阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析

李守忠

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析

李守忠

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

文章主要針對(duì)我國(guó)遼寧省阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)方法儲(chǔ)備不足等問題，提出了區(qū)域地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的實(shí)用技術(shù)方法。在實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中，文章主要按照逐級(jí)篩選以及分類評(píng)價(jià)的思想，將阜新市區(qū)域地下水尺度劃分為包括平原和流域在內(nèi)的區(qū)域以及包括單元和城市在內(nèi)的局部地區(qū)及包括污染場(chǎng)地和水源地在內(nèi)的場(chǎng)地等三個(gè)不同層次?；诖?，文章科學(xué)構(gòu)建了阜新市區(qū)域尺度地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論模型，以此結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件以及污染源實(shí)際特征和水質(zhì)狀況等，針對(duì)阜新市局部地區(qū)地下水具體污染情況進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。

阜新市；地下水環(huán)境；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；理論模型

地下水是我國(guó)重要的供水水源，特別是對(duì)于阜新市此類干旱半干旱城市而言，地下水是當(dāng)?shù)匚ㄒ坏墓まr(nóng)業(yè)以及生活、生產(chǎn)供水水源。據(jù)《全國(guó)地下水污染防治規(guī)劃(2011—2020年)》相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)北方地區(qū)大約有33%的農(nóng)業(yè)灌溉用水以及65%的生活用水和50%的工業(yè)用水均來自于地下水。另外，全國(guó)大部分城市的地下水水質(zhì)資源屬于劣質(zhì)水源，甚至有部分城市飲用水源水質(zhì)污染因子嚴(yán)重超標(biāo)。經(jīng)相關(guān)部分檢測(cè)，除了常規(guī)污染物質(zhì)之外，還有致癌等相關(guān)物質(zhì)出現(xiàn)。因此，近年來國(guó)家相關(guān)部門積極出臺(tái)有關(guān)立法文件，加強(qiáng)整治區(qū)域重點(diǎn)流域以及防治地下水污染。對(duì)此，文章將結(jié)合遼寧省阜新市的地下水污染源進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)研究，以此為當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部分加強(qiáng)小流域治理與提高地下水資源管理水平提供參考和建議[1]。

1 地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)背景

按照風(fēng)險(xiǎn)理論解釋，地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要由人類不規(guī)律的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)引起，通過地質(zhì)環(huán)境這一介質(zhì)進(jìn)行傳播，其對(duì)地下水環(huán)境整體生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞。在此過程中，地下水污染是引發(fā)地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的主要因素之一。由于地下水生態(tài)環(huán)境本身是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜以及封閉的生態(tài)系統(tǒng)。因此，地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)具有隱蔽性等特點(diǎn)，故針對(duì)區(qū)域?qū)嶋H特點(diǎn)，文章對(duì)地下水環(huán)境中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行積極評(píng)價(jià)，能夠?qū)λL(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控以及從源頭上有效治理水污染。

近幾十年來，國(guó)外已經(jīng)形成了相對(duì)完善的地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。比如，多元統(tǒng)計(jì)法以及過程模擬法和迭置指數(shù)法等。但是，國(guó)內(nèi)與國(guó)外存在一定的差異，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者主要針對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行不確定研究和針對(duì)地下水健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。基于此，文章主要結(jié)合阜新市區(qū)域發(fā)展實(shí)際，采用多目標(biāo)以及多層次分析法[2]，對(duì)該地區(qū)地下水環(huán)境中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，旨在為當(dāng)?shù)氐叵滤廴撅L(fēng)險(xiǎn)識(shí)別以及污染防治和評(píng)價(jià)提供借鑒與參考。

2 地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系分析

通常而言，針對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)應(yīng)針對(duì)不同區(qū)域以及不同尺度地下水的實(shí)際防水性能，科學(xué)識(shí)別地下水環(huán)境中存在的主要污染源，然后結(jié)合不同污染指標(biāo)因子，有效確定地下水環(huán)境污染與人類活動(dòng)之間的相關(guān)關(guān)系。在此分析過程中，可以結(jié)合分析評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)重污染區(qū)域和污染高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行合理劃分，以此為當(dāng)?shù)氐叵滤Y源管理和環(huán)境保護(hù)提供針對(duì)性的對(duì)策和建議等。因此，按照這一思路，區(qū)域地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系應(yīng)該具有完整性以及科學(xué)性和可操作性等特征。在實(shí)際評(píng)價(jià)過程中應(yīng)結(jié)合具體的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，科學(xué)對(duì)相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行篩選和分類，以此嚴(yán)格遵循由大到小以及由粗及細(xì)的原則，篩查大尺度區(qū)域地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，從而進(jìn)行等級(jí)分區(qū)。

再者，應(yīng)該結(jié)合高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的地理環(huán)境特征，確定污染區(qū)的主要污染源。

此外，針對(duì)局部地區(qū)污染風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)形成原因以及形成過程、所造成的嚴(yán)重后果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此了解地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)以及地下水污染對(duì)人類所造成的實(shí)際危害程度。因此，按照這一評(píng)價(jià)思路，文章首先結(jié)合阜新市地下水環(huán)境實(shí)際特征，科學(xué)構(gòu)建如圖1所示的地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)體系。

圖1 阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系及流程

3 阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

3.1 阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

阜新市地下水環(huán)境的外部威脅主要來自于當(dāng)?shù)毓I(yè)生產(chǎn)以及危廢品處理和垃圾填埋及農(nóng)業(yè)和地下水開采等相關(guān)活動(dòng)[3]。因此，地下水的生態(tài)系統(tǒng)可能由于內(nèi)部地質(zhì)環(huán)境與外部人為因素影響，導(dǎo)致水體自身的健康以及服務(wù)和生產(chǎn)力以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值等受到巨大影響。故綜合這一特征，文章結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，在精度為1∶200000的地圖上展開區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)研究。由于不同區(qū)域人類活動(dòng)強(qiáng)度和頻率不同。因此，區(qū)域地下水水質(zhì)存在很大的差異，導(dǎo)致地下水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)大小不同。故文章結(jié)合阜新市的大區(qū)域地下水環(huán)境，對(duì)不同時(shí)間段以及空間區(qū)域內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。由于不同階段人類社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)會(huì)對(duì)阜新市地下水系統(tǒng)要素(xi)產(chǎn)生影響，則該要素的地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(Ri)表現(xiàn)為不同階段人類活動(dòng)對(duì)其影響的疊加，具體計(jì)算公式如下：

(1)

式中：第k個(gè)區(qū)域人類社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤到y(tǒng)要素所造成的污染風(fēng)險(xiǎn)為f(xik)；區(qū)域數(shù)量為n；不同人類社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的具體權(quán)重為wi。

另外，該地區(qū)地下水環(huán)境綜合風(fēng)險(xiǎn)R可通過人類社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)對(duì)地下水系統(tǒng)各要素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的累積值進(jìn)行表征，具體計(jì)算公式為：

(2)

式中：人類活動(dòng)對(duì)地下水系統(tǒng)各要素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的累積權(quán)重為λ；環(huán)境要素?cái)?shù)量為m。

在此計(jì)算過程中，文章考慮到該研究區(qū)地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)屬于漸進(jìn)性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，不同的風(fēng)險(xiǎn)之間會(huì)進(jìn)行相互疊加，故文章通過相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型，對(duì)地下水環(huán)境中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 阜新市地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

對(duì)于阜新市而言，局部地下水環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要在上述大區(qū)域地下水環(huán)境綜合分析評(píng)估基礎(chǔ)上，對(duì)該研究區(qū)內(nèi)的高風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)資料精度為1∶50000-1∶200000，然后綜合阜新市地下水污染源負(fù)荷以及地下水本質(zhì)脆弱性和地下水實(shí)際功能價(jià)值三大主要指標(biāo)進(jìn)行疊加耦合分析。其中，地下水本質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)可基于DRASTIC模型進(jìn)行分析；地下水污染源荷載評(píng)價(jià)主要基于水源地保護(hù)的優(yōu)先設(shè)置方法進(jìn)行評(píng)價(jià)分析；而通過地下水含水層富水性以及地下水水質(zhì)現(xiàn)狀特征，綜合反映阜新市地下水經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能以及社會(huì)服務(wù)功能和生態(tài)服務(wù)功能等綜合價(jià)值。

最終，通過采用迭置指數(shù)法對(duì)上述3種不同評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加耦合，以此獲取阜新市不同區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)[4]。通過研究發(fā)現(xiàn)，阜新市地下水環(huán)境對(duì)生態(tài)環(huán)境的維持性功能以及地下水資源供給量和地下水地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性等三大主要指標(biāo)較為敏感。因此，文章在分析水質(zhì)不同污染等級(jí)時(shí)，主要采用以下三種不同的計(jì)算公式，分別對(duì)阜新市地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)計(jì)算和劃分：

R′=L+D
L=L1+L2
D=Q+A+T

(3)

式中：在上述三種計(jì)算公式中，阜新市地下水污染風(fēng)險(xiǎn)為R1；阜新市地下水污染可能性為L(zhǎng)；阜新市地下水污染的嚴(yán)重性為D；阜新市地下水污染源釋放污染物的可能性為L(zhǎng)1；阜新市地下水污染源污染物的釋放量為Q；阜新市地下水污染物在運(yùn)移過程中的衰減量為A；阜新市地下水污染物毒性因子為T。

3.3 阜新市地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

阜新市地下水健康風(fēng)險(xiǎn)主要是指在該研究區(qū)局部地區(qū)水環(huán)境評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)以及高污染地區(qū)進(jìn)行分析，以此對(duì)其地下水健康程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。在此評(píng)價(jià)過程中，可基于不良健康效應(yīng)，對(duì)阜新市地下水環(huán)境污染過程中受到影響的人群數(shù)據(jù)量和影響程度進(jìn)行判斷分析，具體評(píng)價(jià)過程按照如下步驟進(jìn)行操作：

1)對(duì)阜新市地下水環(huán)境污染源進(jìn)行識(shí)別，然后結(jié)合污染特性對(duì)地下水承壓情況及潛水含水層、供水情況進(jìn)行分析，以此結(jié)合相關(guān)參數(shù)，調(diào)查阜新市地下水污染情況。

2)在對(duì)阜新市地下水中各種有機(jī)物及無機(jī)物、毒性和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析、檢測(cè)基礎(chǔ)上，構(gòu)建包括地下水環(huán)境污染狀況以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法在內(nèi)的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從而對(duì)阜新市地下水環(huán)境、污染特征等進(jìn)行甄別和分析。

3)結(jié)合有機(jī)物解析試驗(yàn)以及污染組分遷移試驗(yàn)等，對(duì)遼寧省阜新市地下水環(huán)境中存在的特征污染物的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行分析。

4)科學(xué)構(gòu)建阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與計(jì)算模型。主要在上述分析基礎(chǔ)上結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，通過對(duì)各因素指標(biāo)進(jìn)行量化，以此構(gòu)建阜新市地下水含水層中遷移轉(zhuǎn)化的耦合數(shù)學(xué)模型，從而對(duì)該研究區(qū)地下水流運(yùn)動(dòng)情況以及污染物實(shí)際遷移過程進(jìn)行模擬分析，最終對(duì)遼寧省阜新市地下水污染演化及擴(kuò)散趨勢(shì)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)[6]。

4 阜新市地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)案例分析

阜新市位于遼寧省西部低山丘陵區(qū)，其為沈陽經(jīng)濟(jì)區(qū)重要城市之一，地理坐標(biāo)為E42°10′、N122°00′。該地區(qū)以巨厚的第四系和第三系沉積物為主體，組成一個(gè)集補(bǔ)給以及徑流和排泄為一體的完整地下水生態(tài)系統(tǒng)，整個(gè)區(qū)域流域規(guī)劃如圖2所示。

圖2 研究區(qū)區(qū)域總體概況圖

文章在分析評(píng)價(jià)過程中，主要結(jié)合《遼寧省阜新市地下水資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)該區(qū)域不同流域的地下水水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[7]。通過分析發(fā)現(xiàn)，該研究區(qū)Ⅲ類水質(zhì)區(qū)以及Ⅳ類水質(zhì)區(qū)和Ⅴ類水質(zhì)區(qū)域面積分別為16768km2、1792km2以及18832km2，三種不同區(qū)域水質(zhì)的主要綜合評(píng)價(jià)結(jié)果所占總區(qū)域的比例分別為 32.41%、3.46%以及36.39%。因此，通過詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域地下水Ⅳ、Ⅴ類水水源水質(zhì)超標(biāo)率高達(dá)75%，經(jīng)采樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，主要污染源為氨氮以及鐵、錳等幾種不同物質(zhì)元素，從該地區(qū)總體區(qū)域污染情況來看，主要污染物來源于當(dāng)?shù)厣钗鬯约肮I(yè)廢水和城市固體廢氣物排放、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)等[8]。

5 結(jié) 語

綜上所述，區(qū)域地下水環(huán)境按照等級(jí)屬性評(píng)價(jià)可分為區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)與局部污染風(fēng)險(xiǎn)和場(chǎng)地健康風(fēng)險(xiǎn)三個(gè)不同等級(jí)。按照評(píng)價(jià)的完整性，可分為初級(jí)評(píng)價(jià)以及局部重點(diǎn)評(píng)價(jià)和場(chǎng)地精細(xì)化評(píng)價(jià)三種類型。文章按照我國(guó)當(dāng)前地下水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，主要結(jié)合遼寧省阜新市地下水環(huán)境存在重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)；與此同時(shí)，文章在水體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中，主要通過過程模擬方法，對(duì)該研究區(qū)地下水的實(shí)際運(yùn)移過程進(jìn)行定量分析，以此了解地下水環(huán)境污染對(duì)人體造成的相關(guān)影響。實(shí)踐研究結(jié)果表明，高風(fēng)險(xiǎn)地下水環(huán)境區(qū)域主要位于遼寧省阜新市某河流沖洪積扇區(qū)域。因此，應(yīng)該結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，針對(duì)性采用適當(dāng)?shù)奈廴撅L(fēng)險(xiǎn)控制方法對(duì)水資源進(jìn)行合理管控。

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1007-7596(2016)12-0040-04

2016-11-24

李守忠(1963-)，男，遼寧錦州人，工程師，研究方向?yàn)樗乃Y源。

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