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创新编制京津冀地区国土资源与环境地质图集
发布时间: 2016-02-23    稿源:
 

  

  各界评价

  国务院前总理温家宝亲自对“华北平原地下水污染状况及防治建议”做出重要批示:请国土资源部、水利部、住建部在对华北平原地下水污染状况进行全面评估的基础上,提出防治工作方案报国务院。

  中国工程院院士、中国地质科学院研究员卢耀如:这个项目之所以得高分,是因为其在研究问题重要性的指标上得分非常高。

  世界著名杂志《Nature》于2013年6月在网站上发表“中国期待解决污染问题”一文,其中引用了“华北平原区域地下水污染调查评价”论文,论述了华北平原的地下水污染状况,认为“水污染比水资源缺乏更为严峻”。

  几十年来,水资源问题一直制约着华北平原区域经济发展。近年来,地下水污染问题更是削弱了华北平原地下水资源的利用能力。专家认为,在京津冀协同发展的今天,水环境安全已上升为国家战略。

  为全面掌握我国地下水水质与污染状况,制定和实施地下水污染防治规划,有效保护地下水资源,中国地质调查局于2005年部署了“全国地下水污染调查评价”工作,并在项目中设立了全国地下水污染调查评价综合研究、调查评价技术方法、测试技术3个工作项目。作为其重要的计划项目,“华北平原地下水污染调查评价”旨在在完成华北平原地下水污染调查评价工作的基础上指导全国地下水污染调查工作。

  通过6年的攻关,项目组交出了令人满意的答卷——

  吹尽狂沙始得金

  (一)技术支撑体系构建

  研发了适合中国特色的地下水有机污染样品采样器和相关装置,确保了地下水污染样品采取质量。项目组广泛吸收国外地下水有机样品采集技术,结合我国地下水开采现状,研发出可供各种型号井口使用的正压、负压采样器以及现场水样过滤装置,解决了黄河沿岸和淮河流域平原区等地自吸泵、手压泵等负压提水设备采样引起地下水有机组分逸出的问题;研发的样品现场加标和运输低温保存方法,能确保地下水污染样品采取、保存和运输的质量。他们还建立了一套完整的、适合我国国情的地下水污染水样采集技术体系,为全国地下水污染调查评价项目实施提供了样品采集的质量保证。

  建立了远程实时质量监控网络系统,规范和认定了一批有机污染物样品分析实验室。本次调查评价工作设置了现场检测指标7项、室内检测指标无机27项、室内检测指标有机36项,每百平方千米采集3~4组样品,样品量巨大,由多家实验室同时检测。为保证检测质量,项目组明确了各项有机组分的测试方法,研发从样品采集到实验室分析质量控制的“远程实时监控系统”,各大实验室的样品分析能力得以提升。

  基于统一数据库标准,构建了我国首个地下水质量与污染调查评价信息系统,保证地下水污染调查海量数据管理与评价效率。开发了包括野外数据采集系统、数据录入系统、综合分析系统、预警预报与数据共享系统等模块的地下水污染调查评价信息系统,建立信息化工作环境,实现基于基础数据的可持续、快速评价。

  编制了地下水污染调查技术要求,制作影像光盘,开展技术培训。在上述研究的基础上,项目组编写了《1∶25万区域地下水污染调查技术要求》、《地下水污染调查评价样品分析质量控制技术要求》和相关作业指导书,制作了“采样方法教学影像”光盘,在《岩矿测试》期刊出版了地下水污染调查检测技术专辑,对全国承担地下水污染调查项目的技术人员开展了多批次培训。

  (二)评价方法研究

  厘定各类检出限的含义,提出评价检出限概念,确定了评价检出限限值。项目组提出了“以污染组分的最低定量限作为评价检出限”的概念;分析研究各实验室仪器设备精度、人员素质、给定的检出限和测试大量数据,确定一套适用于我国技术条件的地下水质量与污染评价检出限值。

  采用单指标、分类指标和综合指标评价地下水质量和污染,能较好识别地下水质量的天然和人为影响程度。将地下水质量与污染参评指标按一般化学指标、无机毒理指标、毒性重金属指标、挥发性有机指标、半挥发性有机物分类;分别采用单指标、分类指标和综合指标评价地下水质量和污染状况,可以充分反映每个指标、每类指标对地下水质量的贡献,以及人类活动对地下水污染的影响。

  提出了地下水污染的单指标标准指数法,较好区分地下水质量与污染,能客观反映区域地下水污染状况。通过研究,项目组提出“单因子污染标准指数评价法”——选用国际认可的《地下水质量标准》(报批稿)Ⅲ类水限值为标准值,计算其污染指数,评价结果可进行不同区域、不同时间的污染程度对比。该方法已经通过了长江三角洲、淮河平原、东北地区和华北平原地下水污染调查评价的检验,在环保部多个项目中得到应用,并写入部分“指南”中。

  基于区域地下水污染风险,构建了地下水污染防治区划方法。以地下水防污性能、污染源荷载程度、污染现状、地下水开采程度和地下水功能为评价指标,建立了区域地下水污染风险模型。在此基础上,结合地下水水源保护条件,提出了地下水污染防治区划方法。基于MapGIS的图层叠加和空间分析功能,开发了地下水污染风险评价和防治区划计算机软件系统。

  建立了地下水污染评价方法体系,为我国地下水污染评价提供技术保障。《1∶25万区域地下水污染调查评价技术要求》、《区域地下水污染调查评价技术方法》、翻译出版的《地下水氯代烃污染羽原位修复》受到业内外人士欢迎;编译的《地下水污染评价与管理的草案指南》(澳大利亚)、《全国地下水和饮用水井中的挥发性有机物》(美国)、《100种地下水有机污染名录》已在全国地下水污染调查评价培训班应用;全国地下水污染研讨会顺利召开,并在《水文地质工程地质》和《地球学报》出版专辑。此外,该评价方法体系还在环保部、水利部相关研究中得以应用,并被写入环保部《典型农业区地下水基础环境状况调查评估技术指南》、《规模化畜禽养殖场地下水基础环境状况调查评估技术指南》、《地下水污染防治区划技术指南》、《地下水脆弱性评价方法指南》。

  (三)华北平原地下水污染调查评价

  华北平原地下水质量从浅层至深层由差变好,从山前至滨海逐渐变差。项目组用分类指标评价超Ⅲ类地下水的影响程度,结果显示:最大的是“一般化学指标”,浅层为75.27%,深层为57.83%;华北平原浅层地下水的4384个参评点中,Ⅰ~Ⅲ类占22%,Ⅳ类占21%,Ⅴ类占57%;深层地下水的1679个参评点中,Ⅰ~Ⅲ类占26%,Ⅳ类占23%,Ⅴ类占51%;从山前平原至滨海平原,地下水质量逐渐变差,其中Ⅰ~Ⅲ类的地下水从49%降至3.9%,Ⅴ类地下水从21%升至86.9%。

  华北平原地下水质量主要受原生地质环境的控制,人类活动影响较小,表现出与区域水文地球化学特征相同的分布规律,具有明显的分带性。促使浅层地下水超Ⅲ类的主要原生指标中,锰、总硬度、溶解性总固体、碘化物、氟化物和砷的贡献率分别为73%、72%、57%、55%、21%和17%;深层地下水超Ⅲ类水原生指标贡献率分别为氟化物73%、碘化物53%、溶解性总固体24%、氯化物22%、锰14%、砷7%。浅层地下水源自人类活动影响较大的污染指标有亚硝酸盐、硝酸盐和铵氮,贡献率分别为20%、9.5%和6.4%;镉、六价铬、铅、汞的贡献率分别为0.15%、0.12%、2.38%和0.06%;有机污染指标中苯和四氯化碳对地下水质量贡献率为0.41%。深层地下水源自人类活动影响的污染指标贡献率为:亚硝酸盐5.4%,镉0.16%、六价铬0.49%、铅1.7%和汞0.24%。

  系统评价了地下水污染程度,地下水“三氮”含量普遍偏高,(类)毒性重金属砷、六价铬、铅均出现超标,普遍检出有机污染组分,超标率低。受污染地下水占参评点数的35%,以轻污染为主。地下水污染程度由山前冲洪积扇平原至滨海冲积海积平原逐渐加重,浅层比深层地下水污染严重。

  对华北平原地下水污染的影响因素进行了分析,识别了农业面源、排污河和工业园区等地下水污染源的污染过程和危害。区内河道成为城镇与工厂污水排放的主要通道,在无水系的地方多采用渗坑、渗井等排污方式,已造成地下水线状和点状污染。垃圾场几乎没有防渗措施,规模化养殖场污染物随意排放,迅速发展的石油工业和乡镇企业是地下水污染的重灾区,农业超量施用化肥、农药以及污水灌溉对区域土壤、地下水产生面状污染。城市老工业区的历史污染事件对地下水造成威胁,由于过度开采造成地下水位下降,从而导致市区地下水环境发生变化。

  首次对华北平原县级以上232个地下水集中供水水源地和村镇3154个地下水分散供水水源进行了饮用水适宜性评价。结果显示:232个集中供水水源地共有101个在无机指标F-、I-、Mn、总硬度等方面存在超标,适宜和基本适宜饮用的共有184个,占79.3%,有12个水源地不宜饮用;分散供水水源的锰、总硬度和溶解性总固体超标率为31.39%、26.35%和25.36%,在安装去氟装置的条件下,适宜和基本适宜饮用的占71.2%,有730个水源地不宜饮用,不宜饮用的水源中影响较大的是碘化物。

  建立了华北平原地下水质量与污染调查评价信息系统,构建了区域地下水污染风险评价方法并进行了华北平原地下水污染防治区划,为华北平原地下水污染防治提供了重要依据。利用地下水质量与污染调查信息系统平台,完成了华北平原地下水质量与污染调查信息系统建设,野外调查工作记录45131条,测试数据29419条。改进DRASTIC方法评价了华北平原地下水防污性能,依据地下水防污性能、污染源荷载程度、地下水资源功能进行了地下水污染风险区划分,构建了由水源保护区、污染治理场区、地下水污染监测区及防护区组成的地下水污染防治区划,提出相应的保护和控制措施。

  一朝成名天下闻

  对项目组的成员来说,最让他们高兴的莫过于凝结着自己无数心血的成果能够在实践中发光发热,服务群众。据项目负责人张兆吉介绍,“华北平原地下水污染调查评价”成果受到国家领导重视,取得了良好的社会效益。

  根据国务院前总理温家宝对“华北平原地下水污染状况及防治建议”的重要批示,环境保护部会同国土资源部、水利部及住房城乡建设部,编制了《华北平原地下水污染防治工作方案》。该方案是《全国地下水污染防治规划(2011~2020年)》出台后,国家编写的第一个地下水污染防治方案。“华北平原地下水污染调查评价”成果是其编制依据和重要基础。同时,国家已优先启动“华北平原地下水污染防治工作”,有力推动了我国地下水污染防治工作的开展。

  在工作开展过程中,项目组创新地下水污染评价方法、地下水有机污染评价检出限和地下水有机污染样品采集方法等,受到了同行的好评。环保部和水利部的相关单位与他们开展了多方位的合作。环保部表示,将借鉴国土资源部门在地下水环境调查工作方面的成功经验,科学合理地安排和部署全国地下水基础环境状况调查评估工作。项目组研发的适用于负压提水设备的地下水有机污染水样采集装置,携带方便,安装简单,可使进水管内脱出的VOCs在排水管内完全回溶而不致丢失,是一套值得推广的小口径潜水井挥发性有机物采样装置。该装置保证了项目的取样进度和质量,保障了在我国广大地下水位埋深浅的地区开展地下水有机污染水样采集工作,并得到好评。

  依据项目成果编制的“京津冀平原地下水污染图”、“京津冀平原地下水‘三氮’污染图”、“京津冀平原地下水有机污染图”和“京津冀平原地下水重金属污染图”等4幅图,被列入《京津冀地区国土资源与环境地质图集》,为京津冀一体化建设提供了科学基础。河北省、北京市和河南省已将成果应用于地下水污染防治、水源地保护、工业园区的地下水保护工作,为地方经济建设提供了技术方法和基础数据。

  项目负责人简介

  张兆吉,中国地调局地科院水环所二级研究员、副所长、理学博士。

  他在华北平原从事地下水资源及环境问题研究30多年,曾参加该区“六五”、“七五”国家科技攻关项目,在老一辈水文地质专家的传帮带下,积累了丰富的实践经验。

  在本次工作中,他提出了单因子标准指数污染评价法、区域地下水污染风险评价方法和防治区划方法,编写的“华北平原地下水污染状况及防治建议”获得温家宝的批示。

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