水量越多，潜水层水位变化越滞后，同时与地表水体的距离越近，地下水水位变化越快[2]。因此，在不同的雨期、下雨前后开展调查都会对调查结果产生一定影响。

地下水水位的变化又进一步对地下水污染物的扩散产生影响。当污染源分布在地下水补给区时，污染物将顺流向排泄区扩散，最终对整个地下水流动系统造成影响，这种影响将伴随着污染物在地下水流动系统中的彻底清除；当污染源分布在排泄区时，地下水污染的影响范围相对有限，对地下水流动系统的影响时间较短。此外，受特殊地形地貌、地表水流域和工程设施分布等的影响，区域水文地质条件和地块局部水文地质可能呈现不同的规律。这些需要针对具体地块有针对性进行分析。

（三）人类活动对水文地质条件的影响

随着土壤和地下水污染认知水平的不断提高，地面硬化、平整、抽水、基坑降水、地下管道和沟渠修建、临近区域土地开发利用等人类活动对地块水文地质条件和污染状况的影响也越来越受到地下水环境管理和技术人员的重视。一般情况下，在地块及周边区域，当存在人为地抽取或补充地下水行为时，原来的地下水排泄区、补给区可能发生转变。此外，地面硬化、平整或土地开发利用形式变化，也会改变地下水流动。如项目场地平整后，原有含水层结构往往遭受破坏，导致含水层的顶底板标高发生改变，松散的堆积物也会改变含水层渗透系数；场地用地性质发生变化，如由农业用地转变为工业用地时，由于地基夯实、地面硬化层的铺设等措施，造成降雨入渗量、潜水蒸发量、地下水与地表水间的补排量均有不同程度的减少，进而影响地下水流场和污染物的浓度分布[3]。

（四）地下水建井采样技术

地下水环境调查建井质量和采样水平的好坏直接影响水文地质参数和地下水污染物的含量。建井质量的主要影响因素又包括建井施工人员的风险意识和技术水平、建井方式、采样设备维护和清洗、开筛位置、止水密封程度，采样质量的主要影响因素包括洗井效果、取样位置、固定剂的添加、现场质量控制、样品的保存与运输等。其中建井和采样人员的风险意识、职业技能的熟练程度以及责任心的高低最为关键，直接影响地下水采样结果的准确性[4]。而目前在实际采样过程中，受时间、资金、人力物力成本等因素影响，部分地下水环境调查的建井施工人员和采样人员专业水平和经验不高，施工时采样位置或深度出现偏差，现场对土层性质的判定、描述不够严谨甚至错误，如污染集中在土壤表层、但开筛位置在下层或者贯穿上、下层，难以有效建立土壤和地下水污染之间的联系；发现下层污染却未做出继续钻探的判断，未及时对钻探土孔进行封孔或者封孔不彻底、导致下雨时表层污染物随孔壁下注进而污染下层土壤、地下水，造成污染范围或程度的扩大等。由于对地下水建井施工及采样过程的风险管控意识不够突出，面对此类突发问题的解决能力不强，最终影响到地下水环境调查项目的质量和进度。

三、结束语

地下水环境调查是污染地块风险管控与修复工作的基础，实际调查过程普遍存在对地下水污染物迁移扩散考虑不充分的情况，导致调查结果与实际情况出现偏差，造成大量的人力、物力和精力浪费，也不利于后续的地块土壤和地下水环境风险评估、水修复或风险管控措施的制定，甚至适得其反。建议进一步加强地下水建井施工、采样的从业单位和人员规范化管理，加强对建井施工、采样人员的岗前培训和技术考核，提高从业人员职业道德和专业素质，建立一支责任心强、技术过硬的地下水环境调查专业队伍；进一步关注土壤污染、地下水污染和地表水污染的协同调查和水文地质勘察，细化地下水建井、采样调查程序和质控要求，为我国地下水环境管理的规范有序开展保驾护航。