“密懷順地區(qū)的地下水污染以排污河道線狀污染為主，局部地區(qū)存在硝酸鹽氮超標(biāo)現(xiàn)象?！痹诿軕秧樒皆瓍^(qū)調(diào)研時，“京津冀地下水污染特征識別與系統(tǒng)防治研究”課題組專家說。

密懷順平原區(qū)是北京市重要的供水水源地，八廠水源地、懷柔應(yīng)急水源地等地下水水源地均位于這一區(qū)域內(nèi)，其地下水水質(zhì)的重要性不言而喻。

而這里，只是京津冀地區(qū)的縮影。地下水作為京津冀區(qū)域重要戰(zhàn)略水資源和飲用水源，超采嚴(yán)重且污染形勢嚴(yán)峻，危及京津冀區(qū)域用水安全。

針對京津冀地區(qū)地下水污染形成機(jī)制及演變趨勢不清、戰(zhàn)略布局和關(guān)鍵技術(shù)體系不完善等問題，水專項“京津冀地下水污染特征識別與系統(tǒng)防治研究”課題著眼京津冀地下水污染防控與修復(fù)，由中國環(huán)境科學(xué)研究院總工程師席北斗研究員擔(dān)任課題負(fù)責(zé)人，中國環(huán)境科學(xué)研究院、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院、中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心、同濟(jì)大學(xué)、中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所、清華大學(xué)、成都理工大學(xué)、中持水務(wù)股份有限公司等8家單位攜手，共同為京津冀地下水安全保障提供科技支撐。

精準(zhǔn)識別污染特征，明確防控發(fā)力點(diǎn)

地下水環(huán)境質(zhì)量控制至關(guān)重要。

根據(jù)《2017年中國水資源公報》，我國供水結(jié)構(gòu)中，地下水源供水量為1016.7億立方米，占總供水量的16.8%?！氨M管地下水源供水占比不到20%，但由于我國北方城市多為地表水、地下水混合供水，供水人口比例相對較高。”生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院水環(huán)境規(guī)劃部主任助理劉偉江說。

但長期以來，京津冀地區(qū)的區(qū)域、行業(yè)地下水污染狀況、成因和形成機(jī)制不明確，成為掣肘地下水污染防治目標(biāo)實現(xiàn)的重要因素。

“《國家十三五規(guī)劃綱要》《水污染防治行動計劃》《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》《全國地下水污染防治規(guī)劃（2011-2020年）》和《華北平原地下水污染防治工作方案（2012-2020年）》等國家戰(zhàn)略均在著力布局京津冀地下水安全保障工作。”席北斗道出京津冀地下水安全保障的重要意義。

謀定而后動。要開展地下水污染防治，必須率先明確地下水污染特征，進(jìn)行分類分區(qū)，識別與評估地下水污染源。

課題組以“六五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目《華北地區(qū)及分區(qū)地下水水質(zhì)評價及水源保護(hù)研究報告》為基準(zhǔn)，對2006-2009年地質(zhì)調(diào)查項目“華北平原地下水污染調(diào)查評價”樣品檢測結(jié)果進(jìn)行地下水系統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計分析，確定了京津冀地下水“三氮”、重金屬和有機(jī)指標(biāo)的對照值?；趯φ罩?，選取三氮、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物指標(biāo)共45項，對京津冀平原區(qū)的淺層地下水污染進(jìn)行評價分級。

工欲善其事，必先利其器。針對典型行業(yè)與地下水污染關(guān)聯(lián)性分析，課題組基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)和貝葉斯方法構(gòu)建了一套模型。通過對京津冀地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、污染指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析測算和評估數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，可以實現(xiàn)在線污染來源概率分析以及污染分級計算。

以滹沱河平原區(qū)為研究對象，課題組利用模型對比了2006-2009年與2019年的淺層地下水樣品監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域淺層地下水中有機(jī)污染指標(biāo)含量明顯下降，主要的污染指標(biāo)仍是“三氮”，其中硝酸鹽氮污染有明顯惡化的趨勢。通過構(gòu)建面狀分布指標(biāo)的地下水污染插值分區(qū)方法和非面狀分布指標(biāo)的單點(diǎn)影響范圍分區(qū)方法，課題組還劃分了地下水硝酸鹽氮的面狀污染分區(qū)和重金屬、有機(jī)物的非面狀污染分區(qū)。

“識別風(fēng)險源，必須精準(zhǔn)?！闭n題組專家說。而精準(zhǔn)的背后，是對京津冀區(qū)域內(nèi)各類污染源及其分布狀況的詳細(xì)調(diào)查，是區(qū)域尺度和城市尺度風(fēng)險源的科學(xué)識別方法。

在區(qū)域尺度上，課題組構(gòu)建了涵蓋污染源種類K（包括毒性、衰減能力、遷移性等）、污染物產(chǎn)生量Q、污染物釋放可能性L（有無防護(hù)措施、有無泄漏）及污染緩沖半徑D等4個指標(biāo)的污染源評價體系。

在城市尺度上，課題組從污染風(fēng)險源自身的屬性和污染風(fēng)險源的排放量兩個方面考慮污染風(fēng)險源的危害性。結(jié)合國家技術(shù)規(guī)范和目前地下水污染源分類研究進(jìn)展，識別了京津冀區(qū)域內(nèi)工業(yè)源、生活源、農(nóng)業(yè)源、廢物處置類、地下設(shè)施類和地表水體六大類污染源。

綜合考慮污染物遷移性、毒性特征、降解性、排放濃度、排放量、防范措施和釋放可能性指標(biāo)，課題組構(gòu)建出地下水污染風(fēng)險源強(qiáng)度評價指標(biāo)體系，確定了重點(diǎn)研究區(qū)各污染源的貢獻(xiàn)率，地下水污染風(fēng)險源清單就此形成。

清單顯示，在北京順義區(qū)，高風(fēng)險源為工業(yè)源，貢獻(xiàn)率過半，中風(fēng)險源為農(nóng)業(yè)源，貢獻(xiàn)率約1/4。在天津靜海區(qū)，高風(fēng)險源同樣為工業(yè)源，但貢獻(xiàn)率高達(dá)77.49%，其余風(fēng)險源則為低風(fēng)險源。而石家莊滹沱河平原區(qū)的高風(fēng)險源則是生活源，貢獻(xiàn)率近半，較高風(fēng)險源為工業(yè)源，貢獻(xiàn)率約為1/3。

解析地下水污染過程，突破關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

京津冀地區(qū)地下水污染的形成機(jī)制和影響因素是什么？優(yōu)先控制污染物有哪些？如何識別？過去，這些問題都是京津冀地下水污染治理工作中的“攔路虎”。

這意味著，地下水污染過程識別與成因分析、優(yōu)控污染物識別與清單構(gòu)建勢在必行。

課題組研究發(fā)現(xiàn)，京津冀區(qū)域主要存在大氣降水滲入污染型、河流或渠道滲入污染型、滲坑/水塘污染型、垂向優(yōu)勢通道污染型和地下水水位回升污染型5種地下水污染模式。

從區(qū)域維度來看，大氣降水滲入污染型主要分布在除地表水體外的華北平原區(qū)；河流或渠道滲入污染型主要分布在太行山、燕山山前至濱海的河道帶或人工渠系；滲坑/水塘污染型主要分布在白洋淀周邊及濱海區(qū)域；垂向優(yōu)勢通道污染型主要存在于點(diǎn)狀污染源與水井并存區(qū)、油田油井分布區(qū)；地下水水位回升污染型主要存在于地下水壓采區(qū)。

通過對京津冀地區(qū)區(qū)域尺度及場地尺度地下水污染調(diào)查評價成果進(jìn)行分析，課題組形成了不同污染情景模式下的因子分類清單。

課題組創(chuàng)新結(jié)合包氣帶與飽水帶，構(gòu)建了主控因子識別目標(biāo)函數(shù)，形成了基于數(shù)值模型和敏感度分析的主控因子識別方法。采用Hydrus 2D/3D軟件，模擬了不同污染情景模式下的地下水污染過程，分析了污染過程的主控因子。

例如，大氣降雨入滲模式下，主控因子是包氣帶吸附系數(shù)、彌散度和包氣帶土壤容重，而季節(jié)性河流驅(qū)動模式下，主控因子則是地下水水位變化幅度。

隨著污染過程逐漸明晰，課題組將目光投向優(yōu)先控制污染物清單。

要建立優(yōu)先控制污染物清單，必須首先了解污染物的種類，從中加以篩選。課題組扎實分析了京津冀地下水特征污染物清單、國內(nèi)外優(yōu)控清單、國內(nèi)外飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)等資料，確立了含有197種污染物的京津冀優(yōu)先控制污染物初始名單。其中包含49種揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、116種半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOC）、22種重金屬和10種其他類污染物。

197種污染物，究竟哪些才是優(yōu)先控制污染物？

課題組結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研、模型驗算和室內(nèi)實驗，開展了污染物環(huán)境效應(yīng)研究。

一方面，課題組確定了14個毒性端點(diǎn)，評估了京津冀地下水優(yōu)控污染物初始名單中每種污染物的一般毒性（急性和慢性毒性）、特殊毒性（致癌致畸致突變性）和內(nèi)分泌干擾性等指標(biāo)，建立了毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

另一方面，課題組利用8個環(huán)境行為參數(shù)，評估了京津冀地下水優(yōu)控污染物初始名單中各污染物的環(huán)境排放量和污染程度、遷移性、降解性和生物累積性等指標(biāo)?；诎鼩鈳Ш惋査畮У亩S水流-溶質(zhì)運(yùn)移模型，課題組綜合考慮污染物在水中的擴(kuò)散系數(shù)、地下水孔隙結(jié)構(gòu)的彎曲度、污染物在土壤中的吸附-解析平衡，鑒定了反映地下水中優(yōu)控污染物遷移性的特征因子，修正了污染物在地下水中的遷移行為，建立了污染物環(huán)境行為數(shù)據(jù)庫。

摸清每種污染物的環(huán)境效應(yīng)后，課題組更進(jìn)一步，分別利用潛在危害指數(shù)法、密切值法、層次分析法3種方法，對重點(diǎn)研究區(qū)及典型行業(yè)的地下水優(yōu)控污染物進(jìn)行了篩選。通過對比分析，初步建立了京津冀重點(diǎn)區(qū)域的地下水優(yōu)控污染物清單。

以密懷順研究區(qū)為例，課題組形成了含有89種優(yōu)控污染物的清單，其中包含16種金屬元素和73種有機(jī)物。

“這份清單涵蓋了填埋場、化工行業(yè)、冶煉行業(yè)等重點(diǎn)行業(yè)污染場地以及有機(jī)物、重金屬、無機(jī)鹽、微生物等類型的污染物，與國內(nèi)外重點(diǎn)關(guān)注的污染物名單及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具有較高一致性?！闭n題組專家介紹。

“多虧了課題組，有了優(yōu)先控制污染物清單，我們的地下水環(huán)境監(jiān)管和污染綜合防治工作才能有的放矢，才能有抓手?！钡胤缴鷳B(tài)環(huán)境部門的同志表示。

劃定風(fēng)險分區(qū)，科學(xué)管控風(fēng)險

“身邊沒有井，總感覺地下水與自己有距離。”這或許是不少人對地下水的印象。實際上，如果地下水被污染，不僅會對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)危害，而且修復(fù)需要的時間也相當(dāng)漫長。因此，防控地下水污染風(fēng)險十分重要。

知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆。長期以來，京津冀地區(qū)地下水污染風(fēng)險不清、缺乏風(fēng)險管控措施的問題一直存在，是保證地下水安全必須啃下的“硬骨頭”。

但可能造成地下水污染的風(fēng)險很復(fù)雜，要想精準(zhǔn)識別風(fēng)險并不容易。

收集資料、調(diào)研采樣、分析檢測、室內(nèi)試驗、地質(zhì)鉆孔建井……課題組通過大量實際工作，構(gòu)建了耦合風(fēng)險源綜合危害性、地下水脆弱性、地下水功能價值的多要素評價模型。

有了這個模型，評價工作隨之展開。

課題組結(jié)合京津冀“山前平原-中部平原-濱海平原”等不同區(qū)域的水文地質(zhì)特征，主要考慮地下水埋深、含水層凈補(bǔ)給量、含水層介質(zhì)、土壤介質(zhì)、地形坡度、包氣帶介質(zhì)類型、含水層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)，確定了地下水的脆弱性。

而針對飲用水、農(nóng)業(yè)或工業(yè)用水等不同的地下水使用功能和環(huán)境管理目標(biāo)，課題組建立了綜合考慮水質(zhì)、水量、含水層深度等多因素的地下水功能價值評估方法。

隨后，以多因素綜合評價方法為基礎(chǔ)，課題組利用層次分析法、迭置指數(shù)法，建立京津冀地下水污染風(fēng)險分級分類方法，并對京津冀平原區(qū)、北京密懷順平原區(qū)、石家莊滹沱河平原區(qū)等區(qū)域進(jìn)行了地下水污染風(fēng)險區(qū)劃。

研究發(fā)現(xiàn)，京津冀平原區(qū)地下水污染風(fēng)險等級呈現(xiàn)出自西部山前至東部濱海平原逐漸降低的趨勢，北京、石家莊、保定、唐山等山前地區(qū)地下水污染風(fēng)險相對較高，污染源集中區(qū)域、沖洪積扇上游以及水源地分布區(qū)的地下水污染風(fēng)險普遍較高。

在此基礎(chǔ)上，課題組提出了“以防為主、綜合施策、突出重點(diǎn)、分類防治”的地下水污染風(fēng)險分級防控基本原則，結(jié)合地下水污染風(fēng)險區(qū)劃結(jié)果將京津冀平原區(qū)劃定為嚴(yán)格防治區(qū)、一般防控區(qū)和系統(tǒng)保護(hù)區(qū)。針對不同等級地下水污染風(fēng)險防控分區(qū)，分別提出了“治理措施為主”“防控措施為主”和“制度控制為主”的地下水污染風(fēng)險防控策略，并按照區(qū)域、城市和場地3個尺度，提出了地下水污染風(fēng)險的管控技術(shù)對策，形成了京津冀地下水污染風(fēng)險識別分級與分類管控體系，并發(fā)布了《集中式地下水飲用水水源地補(bǔ)給區(qū)污染源強(qiáng)評價與分級技術(shù)指南（試行）》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

同時，為了實現(xiàn)京津冀地下水污染風(fēng)險信息化管理，課題組還開發(fā)了“京津冀地下水污染風(fēng)險分級管控技術(shù)平臺”，讓京津冀區(qū)域全面開展地下水污染頂層設(shè)計、分區(qū)防治，讓地下水污染源分類監(jiān)管更加智慧。

地下水如何安全回補(bǔ)也是課題組重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。

“由于長期持續(xù)大規(guī)模開采，北京形成的地下水巨大虧空及局部地下水漏斗區(qū)依然會在一定時期內(nèi)存在?！北本┦兴畡?wù)局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

“并不是所有地區(qū)都適合回補(bǔ)?！闭n題組專家說。從識別京津冀地區(qū)地下水適宜回補(bǔ)區(qū)的角度入手，課題組基于水文地質(zhì)條件的分析，系統(tǒng)梳理了京津冀平原區(qū)含水層巖性結(jié)構(gòu)、蓄水和給水條件，甄別地形地貌、包氣帶介質(zhì)與含水砂層分布、厚度以及粒徑特征等，掌握了京津冀平原區(qū)水文地質(zhì)特征與包氣帶巖性結(jié)構(gòu)特征，確定了京津冀地區(qū)優(yōu)先回補(bǔ)、可控回補(bǔ)和禁止回補(bǔ)地段。

用理論指導(dǎo)實踐，以實踐驗證理論。課題組選取了滹沱河平原區(qū)作為重點(diǎn)區(qū)域，開展地下水位、水質(zhì)長期監(jiān)測工作，監(jiān)測回補(bǔ)過程中地下水水化學(xué)演化規(guī)律、流場演化規(guī)律、水巖相互作用以及人類活動影響下水質(zhì)變化規(guī)律，結(jié)合地下水回補(bǔ)過程和作用機(jī)制，建立不同回補(bǔ)水源水質(zhì)與地下水位抬升過程中物理-化學(xué)環(huán)境改變對地下水水質(zhì)影響的關(guān)鍵因素鏈，建立了環(huán)境約束條件對京津冀地下水回補(bǔ)影響評估與環(huán)境風(fēng)險防控技術(shù)體系。

構(gòu)建技術(shù)體系，完善頂層方案設(shè)計

在梳理京津冀地下水風(fēng)險源時，課題組發(fā)現(xiàn)，規(guī)模以上工業(yè)行業(yè)在京津冀區(qū)域內(nèi)分布數(shù)量多、廢水體量大，對區(qū)域地下水環(huán)境具有一定的污染風(fēng)險。

“結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有相關(guān)文件對重點(diǎn)行業(yè)的界定，我們確定了化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、黑色金屬礦采選業(yè)、皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、金屬制品業(yè)和非金屬礦物制品業(yè)等7個行業(yè)，作為京津冀地下水污染重點(diǎn)行業(yè)?！闭n題組專家介紹。

考慮到地下水污染防治工作的復(fù)雜性和長期性，地下水質(zhì)量改善的滯后性，采取各類控源、風(fēng)險管控和污染修復(fù)措施，遏制地下水水質(zhì)惡化趨勢的任務(wù)十分緊迫。

課題組的專家們知道，必須有一套污染防治技術(shù)體系，搭建起頂層防治技術(shù)方案，才能為地下水提供更好的保障。

結(jié)合地下水污染狀況、脆弱性及水資源功能價值的評價結(jié)果，課題組劃分出7個典型的重點(diǎn)行業(yè)地下水污染防治區(qū)域。

聚焦京津冀重點(diǎn)污染區(qū)的重點(diǎn)行業(yè)特點(diǎn)和水文地質(zhì)條件，課題組篩選了有效防治技術(shù)，對比多種方法后，最終確定以改進(jìn)的IOC方法來確定京津冀重點(diǎn)污染區(qū)地下水污染防治適宜技術(shù)清單。

課題組專家表示，改進(jìn)的IOC排序法無需獲取各評價指標(biāo)的具體權(quán)重值，減少了多次評分過程中主觀因素的影響，結(jié)果也更科學(xué)、合理。

通過運(yùn)用改進(jìn)的IOC方法對京津冀重點(diǎn)防控區(qū)域進(jìn)行分類、分區(qū)的地下水污染防治適宜技術(shù)篩選，課題組形成了涵蓋12項技術(shù)的分區(qū)、分類地下水污染防治適宜技術(shù)清單。例如，對于中部沖擊平原地區(qū)的有機(jī)污染區(qū)域，推薦適宜的源處理技術(shù)有原位熱處理技術(shù)、強(qiáng)化生物修復(fù)技術(shù)和原位化學(xué)修復(fù)技術(shù)。

而針對京津冀地下水污染重點(diǎn)行業(yè)之首——石油化工行業(yè)，課題組專門編制了《石油化工地下水污染防治技術(shù)指南》，保障我國石油化工污染場地地下水環(huán)境質(zhì)量的改善。

基于京津冀水文地質(zhì)條件及地下水污染特征等因素，課題組結(jié)合國內(nèi)相關(guān)導(dǎo)則規(guī)范，確定了京津冀重點(diǎn)區(qū)域地下水污染修復(fù)與風(fēng)險管控目標(biāo)與模式，篩選了不同類型污染場地的可行性技術(shù)，并分別提出了重點(diǎn)區(qū)域地下水污染修復(fù)與防控的技術(shù)方案，京津冀地下水污染防治的頂層設(shè)計更加完善，防治目標(biāo)的實現(xiàn)更有保障。