侯艷聲,胡新鋒,趙團(tuán)芝
(寧波市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站,浙江·寧波 315042)
寧波市地下水環(huán)境特征與保護(hù)對(duì)策
侯艷聲,胡新鋒,趙團(tuán)芝
(寧波市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站,浙江·寧波 315042)
地下水是水資源的重要組成部分,在保障城鄉(xiāng)居民生活用水、支持社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維持生態(tài)平衡等方面具有十分重要的作用。本文按照不同的水文地質(zhì)單元開展河谷孔隙潛水、平原區(qū)深層承壓水和基巖裂隙水的現(xiàn)狀調(diào)查并對(duì)近五年動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示寧波市地下水總體狀況穩(wěn)定,但也存在不同程度的污染。其中河谷孔隙潛水狀況良好,水質(zhì)II類的占82%;平原區(qū)承壓水和基巖裂隙水已出現(xiàn)一定程度污染,水質(zhì)大多為IV類,個(gè)別為V類。最后結(jié)合地下水污染途徑和危害進(jìn)行分析,提出地下水環(huán)境保護(hù)對(duì)策,為地下水資源的有效管理與合理開發(fā)提供技術(shù)依據(jù)。
地下水;環(huán)境特征;質(zhì)量評(píng)價(jià);保護(hù)對(duì)策
地下水不僅是水資源的重要組成部分,在保障城鄉(xiāng)居民生活用水、支持社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維持生態(tài)平衡等方面具有十分重要的作用。地下水環(huán)境指的是物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)與貯存空間以及由地下水直接和間接相關(guān)的自然地質(zhì)作用、生物作用、人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以及在人類對(duì)地下水的管理政策等社會(huì)作用下所形成的狀態(tài)及變化的總和[1]。隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程加快,人類活動(dòng)對(duì)于水循環(huán)的影響加劇,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的污水和固體垃圾排放量大幅增加,污水排放及土壤污染物淋溶污染了河流和地下水,對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境構(gòu)成危害[2],目前全國(guó)地下水污染正面臨著由點(diǎn)到面、由淺到深、由城市到農(nóng)村不斷擴(kuò)展和污染程度日益嚴(yán)重的趨勢(shì),寧波也不例外。
寧波市的人均水資源占有量相對(duì)較少,只有全省、全國(guó)人均水平的63%和55%,尤其北部的慈溪市水資源更加貧乏,僅占全市人均的39%。就地下水資源而言,同樣較為貧乏。
寧波作為浙江省東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)地區(qū),人口密集、制造業(yè)繁榮。雖然目前地下水用量不大,只在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)村飲水等方面發(fā)揮一定的作用,但地下水資源將成為未來(lái)區(qū)域發(fā)展的應(yīng)急供水水源與重要后備資源,地下水環(huán)境和水資源安全問題不容忽視[3]。
寧波市由低山丘陵和海積平原組成,三面環(huán)山,北部臨海。寧波平原作為海積平原在多次海陸變遷中,發(fā)育了一套復(fù)雜的陸相、海陸交互相沉積物,地層厚度從西南向東北從由淺至深,厚度10~120m不等。50m以下主要為陸相沉積,以沖積砂礫石、中細(xì)砂與沖湖積黏性土互層,構(gòu)成含水與隔水、粗細(xì)相間的地層結(jié)構(gòu);50米以淺地層,是海相與陸相黏性土互層,構(gòu)成軟硬土相間的地層結(jié)構(gòu)(表1)。
地下水賦存與分布主要受構(gòu)造、地貌、巖性、氣候及海浸等因素控制。寧波市地下水按賦存規(guī)律與埋藏條件可分為松散巖類孔隙水、紅層孔隙裂隙水與基巖裂隙水,而松散巖類孔隙水又分為孔隙潛水與孔隙承壓水(圖1)。

圖1 寧波市區(qū)水文地質(zhì)剖面圖Fig.1 The hydrogeological section of Ningbo urban district
寧波孔隙潛水含水層主要由沖積與坡洪積組成,前者呈帶狀分布在平原周圍的主要河谷內(nèi),如奉化溪口、尚田、鄞州西部的章水、鄞江及象山等地河谷平原。地下水位埋深在2~3m,水量一般為3000~5000m3/d,大的區(qū)域出水量可達(dá)10000m3/d,為低礦化淡水,補(bǔ)給條件好,水量豐富,開采方便,可作為農(nóng)村集中供水水源地。后者分布在較小溝谷及坡麓地帶,受氣候變化大,出水量小,適宜村民零星取水。


表1 寧波平原區(qū)第四系地層簡(jiǎn)表Table 1 Quaternary pro fi le formation of plain area of Ningbo
寧波承壓含水層主要分布有I、II層兩個(gè)含水組,其中第I含水層分布在平原的中部、北部,自山前河谷至濱海廣泛分布,水化學(xué)變化大,不論在水平方向還是垂直方向都有較大區(qū)別。在上游和平原兩側(cè)與潛水相毗連地帶有淡水分布,分布面積約23.6km2,水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Ca·Mg型,其它則多為咸水(圖2)。

圖2 寧波市第I含水層水文地質(zhì)圖Fig.2 The hydrogeological map of the fi rst aquifer in Ningbo city
寧波市區(qū)第II含水層主要分布在寧奉平原(中心城區(qū)),其次為姚慈平原及其他7個(gè)濱海平原區(qū);有供水意義的主要有為上更新統(tǒng)的沖積含水層,巖性為砂礫石,從上游向下游粒度變小,頂板埋深由淺變深,為44~78m,水量一般為500~1500m3/d,水化學(xué)變化大,水質(zhì)主要為微咸水、咸水為主,城區(qū)分布有142km2的淡水體(圖3)。

圖3 寧波市第II含水層水文地質(zhì)圖Fig.3 The hydrogeological map of the second aquifer in Ningbo city
地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的地下水質(zhì)量分類指標(biāo),將地下水質(zhì)量劃分為五類,然后采用單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)方法[4]。具體步驟如下:
首先按照分類指標(biāo)劃分組分所屬質(zhì)量類別并確定各單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi,不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時(shí)從優(yōu)不從劣,I、II、III、IV、V類水質(zhì)的單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值分別為0、1、3、6、10,然后按下式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F:

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)分值F,按照標(biāo)準(zhǔn)劃分地下水質(zhì)量級(jí)別。F<0.8,地下水質(zhì)量為I類優(yōu)良;F值0.8~2.5,為II類良好;2.5~4.25,為III類較好;4.25~7.2,為IV類較差;F>7.2,為V類極差。
水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所列22項(xiàng)(不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)),包括pH值、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氰化物、砷、汞、鉻(六價(jià))、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、硫酸鹽、氯化物、銅、鋅、碘進(jìn)行檢測(cè)。
寧波市地下水開采總量為1360萬(wàn)m3,2007年寧波市實(shí)行地下水禁限采以來(lái),第I含水層和第II含水層水位呈上升趨勢(shì)[5],2016年平均水位分別為-1.03m與-2.53m,-5m漏斗面積已消失。寧波市地下水水質(zhì)總體狀況良好,近五年來(lái)趨勢(shì)保持穩(wěn)定。其中河谷孔隙潛水地下水環(huán)境狀況良好,地下水開采量1339萬(wàn)m3,水質(zhì)II類的占82%,該層水質(zhì)易受周邊環(huán)境影響,個(gè)別評(píng)價(jià)組分超標(biāo)造成水質(zhì)變差。平原區(qū)承壓水(以II層計(jì))和基巖裂隙水環(huán)境狀況稍差,已出現(xiàn)一定程度污染,主要超標(biāo)組分pH值、氨氮、鐵、錳等。前者開采量為6.4萬(wàn)m3,水質(zhì)主要以V類為主,占67%,其它為IV類水,除去鐵、錳等個(gè)別與地質(zhì)環(huán)境背景有關(guān)的因子外,水質(zhì)可以達(dá)到II類,后者開采量14.6萬(wàn)m3,水質(zhì)為IV類。
根據(jù)《寧波市水資源總體規(guī)劃》資料,多年平均水資源總量為75.31億m3,其中地表水資源量為73.36億m3,潛水蒸發(fā)量為1.95億m3。多年平均地下水資源量為19.05億m3,其中地下水與地表水重復(fù)計(jì)算量為17.10億m3。最新發(fā)布的《2016年水資源公報(bào)》顯示,2016年全市平均降水量1903mm,為有水文資料記載以來(lái)的第三大值,水資源總量103.84億m3,較多年平均多37.9%,主要來(lái)源于自然降水,年度水資源總量和地下水資源總量根據(jù)年度降水量的變化而變化。
(1)地下水開采量
目前寧波地下水開采類型以孔隙潛水為主,其次為基巖裂隙水、II層孔隙承壓水。
2016年,寧波市地下水開采總量為1360萬(wàn)m3,其中孔隙潛水開采量為1339萬(wàn)m3,主要分布在鄞州、象山、奉化等鄉(xiāng)鎮(zhèn),作為村鎮(zhèn)生活飲用水源;II層孔隙承壓水開采量為6.4萬(wàn)m3,分布在寧海青珠農(nóng)場(chǎng),作為生產(chǎn)和生活用水;基巖裂隙水開采量為14.6萬(wàn)m3,分布在鄞州五鄉(xiāng)和寧海深 ,作為飲用礦泉水和溫泉洗浴用水。2012~2016年,寧波市地下水開采總量總體呈減少趨勢(shì),其中孔隙潛水減少411.8萬(wàn)m3,II層孔隙承壓水增加2.4萬(wàn)m3,基巖裂隙水減少7萬(wàn)m3(圖4)。

圖4 2012~2016年寧波市各類型地下水開采量分布圖Fig.4 The distribution chart of various types of groundwater production in Ningbo city at 2012-2016 years
(2)地下水位
寧波市地下水含水層主要分為I層與II層,但有供水意義的大多為II層含水層。因此水位動(dòng)態(tài)(以埋深計(jì))以第II含水層為例,圖5中顯示寧奉平原、姚慈平原和丹城平原水位埋深大。
選取近五年不同類型代表性監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)河谷孔隙潛水與基巖裂隙水水位埋深呈穩(wěn)定態(tài)勢(shì),分別為2.51~2.71m與4.15~4.76m,平原區(qū)II層承壓水因地下水禁限采水位呈上升趨勢(shì),為5.81~10.04m(圖6)。

圖5 2016年各平原代表性深層承壓水水位對(duì)比圖Fig.5 The representative water level chart of deep con fi ned waterfrom different plains in 2016 year

圖6 2012~2016年各類型地下水代表性水位對(duì)比圖Fig.6 The representative water level chart of various types of groundwater in 2012-2016 years
(3)地下水水質(zhì)
根據(jù)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),地下水質(zhì)量可劃分為五類。其中I類、II類、III類水均可作為生活飲用水。IV類水適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水,適當(dāng)處理后可作為生活飲用水,而V類水則不宜飲用。
2016年,河谷孔隙潛水較好,除鄞州管江、奉化水廠與余姚賀溪出現(xiàn)IV類外,其它均為II類水,水質(zhì)基本符合飲用水標(biāo)準(zhǔn),因與地表水有一定的水力聯(lián)系,易受周邊環(huán)境影響而產(chǎn)生污染,水化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。II層承壓水水質(zhì)較差,除海曙石矸三個(gè)點(diǎn)水質(zhì)出現(xiàn)IV類外,江北、鎮(zhèn)海與寧海均為V類,已出現(xiàn)不同程度污染,主要超標(biāo)組分為鐵、氨氮、亞硝酸、錳、固形物、總硬度、氯化物、碘,其次為鉻和鋅。基巖裂隙水均為IV類,主要超標(biāo)組分為錳、氯及氟(圖7)。

圖7 2016年寧波市各類型地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)分值圖Fig.7 The water quality evaluation chart of various types of groundwater in Ningbo city at 2016 year
近五年,地下水水質(zhì)總體狀況穩(wěn)定,其中河谷孔隙潛水代表性點(diǎn)水質(zhì)評(píng)價(jià)分值0.73~2.16,為I、II類水;II層承壓水代表性點(diǎn)水質(zhì)評(píng)價(jià)分值7.39~7.57,為V類水;基巖裂隙水代表性點(diǎn)水質(zhì)評(píng)價(jià)分值7.11~7.16,為IV類水(圖8)。
(4)地下水水溫

圖8 2012~2016年各類型地下水代表性水質(zhì)評(píng)價(jià)曲線圖Fig.8 The representative water quality assessment curve for various types of groundwater in 2012-2016 years
2016年,河谷孔隙潛水水溫隨氣候變化明顯,一般在14~21℃,平原承壓水與基巖裂隙水溫度分別在19.1~19.3℃與46℃。五年來(lái)各類型水溫變化不大,河谷孔隙潛水年平均溫度為17.3~19.8℃,平原區(qū)承壓水與基巖裂隙水溫度基本保持穩(wěn)定,一般為19.2~19.4℃與46℃(圖9、圖10)。

圖9 2012~2016年各類型地下水代表性水溫統(tǒng)計(jì)圖Fig.9 The representative water temperature chart for various types of groundwater in 2012-2016 years

圖10 2016年各類型地下水代表性水溫統(tǒng)計(jì)圖Fig.10 The representative water temperature chart for various types of groundwater in 2016 year
寧波市地下水總體狀況良好,但也存在不同程度污染,主要超標(biāo)組分一般為氨氮、鐵、錳、固形物、亞硝酸等。污染源一般為生活污染[6]、農(nóng)業(yè)污染[7]、養(yǎng)殖業(yè)污染、工業(yè)污染和有機(jī)污染。
(1)生活污染
地下水源地主要供給對(duì)象為鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村居民,與居民房屋間距較近,部分飲用水井處在居民區(qū)內(nèi)。隨著人口的增加和用水量的增加,生活污水已成為水體的重要污染源,表現(xiàn)在農(nóng)村排污管網(wǎng)的不完善以及農(nóng)村簡(jiǎn)易廁所,生活污水以及垃圾和糞便中的有機(jī)物、氮、磷含量很高,滲入地下,污染地下水。
(2)農(nóng)業(yè)污染
目前農(nóng)田種植大量使用化肥,而且使用方式粗放,利用率低僅為30%~50%,其中約有50%~70%淋濾損失,進(jìn)入土壤,隨著灌溉水及雨水的淋溶,入滲污染地下水。
(3)養(yǎng)殖業(yè)污染
畜禽養(yǎng)殖所排放的污水,大量畜禽糞便污染物不能被充分利用,有些還被隨意直接排放到自然環(huán)境中,使得水體、土壤以及甚至大氣等環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染。
(4)工業(yè)污染
主要是部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村辦企業(yè)以及一些家庭小作坊,廢水不經(jīng)處理隨意排放,造成污染地表水,進(jìn)而污染地下水,對(duì)地下水質(zhì)的破壞更加直接和嚴(yán)重。
(5)有機(jī)污染
原銅盆浦垃圾填埋場(chǎng)周圍地表水體受到垃圾淋濾液不同程度的污染,污染性質(zhì)主要為有機(jī)污染,未出現(xiàn)重金屬污染。地下水僅限于淺層孔隙潛水,深層承壓水未出現(xiàn)污染。
(6)其他類型
從污染指標(biāo)發(fā)現(xiàn)鐵錳超標(biāo)主要受本身地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)背景值的影響;氨氮、亞硝酸鹽超標(biāo)主要為生物污染;固形物、總硬度、氯化物等組分超標(biāo),主要為周邊咸水入侵,原因是早期城區(qū)大規(guī)模地下水淡水開采,出現(xiàn)水位漏斗,造成淡水體水質(zhì)咸化,淡水體面積逐漸減小,由原來(lái)的158km2縮小到目前的142km2。
地下水污染路徑是指污染物從污染地進(jìn)入地下水所經(jīng)過(guò)的路徑。在明確污染源之后,再分析相應(yīng)的污染物質(zhì)以及污染物質(zhì)的遷移路徑,才能有針對(duì)性地提出地下水保護(hù)的措施,提高保護(hù)效益。
一般來(lái)說(shuō),地下水污染方式可分為直接污染和間接污染兩種。相對(duì)于間接污染,直接污染是主要的地下水污染方式,污染原因和污染路徑容易查明。地下水污染途徑是多種多樣的,大致可歸為四類:間歇入滲型、連續(xù)入滲型、越流型和徑流型。
人類生活污水和垃圾、農(nóng)藥是地下水污染的重要污染源之一。首先,地下水一旦遭受污染,則會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人體健康帶來(lái)危害。如用被污染的地下水灌溉農(nóng)田,不僅會(huì)降低農(nóng)用設(shè)備的使用功能,而且將使土壤惡化,改變土壤物化性質(zhì)而抑制農(nóng)作物的正常生長(zhǎng),甚至直接致死。工業(yè)采用被污染的地下水,將腐蝕各種機(jī)械設(shè)備,影響工業(yè)正常生產(chǎn)。利用未修復(fù)的污染場(chǎng)地作為居民住宅會(huì)影響身體健康。另外地下水飲用水受污染后,由于硬度過(guò)高,不僅苦澀難飲,還會(huì)引發(fā)腸功能紊亂,出現(xiàn)嘔吐、腹瀉等癥狀;同時(shí)水中氨氮或亞硝酸過(guò)高,在特定條件下會(huì)轉(zhuǎn)化成致癌物,引發(fā)的致癌、致畸等例子也不勝枚舉。
地下水是自然界提供給人類最好的飲用水水源,具有分布廣泛、水量穩(wěn)定、不易被地震與戰(zhàn)爭(zhēng)催毀,能確保一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)供水等特點(diǎn)。但是令人擔(dān)憂的是地下水已遭受不同程度的污染,這不僅對(duì)地下水資源本身直接造成危害,而且還影響整個(gè)水系統(tǒng)。為切實(shí)保障地下水環(huán)境安全,提出地下水環(huán)境保護(hù)對(duì)策。
尤其做好城區(qū)淡水體應(yīng)急供水水源地保護(hù),建立地下水污染防治區(qū)劃體系,劃定地下水污染治理區(qū)、防控區(qū)及一般保護(hù)區(qū)。對(duì)可能造成環(huán)境和地下水污染的企業(yè)提高準(zhǔn)入制度,對(duì)新建、擴(kuò)建項(xiàng)目必須要有合格污水處理設(shè)施,規(guī)劃及實(shí)施過(guò)程中要執(zhí)行嚴(yán)格的水源保護(hù)政策。
包括對(duì)地下水資源開采的監(jiān)控,防止過(guò)量開采、無(wú)序開采導(dǎo)致地下水資源的失衡及對(duì)地下水污染的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、在線監(jiān)控,建立地源熱泵使用和淺層地溫能開發(fā)的審批、管理制度,加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管,防止由此造成新一輪的地下水污染,確保地下水的水質(zhì)安全。
特別是未經(jīng)修復(fù)污染土地開發(fā)利用的環(huán)境影響評(píng)價(jià),防止地下水污染對(duì)人民身體造成危害。
寧波實(shí)行地下水禁采后地下水位埋深淺,要重視建筑基礎(chǔ)開挖、施工及建筑材料使用中采取具體措施,特別是基礎(chǔ)進(jìn)入地下水位以下的建筑,嚴(yán)防建設(shè)對(duì)地下水造成的污染[8]。
提高對(duì)地下水污染防治重要性和緊迫性的認(rèn)識(shí),加大地下水污染防治資金投入[9],多渠道籌集資金,實(shí)行“誰(shuí)污染誰(shuí)治理”制度,或繳納污染保證金制度[10],定時(shí)推進(jìn)地下水水情信息公開。
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Characteristics and protection countermeasures of the groundwater environment in Ningbo city
HOU Yan-Sheng, HU Xin-Feng, ZHAO Tuan-Zhi
(Ningbo Monitoring Station for Geological Environment, Zhejiang Ningbo 315042, China)
Groundwater is an important component of water resources. It plays an important role in protecting urban and rural residents’ living water, supporting social and economic development, and maintaining ecological balance. According to different hydrogeological units, an investigation of valley pore phreatic water, plain con fi ned water, and bedrock fi ssure water is performed, and a comprehensive evaluation of dynamic monitoring in the fi ve most recent years is presented. Results show that, overall, groundwater is stable in Ningbo city, with varying degrees of pollution. The valley pore phreatic water is in good condition, with the water quality class II accounting for 82%. The plain con fi ned water and bedrock fi ssure waters have been somewhat polluted, and most is water quality class IV, while some is class V. Finally, mechanisms and impacts of groundwater pollution are analyzed and groundwater protection measures are put forward that provide a technical basis for the effective management and rational development of groundwater resources.
groundwater; environmental characteristics; quality evaluation; prevention countermeasure
P641.3
A
2095-1329(2017)04-0069-06
10.3969/j.issn.2095-1329.2017.04.015
2017-08-30
修回日期:2017-09-21
侯艷聲(1968-),女,學(xué)士,高級(jí)工程師,主要從事環(huán)境地質(zhì)研究.
電子郵箱:583382676@qq.com
聯(lián)系電話:0574-87956358
寧波市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)與綜合管理示范區(qū)項(xiàng)目