天津市地下水主要污染物構(gòu)成及防治措施研究

董曉敏，張 愛(ài)，顧新洲

（天津市水文水資源勘測(cè)管理中心，天津 300061）

天津市屬于水資源嚴(yán)重短缺的城市，人均水資源占有量?jī)H為160 m3，加上引灤入境水，人均僅380 m3。2000年總用水量為22.94×108m3，其中地下水開(kāi)采量高達(dá)8.32×108m3。地下水作為水資源的重要組成部分，對(duì)緩解天津市水資源危機(jī)起了非常重要的作用。然而，由于遭受著不同程度的污染，嚴(yán)重影響天津市供水安全。

開(kāi)展天津市地下水污染防治及修復(fù)技術(shù)研究，對(duì)于促進(jìn)天津市地下水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用、保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及國(guó)家“十二五”規(guī)劃的順利實(shí)施都具有十分重要的意義。

1 地下水污染現(xiàn)狀

根據(jù)2001年天津市地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)與污染調(diào)查結(jié)果，天津市山區(qū)地下水中檢出率大于80%的微量無(wú)機(jī)組分有NH4+、NO3-和F-，檢出率在80%～30%的有 Fe、As-、Cd、Cu、Hg、NO3-、NO2-， 檢出率小于10%的有Pb、Cr6+、Mn；山區(qū)地下水中檢出率高達(dá)90%以上的微量有機(jī)組分有高錳酸鹽指數(shù)、有機(jī)氯，檢出率在90%～10%的有揮發(fā)酚、陰離子洗滌劑，其他一些微量有機(jī)物檢出率較低，如氰化物等檢出率小于10%。有機(jī)氯、陰離子洗滌劑等人工合成化合物出現(xiàn)在山區(qū)地下水中，表明山區(qū)地下水有機(jī)污染程度較為嚴(yán)重。

天津市平原區(qū)地下水中檢出率大于80%的微量無(wú)機(jī)組分有 NH4+、F-、Fe 和 As-，檢出率在 80%～10%的有可溶性磷、Mn、Cu、Hg、NO3-、NO2-， 檢出率小于10%的有Pb、Cr6+、Cd；平原區(qū)地下水中檢出率高達(dá)90%以上的微量有機(jī)組分有高錳酸鹽指數(shù)、有機(jī)氯、石油，檢出率在90%～10%的有有機(jī)磷、陰離子洗滌劑，其他如揮發(fā)酚、氰化物等檢出率小于10%。有機(jī)氯、陰離子洗滌劑等人工合成化合物在天津市深層地下水中已有檢出，表明平原地區(qū)深層地下水受到不同程度的有機(jī)污染。

總體來(lái)看，天津市山區(qū)地下水水質(zhì)較好，絕大多數(shù)滿足Ⅲ類地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，僅個(gè)別取樣點(diǎn)水質(zhì)類別達(dá)到Ⅴ類，主要原因是地下水中氨氮超標(biāo)。平原淺層地下水水質(zhì)普遍差，除北部地區(qū)薊縣和寶坻為Ⅳ類外，其他區(qū)縣均為Ⅴ類。人為污染是造成NH4+、Cl-、Fe、Mn、陰離子洗滌劑、有機(jī)氯等超標(biāo)的主要原因。

2 地下水中主要污染物成因分析

2.1 氨氮（NH4+）

天津市淺層地下水中氮的來(lái)源有以下幾種：①降水中的氮，包括：NH3、NO3-；②礦物肥料中的氮，包括：NH3、NO3-；③混合肥料、植物殘?jiān)械牡ǎ河袡C(jī)氯、蛋白質(zhì)；④生活污水中的氮，包括；NH4+、NH3、有機(jī)氯；⑤大氣中的氮，包括：N2。 其中，生活污水中的氮是主要來(lái)源。

氨氮進(jìn)入淺層地下水有以下幾種途徑或方式：①含氨氮的污染物的地表水入滲補(bǔ)給；②NH3經(jīng)過(guò)分解作用形成NH4+；③有機(jī)氮經(jīng)過(guò)成氨作用形成NH4+；④蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)分解作用形成NH4+；⑤N2經(jīng)過(guò)固氮作用形成蛋白質(zhì)再經(jīng)過(guò)分解作用形成NH4+；⑥N2經(jīng)過(guò)脫氮作用形成NO3-再經(jīng)過(guò)生物化學(xué)作用形成NH4+。其中，含氨氮污染物的地表水入滲補(bǔ)給是主要污染途徑。

天津市深層地下水含水介質(zhì)不與地表含氮污染源接觸，因此深層地下水中氨氮污染是淺層地下水補(bǔ)給所造成。天津市有近萬(wàn)眼廢舊機(jī)井，是深層地下水污染主要途徑。

2.2 陰離子洗滌劑和有機(jī)氯

陰離子洗滌劑和有機(jī)氯都是人工合成化合物，因此城市廢污水是天津市淺層地下水中陰離子洗滌劑的主要來(lái)源。其中，陰離子洗滌劑通過(guò)污水河道入滲和污水灌溉入滲方式進(jìn)入天津市淺層地下水中，有機(jī)氯通過(guò)農(nóng)田灌溉入滲或降水入滲方式進(jìn)入天津市淺層地下水中。

2.3 石油

天津市僅在大港發(fā)現(xiàn)地下水石油超標(biāo)現(xiàn)象，無(wú)疑與大港油田及化工生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)，是人為污染造成的。從不同含水層組地下水平均石油含量大小分布看，淺層地下水遭受石油污染程度較深層地下水要嚴(yán)重得多。

大港油田和石油化工企業(yè)產(chǎn)生的地表含油廢棄物是淺層地下水石油污染的污染源，降水淋濾入滲是其主要污染途徑。

3 地下水污染防治措施

3.1 工程措施

3.1.1 開(kāi)展地表污染源調(diào)查和治理

地下水污染主要來(lái)源于地表污染源，包括工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、生活污水及垃圾。因此，治理地下水污染，首先應(yīng)開(kāi)展污染源調(diào)查，調(diào)查工業(yè)污染源的分布范圍、排污情況、污水處理情況等；調(diào)查農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)藥使用情況及分布范圍，減少化肥農(nóng)藥使用量，控制低效高殘留農(nóng)藥使用；調(diào)查生活污水排放和生活垃圾處理情況。其次，有針對(duì)性開(kāi)展污染源治理工作。

3.1.2 開(kāi)展廢井回填工作

天津市地下水開(kāi)采井的特點(diǎn)是數(shù)量多、密度大、井結(jié)構(gòu)類型多、機(jī)井老化嚴(yán)重、病廢井?dāng)?shù)量多。根據(jù)2001年全市的機(jī)井普查資料統(tǒng)計(jì)，病態(tài)使用井為1 511眼，病態(tài)備用井為338眼，病態(tài)封存井為736眼，已報(bào)廢但未申請(qǐng)回填的1 042眼，合計(jì)3 627眼。這些井已成為天津市深層地下水咸水串層、深層地下水遭受淺層地下水或地表水污染的重要通道。因此，應(yīng)建立病廢井維修回填制度，有計(jì)劃開(kāi)展廢井回填工作。

3.1.3 開(kāi)展原位生物修復(fù)技術(shù)研究及應(yīng)用

眾所周知，水、土系統(tǒng)具有一定的自凈能力。為了充分發(fā)揮水、土系統(tǒng)的凈化功能，科學(xué)家們提出了原位生物修復(fù)技術(shù)，采用在野外試驗(yàn)井中加入少量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和分離培養(yǎng)的反硝化細(xì)菌菌液的試驗(yàn)方法，進(jìn)行了硝態(tài)氮污染地下水原位微生物修復(fù)技術(shù)研究。結(jié)果表明，地下水中NO3-的最大去除率達(dá)到98.8%。由于天津市有機(jī)污染嚴(yán)重，在有機(jī)污染較為嚴(yán)重地區(qū)可針對(duì)性開(kāi)展原位生物修復(fù)試驗(yàn)，并在全市推廣應(yīng)用。

3.2 非工程措施

3.2.1 嚴(yán)格地下水取水許可管理

天津市對(duì)地下水資源的不合理開(kāi)發(fā)利用已產(chǎn)生了許多地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，如地下水位持續(xù)下降、地面沉降、地下水污染等。嚴(yán)格水資源論證制度，對(duì)于直接從地下取水并需申請(qǐng)取水許可證的新建、改建、擴(kuò)建的建設(shè)項(xiàng)目，業(yè)主應(yīng)進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目水資源論證，作為水資源主管部門(mén)審批地下水取水許可的主要技術(shù)依據(jù)。逐步壓縮地下水開(kāi)采量，達(dá)到采補(bǔ)平衡，使地下水水位得以恢復(fù)，地下水生態(tài)環(huán)境得以改善。

3.2.2 尋找替代水源

隨著南水北調(diào)的實(shí)施，天津市水資源形勢(shì)將得到緩解，同時(shí)應(yīng)大力開(kāi)發(fā)非常規(guī)水源，鼓勵(lì)海水淡化、再生水回用、雨洪水資源利用等，替代深層地下水，使深層地下水作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源得以保護(hù)。

3.2.3 加強(qiáng)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

完善地下水資源監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，及時(shí)掌握地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化。對(duì)涵養(yǎng)水源區(qū)、大型供水水源地、污灌區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，同時(shí)對(duì)地表污染源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為污染治理提供科學(xué)依據(jù)。

[1]天津市水利局.2001年水資源公報(bào)[R].天津：天津市水利局，2002.

[2]天津市水文水資源勘測(cè)管理中心.天津市地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)與污染調(diào)查 [R].天津：天津市水文水資源勘測(cè)管理中心，2004.

[3]天津市龍脈水資源咨詢中心.天津市地下水研究 [R].天津：天津市龍脈水資源咨詢中心，2008.