任靜,李娟,席北斗,楊洋,鹿豪杰,史俊祥
(1.中華人民共和國生態環境部土壤生態環境司,北京 100006;2.生態環境部土壤與農業農村生態環境監管技術中心,北京 100012;3.中國環境科學研究院,北京 100012)
2021年《中國水資源公報》[1]顯示,地下水資源量為8.1957×1010m3,約占全國水資源總量的27.7%,地下水源供水量為8.538×1011m3,占供水總量的14.5%,是我國重要的飲用水源和戰略資源,在區域經濟社會發展和生態文明建設中具有重要意義。根據《2021中國生態環境狀況公報》[2],“十四五”期間設置了1912個國家地下水環境質量考核點位,2021年獲得1900個國家地下水環境質量考核點位水質數據,I~Ⅳ類水質點位占79.4%,V類水質點位占20.6%,主要超標指標為硫酸鹽、氯化物和鈉,地下水水質現狀不容樂觀。近年來,甘肅蘭州“自來水苯污染”、華北平原“滲坑污染”等事件的發生,使地下水污染風險防控壓力不斷增加,地下水環境監管短板日益突出。
由于地下水資源的重要性,近年來國家對其給予了高度關注,發布了系列地下水污染防治的相關政策,“十三五”期間圍繞地下水污染調查、評估、修復與風險管控等方面制定了相應的措施,為提升地下水污染防治能力,開展了國家地下水監測工程、全國地下水基礎環境狀況調查、京津冀地下水污染防治關鍵技術研究與工程示范項目、以加油站為代表的地下水重點污染源防滲改造等大量工作。但我國地下水環境污染防治工作起步相對較晚,在地下水環境污染底數掌握程度、地下水監測網絡體系建設、復雜條件下的風險管控和修復治理,以及國家管理政策體系建設等方面仍存不足。
隨著《中華人民共和國水污染防治法》《地下水管理條例》《“十四五”土壤、地下水和農村生態環境保護規劃》《地下水污染防治實施方案》的發布和實施[3~6],在頂層設計方面,對我國地下水環境保護和污染防治提出了新要求,打開了新局面,明確了主要的任務方向。本文基于我國地下水污染防治基礎,結合地下水環境保護和污染防治需求,梳理地下水污染防治面臨的問題和挑戰,并對未來形勢進行研判,提出相應的發展戰略和建議,以期為我國地下水污染防治提供決策支撐。
近年來,我國地下水污染防治制度體系建設不斷完善,在法律法規、政策規劃、標準指南等方面出臺相關文件,加強地下水環境監管工作。2017年《中華人民共和國水污染防治法》修訂,完善了重點污染源地下水污染防滲措施改造、環境質量監測、地下水資源利用和恢復過程中的污染防治要求等,強化了地下水環境質量監管與改善措施,為我國地下水污染防治工作的開展,提供了強有力的法律支撐與保障。2019年,《地下水污染防治實施方案》(以下簡稱《方案》)發布,提出了“一保、二建、三協同、四落實”的主要任務,保障地下水型飲用水水源環境安全;建立地下水污染防治法規標準體系、全國地下水環境監測體系;協同地表水與地下水、土壤與地下水、區域與場地污染防治;落實《水污染防治行動計劃》確定的四項重點任務。
2021年10月,《地下水管理條例》(以下簡稱《條例》)發布,在《中華人民共和國水法》《中華人民共和國水污染防治法》《中華人民共和國土壤污染防治法》等法律相關規定的基礎上,從調查與規劃、節約與保護、超采治理、污染防治、監督管理等方面作出規定,進一步細化地下水污染防治工作要求。《“十四五”土壤、地下水和農村生態環境保護規劃》(以下簡稱《規劃》)圍繞《方案》和《條例》進一步細化近期的工作方向和要求,提出建立健全地下水污染防治管理體系,加強污染源頭預防、風險管控與修復,強化地下水型飲用水水源保護等重點工作任務[7]。以上相關政策的發布和實施,為我國地下水污染防治工作指明了方向,給予了重要的指導和支撐。
“十三五”期間,生態環境部組織的全國地下水環境基礎狀況調查評估工作,初步掌握了全國地下水環境概況。目前,已初步建立了地下水環境“雙源”清單,建立了包括1862個城鎮集中式地下水型飲用水水源、16.3萬個地下水污染源在內的信息庫。
“十四五”期間,《規劃》要求開展“一企一庫”“兩場兩區”(即化學品生產企業、尾礦庫、危險廢物處置場、垃圾填埋場、化工產業為主導的工業集聚區、礦山開采區)地下水污染調查評估。到2023年,完成一批危險廢物處置場、垃圾填埋場和以化工產業為主導的工業集聚區的地下水污染調查評估,進一步掌握重點污染源地下水環境質量和污染風險狀況;到2025年,進一步完成一批其他污染源地下水污染調查評估。目前,生態環境部已完成國家級化工園區地下水環境狀況調查工作,正在持續推進省級化工園區、危險廢物處置場和垃圾填埋場地下水污染調查評估工作,相關成果為地下水污染防治精細化管理提供基礎數據支撐。
隨著“十三五”期間國家地下水監測工程竣工和“十四五”期間地下水環境質量考核點位的設置,我國圍繞區域、污染源和地下水型飲用水水源的地下水環境監測網絡不斷完善,同時不斷加強地下水環境監管信息化建設工作。
“十三五”期間,國家地下水監測工程完成建設并通過竣工驗收,建成國家級地下水專業監測站點20 469個,其中水利部10 298個,自然資源部10 171個,覆蓋全國31個省(區、市),形成了國家—流域—省級—地市級四級監測中心,控制面積3.5×106km2,密度為每百平方千米0.59個[8],填補了我國區域性地下水專業監測網的空白,并組織開展地級及以上城市集中式生活飲用水水源的水質監測工作,按照《中華人民共和國地下水質量標準》(GB/T 14848—2017)加強了地下水水質指標的監測工作。《2021中國生態環境狀況公報》顯示,根據《“十四五”國家地下水環境質量考核點位設置方案》,“十四五”期間生態環境部共布設1912個國家地下水環境質量考核點位,覆蓋全國一級和二級水文地質分區、339個地級及以上城市。各省(市)已建立了良好的地下水環境監測體系,能夠面向全國起到良好的示范帶動作用。2019年年底,北京市已實現山區、平原全域覆蓋、巖溶水、裂隙水、孔隙水全包含,無機污染物、有機污染物并重的地下水環境監測體系。
各省(自治區、直轄市)不斷提升地下水環境監管信息化能力,圍繞地下水生態環境監管信息平臺建設,四川、福建等已初步完成省級平臺建設,黑龍江、河南、青海、西藏等正在開展省級平臺建設。山東省濱州市結合實際地下水污染防控要求,率先完成市級平臺建設工作,平臺涵蓋了濱州市地下水環境基礎信息數據動態管理,地下水污染防治區劃定,“雙源”地下水調查評估管理,重點園區地下水在線監測預測、預警、溯源等功能,同時可實現與國家級平臺化工園區模塊的互聯互通,并通過一張表、一張圖的“地下水云成果”展示查閱,為濱州市地下水生態環境綜合分析和形勢研判等監管需求提供有力支撐。目前,其他省(自治區、直轄市)逐步開展地下水環境監管信息平臺建設,并將“大網絡、大系統、大數據”等思路結合到地下水生態環境監管信息平臺建設工作當中。
“十三五”期間,針對地下水污染源頭風險管控,相繼開展了加油站等重點污染源的防滲改造、廢棄井封井回填等工作。全國9.6萬座加油站的36.2萬個地下油罐完成雙層罐更換或防滲池設置。各省(市)依據《中華人民共和國水污染防治法》《水污染防治行動計劃》等政策要求,穩步推進化工園區、尾礦庫、垃圾填埋場等地下水重點污染源的防滲改造工作。針對報廢礦井、鉆井或者取水井等,我國一些地方政府或企業已出臺封井回填相關的規劃文件。如北京市2013年發布的《北京市地下水保護和污染防控行動方案》,要求全市4216眼廢棄機井全部封填。中國石油化工集團有限公司發布了企業標準《廢棄井封井處置規范》(QSH0653—2015),用于指導報廢鉆井的封井回填工作。北京市水務局、中國石油天然氣集團有限公司、中國石油化工集團有限公司等報廢礦井、鉆井或者取水井所有權單位,目前正在開展封井回填工作。同時,全國1170個地下水考核點位質量極差比例達到了《水污染防治行動計劃》確定的目標任務,極差比例控制在15%左右。
“十四五”期間,中央生態環境資金項目儲備庫設置地下水污染防治項目儲備庫,持續重點支持地下水環境狀況調查評估、地下水環境監管能力建設和地下水污染防控與修復等類型的項目,組織各地持續推進地下水污染防治試點項目申報工作,加強地下水污染防治項目儲備,不斷提高地方地下水環境管理水平。全國31個省(自治區、直轄市)穩步推進地下水污染防治項目的申報,實現了地下水污染防治工作有序、有效開展,并正在形成一批可復制、可推廣的地下水污染防治技術和管理模式,為全國重點地區地下水污染防治工作提供了重要支撐。2021年12月,全國確定21個地下水污染防治試驗區,需要完成地下水污染防治重點區劃定,開展在產企業的地下水污染防治工作,識別地下水型飲用水水源補給區,并開展油氣田采出水回注地下水污染防治,依賴地下水的生態系統保護、地下水生態環境管理制度和經濟政策的探索創新等特色建設任務,相關成果能夠為全國地下水污染防治工作起到積極的示范作用。
“十三五”期間,國家水體污染控制與治理重大專項中首次設置了“京津冀地下水污染防治關鍵技術研究與綜合示范項目”,以京津冀地下水污染防治關鍵技術研究為主線,以地下水環境安全問題為導向,通過構建京津冀地下水污染防治戰略,研發了地下水污染監測預警與數字化技術平臺,對典型化工行業、垃圾填埋場、回補區風險防控等關鍵技術進行研發和綜合示范,對于促進區域地下水環境安全和生態文明建設具有重要意義,既有“十一五”“十二五”技術成果綜合應用,更體現出國家對地下水環境管理技術支撐的需求。項目針對特定問題開展的技術研發,不僅針對性強,更突出技術應用性,對水專項“水污染治理技術”和“水環境管理技術”兩大技術體系的構建提供了地下水方面的科技支撐,為系統提升我國典型區域的地下水污染防治與管理水平提供了良好借鑒[9]。
“十四五”期間,國家進一步提高地下水污染防治科學研究的支持力度,科學技術部、教育部、自然資源部、生態環境部等部門共同制定了國家重點研發計劃“大氣與土壤、地下水污染綜合治理”重點專項實施方案,從監測監管技術、成因機制研究、治理修復技術、決策支撐技術、典型區域實踐和青年科學家項目6大方面,共設立了土壤及地下水污染防治項目16項。所設立項目以土壤、地下水污染協同防治為核心,擬解決區域土壤/地下水多介質污染的形成機理、水土污染的相互影響等基礎科學問題,突破多要素立體監測預警、污染源實時智能監管、土壤地下水復合污染協同綠色修復等核心技術,建立污染場地土壤與地下水協同綜合治理集成示范區,形成區域多污染物跨行業高效治理體系。
造成地下水污染的來源多樣,包括工業污染源、農業污染源和生活污染源等。其中,工業污染源是造成地下水污染的主要來源,尤其是工業污染源生產過程中產生的“跑冒滴漏”等現象,導致污染物直接滲入到土壤和地下水中,造成地下水嚴重污染。農藥、化肥、農灌以及牲畜和禽類的糞便等農業污染源,同樣會隨水滲入到土壤和地下水中。垃圾填埋場滲濾液泄漏、城市生活污水等生活污染源,均可造成地下水污染[10]。另外,我國地下水的水文地質條件相對復雜,造成我國地下水污染類型復雜多樣,地下水污染的治理工作難度較大。
目前我國的地下水污染防治在相關法規標準體系、地下水環境監測體系、地下水污染預警應急體系、地下水環境管理體制和運行機制等方面基礎仍比較薄弱,合力難以形成,制約著我國的地下水污染治理工作。雖然近年來地下水污染防治標準體系不斷完善,但在稀土開發、頁巖氣開采等新興重要產業,礦泉水等地下水型飲用水源保護等方面仍需制定/修訂相關標準體系。地下水環境監測是預防地下水污染的重要手段,長期以來,我國在重點區域、重點城市地下水動態監測和資源量評估方面取得了一些數據,但飲用水源周邊地下水監測嚴重不足,一旦發生地下水污染事故,難以及時發現和準確溯源。地下水污染源監測網尚未建立,難以滿足源頭管控要求。
長期以來,地表水環境的治理是我國水環境保護的重點。不同于地表水污染直觀可見的特征,地下水污染具有隱蔽性和滯后性,導致地下水污染防治工作重視不足,起步較晚,在地下水生態環境保護方面的宣傳報道不足,政府、企事業單位以及公眾尚未建立良好的地下水污染防治意識,對地下水環境污染的危害性和難以恢復性認識不到位。另外,在油氣田和地下水資源等的開發過程中忽視對地下水水質的保護,阻礙和影響著我國地下水污染防治工作的開展。
2020年6月10日,《第二次全國污染源普查公報》(以下簡稱《公報》)發布[11],結果顯示,2017年年底,全國各類污染源數量是358.32萬個(不含移動源),包括工業源200多萬個,生活源60多萬個,畜禽規模養殖場30多萬個,集中式污染治理設施8萬多個,可見各類污染源數量巨大。同時,我國具有多種多樣的水文地質條件,孔隙水、裂隙水和巖溶水等多種類型并存,導致地下水環境污染問題更加復雜,但目前地下水污染風險源篩查技術水平相對落后,“一企一庫”“兩場兩區”等重點污染源的污染底數尚不清晰,風險識別難度大,個別地方政府與企業地下水污染防治主觀意識不強,造成重點污染源地下水防滲漏措施總體建設與改造程度不高,地下水污染事件時有發生。目前,生態環境部正在組織開展化工園區、危險廢物處置場和生活垃圾填埋場地下水環境狀況調查工作,但重點污染源和地下水型飲用水水源等重點區域的地下水環境狀況尚未全面掌握,對《規劃》要求的地下水污染防治重點區劃定、保障地下水型飲用水水源安全等重點工作的支撐依然不足,難以實現不同風險源的分級分類管控。
園區滲漏、礦山尾渣、礦井涌水、垃圾填埋等引發的地下水污染問題日益凸顯,部分地區地下水飲用水源因保護力度不足,已轉為備用水源。由于地下水污染具有隱蔽性、滯后性等特點,地下水環境監測井網建設是防范地下水污染擴散的基礎支撐,地下水水質在線監測是及時發現地下水污染的重要手段,地下水污染預測預警是判斷地下水污染風險的關鍵技術方法。然而,我國地下水污染類型復雜、問題突出,對比國家地下水監測工程和各類地下水環境監測井數量,與第二次污染源普查的數量仍存在巨大差距,地下水保護措施與監測井網密度不能有效支撐環境管理,跨部門“雙源”監測與國家地下水監測工程融合度不高,用于指導重點區域和污染源地下水環境監測工作開展的監管手段、技術規范和預警能力尚未形成,不同區域和監控要素的地下水環境監測網之間缺乏互聯互通,造成地下水監測數據儲備、預測預警和監督能力不足。
由于地下水污染治理具有復雜性和難恢復性,一旦受到污染,一般修復技術的極限僅能消除人群健康風險,水資源功能恢復基本無法實現,裂隙水、巖溶水分布區域的污染擴散控制難度更大。特別是非均質、低滲透等地層條件下,地下水污染的過程、范圍和程度的識別難度更高,難以精準調查和刻畫地下水污染情況。低滲透地層及透鏡體的反向擴散、原位氧化和生物修復過程中的有毒副產物生成、地下水修復中的污染物反彈、大型復雜污染場地的治理與管控、地下水中新型污染治理也是污染場地風險管控和修復過程中需要進一步解決的難題[12]。另外,地下水污染防治尚處于“曝光一處、管控一處”的狀態。預見性、先導性的地下水污染治理技術模式儲備不足,成果轉化應用不夠,地下水污染防治技術短板日益凸顯。
地下水環境管理是一項系統的、復雜的工作,涉及調查、監測、評估、風險防控、修復治理等多個方面,在產企業的地下水污染風險管控與修復缺少法律依據,化工園區、礦山開采區等重點區域和行業的地下水環境監管尚存空白,亟需相關方面的基礎科學研究,系統總結研究成果為地下水環境管理提供技術支撐。然而,《全國地下水污染防治規劃(2011—2020年)》《華北平原地下水污染防治工作方案》落實項目寥寥、資金投入嚴重短缺。“十三五”期間,國家水體污染控制與治理重大專項中僅設置1項地下水污染防治相關的項目。“十四五”期間,雖然國家重點研發計劃“大氣與土壤、地下水污染綜合治理”重點專項實施方案逐步加強對地下水污染科學研究的支持,但相比于大氣、地表水等方面支持力度仍有差距,創新研發動力依然不足。另一方面,與發達國家相比,目前適用于我國不同區域、不同水文地質條件,支撐重點區域和污染源地下水環境狀況調查評估、監測預警、在產企業地下水污染風險管控與修復等的規范、導則、技術指南尚不完善,地方政府部門、企業、工程所有權人等責任主體在地下水污染防治工作全面開展與實施過程中缺乏充分有效的指導和評判依據,使得地下水污染防治工作缺乏抓手、工作滯后。
結合第二次全國污染源普查、重點行業企業用地土壤污染狀況調查等工作成果,按照《方案》《規劃》等政策文件要求,持續推進京津冀、長三角、珠三角、黃河流域、長江流域等重點區“一企一庫”“兩場兩區”重點污染源地下水環境調查評估工作,加快查明污染底數。利用調查評估結果,結合地下水污染源強評價與分類防控管理技術,劃分重點污染源防控等級,形成地下水優先防控污染源清單;綜合考慮“地表水-地下水、土壤-地下水、區域-場地”之間的生態環境聯系,按照“七分防,三分治”的理念,實施重度風險源修復治理、中度風險源監控預警、輕度風險源制度監管的三級管理模式,實現“一源一策”[13]。沿污染源地下水流路徑揭示污染物遷移轉化的動力學過程與生態效應,并按照“地表-含水層-敏感受體”三界面法,優化篩選不同防控等級污染源的風險管控或修復治理技術,在重點源地下水污染防治過程中精準施策。結合重點區水文地質條件與地下水環境質量現狀,開展地下水污染防治區劃,分區分類針對性制定污染防治對策[9],逐步完成地下水污染的分級分類管控。
結合地下水污染防治重點區和污染源分類管理對策,整合現有的地表水監測斷面、土壤污染狀況詳查監測井、地下水環境監測井等,完善“雙源”地下水環境監測井建設、運行維護和管理體系,銜接國家地下水監測工程和“十四五”國家地下水環境質量考核點位,統籌構建國家級、省級與“雙源”的三級地下水環境監測網,提升地表地下協同監管的硬件基礎。結合“大網絡、大系統、大數據”等思路,整合不同管理部門和層級的地下水環境監測基礎信息,建立地下水監測信息報送和共享機制,引進區塊鏈等技術手段,強化監測數據保真,保障數據“進得來,管得住”[14]。集成三維渲染、仿生地理信息系統(GIS)、數字孿生等技術應用,強化三維地層、三維水文地質模型、三維污染羽可視化呈現,高效支撐重點環境問題分析研判,促進數據網絡融合。運用人工智能等技術,根據重點污染源地下水調查評估結果,完善開發地下水污染風險管控與修復精細化管理和智能化決策功能,提升地表地下協同監管的軟件基礎,實現“地表-含水層-敏感受體”全過程的智能化和可視化監測、預測、預警、管控等監管功能。
充分發揮中央生態環境水污染防治專項資金支持的地下水污染防治項目和地下水污染防治試驗區建設工作的“帶頭”作用,落實在產企業地下水防滲和監測措施,開展地下水污染風險管控和地下水污染修復。特別是針對地下水修復難度大,易出現脫尾和反彈等問題,深入開展修復治理與“過程阻斷、長期監測、制度控制”的風險管控措施相結合的治理模式研究,實現地下水污染場地多技術耦合修復,開展新材料和模塊化集成裝備研發,形成綠色、經濟、可持續的地下水污染治理模式。在加強地下水污染防治關鍵技術研發的同時,集成產出可復制、可推廣的地下水污染防治技術和管理模式,定期宣傳地下水污染防治成果,推廣試點示范效應。
充分借鑒國內外先進工作經驗,加大不同層面地下水污染防治科研課題研究力度,就地下水污染調查、監測預警、污染溯源、風險管控、修復治理、標準體系構建、自主知識產權軟件等“卡脖子”技術問題進行集中攻堅,提升地下水污染治理領域的原始創新能力。按照地下水污染防治工作的基本流程和步驟,從調查、監測、評估、風險防控、修復治理等方面出發,以現有《地下水質量標準》《地下水環境監測技術規范》《集中式地下水飲用水水源地補給區污染源強評價與分級技術指南》等標準規范體系為基礎,深入挖掘地下水污染防治相關工作與科學研究成果,分級(國標、行標、團標等)制定地下水污染防治技術規范與指南文件等,出臺涵蓋地下水環境狀況調查、監測網絡與信息化建設、污染風險評價與管控、污染防滲改造、污染修復等技術的規范性文件,以滿足不同層面的地下水環境監管需求。