宇过天晴……
沈慧珍 吴孟杰 刘思秀
（浙江省地质环境监测总站，杭州310007）
摘要：在杭嘉湖平原浅层地下水污染调查的基础上，计算杭嘉湖平原浅层地下水的环境背景值，运用多项指标综合污染指数法对该区浅层地下水进行污染现状评价，其结果表明，杭嘉湖平原浅层地下水已经遭受不同程度的污染。
关键词：浅层地下水；环境背景值；水污染
杭嘉湖平原位于长江三角洲南部，属长江三角洲的重要组成部分，人口稠密，经济发达。近年来，随着工农业生产的迅速发展，频繁、活跃的人类活动造成了浅层地下水环境质量的下降，直接影响了国民经济的发展。因此，充分认识杭嘉湖平原浅层地下水的污染特征和规律，探求其预防措施，显得尤为重要。
水污染评价的目的是根据水体的实际用途，对环境水文监测资料进行统计分析，判断水质污染的状况及其发展趋势。其评判结果的正确与否，直接影响着水污染治理决策的制定和水资源的开发利用。目前的水污染评判方法有对水体感观性状的定性评价、对单一指标的评判以及综合质量指数评价等，其中，综合质量指数评价法综合考虑了地下水中的各项指标的影响作用，是最常用的评价方法。本文根据杭嘉湖平原地下水长期监测资料以及现阶段的水样化验资料，对其污染现状、特征及规律进行了简要的分析，并进行了浅层地下水污染的综合评价。
1 自然地理条件
杭嘉湖平原西起莫干山东麓，北与江苏省，东与上海市接壤，南濒钱塘江河口及杭州湾，地理坐标东经120°00′～121°16′，北纬30°13′～31°02′，面积约6490km2。区内地势平坦，地面高程在1～7m之间。属亚热带季风气候区，气候温和湿润，四季分明。多年平均气温℃～℃，多年来平均降水量1140～1350mm之间，降水年内、年际变化显著。年内降雨集中在梅雨季节（6月峰值）和台风雨期（9月峰值），具有双峰型降水特征和洪涝灾害特点。
区内水网密布，主要有大运河、苕溪、入杭州湾和入黄浦江等河道，其中大运河自杭州经崇福、嘉兴往北接苏州，东、西苕溪在西北部流经本区进入太湖，都属于太湖水系。孔隙潜水主要由全新统海积、冲海积和冲湖积亚粘土、粘土、亚砂土等组成，厚度一般为～5m，水位埋深～，水动态变化较大，水量贫乏－极贫乏，除了环太湖带和钱塘江附近区域民井涌水量为10～100m3/d外，其他地方涌水量一般都小于10m3/d。主要接受大气降水垂向入渗补给、农田灌溉水的回渗补给及地表水侧向补给，迳流缓慢，蒸发及民井取水为其排泄的主要方式。
2 浅层地下水污染评价
背景值的确定
在评价之前要先确定地下水化学背景值。地下水化学背景值是指天然状况下（未受或基本未受人为活动污染）的地下水中各种化学组分的含量或其界限。现在已无法找到绝对不受污染的地下水体，因此，地下水化学背景值是与一定的时间、地点相联系的相对概念。地下水的化学背景值系列是确定地下水是否受污染的标准。
对于无机污染来说，地下水化学背景值调查和研究原则上应依据较早时期的较系统的地下水水质分析资料。但是由于本区缺乏系统的早期浅层地下水资料，所以此次选取该区中地下水流经的上方向，且远离污染源，相对无污染区的水样，用来计算环境背景值。
首先运用Grubbs法剔除所选水质点的离群数据，然后确定检验的分布类型，其分布类型主要分为3种：正态分布、对数正态分布和偏态分布，最后依据不同情况按不同的方法确定统计特征值（表1、表2）［1，2］。
表1 不同分布类型统计特征值表
表2 浅层地下水背景值表
注：除了pH值外，单位均为mg/L
评价方法
地下水污染程度评价，主要考虑对地下水污染影响较明显及对人体危害较大的一些污染指标进行评价［3］，因此本次选取的污染指标为氯化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、溶解性总固体、总硬度、高锰酸盐指数、硫酸盐、氟化物、汞、铅、砷、锰、pH等共19项指标。
评价采用多项指标综合污染污染指数法，其计算公式为［4～6］：
华东地区地质调查成果论文集:1999~2005
式中：I为某项污染物的污染指数；C为某项污染物的实测含量；C0为某项污染物的对照值标准监测方法的方法检出限； 为各单项组分评分值I的平均值；Imax为各单项组分评分值I的最大值；n为项数。
根据PI值计算结果，按表3划分地下水污染级别。
表3 地下水污染级别分类表
评价结果
按上述方法对杭嘉湖平原浅层地下水进行污染现状评价，通过评价发现，杭嘉湖平原浅层地下水存在4个污染级别：未污染、轻微污染、中等污染和严重污染，并且以轻微污染为主，63个取样点中，轻微污染有31个，约占总取样点的50％，其次是未污染、严重污染和中等污染，其中，未污染点13个，严重污染11个，而中等污染点为8个。轻微污染的污染指标主要为 、Cl－，同时有些取样点也分别出现好氧量、总硬度和氟化物的污染以及As、Pb等重金属的污染；中等污染的污染指标主要为“三氮”和好氧量，有些取样点也分别出现Hg、总Fe的污染；严重污染的污染指标主要为 、总Fe、好氧量、As，其次还有氟化物、氯化物的污染。分析其原因，主要为：一方面杭嘉湖平原经济发达，人口稠密，广泛的分散在杭嘉湖平原上，农村、城镇多为洗涤用水，就地排放，污水长期下渗使浅层地下水受到污染；另一方面，杭嘉湖平原地势平坦，农田面积广，灌溉时间较长，而农田灌溉水是杭嘉湖平原浅层地下水的一个重要补给来源，因此，这种非点源污染造成了杭嘉湖平原浅层地下水出现了大面积的轻微污染；同时，由于作为浅层地下水的补给源之一的地表水也受到不同程度的污染，这势必会影响浅层地下水的质量；另外，杭嘉湖平原经济发达，工业化程度较高，局部地区也存在一定的工业污染，垃圾填埋场对浅层地下水也有一定的影响。
3 地下水污染防治对策及建议
在进行浅层地下水防治时，必须依据污染源的特征，结合地下水污染的特点，具体问题具体分析，做到科学防治地下水污染。从杭嘉湖平原浅层地下水的污染源调查分析来看，杭嘉湖平原的污染源形式是多样的，包括点污染源（如垃圾堆放场）、线污染源（如污染河流对地下水的补给和污、废水排泄沟渠对地下水的影响）和面污染源（如污水灌溉和酸雨对地下水的补给）。同时，从杭嘉湖平原的补迳排条件来看，杭嘉湖平原浅层地下水的主要补给源为大气降水垂向入渗补给、农田灌溉水的回渗补给及地表水侧向补给，蒸发和民井取水为其主要的排泄方式，因此，大气降水、农田灌溉水和地表水体的水质好坏在很大程度大决定着浅层地下水的水质情况。因此，在进行杭嘉湖平原浅层地下水防治工作时，应综合考虑以上因素。根据本区的实际情况，本文提出水污染防治建议。
（1）根据点源污染特点，应该强调工业和城市垃圾分类化，选择合理的垃圾填埋场，进行科学的垃圾填埋。
（2）要严格执行城市生活用水、工业废水排放标准，加强地下、地表储罐及管线材料的防渗性能。
（3）由于地表水、大气降水和农田灌溉是浅层地下水的主要补给源，因此，应该开展地表水体的水质调查工作，查明污染物的来源、程度和趋势，改善地表水水质，从根本上解决地表水水质污染问题，保护未受污染的地表水体；严格执行工业废气排放标准，减少空气污染，改善大气降水水质；同时应尽量减少污水灌溉，科学合理施肥，减少化肥、农药对水体的污染；从根本上净化地下水的主要补给来源。
（4）地下水污染一般都是高水位的污染源补给低水位的地下水，从而造成地下水的污染。而现阶段地下水的开采，造成了水位的迅速下降，形成降落漏斗，加大了水位高差，这有利于地下水污染的扩散，因此我们应加强地下水资源开发利用的科学管理和指导，合理开采地下水，严禁过量开采地下水，对部分地区进行回灌，避免沉降漏斗继续扩张。
（5）逐步完善地下水监测网，同时，发挥各部门职能，制定管理条例，对地下水资源的开发进行有效的监督和管理，进一步提高全民的环境保护意识。
参考文献
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The Pollution Status Analysis of Shallow Water and Its Prevention and Cure Measures in Hangjiahu Plain
Shen Huizhen, Wu Mengjie, Liu Sixiu
(Zhejiang General Monitoring Station for Geo-environment, Hangzhou 310007)
Abstract: Based on the pollution investigation of the shallow groundwater in HangJiaHu plain, its environment background value was calculated, and the general pollution index method of multi- item index was used to evaluate the pollution status of the shallow groundwater in this area. The evaluation result shows that the shallow groundwater in HangJiaHu plain wa s polluted to the different extent.
Key words: Shallow groundwater; Environmental background value; Groundwater pollution
夏沫儿6652
现在全世界都在关注水资源的危机。1994年在芬兰召开的“地下水资源未来危机”国际学术讨论会主要围绕水质污染及超量开采两大问题。会议认为只要对水资源正确评价，合理规划，严密监测，科学管理，超量开采的问题是可以避免的。而日益严重的水质污染和恶化却成为威胁水资源持久开发的主要危机。国际水文计划（IHP-5）已把“脆弱环境下的水文学与水资源开发”列为1996～2001年的主要研究课题，其中最重要的一个专题，即“地下水资源的未来危机”的内容则包括：地下水污染的研究范畴，探测地下水质的监测策略，包气带地下水供水水质化学作用规律，滨海地区地下水水质恶化，以及城市发展与水质污染等。由此可见，地下水的质量问题是当前水文地质研究的重要内容。
长期以来，人们对地下水资源重开发利用，轻保护。而地下水资源在受到人类活动，如农业生产、垃圾填埋、废水排污等影响时极易被污染。地下水一旦受到污染，其补救和恢复是非常困难的，而且治理费用代价昂贵。因此如何保护地下水不受污染受到各国的重视。
美国于1991年开展了全国水质评价计划。英国、澳大利亚近年来也对地下水水质进行评价研究，对人类活动包括农业活动、工业活动、废物处置、填埋等造成对地下水水质的影响，地质过程与生物相互作用等问题设立了专题研究。
1）地下水的污染和治理
对于已造成地下水污染的地区，国内外许多学者致力于研究污染的物质来源、污染的途径和范围、污染机理等问题，并取得大量研究成果。这些成果为查明地下水污染情况和治理提供了科学依据和方向。
80年代以来，地下水污染研究的重点已从无机物（重金属）的污染转向微量有机物的种类、物化特征及其在环境中的迁移转化，以及污染控制治理技术等。这与整个环境污染的发展进程是一致的。西方国家在治理环境污染的进程中，大致经历了重金属污染、易降解有机物与富营养化污染以及毒害性有机污染3个阶段。目前能基本控制第一、二阶段的污染，开始重视毒害性有机污染的治理。中国无论在有机物污染的理论还是治理技术方面的研究却刚刚开始。有机化合物种类多、数量大，绝大多数难溶于水，在水中含量很低，仅为10-6～10-9级或更低，降解慢，中间产物复杂。它们进入包气带和含水层后，不仅其残留物可维持数十乃至上百年，而且其降解后的中间产物亦对环境有污染。有机污染物通常分为2类：第一类是量大易降解（包括生物降解和化学降解）的有机物；另一类是有毒有害难降解有机化合物。农业活动造成的地下水污染后果也很严重。由于硝酸盐中氮在作物-土壤-水系统中的运动，进入含水层的氮就可能增加。捷克在过去的30年内，地下水中氮含量增加了一倍。现地下水中已发现各种烃类、卤化物、醇、酚、醚、醛、酮等各类有机化合物。据报导，至1987年美国地下水中已发现175种不同的有机物，其中很大部分对人体有毒性效应。荷兰在232个地下水抽水点中检出113种有机物。中国京津唐地区地下水初步调查检出有机物种类达133种，可见地下水有机污染已到了非常严重的地步。
地下水中危害最大而又最为常见的有机污染物为非极性难溶挥发性有机物（VOC’s），主要由氯代脂肪烃（CHC）和单环芳香烃（BTEX）构成。现已查明，多数水溶相VOC’s在地质环境中不易被吸附，具有很强的迁移性，在适当条件下可生物降解。非水溶相VOC’s对微生物有毒性，不易生物降解。非水溶相CHC常在地下水中积聚，其迁移不受地下水运动的控制，因此常汇集在含水层底板；非水溶相BTEX则相反，飘浮于地下水的表面。
第30届国际地质大会就有不少论文涉及地下水污染监测、参数测试；对Pb、Cu、Zn等污染物的实验室研究；污染物运移趋势预测；地质统计方法与随机理论在地下水污染研究中的应用；某些污染物（如氮污染）的研究实例以及一些模拟理论，例如以保护含水层为目的的河流-含水层相互关系模拟；非均质含水层与裂隙岩溶水污染研究；土地利用过程中的水土污染；污水灌溉的环境生态效应等等。其中美国Yun-Sheng Yu运用地质统计法进行地下水中盐污染的研究，大大提高了计算精度，是一个成功的实例。
最近美国报道了关于在地下水生态领域里应用无脊椎动物群结构的变化作为浅层地下水/地表水环境污染的指示剂；以及用CFCs确定年轻地下水年龄（50年以内或更小）和用氚/氦-3研究地下水运移时间、水流类型和补给速度，为测试和校核模型提供了有力的工具。此外，在发展生物治理技术方面，通过微生物降解作用、吸收、转化有毒化合物，消除污染，取得显著成效。
地下水的污染治理美国在80年代就先于其它国家开始着手进行。当时以“抽汲处理法”较为普遍，即抽出已被污染的地下水，在地表进行深度处理，但含水层不能彻底净化，且处理费用高。对于大规模的污染治理还没有成功的经验。80年代后期地下生物处理工程技术迅速发展，地下水污染控制理论与技术开始形成一套体系。如“对于包气带污染，可进行原位处理或开挖处理。原位处理包括物理法（通气法、蒸汽法、热趋法……）、化学法（表面活性剂溶液冲洗、特殊化学冲洗）和生物法（驯化生物处理、强化生物处理）；对含水层污染可进行原位处理或抽汲处理，前者又包括物理控制（泥墙、防渗帷幕控制法、水动力控制法、暗渠、井孔收集法），化学处理（表面活性剂溶液冲洗法、试剂法、渗床法）和生物处理。采用何种处理工艺，主要取决于处理的对象、目标、水文地质条件和经济承受能力。”在各种方法中，现场处理技术包括多种形式的好氧处理和厌氧处理，发展较快。
为了进一步发展地下水污染控制理论和技术方法，急需加强引进多种学科如地质微生物学、有机地球化学、表生地球化学的理论和方法，加强对有机污染物的来源、迁移、转化或降解机制，以及它们与腐殖酸、金属元素的相互作用的了解，加强土壤和地下水污染治理的新技术开发利用研究，突破解决目前缺乏能快速准确鉴别有机物种类和定量分析的仪器设备的局面，发展治理工程技术方法。
2）地下水资源的保护
为了防患于未然，首先要防止地下水供水水源地受到污染。一方面是保护水源补给区不受污染，另一方面是设立圈定地下水供水水源地的保护区（带），以加强对潜在污染的限制。这里涉及的主要是点源、井源区保护。而非点源整个水流域的水质监测、保护和污染治理技术要困难得多。
圈定地下水源保护区（带）的研究，由最初为确保饮用水卫生条件防止细菌污染的概念已扩大到防止非降解性有机物以及有毒化学成分的污染为目的，在欧美一些国家取得进展。德国对地下水源保护区的圈定是先将流域分为4个保护带，重点探讨第Ⅱ带随时间变化边界的概念，它采用地下水在50天内运行的距离范围。英国根据50天（一区）和400天（二区）运移时间以及整个汇水盆地（三区）确定出地下水保护区。其它如美、捷、爱尔兰、荷等国研究的主要特点是逐步向应用数学模型的方向发展，以提高成果的精度。德国提出可利用环境同位素3H、14C建立动态模型，用地下水环境同位素的滞留时间作为新的水文地质参数以反映地下水特征，并作出定量污染程度分析。中国也有人用时间滞留法来定量研究确定地下水源地保护区。
不少国家已认识到，地下水资源的保护必须提到战略、政策及管理的高度来认识和实施。捷克专家提出，地下水保护战略是政府部门进行管理、协调、投资和贯彻执行的长期任务，要得到有关法律法规的支持，正规的监督检查，甚至包括对技术负责人员的培训以及对公众教育和提供信息。地下水保护政策的制定取决于地下水资源的价值需求、土地利用规划及经济发展和人体健康等因素。地下水保护的管理目标应是确保饮用水水源的质量、安全和可持续性。
地下水保护管理可分为一般性保护和公共供水方面的综合性保护。前者需要编制地下水脆弱性图件并进行评价。评价地下水脆弱性的主要特征为非饱和带的补给、土壤性质、厚度、渗透性和稀释能力以及饱和含水层的稀释能力。受到综合性保护的地下水保护区的范围主要取决于含水层的渗透性、复杂性和脆弱性、非饱和带的特性及厚度、地下水水流方向、污染源离水井或井田的距离及污染质的特性。英国开展了对地下水资源的脆弱性的全面评价，认为其脆弱性受多种因素制约，如上覆土壤和冲积层的存在和性质，水文地质单元的特性以及非饱和带的厚度，因此需要详细的水文地质现场调查。英国现已编制了1:100万地下水脆弱性图件作为战略性土地利用规划的指导，目前正编制大比例尺图件。美国、意大利、荷兰、德国、瑞典、捷克也都编制了大比例尺的地下水脆弱性图为决策、管理层制定地下水保护的战略和方针服务。90年代美国开始倡导使用水流域的综合保护方法，共同解决水污染和生态环境恶化问题，可收到事半功倍的效果，更好地实现环境综合管理目标。
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