省级地下水环境监测体系建设与应用——以四川省为例

张雨晴，郑 颖，华兴国，苟雪梅，龙 泉

(四川省生态环境科学研究院，成都 610041)

地下水是重要的战略水资源，在发达国家，地下水构成水环境监测体系的重要考虑[1]，国内，前期地下水相关工作由水利部门、国土部门开展[2]，地下水监测服务于水利建设规划、抗旱除涝、治沙治碱、合理开发利用地下水资源，以及防止地下水过量开采引起的地面沉降和地下水污染造成的地质环境破坏；地下水污染防治工作于2018年国务院机构改革后集中于生态环境部[3]，围绕地下水污染防治的监测工作部署逐渐起步，颁布了《地下水环境监测技术规范》(HJ/T 164-2004)等文件，开展全国饮用水水源基础环境调查及评估工作，提出“全面建立地下水环境监管体系”的要求[4～6]，主要开展对象对地下水饮用水源，系统的环境监测体系亟待建设[7]。

对于地下水环境监测体系的研究，目前多针对个别项目，而缺少地区性的地下水环境监测体系研究，如陈志平总结工程经验提出具体的华岩隧道地下水环境动态监测体系[8]；对地下水环境管理体系的研究则更多聚焦于理论对策的探讨，缺少对具体地区的系统性研究，如张继路对我国整体地下水管理体系在法规政策、工作经费投入等方面提出了对策和建议[9]，而以具体地区为实例，兼顾监测体系建设方法和应用分析的研究相对较少。

四川省率先全国由省级层面组织实施了《地下水环境调查评估与能力建设》项目，项目开展的布点打井是监测体系建设的必要工作、水质调查评估有体现了监测体系的实际应用，可作为探讨地下水监测体系建设的实例，另一方面，该区域水文地质条件复杂，涵盖三种地下水类型，而饮用水源和地下水污染源数量众多，分布较广、地下水污染源种类丰富，故该省地下水监测体系建设对全国各区域开展该项工作具有普遍的借鉴意义。因此，本文以四川省为例，文章第1章回顾地下水环境监测工作基础，第2章利用《地下水环境调查评估与能力建设》项目公开资料总结建设监测体系的主干与工作要点，第3章从体系应用于地下水环境管理分析建设成效，第4章进行结果总结并展望监测体系支撑地下水污染防治潜能。

本文研究目的为提炼总结监测体系建设主要工作，及体系提升监管能力的具体情景，给出区域层面地下水环境监测体系建议，以供国内各环境管理部门借鉴参考，具有推动形成系统全面的地下水监测体系、支撑地下水污染防治工作的实际意义，有助于各区域实现《水污染防治行动计划》《地下水污染防治实施方案》《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》《生态环境监测规划纲要(2020-2035年)》等文件提出的地下水环境监测能力及监管能力建设要求。

1 研究区域概况

1.1 水文地质条件

全省地下水资源量约600亿立方米，但由于境内地表水资源较丰富，地下水开采量也不很大，地下水源约占总供水量的4%，在红层盆地高人口密度地区相对较高，为30%～60%。

省内地下水类型分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶水和基岩裂隙水三大类。

松散岩类孔隙水主要分布于省内平原及西北部草原，其余则零星分布于山间河谷平坝地带，地层以砂砾卵石层为主。平原区域松散岩类孔隙水循环交替快，其补给来源主要有降水、地表水、农田水和平原周边基岩裂隙水及江河入口处孔隙水；排泄主要有蒸发、水平排泄、排于江河渠系(以枯平水期为甚)汇集后排出区外及人工开采(主要开采上部含水层)三种方式。

碳酸盐岩岩溶水主要分布于盆周及西南山地、盆东及高原局部地段。据岩性组合差异分为碳酸盐岩类裂隙溶洞水和碎屑岩、碳酸盐岩溶洞裂隙水(碳酸盐岩占30～70%)，两者富水性一般是前者大于后者。岩溶不仅受地质构造、岩性的严格控制，且受气候、降雨影响，而岩溶水又与岩溶发育程度密不可分。由于地区气候温和，热量较充足，雨量充沛，因此岩溶发育，岩溶水以接受大气降水补给为主，并主要通过岩溶暗河、管道或以泉形式排泄。

基岩裂隙水分为碎屑岩类孔隙裂隙水和变质岩、岩浆岩裂隙水，分布在东部盆地(红层)广大地区和局部盆周山地、西南山地及高原区。浅层碎屑岩孔隙裂隙水补给以大气降雨和地表水入渗为主，常在沟上游及四周得到补给，经短暂径流，在沟底或沟下游以泉形式排泄。

图1 四川省水文地质图[10]Fig.1 Hydrogeological map of Sichuan Province

1.2 前期地下水监测历史

2009年开始，国土资源厅在省会城市周边持续开展国家地下水水质环境监测工作，考约30个核点位，主要监测平原第四系松散岩类孔隙潜水水位、水温和水质的动态变化特征，研究该区地下水动态变化特征以及地下水开发引起的地质环境问题，实现对平原地下水环境的动态评价；此后，原国土资源厅和水利厅对约400个国家地下水监测工程站点开展监测和运维工作，利用国家地下水监测工程建成的基础监测设施、数据自动采集传输存储系统以及信息应用服务系统，获取水位、水质等地下水动态监测数据，分析研究地下水超采、质量以及由此引起的环境地质问题，实现对主要平原盆地地下水动态评价。2019年以前，区域地下水监测井多分布在省会城市及周边城市，其中属于生态环境部门的类别包括土壤污染详查监测井、建设项目环评要求设置的地下水污染跟踪监测井、《水污染防治法》要求的污染源地下水水质监测井、地下水型饮用水水源开采井、土壤污染状况详查监测井。

2 地下水环境监测体系形成

通过实施全域地下水环境调查评估与能力建设项目，四川省初步建成并不断完善地下水监测体系，公开资料显示该部分工作主要分为三个阶段[11]，首先是全省“双源”(集中式地下水型饮用水源和地下水污染源)调查工作；根据调查结果，结合国家地下水环境质量考核、省级“双源”重点源监测、重点排污单位自行监测等水质评价结果，选取具有代表性的进行布点建井及开展监测工作，最后在此基础上搭建信息化平台，进一步实现地下水信息数据化与地下水管理智能化。

图2 地下水监测体系示意图Fig.2 Schematic diagram of groundwater monitoring system

2.1 全省“双源”调查

自2019年开始，全省范围内建立并持续完善地下水“双源”清单，根据《地下水环境状况调查评价工作指南》(下称《指南》)，双源调查对象清单通过资料收集分析、现场踏勘、人员访谈等方式完成。这一阶段获取的“双源”信息除基础的名称、地理位置、所属水文地质单位外，还包括水源地的取水用水信息、工业污染源有毒有害物质排放情况等。

前期调查需要全面回顾生态环境部门掌握的污染源普查、土壤污染状况调查和详查、环境影响评价报告等信息，由于需要统计“双源”前期监测井建设情况，获取水利普查信息、矿山调查等资料，需要加强与水利、自然资源等部门协作和数据信息共享，以避免信息收集不足以及后期重复建设、重复投入的问题。同时，由于部分收集所得资料年限久远，记录信息与实际不符，如企业内部厂区布置变化、加油站是否关闭、水源地供水人口变化等，因此需要实地调研确认资料信息，同样的，时效性也要求清单完善过程中及时根据双源情况变化增补删减名录。

2.2 布点、建井及水质监测

全省各市(州)摸清辖区内“双源”分布情况后，为地下水调查评估工作方提供了详尽的基础资料，第二阶段实物工作量主要为筛选重点源进行地下水监测井布点建设、采样和检测工作[12]。

各类“双源”监测点个数和布点方法有主要根据地下水类型(孔隙水、岩溶水、裂隙水)及调查范围面积作区分。松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水三种地下水广泛分布于四川省各个水文地质分区[13]，因此布点时需充分参考“双源”调查阶段获取的水文地质信息。除《指南》建议的方法外，实际布点打井还综合考虑省内工业分布、人口聚集情况，同时采取尽量利用现有地下水监测井的原则，即2019年以前开展环评、重点监管单位自行监测工作中打的井以及民用井。采样和监测工作除严格遵守地下水环境监测井的建井技术要点、采样要点和测试要求以外，还需合理应对省内川西北高寒高海拔地区特殊气候条件影响，如在建井阶段，低温条件下施工作业滞后、高昼夜温差条件下水泥等材料强度劣化成井后结冰条件下无法采样与测样[14]等，因此这一阶段工期安排与工艺选择需要特别考虑省内各调查区域自然条件影响。

2.3 信息平台建设

在建设有为实现地下水数据快速集合、快速评估、快速应用，四川省省级层面组织建设四川省地下水环境管理决策系统平台及环境预测预警分析系统。系统目前处于建设初期，从少量公开资料来看，系统已经完成初期验收，预期到2025年底前，构建地下水污染预警预报、应急信息发布和综合信息社会化服务系统[15]。

环境数据信息化过程需调动多学科人才支撑、多个行政部门配合，应充分对接协调，并做好可追溯的工作记录，避免“行业壁垒”“行政壁垒”影响工作效率；同时，全省调查及评估工作涉及大量数据，且地下水关系民生，数据敏感性较高，因此平台建设一方面需要确保平台具有处理批量数据的算力，另一方面应通过安全数据传输、签订保密协议等加强数据保密工作。

3 地下水环境监测体系应用分析

随着地下水环境调查与能力建设项目开展，四川省地下水环境监测体系不断完善，得到了较好的应用，发挥管理支撑作用明显，下文将分析体系建设路径和具体表现。

图3 地下水监测体系应用示意图Fig.3 Schematic diagram of groundwater monitroing system application

3.1 进一步摸清全省地下水底图

项目“双源”调查工作有效缓解了地下水污染源点多面广、底数不清的问题，截止2022年底，全省21个市(州)共筛查建立地下水饮用水水源和地下水污染源清单16701个[16]，首次覆盖了全省所有的地下水类型和水文地质分区。“双源”清单中记录有详细的企业用地信息、周边敏感受体信息等，为批量识别地下水环境风险源提供了必要条件[17]，为筛选本次项目中重点调查对象(即开展地下水监测的对象)进行地下水监测布点提供了支撑依据。此基础之上，“双源”清单为“底数”地下水环境监测井“双源”覆盖率也是(地下水)中央储备库入库项目一个重要的项目绩效指标[18]。

3.2 分级监测网络协同运行

截止2022年底，省级层面地下水环境调查评估与能力建设项目建成超3050口地下水环境监测井[16]，根据《指南》方法，监测井布点分布与地下水类型耦合，孔隙裂隙水较多，岩溶地区较少。

分析目前省内存在的地下水监测点位，可将监测网络分为三级。一级(国家级)监测网络监测范围为国家地下水环境质量考核点位，分为区域点位、污染风险监控点位、饮用水源点位。二级(省级)为项目建成的3050口监测井，三级(市级)为主要综合了省内各个地级市土壤重点监管企业和地下水重点排污单位按照《环境监管重点单位名录管理办法》《地下水管理条例》《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》等文件要求布设的地下水自行监测井。一级、二级形成控制性监测面，三级监测点可用以补充一级、二级监测点在面上控制点的不足。

2020年以来，研究区域逐步启动三级网络监测工作。2021年，一级(国家级)监测结果表明地下水国控点位Ⅲ类及以上比例达到63.4%，主要超标指标为硫酸盐、铁、锰等[19]；截止2022年底，二级(省级)监测工作共选取595个重点源，建设了3050口地下水环境监测井开展地下水环境状况调查评估，完成了一个完整水文年(丰水期、平水期和枯水期)的采样监测工作，各市级生态环境主管部门将针对超过Ⅲ类水质的饮用水源类点位和超过Ⅳ类水质的污染源类点位组织开展调查评估；三级(市级)监测网络启动可追溯于土壤环境污染重点监管单位根据《工矿用地土壤环境管理办法(试行)》《工业企业土壤和地下水自行监测技术指南》等文件要求开展的自行监测，另有个别市(州)根据能力建设工作需要布设了区域控制点位[20]。

3.3 地下水“电脑”+“人脑”智慧管理

考虑保障区域地下水环境监测井稳定、安全、高效的运行，发挥其地下水环境长期监测的功效，四川省一方面针对已建成监测井运行情况开展了调研，梳理地下水监测井运维难点痛点[21]，另一方面开展地下水监测技术帮扶专题培训[22]。调研与培训使得省级与地方地下水监管队伍充分交流经验，培训中可针对调研问题补齐弱项，两个过程良性循环，有助于强化地下水环境监测井运维与管理，提高地下水监管队伍履职能力，提升全省地下水监管能力。

根据已公开资料，目前地下水环境管理决策系统已初步建成，使得四川省地下水信息化能力建设在全国各省(区、市)中走在前列，决策系统将数个市州多项信息展示于一个页面，将数据结果叠加于四川省地图上，以便管理人员进行数据可视化管理[15]；参考和四川省已经建成的其他环境管理平台信息，分析地下水环境管理决策系统主要功能包括数据实时上传与调取[23]，对环境质量进行预报、分析、评估[24]，可实现跨部门信息共享与监管赋能[25]，因而具有减少人员工作量、提高工作效率的优势。因此，得益于地下水监测体系建设，四川省地下水环境管理可通过“电脑”+“人脑”的模式进行，逐步从数字环保向智慧环保过渡。

4 结果与讨论

4.1 研究结果总结

本文将四川省地下水监测体系建设为三个阶段，第一阶段为全省地下水“双源”调查，这一阶段重点需协调各智能部门以确保收集信息的完整性，并定期更新“双源”信息以保持清单时效性；第二阶段为开展重点源布点、建井及水质监测，进行地下水质量评估，这一阶段需考虑各点位所在区域自然条件对工作产生的影响，调整方案工艺及工期；第三阶段为信息平台建设，这一“跨学科”工作易受“行业壁垒”影响，应做好各方沟通协调。

本文认为各阶段工作应用后，全省地下水“双源”清单底图更加清晰，有利于针对批量对象进行重点调查对象筛选，且为地下水项目绩效评估提供了底数；监测网络得到三级完善，国家级、省级监测得到市级监测补充，三级网络共同指导地下水监管工作根据水质评估结果精细化开展；监测体系相关培训提高了地下水监管队伍能力，系统平台进一步实现地下水工作信息化，“人脑+电脑”的模式逐步推动地下水智慧环保。

4.2 展望建议

本文认为，随着未来地下水环境管理各项工作持续开展，地下水监测体系可进一步完善，还具有更大的应用潜能，进一步支撑地下水污染防治体系建设。

4.2.1 完善地下水监测井运维管理

目前，国家并未针对地下水环境监测井运维管理出台规定，为保障监测井长期规范运行，加强各级监测井利用与系统管理是未来的一个工作方向。省级层面可研究出台相关指南规范，进一步保障地下水监测体系功能。统一规范和指南主要约束和指导省级生态环境部门组织建设的监测井运行维护管理进行，鼓励有条件的市(州)率先开展系统管理工作，定期进行现场勘查和影像资料收集，反馈问题至周边企业进行问题整改，及时排查周边隐患。市级及以下生态环境部门或企事业单位建设的监测井和在线监测站点的运行维护管理可参照执行。

4.2.2 与地下水重点工作互为支撑

“十四五”期间亟待开展地下水污染防治分区划分、地下水重点排污单位名录制定、地下水污染防治试验区建设多项工作。一方面初步建成的监测体系可支撑上述工作，即已经建设的监测井提供水质监测结果作为工作开展依据，而进行补充布点和调查以现有“双源”清单未开展布点调查的为重点；另一方面，除涉及调查工作需补充布点外，制定地下水重点排污单位名录后，名录单位也将按要求安装水污染物排放自动监测设备，开展地下水自行监测，由此三级(市级)监测对一(国家)二(省)级监测的补充更为全面，地下水监测体系得到进一步完善。

4.2.3 强化地下水测管协同

随着监测网络不断完善，未来可基于现有地下水环境管理决策系基础，开发地下水环境监测数据应用模块，提高数据管理实效，如整合纳入排污许可及水源地管理、项目环评等污染防治工作相关资料以实现综合管理；考虑四川省江河密布，地下水地表水交互密切，地下水质量关系长江黄河上游生态屏障安全，对下游生态环境质量具有重要影响，未来可针对水气土多介质污染迁移、跨行政区域污染事故纠纷，探索数据追溯对比机制，以决策系统提升突发环境事件应急响应时效。

5 结论

目前生态环境主管部门还没有形成较完整的地下水环境监测体系，本研究以四川省为例，探讨地下水环境监测体系建设与应用，为首次针对省域层面开展地下水环境监测体系开展系统研究，明晰了地下水环境监测体系建设路径与应用情景，有望助力提升地下水环境监测体系建设速度与运转效率，对于全国各级地下水监管对于具有现实参考意义。

各级环境保护主管部门应结合区域“双源”风险管控需要，以未来该省地下水环境管理需求为导向，在地下水监测体系建设过程中充分考虑各阶段工作要点，推动体系建设与应用互相强化，支撑地下水污染防治体系建设，提高地下水环境管理水平。

面对该省基础地质资料缺乏、现有监测井资料缺失、现有监测现状不明、现有地下水型、地下水监测因子难以确立的问题，