地下水环境监测技术分析

王淑红

（山东省潍坊生态环境监测中心，山东 潍坊 261000）

我国的国土面积是非常广阔的，而且资源总量也让其他国家羡慕不已，这虽然是值得高兴的事情，但是我们也应该明白，我国人口数量巨大，人均资源占比是非常小的。在不同类型的资源当中，水资源的人均占有量明显低于其他国家，更糟糕的是，中国的人口仍在持续增长，随之人均水资源占比也在持续下降。这种情况严重影响了我国社会经济的建设和发展。水资源之所以会影响我国的社会稳定和经济的发展，最主要的原因就是地下水环境不断恶化。所以，保护地下水环境是我们目前最需要重视的问题，我们只有具备先进的地下水监测技术，摸清地下水环境的现状，才可以更好地达到这个目标。本文将会详细地讨论地下水监测技术，进而改善我国的地下水环境。

1 地下水环境监测的作用

地下水是地表以下饱和含水层的重力水。地下水环境保护目标是潜水含水层和可能受建设项目影响且具有饮用水开发利用价值的含水层、集中式饮用水水源和分散式饮用水水源地、涉及 地下水环境的敏感区。地下水监测的作用是保护地下水环境，防止地下水污染，保障人体健康[1]。

因为地下水的品质和状况影响到了我们的正常生活和工作，同时，还会直接危害人类的用水安全，这也是中国实施地下水环境监测技术的主要因素，科学地开展地下水环境监测可以有效地检测地下水中物质的有关情况。另外，通过地下水环境监测，一旦在集中式生活饮用水水源和分散型生活饮用水水源及化工企业聚集区周边发现了水体存在毒性物质，那么我们就必须对这种化学物质进行更加详细的检测，并长期检测观察这些物质的变化，这样不仅可以准确掌握地下水环境的整体质量，还能够有效地进行地下水环境的管理。地下水环境的监测和管理是最基础的工作，但却承担着重要的责任，最关键的是能否对地下水环境进行准确的监测，这就需要借助先进的监测技术，传统落后的监测技术是无法达到监测效果的，同时还会对人们的健康带来危害。

2 地下水环境监测现状

中国非常重视地下水环境监测，在20世纪70年代就开展了地下水环境监测。随着科学技术的飞速发展，目前中国地下水环境监测设备的研究与开发等都获得了突出的进展，不过与发达国家相比我国地下水环境监测技术仍然存在很大的缺陷，上述问题严重限制着中国地下水环境监测科技的进展[2-3]。

生态环境部门在2018年4月以前（原环境保护部门）负责集中式饮用水源中的地下水监测和地下水污染防治工作；地下水资源开发（水井开采审批及监管）由水利部门负责；自然资源（原国土资源）地质矿产部门负责地下水地质勘查和监测，包括城市中的地下开采井，研究水位、水质变化、开采地下水对地面沉降的影响、地热井的利用及开发、含矿物质的矿泉水井开发等。各部门之间职责交叉，缺乏统一协调。在2018年大部制改革后，凡是涉及水环境方面的工作，自然资源、水利、海洋等部门的工作都逐步移交给生态环境部门来进行管理和监测，地下水监测和管理工作得以逐步理顺。

如今，完善的地下水环境监测制度已逐步形成，生态环境部门的地下水方面监测任务包括集中式生活饮用水水源地水质监测（地下水型）、国家地下水环境质量考核点位监测、地下水环境质量考核点位监督性监测、化工企业聚集区及其周边地下水水质监测、污染企业（区域）地下水监测井监测、万人千吨饮用水水源水质监测、万人千吨以下饮用水水源水质调查监测等。

2.1 地下水环境监测相关法律法规不完善

针对中国地下水环境监测的实际状况，目前还未形成相应的地下水环境监测标准。根据国家有关地下水环境监测方面的规定，主要遵守的准则是将监测地区地下水水质污染实际情况完整呈现出来，从而满足地下水环境质量评价与环境保护的需要。按照监测区域地下水的使用功能进行监测，或是根据矿物质元素等对矿区或是具有化工价值的区域开展环境监测工作，这些规定在使用过程中，并不能完全满足所有的监测工作，同时还会降低各生态环境部门对监测工作的管理力度，从而无法与城市地下水环境监测标准保持一致，直接影响到地下水环境监测数据的准确性。

生态环境部于2017年10月发布了《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017），并于2018年5月1日实施，2020年12月1日发布了《地下水环境监测技术规范》（HJ164-2020），并于 2021年3月1日实施。

2.2 缺乏完善的信息系统

监测地下水环境时，不但需要引进先进的监测技术和完善的法规机制，同时还离不开相应的资料信息系统。我国以前在这方面做得稍有不足。目前地级及以上城市集中式生活饮用水水源和县级水源（地下水型）通过省级环境监测数据平台填报监测数据，再通过国家总站数据平台-国家水质手工监测应用系统报送至总站，从而形成国家的集中式生活饮用水监测数据库。而地下水环境监测信息共享不及时阻碍了我国地下水环境监测工作的进展，现已逐步得到改善。当前集中式生活饮用水水源水质状况报告已通过各属地政府网站向社会进行及时的信息公开。

2.3 地下水环境监测技术落后

中国地下水环境监测技术还需进一步优化与完善。由于地下水环境监测技术存在对频率要求较低，监测条件比较复杂和成本相对较高等特点，所以在我国一直通过人工取样的方法来进行地下水环境监测工作。从监测频次上来看，由于站点类型和监测目的及应用等内容之间存在差异，这就导致了监测频次的不同。目前，我国已经组建了具备较高技术的地下水环境监测团队，能够更全面地监测地下水环境的变化状况，并有效捕捉地下水运动与变化的规律。但由于部门职责调整、部门间衔接不足、缺乏有经验的专业技术人员以及经费的不足，导致很多地下水监测站点缺乏维护。承担地下水环境监测的工作人员相关专业技能经验不足，导致出现地下水监测资料缺损、监测数据质量水平不高等现象[4]。

2.4 监测设备与实际地下水环境不符

目前中国很多地区没有配备对应的监测设备和系统，并且由于政府对城市地下水环境监测过于重视，导致对很多农业区域的地下水环境监测力度不够。其次，很多地区为了将地下水环境监测的效率发挥到最高，盲目引进国外最先进的地下水监测设备，在此过程中并没有充分考虑到我国环境的实际情况，主要表现在这些设备成本较高、操作流程复杂、质控程序繁琐等方面。

2.5 地下水环境监测工作人员素质亟待提高

县级集中式生活饮用水水源地水质监测（地下水型）、化工企业聚集区及其周边地下水水质监测、万人千吨饮用水水源水质监测等均为县级事权，对于承担地下水环境监测的某些县（市区）生态环境监测中心而言，其地下水环境监测项目资质和能力不完善，相关专业技术人员没有经过系统培训，缺乏相关实际工作经验，导致部分工作人员有些力不从心，相关部门也未建立完善的管理考核制度，从而对地下水环境监测的连续性、稳定性造成一定程度的影响。因此，国家有关部门要提高对地下水环境监测的重视程度。

3 地下水环境监测要点

3.1 地下水环境监测点布设原则

地下水环境监测点布设应遵循以下原则：（1）监测点不宜变动，尽可能保持地下水监测数据的连续性。（2）监测点总体上能反映监测区域内的地下水环境质量状况。（3）综合考虑监测井成井方法、当前科技发展和监测技术水平等因素，考虑实际采样的可行性，使地下水监测点布设切实可行。（4）定期（如每5年）对地下水质监测网的运行状况进行一次调查评价，根据最新情况对地下水质监测网进行优化调整。

3.2 环境监测井建设与管理

3.2.1 环境监测井建设原则

环境监测井建设应遵循一井一设计，一井一编码，所有监测井统一编码的原则[5]。在充分搜集掌握拟建监测井地区有关资料和现场踏勘的基础上，因地制宜，科学设计。

3.2.2 监测井建设深度应满足监测目标要求

监测目标层与其他含水层之间须做好止水，监测井滤水管不得越层，监测井不得穿透目标含水层下的隔水层底板。

3.2.3 监测井的结构类型监测井的结构类型包括单管单层监测井、单管多层监测井、巢式监测井、丛式监测井、连续多通道监测井。

3.2.4 监测井建设内容监测井建设包括监测井设计、施工、成井、抽水试验等内容，参照 DZ/T 0270相关要求执行。

3.3 监测采样

采样前准备包括采样器具选择、水样容器选择及清洗、现场监测仪器准备；地下水现场监测项目包括水位、水温、pH值、电导率、浑浊度、氧化还原电位、色、嗅和味、肉眼可见物等指标，同时还应测定气温、描述天气状况和收集近期降水情况，应在实验室内准备好所需的仪器设备，并进行检查和校准，确保性能正常符合使用要求。常用的地下水采样器具有气囊泵、小流量潜水泵、惯性泵、蠕动泵及贝勒管等，还可以利用便捷自动测量设备进行地下水水质参数的测量，这样更可以提高地下水采样的准确度。

3.4 地下水环境监测项目及频次

3.4.1 地下水型集中式生活饮用水水源地水质常规监测

监测项目：《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）表1中39项常规项目，并统计当月总取水量，可根据实际情况适当增加区域特征污染物和新污染物。水质全分析：《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中第93项。地级及以上城市集中式饮用水水源每月监测1次；县级水源地下水型水源半年监测1次，前后两次时间至少间隔4个月。

国家地下水环境质量考核点位监测基于《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）确定监测项目，按照基本项目、辅助项目和特征项目分成三类，所有点位均需监测基本项目和辅助项目，污染风险监控点位应在此基础上增加部分典型的特征项目。丰水期和枯水期各1次，饮用水源点位增加1次平水期监测。

3.4.2 化工企业聚集区及其周边地下水水质监测

化工企业聚集区及其周边地下水水质监测《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）表1中的39项；枯水期（5月至6月）、丰水期（8月至9月）各监测1次。

4 地下水环境监测技术分析

通常我们采用现场测定和实验分析相结合的方式，利用化学分析手段和各种分析仪器进行地下水水质的监测，因此要针对不同的具体情况科学合理地采取地下水环境监测方法及技术。

4.1 物理法

物理处理方法有两种：（1）屏蔽法，即在地下建造各种物理屏障，将受污染的水体截留，防止污染物进一步扩散。常用的有砂浆帷幕法，即在压力下将砂浆倒入基底中，在污染水体周围形成一道帷幕，以捕捉污染水体。其他物理屏蔽法包括泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩挡水墙、砌块置换、薄膜和合成材料帷幕圈闭等，其原理类似于砂浆幕墙法。原则上，物理屏蔽法只考虑处理小范围剧毒和难降解污染物的永久性封闭方法，在大多数情况下，只能作为地下水污染初始阶段的临时控制方法。（2）被动收集法，在地下水的下游挖足够深的沟渠，并在沟内设置收集系统，收集漂浮在水面上的污染物，如石油污染物，或将所有受污染的地下水收集起来以便进行处理的一种方法，通常在处理轻质污染物（如油类等）时更有效。

4.2 水动力控制法

水动力控制法是利用井群系统，通过向含水层注水或抽水，利用人工方法来改善地下水梯度，从而将清洁水体和受污染水体分开，再观测地下水中的实际环境。根据井群系统分布的状况及特征，水动力控制法又分为上游引水法和下游引水法。由于各个分水岭所在区域的情况及水体成分均有不同，因此水动力控制法成了地下水环境监测当中的一项的非常关键的内容，既可以深入了解地下水水质和环境变化的基本情况，还能够在一定程度上改善水质环境，对地下水的监测工作带来了积极的影响。

4.3 原位处理法

原位处理法相较于其他方法，是一种很有前景的地下水环境监测方法。其具有成本低的优势，还可以减少对环境的污染。在这样的前提下，原位处理法对相关技术要求与专业能力提出了更高的要求，只有通过更加高效的处理方法与措施，才能够进一步提升地下水环境监测的工作效率，符合现阶段的发展要求。如可以渗透的反应墙，它是一种被动式原位地下水处理技术。通过墙体内填充的反应材料与地下水接触，降解和滞留水中的污染物组分，达到修复污染的地下水的目的。要知道，原位处理法主要就是在自身水力梯度的作用下，利用处理介质进行降解和吸附的一种物理解决方法。

5 提高地下水环境监测的措施

5.1 加强技术人员对地下水环境监测的管理意识

相关技术人员在对地下水环境进行监测的过程当中，要增强其对地下水环境监测的管理意识，只有这样才能做到对监测数据的有效分析。某些县级监测中心不具备监测资质和能力，在监测设备、专业技术人员等方面比较欠缺，因此相关部门要加强相关人力、物力与财力的投入，确保地下水监测工作的顺利开展与全面落实。

5.2 通过现代化技术进行自动化的地下水环境监测

在进行地下水环境监测的过程当中，需要对监测技术进行优化处理，而在当前现代化技术发展的前提下，自动化监测技术可以在一定程度上保障地下水环境监测工作的效率与质量，并确保数据的准确性。而在实际使用以前，工作人员要建立完整的自动化监测系统，在使用的过程当中要结合计算机技术、通信技术与遥测技术等，只有这样，才可以做到数据的准确性，从而降低因人工监测造成的误差。

5.3 对原有的地下水环境监测技术进行优化

当前，根据我国在地下水环境监测当中的基本要求，监测技术与设备需要不断更新与优化，安装传感器，并在计算机技术的辅助下，使地下水环境监测工作可以满足相关的要求与标准。从另一个角度来说，相关工作人员要将所用设备进行系统的管理与控制。地下水环境监测单位不仅要对不同类型设备的实际应用情况进行重视，同时还要增强对相关设备的了解与掌握。一般情况下，地下水环境监测设备是通过传感器、收集、通信等几个子系统组成的，能够在展开工作的过程中对周边的天气状况进行实时监测，这项内容对于相关的监测部门来说至关重要。另外，制度方面的管理与完善也是地下水环境的监测的关键内容。在此基础上，工作人员必须制定出科学、合理、完善的水环境监测制度。在完善阶段要有专人负责设备的使用和维护，这样在遇到问题时可以及时找到责任人。同时，还应通过法律法规对工作人员进行有效的约束，还应提高工作人员的个人能力，进一步确保地下水环境监测的质量，避免因水质问题给人们带来安全隐患。

5.4 地下水网为地下水环境监测提供支持

生态环境部门相关工作人员在进行地下水网监测过程中，要充分结合自然资源和水利部门原有的水网部分以及地下水环境监测资料，这有助于对数据进行有效、连续、统一的分析与处理，让地下水环境监测工作能够做到统筹兼顾，为地下水环境的监测提供有力的支持与保障。

6 结语

随着现阶段城乡一体化进程的加快，各类污染物质排放到水体中，从而造成地下水环境不断恶化。同时，政府为了保障地下水环境的安全，在一定程度上缓解水资源的污染问题，要求相关部门和工作人员对地下水环境进行全面的监控与分析，提高地下水环境监测技术人员的管理意识，利用现代技术实现对地下水环境的自动监测，优化原有的地下水环境监测技术，为地下水环境监测工作提供支持，确保地下水环境监测的质量，为我国地下水环境监测工作的开展奠定基础。