大連市地下水環(huán)境污染現(xiàn)狀及防治措施

王主華

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023)

大連市三面沿海，地域相對(duì)狹小，人口密度較大，導(dǎo)致取用水集中，再加上對(duì)地下水資源的長(zhǎng)期超采和濫用，使得大連市的地下水水位長(zhǎng)期低于海平面水位，海水入侵現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。大連市城市化、工業(yè)化以及農(nóng)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快，導(dǎo)致地下水資源面臨水質(zhì)污染的威脅。地下水是一個(gè)城市寶貴的環(huán)境資源，一旦遭受污染，短期內(nèi)很難修復(fù)，且地下水被普遍應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和生活中，其污染會(huì)給周圍環(huán)境和人類健康帶來不可估量的危害。因此有必要明確大連市地下水資源的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和開發(fā)利用情況，制定科學(xué)合理的地下水開發(fā)利用、污染防治以及保護(hù)措施。

1 自然概況

大連市位于遼東半島南部，三面環(huán)海，地勢(shì)多為丘陵地帶。大連市共分為14個(gè)行政區(qū)，包括3個(gè)縣級(jí)市、1個(gè)縣以及10個(gè)區(qū)，土地總面積約為12574 km2。大連市毗鄰渤海、黃海之間，地勢(shì)由西向東、由北到南逐漸降低[1]；東部地區(qū)多由變質(zhì)巖和花崗巖等沉積巖構(gòu)成，對(duì)于地下水的富集儲(chǔ)備能力較差。西部地區(qū)多由灰?guī)r和砂頁巖構(gòu)成，蓄水能力相對(duì)較好，但由于分布面積小、地勢(shì)復(fù)雜且臨海等缺陷，如開采不當(dāng)，易發(fā)生海水入侵和水質(zhì)污染[2]。

2 地下水環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 水資源現(xiàn)狀

2016、2017、2018年全市地下水資源量分別為4.849、5.727、6.051億m3，主要為山丘區(qū)地下水資源，見表1。從各地區(qū)的水資源情況可以看出，大連市地下水資源分布嚴(yán)重不均，差異明顯。其中莊河市地下水資源量最大，接近總量的二分之一，是大連市最主要的地下水儲(chǔ)存地區(qū)。其次為普蘭店市、瓦房店市以及金普新區(qū)。大連市內(nèi)三區(qū)、甘井子區(qū)、高新園區(qū)以及旅順口區(qū)地下水資源量相對(duì)缺乏。

表1 2016—2018年大連市各行政區(qū)地下水資源量 單位：億m3

莊河位于大連市最北部，連接營(yíng)口、丹東、鞍山等內(nèi)陸地區(qū)，地勢(shì)平緩，河流資源眾多，碧流河、英那河等大型河流為地下水的補(bǔ)給提供保障，地下水儲(chǔ)備能力較大，地下水資源量最為豐富。普蘭店市、瓦房店市等地區(qū)地勢(shì)較為平緩，河流相對(duì)較多，地質(zhì)多為碳酸鹽所形成的裂隙巖溶水，易富集地下水。大連市內(nèi)及周邊地區(qū)多為沿海城市化建設(shè)，地處半島東西兩側(cè)，河流較少，由于海水沖洪作用，使得地下水多為松散巖類孔隙水，富集能力較差，地下水資源嚴(yán)重匱乏[3]。

近三年由于大連市降雨量回升，地下水資源量也有所增加，但仍明顯低于多年平均值，再加上地質(zhì)結(jié)構(gòu)差異大，導(dǎo)致大連市地下水資源量空間分布嚴(yán)重不均；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，也使部分地區(qū)地下水超采現(xiàn)象嚴(yán)重。

2.2 海水入侵現(xiàn)狀

海水入侵是指由于地下水的超量開采，使原有地下水位持續(xù)降低至海平面以下，海水沿著含水層向內(nèi)陸地下水侵入的現(xiàn)象；海水入侵會(huì)破壞濱海地區(qū)咸淡水原有的平衡狀態(tài)，改變?cè)兴Y源的化學(xué)組分，破壞水環(huán)境質(zhì)量[4-5]。大連市平均降雨量較為匱乏，地下水資源分布不均，部分地區(qū)對(duì)地下水的開采頻繁，再加上地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異，導(dǎo)致沿海地區(qū)的海水入侵現(xiàn)象嚴(yán)重。受地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，海水入侵現(xiàn)象普遍發(fā)生在基巖結(jié)構(gòu)和砂質(zhì)結(jié)構(gòu)的沿海區(qū)域，而泥質(zhì)結(jié)構(gòu)的沿海區(qū)域較難發(fā)生海水入侵[6]。因此海水入侵較為嚴(yán)重的地區(qū)主要分布在大連市西部沿海地帶，旅順口區(qū)、金普新區(qū)和瓦房店市尤為嚴(yán)重。

2016、2017、2018年大連市全區(qū)海水入侵面積分別為562.4、553.2、535.8km2(不包括長(zhǎng)海、交流島、長(zhǎng)興島等沿海島嶼)，占大連行政區(qū)域總面積的4.5%、4.4%、4.3%，見表2。海水入侵縱向深度最大的地區(qū)是瓦房店市謝屯鎮(zhèn)，深度高達(dá)10.0 km2；橫向面積最大的區(qū)域?yàn)槁庙樋趨^(qū)—甘井子區(qū)—金普新區(qū)—瓦房店市的沿海地帶?？梢钥闯觯甏筮B市海水入侵情況雖無明顯加劇，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻，海水入侵不僅改變了地下水的生態(tài)平衡，使氯離子含量增高，海水回流更能夠引發(fā)地下水環(huán)境污染，水質(zhì)破壞。

2.3 水質(zhì)污染現(xiàn)狀

依據(jù)最新實(shí)施的GB/T14848-2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[7]，對(duì)2016—2018年全市16眼地下水井進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括色度、嗅和味、pH值、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、溶解性總固體、總硬度、鐵、錳、銅、鉛、鎘、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、鈉、汞、硒、砷、六價(jià)鉻、氰化物、揮發(fā)酚、氟化物共計(jì)24項(xiàng)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上看，鉛、鎘、六價(jià)鉻、砷、硒、汞等項(xiàng)目均未檢出，pH、氰化物、揮發(fā)酚、鐵、錳、銅等項(xiàng)目均符合國(guó)家地下水質(zhì)量Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)。但包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總硬度、溶解性總固體、氯化物在內(nèi)的多個(gè)項(xiàng)目超標(biāo)嚴(yán)重。

表2 2016—2018年大連市各行政區(qū)海水入侵面積 單位：km2

2016年超標(biāo)地下水項(xiàng)目主要為硝酸鹽氮和總硬度，以單一超標(biāo)項(xiàng)目為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，超標(biāo)井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)百分比依次為硝酸鹽氮50.0%，總硬度43.8%，溶解性總固體37.5%，氯化物25.0%。2017年超標(biāo)地下水項(xiàng)目主要為含氮化合物和總硬度，超標(biāo)井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)百分比依次為硝酸鹽氮56.2%，亞硝酸鹽氮56.2%，總硬度50.0%，溶解性總固體25.0%，氯化物18.8%。2018年超標(biāo)地下水項(xiàng)目主要為總硬度和硝酸鹽氮，各項(xiàng)目超標(biāo)井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)百分比依次為總硬度68.8%，硝酸鹽氮43.8%，氯化物37.5%，溶解性總固體37.5%。

近三年大連地區(qū)的地下水資源污染主要為含氮化合物、總硬度、溶解性總固體以及氯化物等污染物。氯化物在地下水中的超標(biāo)率不斷提高，雖然海水入侵在區(qū)域面積上趨于穩(wěn)定，但其對(duì)于地下水環(huán)境質(zhì)量的破壞日益嚴(yán)重?？傆捕群腿芙庑钥偣腆w超標(biāo)嚴(yán)重且逐年增高，說明大連市地下水近年來高礦化度加劇，這主要由于過量開采和海水入侵破壞了地下水鹽平衡，同時(shí)生活垃圾和化肥農(nóng)藥的過量排放，使鈣、鎂等離子隨雨水滲入地下，提高了地下水的總硬度[8]。地下水中含氮化合物的污染主要由于有機(jī)氮肥、農(nóng)藥以及生活污水等人為排放，通過降雨和滲濾作用進(jìn)入地下水環(huán)境[9]。因此要想從根本上解決大連地區(qū)地下水環(huán)境污染問題，科學(xué)合理的開采地下水和減少農(nóng)業(yè)生活污染物的排放是關(guān)鍵。

表3 2016—2018年16處地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

16處地下水2016—2018年的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果見表3?？梢钥闯?，只有黃泥川、尹家以及北李屯的地下水水質(zhì)合格，均符合國(guó)家Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。大王村、東泥河、蘇家等多處地下水水質(zhì)均超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，且均為多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)超標(biāo)。二十里、四十里、南鴉鸕嘴等的地下水呈現(xiàn)水質(zhì)惡化的趨勢(shì)。16處地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)的硝酸鹽氮超標(biāo)倍數(shù)在0.13～5.35之間，平均超標(biāo)1.5倍；總硬度的超標(biāo)倍數(shù)在0.11～1.91之間，平均超標(biāo)0.5倍；溶解性總固體的超標(biāo)倍數(shù)在0.23～1.50之間，平均超標(biāo)0.6倍；氯化物的超標(biāo)倍數(shù)在0.04～2.13之間，平均超標(biāo)0.8倍。可見，大連地區(qū)地下水水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，并且具有惡化趨勢(shì)，特別是硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的污染。報(bào)道指出[10-11]，硝酸鹽在人體內(nèi)能夠被還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽超過一定含量可直接造成缺氧中毒；更嚴(yán)重的是如果人體長(zhǎng)期富集亞硝酸鹽，可能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為具有致癌性的亞硝胺類物質(zhì)，嚴(yán)重危害人體健康。因此，地下水環(huán)境污染的防治與保護(hù)迫在眉睫。

3 預(yù)防及保護(hù)措施

3.1 嚴(yán)格把控地下水的開發(fā)與利用

嚴(yán)格根據(jù)水文地質(zhì)條件科學(xué)合理地設(shè)立地下水井，避免在同一層面、同一深度、同一區(qū)域重復(fù)布置，防止地下水的不合理開采和使用。根據(jù)不同區(qū)域地下水的可開采量，嚴(yán)格限制地下水的開采，減少甚至禁止工業(yè)對(duì)地下水的開采。尤其對(duì)于易發(fā)生海水入侵的沿海地區(qū)，實(shí)時(shí)監(jiān)督地下水的開采量，做到預(yù)防為主；對(duì)于已發(fā)生海水入侵的區(qū)域，應(yīng)針對(duì)實(shí)際情況及時(shí)制定補(bǔ)償措施，通過地表水人工補(bǔ)給等方法對(duì)污染的地下水進(jìn)行人工恢復(fù)[12]，同時(shí)制定一定時(shí)期內(nèi)的限量開采方案，確保地下水的自我修復(fù)能力。

3.2 建立健全地下水資源的管理與規(guī)范

建立健全地下水資源的統(tǒng)一規(guī)劃和管理規(guī)范，不僅要完善相關(guān)的法規(guī)體系，還要進(jìn)一步建立責(zé)任分配與劃分機(jī)制。讓地下水監(jiān)督治理部門能夠有法可依、違法必糾、有例可尋。同時(shí)對(duì)于地下水資源的管理與規(guī)劃，各級(jí)政府和部門應(yīng)實(shí)現(xiàn)資源共享，經(jīng)驗(yàn)共通、相互協(xié)作，生態(tài)環(huán)保、水利以及城建規(guī)劃等相關(guān)部門和人員，應(yīng)在各司其職的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)溝通合作，綜合調(diào)用人力物力，使相關(guān)措施能夠綜合、高效地實(shí)施，切實(shí)加強(qiáng)和促進(jìn)地下水資源的科學(xué)、合理、高效管理。

3.3 完善的地下水協(xié)調(diào)機(jī)制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

加強(qiáng)地下水資源與生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境的綜合研究和協(xié)調(diào)發(fā)展。建立沿海地區(qū)地下水實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)掌握地下水開采量、資源量及環(huán)境質(zhì)量變化動(dòng)態(tài)。切實(shí)完善地下水資源的預(yù)警管理系統(tǒng)，增設(shè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，提高監(jiān)測(cè)手段與力度，做到大連市地下水管理的全面覆蓋，對(duì)于地下水突發(fā)性污染或污染嚴(yán)重的地區(qū)要第一時(shí)間預(yù)報(bào)預(yù)警和長(zhǎng)期預(yù)報(bào)。利用互聯(lián)網(wǎng)云和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立全國(guó)地下水的大數(shù)據(jù)云系統(tǒng)，為更好地制定開發(fā)、保護(hù)與評(píng)價(jià)措施提供全面科學(xué)的依據(jù)。

3.4 加強(qiáng)地下水污染的防治

大連市地下水污染主要由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的亂排亂放引起。嚴(yán)格規(guī)范農(nóng)藥和化肥的使用，大力宣傳施用農(nóng)藥化肥的規(guī)范化，改變農(nóng)民對(duì)于農(nóng)藥和化肥的使用誤區(qū)，從根本上減少農(nóng)藥化肥的污染。加強(qiáng)對(duì)工業(yè)排污的監(jiān)管力度，加強(qiáng)落實(shí)企業(yè)污水處理設(shè)備的運(yùn)行和改進(jìn)，建立企業(yè)排污處理的規(guī)范化制度。建立生活垃圾和生活污水的排放處理制度，切實(shí)加強(qiáng)市政排污管網(wǎng)和各地區(qū)污水處理廠等基礎(chǔ)設(shè)施的建立，從根本上避免污染物通過其他方式進(jìn)入地下水[13-14]。對(duì)于已經(jīng)污染的地下水，應(yīng)該盡快制定污染解決方案，可以通過回灌地表水，促進(jìn)地下水的自凈作用，也可利用原位修復(fù)技術(shù)對(duì)地下水進(jìn)行人工凈化[15-16]。

4 結(jié)語

地下水是地球留給人類的寶貴資源，也是我們賴以生存和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來“重地表水，輕地下水”的觀念普遍存在，以至于地下水的開采不合理，監(jiān)管體制松懈，污染防治不被重視等問題頻發(fā)。大連市地下水環(huán)境已經(jīng)遭受破壞，因此及時(shí)對(duì)地下水資源進(jìn)行保護(hù)、防止地下水污染進(jìn)一步惡化刻不容緩。結(jié)合大連市地下水資源的特異性，建立健全地下水資源的監(jiān)督監(jiān)管體系；科學(xué)合理地開發(fā)和使用地下水資源；嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)污染排放，針對(duì)已污染的地下水資源，建立行之有效的污染防治措施是關(guān)鍵。