地下水環(huán)境監(jiān)測技術分析

王淑紅

（山東省濰坊生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 濰坊 261000）

我國的國土面積是非常廣闊的，而且資源總量也讓其他國家羨慕不已，這雖然是值得高興的事情，但是我們也應該明白，我國人口數(shù)量巨大，人均資源占比是非常小的。在不同類型的資源當中，水資源的人均占有量明顯低于其他國家，更糟糕的是，中國的人口仍在持續(xù)增長，隨之人均水資源占比也在持續(xù)下降。這種情況嚴重影響了我國社會經濟的建設和發(fā)展。水資源之所以會影響我國的社會穩(wěn)定和經濟的發(fā)展，最主要的原因就是地下水環(huán)境不斷惡化。所以，保護地下水環(huán)境是我們目前最需要重視的問題，我們只有具備先進的地下水監(jiān)測技術，摸清地下水環(huán)境的現(xiàn)狀，才可以更好地達到這個目標。本文將會詳細地討論地下水監(jiān)測技術，進而改善我國的地下水環(huán)境。

1 地下水環(huán)境監(jiān)測的作用

地下水是地表以下飽和含水層的重力水。地下水環(huán)境保護目標是潛水含水層和可能受建設項目影響且具有飲用水開發(fā)利用價值的含水層、集中式飲用水水源和分散式飲用水水源地、涉及 地下水環(huán)境的敏感區(qū)。地下水監(jiān)測的作用是保護地下水環(huán)境，防止地下水污染，保障人體健康[1]。

因為地下水的品質和狀況影響到了我們的正常生活和工作，同時，還會直接危害人類的用水安全，這也是中國實施地下水環(huán)境監(jiān)測技術的主要因素，科學地開展地下水環(huán)境監(jiān)測可以有效地檢測地下水中物質的有關情況。另外，通過地下水環(huán)境監(jiān)測，一旦在集中式生活飲用水水源和分散型生活飲用水水源及化工企業(yè)聚集區(qū)周邊發(fā)現(xiàn)了水體存在毒性物質，那么我們就必須對這種化學物質進行更加詳細的檢測，并長期檢測觀察這些物質的變化，這樣不僅可以準確掌握地下水環(huán)境的整體質量，還能夠有效地進行地下水環(huán)境的管理。地下水環(huán)境的監(jiān)測和管理是最基礎的工作，但卻承擔著重要的責任，最關鍵的是能否對地下水環(huán)境進行準確的監(jiān)測，這就需要借助先進的監(jiān)測技術，傳統(tǒng)落后的監(jiān)測技術是無法達到監(jiān)測效果的，同時還會對人們的健康帶來危害。

2 地下水環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

中國非常重視地下水環(huán)境監(jiān)測，在20世紀70年代就開展了地下水環(huán)境監(jiān)測。隨著科學技術的飛速發(fā)展，目前中國地下水環(huán)境監(jiān)測設備的研究與開發(fā)等都獲得了突出的進展，不過與發(fā)達國家相比我國地下水環(huán)境監(jiān)測技術仍然存在很大的缺陷，上述問題嚴重限制著中國地下水環(huán)境監(jiān)測科技的進展[2-3]。

生態(tài)環(huán)境部門在2018年4月以前（原環(huán)境保護部門）負責集中式飲用水源中的地下水監(jiān)測和地下水污染防治工作；地下水資源開發(fā)（水井開采審批及監(jiān)管）由水利部門負責；自然資源（原國土資源）地質礦產部門負責地下水地質勘查和監(jiān)測，包括城市中的地下開采井，研究水位、水質變化、開采地下水對地面沉降的影響、地熱井的利用及開發(fā)、含礦物質的礦泉水井開發(fā)等。各部門之間職責交叉，缺乏統(tǒng)一協(xié)調。在2018年大部制改革后，凡是涉及水環(huán)境方面的工作，自然資源、水利、海洋等部門的工作都逐步移交給生態(tài)環(huán)境部門來進行管理和監(jiān)測，地下水監(jiān)測和管理工作得以逐步理順。

如今，完善的地下水環(huán)境監(jiān)測制度已逐步形成，生態(tài)環(huán)境部門的地下水方面監(jiān)測任務包括集中式生活飲用水水源地水質監(jiān)測（地下水型）、國家地下水環(huán)境質量考核點位監(jiān)測、地下水環(huán)境質量考核點位監(jiān)督性監(jiān)測、化工企業(yè)聚集區(qū)及其周邊地下水水質監(jiān)測、污染企業(yè)（區(qū)域）地下水監(jiān)測井監(jiān)測、萬人千噸飲用水水源水質監(jiān)測、萬人千噸以下飲用水水源水質調查監(jiān)測等。

2.1 地下水環(huán)境監(jiān)測相關法律法規(guī)不完善

針對中國地下水環(huán)境監(jiān)測的實際狀況，目前還未形成相應的地下水環(huán)境監(jiān)測標準。根據國家有關地下水環(huán)境監(jiān)測方面的規(guī)定，主要遵守的準則是將監(jiān)測地區(qū)地下水水質污染實際情況完整呈現(xiàn)出來，從而滿足地下水環(huán)境質量評價與環(huán)境保護的需要。按照監(jiān)測區(qū)域地下水的使用功能進行監(jiān)測，或是根據礦物質元素等對礦區(qū)或是具有化工價值的區(qū)域開展環(huán)境監(jiān)測工作，這些規(guī)定在使用過程中，并不能完全滿足所有的監(jiān)測工作，同時還會降低各生態(tài)環(huán)境部門對監(jiān)測工作的管理力度，從而無法與城市地下水環(huán)境監(jiān)測標準保持一致，直接影響到地下水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據的準確性。

生態(tài)環(huán)境部于2017年10月發(fā)布了《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017），并于2018年5月1日實施，2020年12月1日發(fā)布了《地下水環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ164-2020），并于 2021年3月1日實施。

2.2 缺乏完善的信息系統(tǒng)

監(jiān)測地下水環(huán)境時，不但需要引進先進的監(jiān)測技術和完善的法規(guī)機制，同時還離不開相應的資料信息系統(tǒng)。我國以前在這方面做得稍有不足。目前地級及以上城市集中式生活飲用水水源和縣級水源（地下水型）通過省級環(huán)境監(jiān)測數(shù)據平臺填報監(jiān)測數(shù)據，再通過國家總站數(shù)據平臺-國家水質手工監(jiān)測應用系統(tǒng)報送至總站，從而形成國家的集中式生活飲用水監(jiān)測數(shù)據庫。而地下水環(huán)境監(jiān)測信息共享不及時阻礙了我國地下水環(huán)境監(jiān)測工作的進展，現(xiàn)已逐步得到改善。當前集中式生活飲用水水源水質狀況報告已通過各屬地政府網站向社會進行及時的信息公開。

2.3 地下水環(huán)境監(jiān)測技術落后

中國地下水環(huán)境監(jiān)測技術還需進一步優(yōu)化與完善。由于地下水環(huán)境監(jiān)測技術存在對頻率要求較低，監(jiān)測條件比較復雜和成本相對較高等特點，所以在我國一直通過人工取樣的方法來進行地下水環(huán)境監(jiān)測工作。從監(jiān)測頻次上來看，由于站點類型和監(jiān)測目的及應用等內容之間存在差異，這就導致了監(jiān)測頻次的不同。目前，我國已經組建了具備較高技術的地下水環(huán)境監(jiān)測團隊，能夠更全面地監(jiān)測地下水環(huán)境的變化狀況，并有效捕捉地下水運動與變化的規(guī)律。但由于部門職責調整、部門間銜接不足、缺乏有經驗的專業(yè)技術人員以及經費的不足，導致很多地下水監(jiān)測站點缺乏維護。承擔地下水環(huán)境監(jiān)測的工作人員相關專業(yè)技能經驗不足，導致出現(xiàn)地下水監(jiān)測資料缺損、監(jiān)測數(shù)據質量水平不高等現(xiàn)象[4]。

2.4 監(jiān)測設備與實際地下水環(huán)境不符

目前中國很多地區(qū)沒有配備對應的監(jiān)測設備和系統(tǒng)，并且由于政府對城市地下水環(huán)境監(jiān)測過于重視，導致對很多農業(yè)區(qū)域的地下水環(huán)境監(jiān)測力度不夠。其次，很多地區(qū)為了將地下水環(huán)境監(jiān)測的效率發(fā)揮到最高，盲目引進國外最先進的地下水監(jiān)測設備，在此過程中并沒有充分考慮到我國環(huán)境的實際情況，主要表現(xiàn)在這些設備成本較高、操作流程復雜、質控程序繁瑣等方面。

2.5 地下水環(huán)境監(jiān)測工作人員素質亟待提高

縣級集中式生活飲用水水源地水質監(jiān)測（地下水型）、化工企業(yè)聚集區(qū)及其周邊地下水水質監(jiān)測、萬人千噸飲用水水源水質監(jiān)測等均為縣級事權，對于承擔地下水環(huán)境監(jiān)測的某些縣（市區(qū)）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心而言，其地下水環(huán)境監(jiān)測項目資質和能力不完善，相關專業(yè)技術人員沒有經過系統(tǒng)培訓，缺乏相關實際工作經驗，導致部分工作人員有些力不從心，相關部門也未建立完善的管理考核制度，從而對地下水環(huán)境監(jiān)測的連續(xù)性、穩(wěn)定性造成一定程度的影響。因此，國家有關部門要提高對地下水環(huán)境監(jiān)測的重視程度。

3 地下水環(huán)境監(jiān)測要點

3.1 地下水環(huán)境監(jiān)測點布設原則

地下水環(huán)境監(jiān)測點布設應遵循以下原則：（1）監(jiān)測點不宜變動，盡可能保持地下水監(jiān)測數(shù)據的連續(xù)性。（2）監(jiān)測點總體上能反映監(jiān)測區(qū)域內的地下水環(huán)境質量狀況。（3）綜合考慮監(jiān)測井成井方法、當前科技發(fā)展和監(jiān)測技術水平等因素，考慮實際采樣的可行性，使地下水監(jiān)測點布設切實可行。（4）定期（如每5年）對地下水質監(jiān)測網的運行狀況進行一次調查評價，根據最新情況對地下水質監(jiān)測網進行優(yōu)化調整。

3.2 環(huán)境監(jiān)測井建設與管理

3.2.1 環(huán)境監(jiān)測井建設原則

環(huán)境監(jiān)測井建設應遵循一井一設計，一井一編碼，所有監(jiān)測井統(tǒng)一編碼的原則[5]。在充分搜集掌握擬建監(jiān)測井地區(qū)有關資料和現(xiàn)場踏勘的基礎上，因地制宜，科學設計。

3.2.2 監(jiān)測井建設深度應滿足監(jiān)測目標要求

監(jiān)測目標層與其他含水層之間須做好止水，監(jiān)測井濾水管不得越層，監(jiān)測井不得穿透目標含水層下的隔水層底板。

3.2.3 監(jiān)測井的結構類型監(jiān)測井的結構類型包括單管單層監(jiān)測井、單管多層監(jiān)測井、巢式監(jiān)測井、叢式監(jiān)測井、連續(xù)多通道監(jiān)測井。

3.2.4 監(jiān)測井建設內容監(jiān)測井建設包括監(jiān)測井設計、施工、成井、抽水試驗等內容，參照 DZ/T 0270相關要求執(zhí)行。

3.3 監(jiān)測采樣

采樣前準備包括采樣器具選擇、水樣容器選擇及清洗、現(xiàn)場監(jiān)測儀器準備；地下水現(xiàn)場監(jiān)測項目包括水位、水溫、pH值、電導率、渾濁度、氧化還原電位、色、嗅和味、肉眼可見物等指標，同時還應測定氣溫、描述天氣狀況和收集近期降水情況，應在實驗室內準備好所需的儀器設備，并進行檢查和校準，確保性能正常符合使用要求。常用的地下水采樣器具有氣囊泵、小流量潛水泵、慣性泵、蠕動泵及貝勒管等，還可以利用便捷自動測量設備進行地下水水質參數(shù)的測量，這樣更可以提高地下水采樣的準確度。

3.4 地下水環(huán)境監(jiān)測項目及頻次

3.4.1 地下水型集中式生活飲用水水源地水質常規(guī)監(jiān)測

監(jiān)測項目：《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）表1中39項常規(guī)項目，并統(tǒng)計當月總取水量，可根據實際情況適當增加區(qū)域特征污染物和新污染物。水質全分析：《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）中第93項。地級及以上城市集中式飲用水水源每月監(jiān)測1次；縣級水源地下水型水源半年監(jiān)測1次，前后兩次時間至少間隔4個月。

國家地下水環(huán)境質量考核點位監(jiān)測基于《地下水質量標準》（GB/T14848-2017）確定監(jiān)測項目，按照基本項目、輔助項目和特征項目分成三類，所有點位均需監(jiān)測基本項目和輔助項目，污染風險監(jiān)控點位應在此基礎上增加部分典型的特征項目。豐水期和枯水期各1次，飲用水源點位增加1次平水期監(jiān)測。

3.4.2 化工企業(yè)聚集區(qū)及其周邊地下水水質監(jiān)測

化工企業(yè)聚集區(qū)及其周邊地下水水質監(jiān)測《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）表1中的39項；枯水期（5月至6月）、豐水期（8月至9月）各監(jiān)測1次。

4 地下水環(huán)境監(jiān)測技術分析

通常我們采用現(xiàn)場測定和實驗分析相結合的方式，利用化學分析手段和各種分析儀器進行地下水水質的監(jiān)測，因此要針對不同的具體情況科學合理地采取地下水環(huán)境監(jiān)測方法及技術。

4.1 物理法

物理處理方法有兩種：（1）屏蔽法，即在地下建造各種物理屏障，將受污染的水體截留，防止污染物進一步擴散。常用的有砂漿帷幕法，即在壓力下將砂漿倒入基底中，在污染水體周圍形成一道帷幕，以捕捉污染水體。其他物理屏蔽法包括泥漿阻水墻、振動樁阻水墻、板樁擋水墻、砌塊置換、薄膜和合成材料帷幕圈閉等，其原理類似于砂漿幕墻法。原則上，物理屏蔽法只考慮處理小范圍劇毒和難降解污染物的永久性封閉方法，在大多數(shù)情況下，只能作為地下水污染初始階段的臨時控制方法。（2）被動收集法，在地下水的下游挖足夠深的溝渠，并在溝內設置收集系統(tǒng)，收集漂浮在水面上的污染物，如石油污染物，或將所有受污染的地下水收集起來以便進行處理的一種方法，通常在處理輕質污染物（如油類等）時更有效。

4.2 水動力控制法

水動力控制法是利用井群系統(tǒng)，通過向含水層注水或抽水，利用人工方法來改善地下水梯度，從而將清潔水體和受污染水體分開，再觀測地下水中的實際環(huán)境。根據井群系統(tǒng)分布的狀況及特征，水動力控制法又分為上游引水法和下游引水法。由于各個分水嶺所在區(qū)域的情況及水體成分均有不同，因此水動力控制法成了地下水環(huán)境監(jiān)測當中的一項的非常關鍵的內容，既可以深入了解地下水水質和環(huán)境變化的基本情況，還能夠在一定程度上改善水質環(huán)境，對地下水的監(jiān)測工作帶來了積極的影響。

4.3 原位處理法

原位處理法相較于其他方法，是一種很有前景的地下水環(huán)境監(jiān)測方法。其具有成本低的優(yōu)勢，還可以減少對環(huán)境的污染。在這樣的前提下，原位處理法對相關技術要求與專業(yè)能力提出了更高的要求，只有通過更加高效的處理方法與措施，才能夠進一步提升地下水環(huán)境監(jiān)測的工作效率，符合現(xiàn)階段的發(fā)展要求。如可以滲透的反應墻，它是一種被動式原位地下水處理技術。通過墻體內填充的反應材料與地下水接觸，降解和滯留水中的污染物組分，達到修復污染的地下水的目的。要知道，原位處理法主要就是在自身水力梯度的作用下，利用處理介質進行降解和吸附的一種物理解決方法。

5 提高地下水環(huán)境監(jiān)測的措施

5.1 加強技術人員對地下水環(huán)境監(jiān)測的管理意識

相關技術人員在對地下水環(huán)境進行監(jiān)測的過程當中，要增強其對地下水環(huán)境監(jiān)測的管理意識，只有這樣才能做到對監(jiān)測數(shù)據的有效分析。某些縣級監(jiān)測中心不具備監(jiān)測資質和能力，在監(jiān)測設備、專業(yè)技術人員等方面比較欠缺，因此相關部門要加強相關人力、物力與財力的投入，確保地下水監(jiān)測工作的順利開展與全面落實。

5.2 通過現(xiàn)代化技術進行自動化的地下水環(huán)境監(jiān)測

在進行地下水環(huán)境監(jiān)測的過程當中，需要對監(jiān)測技術進行優(yōu)化處理，而在當前現(xiàn)代化技術發(fā)展的前提下，自動化監(jiān)測技術可以在一定程度上保障地下水環(huán)境監(jiān)測工作的效率與質量，并確保數(shù)據的準確性。而在實際使用以前，工作人員要建立完整的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，在使用的過程當中要結合計算機技術、通信技術與遙測技術等，只有這樣，才可以做到數(shù)據的準確性，從而降低因人工監(jiān)測造成的誤差。

5.3 對原有的地下水環(huán)境監(jiān)測技術進行優(yōu)化

當前，根據我國在地下水環(huán)境監(jiān)測當中的基本要求，監(jiān)測技術與設備需要不斷更新與優(yōu)化，安裝傳感器，并在計算機技術的輔助下，使地下水環(huán)境監(jiān)測工作可以滿足相關的要求與標準。從另一個角度來說，相關工作人員要將所用設備進行系統(tǒng)的管理與控制。地下水環(huán)境監(jiān)測單位不僅要對不同類型設備的實際應用情況進行重視，同時還要增強對相關設備的了解與掌握。一般情況下，地下水環(huán)境監(jiān)測設備是通過傳感器、收集、通信等幾個子系統(tǒng)組成的，能夠在展開工作的過程中對周邊的天氣狀況進行實時監(jiān)測，這項內容對于相關的監(jiān)測部門來說至關重要。另外，制度方面的管理與完善也是地下水環(huán)境的監(jiān)測的關鍵內容。在此基礎上，工作人員必須制定出科學、合理、完善的水環(huán)境監(jiān)測制度。在完善階段要有專人負責設備的使用和維護，這樣在遇到問題時可以及時找到責任人。同時，還應通過法律法規(guī)對工作人員進行有效的約束，還應提高工作人員的個人能力，進一步確保地下水環(huán)境監(jiān)測的質量，避免因水質問題給人們帶來安全隱患。

5.4 地下水網為地下水環(huán)境監(jiān)測提供支持

生態(tài)環(huán)境部門相關工作人員在進行地下水網監(jiān)測過程中，要充分結合自然資源和水利部門原有的水網部分以及地下水環(huán)境監(jiān)測資料，這有助于對數(shù)據進行有效、連續(xù)、統(tǒng)一的分析與處理，讓地下水環(huán)境監(jiān)測工作能夠做到統(tǒng)籌兼顧，為地下水環(huán)境的監(jiān)測提供有力的支持與保障。

6 結語

隨著現(xiàn)階段城鄉(xiāng)一體化進程的加快，各類污染物質排放到水體中，從而造成地下水環(huán)境不斷惡化。同時，政府為了保障地下水環(huán)境的安全，在一定程度上緩解水資源的污染問題，要求相關部門和工作人員對地下水環(huán)境進行全面的監(jiān)控與分析，提高地下水環(huán)境監(jiān)測技術人員的管理意識，利用現(xiàn)代技術實現(xiàn)對地下水環(huán)境的自動監(jiān)測，優(yōu)化原有的地下水環(huán)境監(jiān)測技術，為地下水環(huán)境監(jiān)測工作提供支持，確保地下水環(huán)境監(jiān)測的質量，為我國地下水環(huán)境監(jiān)測工作的開展奠定基礎。