大連市地下水環(huán)境質(zhì)量狀況及污染防治對策

孫 鵬 李 潔

(大連市環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 11602)

1 引 言

近年來，大連市地下水出現(xiàn)了部分地區(qū)超采嚴(yán)重、海水入侵范圍加大、有機(jī)污染物有檢出的現(xiàn)象，基于地下水的戰(zhàn)略資源特性和地下水污染的嚴(yán)峻形勢，地下水的保護(hù)和污染治理對保障大連市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。而目前大連地區(qū)的地下水污染現(xiàn)狀、來源不清，污染防治措施針對性不強。因此加強大連市地下水污染防治工作非常重要。

2 大連市地下水環(huán)境質(zhì)量狀況

2.1 監(jiān)測點位的布設(shè)

2.1.1 水質(zhì)監(jiān)測點位

按地調(diào)局《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評價規(guī)范》(DD2008－01)要求，在區(qū)域調(diào)查的基礎(chǔ)上，按1:25 萬的精度布設(shè)采樣點，山區(qū)和丘陵區(qū)按1 組/(100～200)平方千米，平原地區(qū)按(3～4)組/100 平方千米采集，分區(qū)隨機(jī)取樣，在大連市全市區(qū)域布設(shè)215 個采樣點。

具體點位分布情況見表1。

2.2 分析項目

理化指標(biāo)(13 項):pH、氯化物、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氟化物、硫酸鹽、氰化物、揮發(fā)酚、陰離子洗滌劑;重金屬指標(biāo)(10 項):鐵、錳、銅、鋅、汞、砷、鎘、六價鉻、鉛、硒;細(xì)菌學(xué)指標(biāo)(2 項):細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群。

2.3 地下水質(zhì)量現(xiàn)狀評價

2.3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

除有機(jī)項目以外指標(biāo)執(zhí)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848－1993);有機(jī)污染物的評價采用《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749－2006)和美國EPA 飲用水標(biāo)準(zhǔn)中的相同指標(biāo)限值作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

表1 大連市地下水水質(zhì)監(jiān)測點位分布統(tǒng)計表

2.3.2 評價方法

(1)單因子評價法:進(jìn)行各單項參數(shù)評價，按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848－1993)劃分為5 類，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，當(dāng)不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時，從優(yōu)不從劣。單點地下水質(zhì)量由選測指標(biāo)的最高類別決定。

(2)綜合評價方法:以地下水監(jiān)測資料為依據(jù)，執(zhí)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848－1993)中的加附注的綜合評價方法，選取pH、氯化物、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氟化物、硫酸鹽、鐵、錳、硒等13 個監(jiān)測項目的監(jiān)測值進(jìn)行評分，再將細(xì)菌學(xué)指標(biāo)評價類別注在級別定名之后。相關(guān)計算公式和分級標(biāo)準(zhǔn)如下:

表2 單項組分評價分值

綜合評價分值

式中:F——各單項組分評分值Fi 的平均值;

Fmax——單項組分評分值Fi 的最大值;

n——項數(shù)。

2.3.3 單指標(biāo)評價結(jié)果

2.3.3.1 各常規(guī)指標(biāo)含量特征

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848－1993)所規(guī)定的元素含量限值，按照地下水質(zhì)量分級對地下水各樣品進(jìn)行分類統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表4。

由表中可知，大連市地下水中揮發(fā)酚、陰離子洗滌劑、砷和六價鉻4 種指標(biāo)含量均符合地下水Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn);pH、高錳酸鹽、氟化物、氰化物、鐵、錳、銅、鋅、汞、鎘、鉛、硒和細(xì)菌總數(shù)等13 種指標(biāo)含量以Ⅰ類水質(zhì)為主;氯化物、總硬度、亞硝酸鹽氮和硫酸鹽4 種指標(biāo)含量以Ⅱ類水質(zhì)為主;溶解性總固體、氨氮和硝酸鹽氮3 種指標(biāo)含量以Ⅲ類為主，總大腸菌群以Ⅳ類為主。大連市地下水中氰化物、揮發(fā)酚、陰離子洗滌劑、銅、鋅、汞、砷、鎘、六價鉻和鉛等10 項指標(biāo)含量符合地下水Ⅲ類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，即適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水，其余15 項均存在超標(biāo)點位。

表3 地下水質(zhì)量級別劃分標(biāo)準(zhǔn)

表4 大連市淺層地下水單因子質(zhì)量評價所占比例(%)統(tǒng)計表

從各超標(biāo)污染物超標(biāo)率比對可知，影響大連地區(qū)地下水質(zhì)量的主要因子是總大腸菌群，其他依次是硝酸鹽氮、總硬度、氨氮、細(xì)菌總數(shù)、溶解性總固體、氯化物和亞硝酸鹽氮。

2.3.3.2 地下水水質(zhì)分布

本研究利用ArcGIS 反距離加權(quán)空間插值法將點狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為面狀數(shù)據(jù)，進(jìn)行大連市地下水質(zhì)量的區(qū)域評價，結(jié)果可知，大連市Ⅴ類地下水分布面積最大，集中分布在中心城區(qū)、旅順口區(qū)和瓦房店市，其他區(qū)域也有一定面積的分布;Ⅳ類水質(zhì)主要分布在普蘭店市和金州新區(qū);Ⅲ類水質(zhì)主要分布在莊河市，在旅順口區(qū)、金州新區(qū)和普灣新區(qū)也有小面積分布。莊河市地下水水質(zhì)明顯優(yōu)于其他區(qū)域。

2.3.4 綜合評價結(jié)果

根據(jù)215 眼水井的綜合評價分值F 統(tǒng)計，大連市地下水質(zhì)量級別主要為良好與較差;莊河市和普蘭店市地下水水質(zhì)優(yōu)于其他區(qū)域;中心城區(qū)、旅順口區(qū)、金州新區(qū)和瓦房店市大部分為較差水質(zhì);保稅區(qū)僅有1 個點為良好，其余均為較差和極差;長海縣良好水質(zhì)僅比較差水質(zhì)多1 個點位。92 眼飲用水井中，水質(zhì)良好以上的為52 眼，占飲用水井的56.5%，其余水質(zhì)均為較差。

細(xì)菌學(xué)指標(biāo)評價結(jié)果顯示，除莊河市總大腸菌群超標(biāo)率較低外，其他區(qū)域超標(biāo)率都大于50%，且中心城區(qū)、保稅區(qū)、瓦房店市和長海縣超標(biāo)率已達(dá)到了100%，說明總大腸菌群指標(biāo)已對大連市地下水質(zhì)量造成較重的影響。詳見表5。

表5 大連市地下水綜合評價統(tǒng)計表

2.4 地下水污染現(xiàn)狀評價

2.4.1 評價指標(biāo)

依據(jù)地下水質(zhì)量評價結(jié)果，選取總大腸菌群、硝酸鹽氮、總硬度、氨氮、細(xì)菌總數(shù)、溶解性總固體、氯化物和亞硝酸鹽氮作為大連市地下水標(biāo)準(zhǔn)中常規(guī)指標(biāo)污染現(xiàn)狀評價因子。

2.4.2 評價方法

采用污染指數(shù)法Pi 進(jìn)行地下水污染評價，分級標(biāo)準(zhǔn)見表6。

其中:Pi—i 指標(biāo)的污染指數(shù);Ci—i 指標(biāo)的測試結(jié)果;C0—無機(jī)組分i 指標(biāo)的對照值，本研究采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值作為對照值(主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量);CⅢ—為i 指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)，即Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。

表6 地下水污染指標(biāo)分級表

2.4.3 污染現(xiàn)狀評價結(jié)果

根據(jù)215 組地下水水質(zhì)中總大腸菌群、硝酸鹽氮、總硬度、氨氮、細(xì)菌總數(shù)、溶解性總固體、氯化物和亞硝酸鹽氮等8 項指標(biāo)的監(jiān)測分析數(shù)據(jù)，利用ArcGIS 空間分析平臺，得到大連市地下水污染評價圖，從而得出大連市各行政區(qū)域地下水存在不同程度污染的結(jié)論。

(1)總大腸菌群:大連市地下水中總大腸菌群極重污染面積最大，遍布大連市各區(qū)域;未污染面積僅零星分布在莊河市、普灣新區(qū)和金州新區(qū)。

(2)硝酸鹽氮:大連市地下水中硝酸鹽氮分布較廣的主要是輕污染和中污染區(qū)，各行政區(qū)域都有分布;未污染地區(qū)主要分布在莊河市和普蘭店市，瓦房店市、普灣新區(qū)、金州新區(qū)和旅順口區(qū)有零星分布;除莊河市外，其他區(qū)域都存在較重污染和嚴(yán)重污染區(qū);極重污染區(qū)主要分布在旅順口區(qū)、甘井子區(qū)，普蘭店市和瓦房店市有小面積分布。

(3)總硬度:大連市地下水中總硬度未污染區(qū)分布占總面積的56.6%，主要分布在莊河市、普蘭店市和瓦房店市，旅順口區(qū)、高新園區(qū)、金州新區(qū)、長興島臨港工業(yè)區(qū)和長海縣也有小面積分布;較重～極重污染區(qū)主要分布在普灣新區(qū)西北部、保稅區(qū)大孤山半島和甘井子區(qū)北部。

(4)氨氮:大連市地下水中氨氮分布最廣的是中污染區(qū)，主要分布在旅順口區(qū)、普蘭店市和莊河市;較重～極重污染區(qū)主要分布在普蘭店市和普灣新區(qū)的西北部以及瓦房店市和長興島臨港工業(yè)區(qū)的大部分面積，在旅順口區(qū)中部、甘井子區(qū)東北部、花園口經(jīng)濟(jì)區(qū)和莊河市西北角也有小面積分布;未污染區(qū)域僅占全市面積的0.02%，分布在普灣新區(qū)中部和普蘭店市東北部。

(5)細(xì)菌總數(shù):大連市地下水中細(xì)菌總數(shù)分布最廣的是未污染區(qū)，主要分布在莊河市、普蘭店市、普灣新區(qū)和長海縣大部，瓦房店東南部、金州新區(qū)東部和旅順口區(qū)西南地區(qū)也有大面積分布，花園口經(jīng)濟(jì)區(qū)、長興島臨港工業(yè)區(qū)、甘井子區(qū)和高新園區(qū)有零星分布;較重～極重污染區(qū)主要分布在金州以南地區(qū)和瓦房店市西北地區(qū)。

(6)溶解性總固體:大連市地下水溶解性總固體分布最廣的是中污染區(qū)，主要分布在普蘭店市南部和瓦房店市中部;其次是未污染區(qū)，主要分布在莊河市和普蘭店市東北部，在金州新區(qū)、高新園區(qū)、旅順口區(qū)和長海縣有零星分布;較重～極重污染區(qū)主要分布在普灣新區(qū)西北部、保稅區(qū)大孤山半島和甘井子北部，在瓦房店市北部、普蘭店市南部和旅順口區(qū)北部還有零星分布。

(7)氯化物:大連市地下水中氯化物分布最廣的是未污染區(qū)，主要分布在莊河市、瓦房店市、普蘭店市、普灣新區(qū)東部、保稅區(qū)、高新園區(qū)和長海縣大部分區(qū)域;輕污染和中污染主要分布在普蘭店市南部、金州新區(qū)東西部沿海地帶、甘井子區(qū)和市內(nèi)三區(qū)大部和旅順口區(qū)中部;較重～極重污染區(qū)主要分布在普灣新區(qū)西北部、保稅區(qū)大孤山半島和甘井子北部，在旅順口區(qū)中部和瓦房店市西南地區(qū)還有小面積分布。

(8)亞硝酸鹽氮:大連市地下水中亞硝酸鹽氮分布最廣的是未污染區(qū)，主要分布在莊河市北部、瓦房店市、普蘭店市西部、普灣新區(qū)東部、金州新區(qū)東北部、高新園區(qū)西部、旅順口區(qū)西部與東北部和長海縣大部分地區(qū);輕污染區(qū)主要分布在莊河市東部與西北部和普蘭店市東部;中污染區(qū)主要分布在莊河市西南部;較重～極重污染區(qū)主要分布在長興島臨港工業(yè)區(qū)西部、保稅區(qū)大孤山半島、金州新區(qū)與甘井子區(qū)交界處和市內(nèi)三區(qū)，在瓦房店市東南部與普蘭店市交界處、普灣新區(qū)中部沿海地帶也有小面積分布。

3 地下水污染防治對策及建議

3.1 污染來源

大連市地下水污染主要來源于以下幾個方面:①生活、農(nóng)業(yè)種植和工業(yè)生產(chǎn)“三廢”污染;②漁業(yè)養(yǎng)殖、水產(chǎn)加工區(qū)地下水氯化物超標(biāo)污染;③海水入侵;④大氣沉降影響淺層地下水。

3.2 大連市地下水污染防治現(xiàn)狀

隨著大連城市化的快速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，水資源問題日益突出。地下水作為大連市水資源的重要組成部分，其供水量約占全市供水量的22.0%。大連市政府嚴(yán)格貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》和《遼寧省地下水資源保護(hù)條例》、《遼寧省禁止提取地下水規(guī)定》(省政府令第255 號)等有關(guān)規(guī)定，由大連市水務(wù)局負(fù)責(zé)從2013年開始封閉地下水取水工程，計劃到2015年全市封閉地下水取水井1681 眼，削減取水量0.57 億立方米。截至2014年6月，我市共封閉地下水取水井687 眼(完成總計劃的41%)，削減地下水開采量2551.67 萬立方米(完成總計劃的45%)。

3.3 大連市地下水污染防治措施

大連市地下水污染防治工作在各級領(lǐng)導(dǎo)的重視下取得了一些進(jìn)展，但是仍存在亟待解決的問題，有必要從技術(shù)與管理的角度，提出地下水污染防治的對策與建議，改善大連市地下水環(huán)境狀況，實現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用。

3.3.1 開展污染源調(diào)查與污染途徑分析

針對具體污染地區(qū)開展污染源調(diào)查，從工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活等方面入手，確定主要污染源和次要污染源，識別主要污染物質(zhì);針對重點污染源開展詳細(xì)調(diào)查，查明其周邊地下水環(huán)境狀況;研究污染源與地下水狀況的關(guān)系及污染物進(jìn)入土壤、地下水的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為地下水污染治理工程提供科學(xué)依據(jù)。

3.3.2 妥善處理污染源，切斷污染途徑

目前地下水污染的控制主要就是清除污染來源和切斷污染途徑兩種方式。針對大連市不同地下水污染來源，采取不同的防治措施。

(1)加強垃圾填埋場選址和運行監(jiān)管，對于已建設(shè)的生活垃圾填埋場，要做好維護(hù)管理工作，杜絕滲漏污染地下水;新建的垃圾填埋場要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置防滲層，建設(shè)雨污分流系統(tǒng)和滲濾處理工程;對于已污染地下水的生活垃圾填埋場，要及時開展?jié)B濾液引流、終場覆蓋等修復(fù)工作;逐步清除和整治非正規(guī)垃圾堆放和填埋場。

(2)采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備，提高資源利用效率，開展相關(guān)減排技術(shù)研究，實現(xiàn)污染物的少排放或零排放;提高企業(yè)污水處理廠和廢氣處理裝置的處理率，從而減少和消除有害物質(zhì)的排放量。加強排污管道防滲措施，完善下水管道系統(tǒng)，注意其封閉性，隔離污水運輸線。

(3)對于影響地下水安全的農(nóng)業(yè)畜禽養(yǎng)殖及面源污染，需嚴(yán)格按照國家對面源污染控制所制定的法律規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):《生活垃圾處理技術(shù)指南》(建城［2010］61 號)、《農(nóng)村生活污染防治技術(shù)政策》(環(huán)發(fā)［2010］20 號)、《農(nóng)村生活污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ574－2010)、《化肥使用環(huán)境安全技術(shù)導(dǎo)則》(HJ555－2010)以及《農(nóng)藥使用環(huán)境安全技術(shù)導(dǎo)則》(HJ556－2010)，采取綜合整治方法。

(4)對于礦山開采區(qū)，為避免地下水硬度增高，礦排水必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚缓笈欧?同時所關(guān)停的采選砂石場還應(yīng)完成植被恢復(fù)工作。

(5)對加油站等潛在污染源，可參照北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《埋地油罐防滲漏技術(shù)規(guī)范》，規(guī)范加油站的防滲漏管理措施，開展專項執(zhí)法檢查，要求其在地下水流向下游方向設(shè)置監(jiān)控井，對已出現(xiàn)漏油污染的加油站立即停業(yè)拆除油罐和清除受污染土壤，采取抽水改變地下水流向等方法，控制污染范圍擴(kuò)大，逐步消除污染。

3.3.3 采用先進(jìn)的地下水治理技術(shù)

地下水污染控制技術(shù)歸納起來主要有:物理處理法、水力法、抽出處理法、化學(xué)法和生物修復(fù)法。針對大連市的污染特點，可采用不同的治理技術(shù)。硝酸鹽氮超標(biāo)的治理可采用生物反硝化去氮，即在厭氧和有適量所需營養(yǎng)物的條件下，利用反硝化微生物將硝酸鹽最終還原為氮氣的過程，無廢液產(chǎn)生，而且處理費用較低。對于工業(yè)污染源遺留的部分土壤和地下水污染區(qū)和高風(fēng)險區(qū)，可以采用固化方法和植物修復(fù)。在工業(yè)區(qū)土壤內(nèi)添加石灰、鋼渣等添加劑，降低土壤污染物的活化遷移能力，防止污染范圍的擴(kuò)大和轉(zhuǎn)移。同時多種植樹木和花草進(jìn)行植物修復(fù)。利用土壤中的粘土層，通過注射井在原位注入表面活性劑及有機(jī)改性物質(zhì)，使土壤中的粘土轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)粘土。經(jīng)改性后形成的有機(jī)粘土能有效地吸附地下水中的有機(jī)污染物。

3.3.4 推進(jìn)海水入侵防治工程

目前為止，我國還沒有治理海水入侵成功的范例。所以對于海水入侵當(dāng)前能采取的有效辦法還是以“防”為主。2014年10月1日開始施行的《大連市水資源管理條例》在這方面已先行一步。該條例規(guī)定，在地下水禁止開采區(qū)和限制開采區(qū)內(nèi)，不得興建新的地下水取水工程;禁止開采區(qū)內(nèi)已有的取水工程，應(yīng)限期封閉;限制開采區(qū)內(nèi)已有的取水工程，應(yīng)逐年削減取水量。在海水入侵地帶周圍及尚未侵入地區(qū)加強預(yù)防，控制入侵區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)展。已經(jīng)發(fā)生海水入侵的地區(qū)，采取有效措施加以治理緩解海水入侵的危害程度，使損失降到最低。

3.3.5 進(jìn)一步開展研究工作

結(jié)合大連市正在開展的污染土壤修復(fù)試點工作，對受工業(yè)污染的土壤和地下水，開展深入的監(jiān)測、調(diào)查、分析、研究，在逐步開展污染土壤清除和修復(fù)工作的同時，開展地下水污染修復(fù)的研究試點工作。

3.3.6 其它有效管理措施

其它有效管理措施:①加強宣傳教育，提高公眾地下水保護(hù)意識;②加強部門協(xié)調(diào)，提高信息共享率;③提高監(jiān)測井功能，建立地下水監(jiān)測網(wǎng);④建立信息系統(tǒng)集成和發(fā)布系統(tǒng);⑤合理配置地表水和地下水;⑥進(jìn)一步完善地下水資源管理制度;⑦調(diào)整工業(yè)布局，合理規(guī)劃建設(shè)項目;⑧強化執(zhí)法監(jiān)督，嚴(yán)格查處環(huán)境違法行為。

4 建 議

(1)開展詳細(xì)調(diào)查，查明各風(fēng)險源周邊地下水環(huán)境狀況，重點針對“雙源”(地下水飲用水水源和污染源)深入開展詳細(xì)調(diào)查評價，以查明各風(fēng)險源周邊地下水環(huán)境狀況，提高風(fēng)險評價精度。

(2)加強部門協(xié)調(diào)，提高信息共享率，強化國土資源、水務(wù)、環(huán)保等部門協(xié)作配合，明確責(zé)任分工，發(fā)揮各自的資源和技術(shù)優(yōu)勢，形成整體合力，建立信息共享機(jī)制，及時通報情況，聯(lián)合處理各類污染隱患和問題。

(3)提高監(jiān)測井功能，整合和新建部分監(jiān)測井，建成高精度的區(qū)域地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)和污染源專項監(jiān)控網(wǎng)，以更好的掌握地下水污染趨勢變化，為制訂有效的地下水污染控制和防治對策提供技術(shù)依據(jù)。

(4)建立基于空間地理信息的地下水資源與環(huán)境管理、評價與信息發(fā)布系統(tǒng)，以便及時分析、預(yù)測地下水水質(zhì)狀況，適應(yīng)政府和有關(guān)部門的管理需要。

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