天津市地下水主要污染物构成及防治措施研究

董晓敏，张 爱，顾新洲

（天津市水文水资源勘测管理中心，天津 300061）

天津市属于水资源严重短缺的城市，人均水资源占有量仅为160 m3，加上引滦入境水，人均仅380 m3。2000年总用水量为22.94×108m3，其中地下水开采量高达8.32×108m3。地下水作为水资源的重要组成部分，对缓解天津市水资源危机起了非常重要的作用。然而，由于遭受着不同程度的污染，严重影响天津市供水安全。

开展天津市地下水污染防治及修复技术研究，对于促进天津市地下水资源的可持续开发利用、保证社会经济的可持续发展及国家“十二五”规划的顺利实施都具有十分重要的意义。

1 地下水污染现状

根据2001年天津市地下水水质评价与污染调查结果，天津市山区地下水中检出率大于80%的微量无机组分有NH4+、NO3-和F-，检出率在80%～30%的有 Fe、As-、Cd、Cu、Hg、NO3-、NO2-， 检出率小于10%的有Pb、Cr6+、Mn；山区地下水中检出率高达90%以上的微量有机组分有高锰酸盐指数、有机氯，检出率在90%～10%的有挥发酚、阴离子洗涤剂，其他一些微量有机物检出率较低，如氰化物等检出率小于10%。有机氯、阴离子洗涤剂等人工合成化合物出现在山区地下水中，表明山区地下水有机污染程度较为严重。

天津市平原区地下水中检出率大于80%的微量无机组分有 NH4+、F-、Fe 和 As-，检出率在 80%～10%的有可溶性磷、Mn、Cu、Hg、NO3-、NO2-， 检出率小于10%的有Pb、Cr6+、Cd；平原区地下水中检出率高达90%以上的微量有机组分有高锰酸盐指数、有机氯、石油，检出率在90%～10%的有有机磷、阴离子洗涤剂，其他如挥发酚、氰化物等检出率小于10%。有机氯、阴离子洗涤剂等人工合成化合物在天津市深层地下水中已有检出，表明平原地区深层地下水受到不同程度的有机污染。

总体来看，天津市山区地下水水质较好，绝大多数满足Ⅲ类地下水质量标准，仅个别取样点水质类别达到Ⅴ类，主要原因是地下水中氨氮超标。平原浅层地下水水质普遍差，除北部地区蓟县和宝坻为Ⅳ类外，其他区县均为Ⅴ类。人为污染是造成NH4+、Cl-、Fe、Mn、阴离子洗涤剂、有机氯等超标的主要原因。

2 地下水中主要污染物成因分析

2.1 氨氮（NH4+）

天津市浅层地下水中氮的来源有以下几种：①降水中的氮，包括：NH3、NO3-；②矿物肥料中的氮，包括：NH3、NO3-；③混合肥料、植物残渣中的氮，包括：有机氯、蛋白质；④生活污水中的氮，包括；NH4+、NH3、有机氯；⑤大气中的氮，包括：N2。 其中，生活污水中的氮是主要来源。

氨氮进入浅层地下水有以下几种途径或方式：①含氨氮的污染物的地表水入渗补给；②NH3经过分解作用形成NH4+；③有机氮经过成氨作用形成NH4+；④蛋白质经过分解作用形成NH4+；⑤N2经过固氮作用形成蛋白质再经过分解作用形成NH4+；⑥N2经过脱氮作用形成NO3-再经过生物化学作用形成NH4+。其中，含氨氮污染物的地表水入渗补给是主要污染途径。

天津市深层地下水含水介质不与地表含氮污染源接触，因此深层地下水中氨氮污染是浅层地下水补给所造成。天津市有近万眼废旧机井，是深层地下水污染主要途径。

2.2 阴离子洗涤剂和有机氯

阴离子洗涤剂和有机氯都是人工合成化合物，因此城市废污水是天津市浅层地下水中阴离子洗涤剂的主要来源。其中，阴离子洗涤剂通过污水河道入渗和污水灌溉入渗方式进入天津市浅层地下水中，有机氯通过农田灌溉入渗或降水入渗方式进入天津市浅层地下水中。

2.3 石油

天津市仅在大港发现地下水石油超标现象，无疑与大港油田及化工生产企业有关，是人为污染造成的。从不同含水层组地下水平均石油含量大小分布看，浅层地下水遭受石油污染程度较深层地下水要严重得多。

大港油田和石油化工企业产生的地表含油废弃物是浅层地下水石油污染的污染源，降水淋滤入渗是其主要污染途径。

3 地下水污染防治措施

3.1 工程措施

3.1.1 开展地表污染源调查和治理

地下水污染主要来源于地表污染源，包括工业污染源、农业污染源、生活污水及垃圾。因此，治理地下水污染，首先应开展污染源调查，调查工业污染源的分布范围、排污情况、污水处理情况等；调查农业化肥、农药使用情况及分布范围，减少化肥农药使用量，控制低效高残留农药使用；调查生活污水排放和生活垃圾处理情况。其次，有针对性开展污染源治理工作。

3.1.2 开展废井回填工作

天津市地下水开采井的特点是数量多、密度大、井结构类型多、机井老化严重、病废井数量多。根据2001年全市的机井普查资料统计，病态使用井为1 511眼，病态备用井为338眼，病态封存井为736眼，已报废但未申请回填的1 042眼，合计3 627眼。这些井已成为天津市深层地下水咸水串层、深层地下水遭受浅层地下水或地表水污染的重要通道。因此，应建立病废井维修回填制度，有计划开展废井回填工作。

3.1.3 开展原位生物修复技术研究及应用

众所周知，水、土系统具有一定的自净能力。为了充分发挥水、土系统的净化功能，科学家们提出了原位生物修复技术，采用在野外试验井中加入少量营养物质和分离培养的反硝化细菌菌液的试验方法，进行了硝态氮污染地下水原位微生物修复技术研究。结果表明，地下水中NO3-的最大去除率达到98.8%。由于天津市有机污染严重，在有机污染较为严重地区可针对性开展原位生物修复试验，并在全市推广应用。

3.2 非工程措施

3.2.1 严格地下水取水许可管理

天津市对地下水资源的不合理开发利用已产生了许多地质环境问题，如地下水位持续下降、地面沉降、地下水污染等。严格水资源论证制度，对于直接从地下取水并需申请取水许可证的新建、改建、扩建的建设项目，业主应进行建设项目水资源论证，作为水资源主管部门审批地下水取水许可的主要技术依据。逐步压缩地下水开采量，达到采补平衡，使地下水水位得以恢复，地下水生态环境得以改善。

3.2.2 寻找替代水源

随着南水北调的实施，天津市水资源形势将得到缓解，同时应大力开发非常规水源，鼓励海水淡化、再生水回用、雨洪水资源利用等，替代深层地下水，使深层地下水作为战略储备资源得以保护。

3.2.3 加强地下水水质监测

完善地下水资源监测站网，及时掌握地下水水质动态变化。对涵养水源区、大型供水水源地、污灌区进行重点观测，同时对地表污染源进行监测，为污染治理提供科学依据。

[1]天津市水利局.2001年水资源公报[R].天津：天津市水利局，2002.

[2]天津市水文水资源勘测管理中心.天津市地下水水质评价与污染调查 [R].天津：天津市水文水资源勘测管理中心，2004.

[3]天津市龙脉水资源咨询中心.天津市地下水研究 [R].天津：天津市龙脉水资源咨询中心，2008.