京津冀地區地下水污染防控指標體系構建及優化*

劉偉江 井柳新# 孫宏亮 孫愿平 王 東

(1.環境保護部環境規劃院，北京 100012；2.中兵勘察設計研究院，北京 100053)

地下水是京津冀地區的重要飲用水源和戰略資源[1]。但隨著京津冀經濟圈的快速發展，地下水污染問題日益顯現。經《華北平原地下水污染防治工作方案》顯示，京津冀地區地下水存在重金屬超標現象，主要分布在天津和河北石家莊、唐山等城市周邊及工礦企業周邊；局部地區有機物污染較重，主要分布在北京市南郊，河北石家莊、邢臺、邯鄲城市周邊等地區。《水污染防治行動計劃》(以下簡稱“水計劃”)和《京津冀協同發展生態環境保護規劃》均對水環境質量改善和飲用水源安全保障提出了較高要求。“水計劃”明確指出，到2020年地下水污染加劇趨勢要得到初步遏制，京津冀區域水生態環境狀況有所好轉。但地下水污染治理和修復難度大、成本高、周期長[2-3]。因此，為更加經濟、有效地開展京津冀地區地下水污染防控工作，明確重點工作方向，構建京津冀地區地下水污染防控指標體系尤為重要。

1 京津冀地區地下水污染防控指標體系構建

1.1 指標體系構建原則

1.1.1 科學性原則

選用的指標能夠科學、準確、客觀地反映京津冀地區地下水污染防控指標體系的內部結構關系，能較好地度量地下水環境保護的狀況和發展趨勢。

1.1.2 代表性原則

指標體系設置應具有代表性，能夠較好地反映京津冀地區地下水環境的狀況；各指標應相對獨立，避免產生過多的冗余數據。

1.1.3 實用性原則

指標的內容應簡明直觀，概念應完整明確，有關數據可獲得且便于計算；所選指標應與國家相應規劃充分銜接，能為區域可持續發展提供依據。

1.2 指標體系構建方法

綜合考慮京津冀地區地下水污染狀況、地下水污染源荷載、地下水飲用水源情況、地下水環境監管等因素，構建以目標層、準則層和指標層為框架的地下水污染防控指標體系。目標層為京津冀地區地下水污染防控；準則層包括區域地下水環境狀況、污染源及其周邊地下水環境狀況、地下水型水源情況、重點污染源狀況以及地下水監測情況；以人類與環境之間的壓力—狀態—影響—響應關系為依據，采用PSIR模型[4-6]構建指標層。

1.3 指標體系框架構建

1.3.1 京津冀地區地下水污染防控現狀

經《華北平原地下水污染防治工作方案》顯示，京津冀地區地下水出現了重金屬和有機物超標現象。重金屬類主要污染指標為汞、鉻、鎘、鉛等；有機類主要污染指標為苯、四氯化碳、三氯乙烯等。初步判斷，海河流域污染地表水的入滲補給和加油站、垃圾填埋場、危險廢物處置場、礦山加工及開采區、畜禽養殖場、高爾夫球場、工業園區等重點污染源排放是該區域地下水污染的重要原因。此外，部分中小型企業通過滲井、滲坑違法排污以及地下水環境監管能力較弱等都直接影響京津冀地區地下水污染防控工作。

1.3.2 京津冀地區地下水污染防控指標體系

根據京津冀地區地下水污染特點，構建以目標層—準則層—指標層為框架的指標體系(見表1)。通過PSIR模型構建指標層指標(見圖1)，其中壓力層指標是指給地下水環境帶來影響的主要人類活動，共12個，包括區域地下水開發利用情況、區域經濟發展狀況、污水管網漏損情況、加油站地下油罐防滲池或雙層罐設置情況、垃圾填埋場防滲措施設置情況、危險廢物處置場防滲措施設置情況、尾礦庫防滲措施設置情況、規模化畜禽養殖場防滲措施設置情況、高爾夫球場防滲措施設置情況、工業園區廢水處理情況、工業園區固體廢物處置情況、滲井滲坑情況；狀態層指標是指客觀存在的水環境狀況，共9個，包括區域地表水環境質量狀況、區域地下水環境質量狀況、重點污染源(加油站、垃圾填埋場、危險廢物處置場、礦山加工和開采區、規模化畜禽養殖場、高爾夫球場、工業園區)及其周邊地下水環境狀況；影響層指標是指環境狀況改變后對人類產生的重要影響，共2個，包括地下水水源地水質達標情況和地下水水源地水量達標情況；響應層指標是指人類為保護地下水環境而采取的相應措施，共9個，包括地下水水源地保護區劃分情況、保護區內違法建設項目和排污口取締情況、應急能力建設情況、區域地下水監測網建設情況、區域地下水質監測情況、地下水水源地及其周邊地下水環境監測井建設情況(不含取水口)、地下水水源地水質監測情況、污染源地下水環境監測井建設情況、污染源地下水質監測情況。

2 京津冀地區地下水污染防控指標優化

地下水污染問題是我國當前、也是未來較長一段時期內需要面臨的重要問題。這就意味著地下水污染防控工作具有長期性和階段性特征。為明確京津冀地區地下水污染防控重點方向和階段任務，對已構建的指標體系開展優化研究。

2.1 指標優化方法

采用層次分析法對已構建的指標體系進行優化。層次分析法[7-9]是一種定性與定量分析相結合的多目標決策方法。該方法將決策問題的有關元素構建成一個包括目標、準則、指標等層次的結構模型，用一定標度對人的主觀判斷進行客觀量化，采用兩兩比較以確定決策方案的相對重要性。

該方法的主要步驟包括：(1)將所考慮的元素按照一定邏輯關系，構造目標—準則—指標層次分析結構；(2)在某一準則下，通過兩兩比較，按它們相對重要性賦予各元素權重，構造判斷矩陣；(3)對判斷矩陣進行一致性檢驗，當一致性比例小于0.10時，即認為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要調整判斷矩陣；(4)計算判斷矩陣的最大特征值及其特征向量，按照特征向量對元素進行排序，以確定元素的優先順序。

表1 京津冀地區地下水污染防控指標體系框架

圖1 京津冀地區地下水污染防控指標層邏輯關系

2.2 指標優化

構造以下6個判斷矩陣：T=(P1，P2，…，P5)；P1=(C1，C2，…，C5)；P2=(C6，C7，…，C12)；P3=(C13，C14，…，C17)；P4=(C18，C19，…，C26)；P5=(C27，C28，…，C32)。計算矩陣一致性比例分別為0.089 3、0.089 1、0.089 9、0.079 5、0.055 3、0.055 1，可見判斷矩陣均具有滿意的一致性；矩陣最大特征值分別為5.400 1、5.399 0、7.733 8、5.356 1、9.646 3、6.346 8。

P1=(C1，C2，…，C5)的特征向量排序為：C2>C3>C1>C4>C5，即針對京津冀地區區域地下水環境狀況，區域地下水環境質量狀況、開發利用情況以及地表水環境質量狀況是其主要影響因素。

P2=(C6，C7，…，C12)的特征向量排序為：C12>C6>C7>C8>C9>C10>C11，即針對京津冀地區污染源及其周邊地下水環境狀況，工業園區、加油站、垃圾填埋場、危險廢物處置場等是其主要潛在污染源。

P3=(C13，C14，…，C17)的特征向量排序為：C13>C15>C16>C14>C17，即針對京津冀地區地下水型水源情況，應重點關注地下水水源地水質達標情況、地下水水源地保護區劃分情況、保護區內違法建設項目和排污口取締情況。

P4=(C18，C19，…，C26)的特征向量排序為：C26>C18>C24>C25>C22>C19>C20>C21>C23，即針對京津冀地區重點污染源狀況，應優先關注滲井滲坑、加油站和工業園區對地下水環境的影響。

P5=(C27，C28，…，C32)的特征向量排序為：C30>C29>C31=C32>C28>C27，即針對京津冀地區地下水監測情況，應優先建立地下水飲用水源和污染源環境監測網，并定期開展水質監測。

T=(P1，P2，…，P5)的特征向量排序為：P3>P2>P4>P5>P1，即針對京津冀地區地下水污染防控工作，應優先保障飲水安全，同時要注重污染源及其周邊地下水環境變化趨勢，及時針對重點污染源采取相應污染防控措施。

3 結 語

(1) 結合京津冀地區地下水污染現狀及其污染源特征，構建了以目標層、準則層和指標層為框架的京津冀地區地下水污染防控指標體系。該指標體系以京津冀地區地下水污染防控為目標層；以區域地下水環境狀況、污染源及其周邊地下水環境狀況、地下水型水源情況、重點污染源狀況以及地下水監測情況為準則層；以人類與環境之間的壓力—狀態—影響—響應關系為依據，采用PSIR模型構建指標層，共設計了32個指標，其中壓力、狀態、影響、響應層指標分別有12、9、2、9個。

(2) 為進一步明確京津冀地區地下水污染防控優先任務，采用層次分析法，對已構建的指標體系進行了優化研究。結果表明，京津冀地區地下水污染防控應以保障飲水安全為重點，科學劃分地下水飲用水水源保護區，并依法查處保護區內違法建設項目、取締排污口；針對重點污染源，優先查處采用滲井滲坑向地下排污等違法行為，并對工業園區、加油站、垃圾填埋場、危險廢物處置場等污染源開展地下水基礎環境調查評估；建立地下水飲用水源和污染源環境監測網，定期開展水質監測；關注地表水(海河流域)水質變化對該區域地下水環境的影響。

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