寧西平原地下水污染現(xiàn)狀及保護(hù)對(duì)策

胡海軍,董廣福,陳淑青

(山東省寧陽(yáng)縣水務(wù)局,山東寧陽(yáng) 271400)

1 概況

寧陽(yáng)縣位于山東省的中南部,屬泰安市轄區(qū),總面積1125 km2,人口 80萬(wàn)人。寧陽(yáng)縣地勢(shì)東高西低,由于特殊的地理位置及水文地質(zhì)條件,縣域分屬黃河、淮河兩大流域。寧陽(yáng)縣多年平均降雨量 650 mm,多年平均水資源量 3.15億m3,多年平均地下水資源量 2.01億m3,2008年全縣人均占有水資源量 390m3,畝均水資源量 343m3,屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。

寧西平原位于寧陽(yáng)縣西部,屬淮河流域,面積 285 km2,區(qū)內(nèi)的寧陽(yáng)縣城是寧陽(yáng)縣的政治文化中心,另外還有寧陽(yáng)縣重要的化工、造紙、煤碳、紡織等支柱產(chǎn)業(yè)。寧西平原北起汶河南岸,上層為第四系沖、洪積層,厚度約 20～213m,由北向南漸厚,主要巖性為亞砂、細(xì)砂及粗砂礫石,含水層厚度平均8m,含水層為砂及粗砂礫石,賦水系數(shù)大,地下水徑流和開(kāi)采條件較好,單井出水量一般大于 50m3/h。含水層透水能力強(qiáng),滲透系數(shù)在 100～150m/d之間。地下水流向由北向南,水力坡度 1/1000。地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源主要有:大氣降水,大汶河側(cè)滲,水利工程滲漏補(bǔ)給,灌溉回歸。

寧西平原主要地下水源為上層的第四系沖洪積層的潛水和下層伏山 -茅莊隱伏灰?guī)r的承壓水。上層潛水的地下水開(kāi)發(fā)利用程度較高,目前共有深淺機(jī)井 3170眼,實(shí)灌耕地面積 30多萬(wàn)畝;深層伏山-茅莊地區(qū)隱伏灰?guī)r的承壓水,目前為縣城生活飲用水水源,供水對(duì)象為縣城居民、部分農(nóng)村居民,供水人口 20余萬(wàn)人,是寧陽(yáng)縣十分重要的生活飲用水水源地。

2 地下水污染現(xiàn)狀

地下水污染危害巨大,嚴(yán)重威脅著人民群眾的健康和生命安全。地下水污染與地表水污染明顯不同,即其隱蔽性和難以逆轉(zhuǎn)性。地下水一旦受到污染,便很難治理與恢復(fù)。在我國(guó)尤其是北方地區(qū),地下水是重要的生產(chǎn)和生活用水,地下水污染嚴(yán)重地影響了地下水的使用價(jià)值。

圖1 寧西平原 76號(hào)觀(guān)測(cè)井水化學(xué)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表

在上世紀(jì) 80年代以前,寧西平原地下水水質(zhì)良好,水量豐富,是寧陽(yáng)縣縣城和西部工農(nóng)業(yè)和生活用水的主要水源地。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,到上世紀(jì) 90代中期,寧西平原地下水水質(zhì)明顯惡化。據(jù)寧西平原 76號(hào)觀(guān)測(cè)井觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)上圖),從 1986～2005年 20年的時(shí)間,井水中離子總量從 585 mg/L增長(zhǎng)到 1045 mg/L,平均每年增加 23 mg/L,總硬度從 410 mg/L增長(zhǎng)到 590 mg/L,平均每年增加 10 mg/L,而且還呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。

寧西平原的地下污染現(xiàn)狀較為嚴(yán)重,據(jù)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)資料分析,主要的超標(biāo)項(xiàng)目有硝酸鹽氮、總硬度、硫酸鹽、氟化物、氯化物、大腸菌群等。其中硝酸鹽含量最高的地區(qū)達(dá) 85 mg/L,超國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn) 3.25倍?？傆捕群孔罡叩牡貐^(qū)為 1040 mg/L,超國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn) 1.3倍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近年來(lái)寧西平原和沿汶地區(qū)群眾的癌癥發(fā)病率較高,據(jù)有關(guān)醫(yī)生分析,與地下水污染有較大關(guān)系,主要與硝酸鹽氮的含量較高有關(guān)。

深層承壓水的水質(zhì)較淺層地下水為好,但由于大規(guī)模開(kāi)采地下水,引起降落漏斗,受到地表水和淺層地下水的補(bǔ)給,水質(zhì)也有不同程度的污染。由于地下水的循環(huán)時(shí)間很長(zhǎng),據(jù)有關(guān)專(zhuān)家測(cè)算,深層地下水的循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年,所以一旦被污染,很難被清除,會(huì)導(dǎo)致可利用水資源的嚴(yán)重缺乏,嚴(yán)重制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步。

3 地下水污染的原因分析

3.1 大汶河側(cè)滲

大汶河在六十年代以前,河水清澈見(jiàn)底,水質(zhì)良好,隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,大汶河也已成為嚴(yán)重受污染河流之一,特別在枯水季節(jié),天然徑流少,大汶河水基本上為上游工礦企業(yè)所排廢污水,嚴(yán)重影響了人民的生活和身體健康。

表1 大汶河大汶口橋斷面歷年水質(zhì)狀況 mg/L

以大汶河大汶口橋監(jiān)測(cè)斷面 1994～2003年 10年的監(jiān)測(cè)資料分析可知,大汶河干流河水常年為超Ⅴ類(lèi)水,污徑比最高的年份達(dá)到 0.8;CODcr的含量高達(dá) 3 046mg/L,超地表水Ⅴ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn) 75倍;氨氮的含量最高達(dá) 31.7 mg/L,超地表水Ⅴ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn) 15倍。在枯水季節(jié)污染物的含量還要更高。

由于特殊的水文地質(zhì)條件,寧西平原北臨大汶河,地勢(shì)北高南低,大汶河自堽城里以上,兩側(cè)地下水補(bǔ)給河水,自堽城里以下,北岸地下水補(bǔ)給河水,南岸河水補(bǔ)給寧西平原地下水。寧西平原與大汶河的補(bǔ)給邊界長(zhǎng)達(dá) 11 000m,地下水多年平均補(bǔ)給量達(dá) 903萬(wàn)m3,大量汶河水對(duì)寧西平原的補(bǔ)給,造成寧西平原地下水中污染物含量大幅增加,水質(zhì)狀況不斷惡化。

3.2 污水灌溉

隨著水資源的日益緊張,污水灌溉增多,寧西平原的污水灌溉面積大幅度增加。寧陽(yáng)縣建有兩大引汶工程:東引汶灌溉工程和西引汶回灌補(bǔ)源工程。兩項(xiàng)工程自建成以來(lái),增加了寧西平原的農(nóng)田實(shí)灌面積,對(duì)寧陽(yáng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了巨大的作用,發(fā)揮了較大的經(jīng)濟(jì)效益。但由于地表水灌溉,無(wú)論是提水還是自流,相對(duì)于井灌,灌溉成本較低或甚至是零成本,部分地區(qū)甚至在枯水季節(jié)也大量依賴(lài)引汶干渠水或洸河、寧陽(yáng)溝等河道地表水,導(dǎo)致大量污水灌溉。利用污水灌溉雖然在一定程度上緩解了水資源短缺的矛盾,但由于寧西平原為沖洪積平原,上層覆蓋著較厚的砂、粗砂礫石,經(jīng)分析滲透系數(shù)高達(dá) 0.3～0.35,灌溉污水大量下滲補(bǔ)給地下水,造成了地下水污染進(jìn)一步加劇。

3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)藥化肥的大量施用

農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的不合理使用是造成地下水污染的又一重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,寧西平原為寧陽(yáng)縣重要的糧食產(chǎn)區(qū),農(nóng)藥化肥的使用量逐年增加。2008年寧西平原農(nóng)藥施用量 260 t;化肥施用量 22500 t,其中氮肥 10125 t,磷肥 3375 t,鉀肥 2250 t,復(fù)合肥 6750 t。不合理地使用化肥,導(dǎo)致土壤板結(jié)、地力下降,進(jìn)一步加劇了水體富營(yíng)養(yǎng)化。過(guò)量施用農(nóng)藥、化肥,使農(nóng)藥、化肥大量殘留,經(jīng)淋溶和灌溉后,污染物隨地表水下滲污染地下水。

3.4 生活污水和工業(yè)廢水的大量排放

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,企業(yè)廢水和城鎮(zhèn)污水大多未經(jīng)處理隨意排放,導(dǎo)致排污河道兩岸大面積污染。任意排放的工業(yè)廢水和生活污水又通過(guò)地表水下滲而嚴(yán)重污染地下水體。同時(shí),近年來(lái)由于農(nóng)村人民生活水平的不斷提高,所產(chǎn)生的生活垃圾和生活污水不斷增多,而相對(duì)于城市而言,農(nóng)村又缺乏必要的垃圾和污廢水處理設(shè)施,大量的垃圾任意堆積或直接投入河道,垃圾經(jīng)雨水淋溶后污水與農(nóng)村生活污水直接流入河道,成為了水環(huán)境污染的又一重要原因。

3.5 地下水超采引起的地下水污染

近年來(lái),由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)灌溉大量開(kāi)采地下水。寧西平原年均地下水開(kāi)采量已達(dá) 9286萬(wàn)m3,年均超采地下水 1779萬(wàn)m3,致使地下水位不斷下降。據(jù) 76號(hào)井觀(guān)測(cè)資料分析,在過(guò)去的 26年中,地下水位平均每年以 0.4m的速度下降。據(jù)監(jiān)測(cè)目前在縣城區(qū)已經(jīng)出現(xiàn) 20 km2的地下水降落漏斗。降落漏斗的出現(xiàn),使遭到污染的地表水加速補(bǔ)給地下水,加劇了地下水的污染。

4 地下水污染防治措施

4.1 治理大汶河

大汶河為黃河下游較大的支流之一,由東向西流入東平湖,其上游萊蕪、泰安和新泰地區(qū)的工業(yè)較為發(fā)達(dá)。治理大汶河首先要從污染物排放根源抓起,首先要減少工礦企業(yè)污廢水的排放量,抓好入河排污口的監(jiān)督管理工作,加大城市污水處理廠(chǎng)的建設(shè)。其次要加大對(duì)河道的治理和管理,規(guī)范河道的采砂和取土,加強(qiáng)河道兩岸的綠化,增強(qiáng)河道自身的自?xún)裟芰Α?/p>

圖2 寧陽(yáng)縣 76號(hào)井地下水位過(guò)程線(xiàn)

4.2 杜絕污水灌溉

由于河流水量季節(jié)性變化明顯,枯水季節(jié)徑流量很小,大汶河和區(qū)內(nèi)的洸河、寧陽(yáng)溝等河流的主要水源來(lái)自沿河排放的工業(yè)廢水和生活污水,污徑比增加,因此,在枯水季節(jié)要堅(jiān)決杜絕利用污染的地表水灌溉農(nóng)田;而豐水季節(jié)降水增多,河水徑流量大,污染物擴(kuò)散稀釋較強(qiáng),濃度明顯下降,水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn),因此,在豐水季節(jié)要加大引汶水量,大量利用引汶客水,對(duì)寧西平原進(jìn)行回灌補(bǔ)源,補(bǔ)充地下水,以便枯水季節(jié)來(lái)臨時(shí)有充足的灌溉水源。

4.3 控制污染源

加強(qiáng)污染源的排查,特別是要做好入河排污口的監(jiān)督管理工作,嚴(yán)把入河排污口審批關(guān),堅(jiān)決控制入河排污口污廢水排放量,興建農(nóng)村垃圾處理廠(chǎng),做好水域納污能力分析,通過(guò)擴(kuò)建城市污水處理廠(chǎng)和興建農(nóng)村城鎮(zhèn)污廢水處理設(shè)施,削減水體污染濃度。

4.4 合理施用農(nóng)藥、化肥,減少的農(nóng)藥、化肥流失

一是控制化肥、農(nóng)藥的污染 流域內(nèi)要科學(xué)合理施用化肥、農(nóng)藥,降低化肥、農(nóng)藥使用量。發(fā)展高效、無(wú)污染肥料和有機(jī)肥料,大力推廣配方施肥、化肥深施和平衡施肥技術(shù),提高科學(xué)施肥水平,減少化肥使用中的流失污染;推廣高效、低毒無(wú)毒、低殘留無(wú)殘留化學(xué)農(nóng)藥和作物病蟲(chóng)害綜合防治技術(shù)。大力推廣使用生物農(nóng)藥,推廣粉塵法噴霧,適當(dāng)減少施藥次數(shù);要控制使用高毒、高殘留的有機(jī)磷農(nóng)藥,把化肥、農(nóng)藥污染控制在最低限度;二是大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè) 生態(tài)農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的成功模式。要樹(shù)立生態(tài)觀(guān)念,加大農(nóng)、林、牧、漁環(huán)境污染源管理力度,控制水土、有機(jī)質(zhì)流失和土壤污染,大力推廣有機(jī)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè),引導(dǎo)農(nóng)民開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有機(jī)食品。

4.5 完善地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)地下水開(kāi)發(fā)利用情況和地下水超采現(xiàn)狀,核定地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū),分區(qū)分層建立永久或臨時(shí)的水量和水質(zhì)監(jiān)測(cè)站,從源頭上對(duì)整個(gè)寧西平原地下水開(kāi)采實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和嚴(yán)格控制,優(yōu)化地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),統(tǒng)籌地下水的區(qū)域監(jiān)測(cè)與典型監(jiān)測(cè)、常規(guī)監(jiān)測(cè)與專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)、客觀(guān)需要與實(shí)際可能,用 1～3年的時(shí)間,逐步完善寧西平原的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。一是加強(qiáng)對(duì)深層地下水和縣城城市飲用水水源地的監(jiān)測(cè)。二是提高專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)井的比例。三是提高自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的水平,通過(guò)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè),逐步減少人工監(jiān)測(cè)的比例。通過(guò)完善地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源,科學(xué)制定水資源保護(hù)措施,防止地下水過(guò)量開(kāi)采與污染,保護(hù)地質(zhì)環(huán)境。

4.6 統(tǒng)一規(guī)劃管理地下水,建立和完善地下水資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)制度

加強(qiáng)水務(wù)一體化建設(shè),改革“多龍管水”為“一龍管水”。建立集防洪、水源、供水、用水、節(jié)水、排水、污水處理及回用一體化管理,實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一取水許可、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一調(diào)渡、統(tǒng)一管理。也就是說(shuō)統(tǒng)一由水務(wù)部門(mén)對(duì)水質(zhì)和水量負(fù)責(zé),保障水資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展。