深圳市浅层地下水环境状况调查及保护对策

熊向陨，余 良，何伟彪，李 玮，谢林伸,肖建军

1.深圳市环境监测中心站，广东 深圳 518049 2.深圳市环境科学研究院，广东 深圳 518001 3.中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室，北京 100012

改革开放以来，深圳市发展势头迅猛，已成为中国的信息之城和创新之都。随着城市规模不断扩大和人口的快速增加，水资源问题日益成为制约城市经济社会发展的瓶颈。深圳市人均水资源不足全国的1/10，70%以上的供水靠市外东江引水，是全国七大严重缺水的城市之一[1-3]。地下水作为深圳市的抗旱应急和战略储备水源，是城市水资源的重要组成部分。此外，深圳市地表水氮磷污染问题突出，部分河流水质劣于地表水V类标准，加剧水资源的供需矛盾[3]。需要指出的是深圳市浅层地下水和地表水水力联系密切，相互影响频繁，相关机构在地表水环境治理过程中必须统筹考虑两者的相关性和系统性[3-6]。自2013年以来，深圳市先后开展了地下水环境背景调查、地下水利用区域环境状况分析等工作，积累了良好的前期资料和调查基础，为后续研究工作提供了良好的支撑条件。笔者利用调查及监测的地下水数据评价深圳市浅层地下水环境质量状况，并在此基础上提出地下水环境保护对策，为深圳市浅层地下水环境质量的提升提供科学参考。

1 数据及分析方法

1.1 研究区水文地质概况

深圳市水文地质勘查结果显示，全市地下水含水层可分为松散岩类孔隙含水层，基岩裂隙含水层(层状、块状和红层裂隙含水层)及碳酸盐类裂隙溶洞含水层。深圳市域地下水补给来源主要为大气降水及地表水入渗，一部分地下水由高山或丘陵区向河谷盆地、山前平原、海湾流动，最终流入大海或河流，一部分通过人工开采和蒸发排泄。全市地下水总储存量约为10.34亿m3，其中第四系孔隙水储存量约为3.38亿m3，基岩裂隙水储存量约为1.86亿m3，岩溶水储存量约为5.10亿m3。

1.2 监测点布设情况

该研究在全市共布设209口监测井进行采样分析，其中在深圳市福田区、罗湖区、盐田区等共布设44口监测井，在东部的龙岗区、坪山区、大鹏半岛共布设68口监测井，在中西部的龙华区和宝安区等共布设97口监测井。于2016年1—4月开展一次现场调查及采样统测，样品均为浅层地下水。根据现场调查和统计资料，深圳市目前除个别井仍有零散开采作为生活杂用水来源外，绝大多数地下水井已停采，不再具有使用功能。

1.3 地下水质量评价标准及方法

根据《地下水质量标准》(GB/T 14848—1993)对地下水进行水质现状评价。评价因子包括20项：pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、六价铬、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物和大肠菌群等。评价方法采用单项组分评价和综合评价法[7-9]。

1)单项组分评价法：地下水质量单项组分评价，按照《地下水质量标准》(GB/T 14848—1993)所列分类指标，划分为五大类，代号与类别代号相同，不同类别标准值相同时，从优不从劣。

2)综合评价法：在单项组分评价结果基础上，按照《地下水质量标准》 (GB/T 14848—1993) 中的综合评价方法。

(1)

(2)

根据F值，按表2规定划分地下水质量级别，再将细菌学指标评价类别注在级别定名之后。

表1 各单项组分评价分值FiTable 1 Single component values Fi

表2 地下水质量级别Table 2 Classification of the ground water quality

1.4 地下水污染评价标准及方法

地下水污染评价选取高锰酸盐指数、氟化物、氰化物、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、挥发性酚类、阴离子合成洗涤剂、汞、六价铬、铁、锰、锌、铜、砷、硒、镉、铅、钼、钡、钴、镍、铍、碘化物等24项指标作为评价因子。污染现状评价以《地下水质量标准》(GB/T 14848—1993)中的Ⅲ级水质为评价标准，采用污染指数进行评价，分级标准见表3。

I=C/C0

(3)

(4)

表3 地下水污染级别分类表Table 3 Classification of the ground water pollution level

2 结果与分析

2.1 地下水质量评价

单项组分评价法表明，深圳市浅层地下水水质普遍为《地下水质量标准》的Ⅳ类和Ⅴ类水质。209口监测井中，6.7%水质属地下水Ⅳ类水质，93.3%属地下水Ⅴ类水质。地下水水质指标超Ⅲ类标准的有pH、锰、氨氮、挥发性酚类等。总大肠菌群超标最为严重，超标率为90.0%，其次为细菌总数和氨氮，为65.6%和43.1%，pH、锰和亚硝酸盐氮超标率分别为39.7%、34.9%和32.5%，其余各组分超标率小于30%。综上所述，总大肠菌群、细菌总数、“三氮”污染物、pH和锰等组分的超标是影响深圳市浅层地下水质量的主要因素。

综合评价结果表明，全市浅层地下水各监测点地下水质量介于良好～极差级别，大部分为较差(表4)。地下水监测点位水样水质属良好、较好、极差级别占比分别为4.7%、1.9%和6.7%，其余86.6%的点位水质均属较差级别。大鹏新区地下水水质优于其他区域，综合评分值为2.13～7.14，并且未出现水质极差水样；罗湖区、南山区和盐田区的采样点水质均未出现优良、良好和较好级别。

表4 深圳市地下水环境质量综合评价Table 4 Comprehensive evaluation of the ground water quality in Shenzhen

2.2 地下水污染评价

评价结果表明，全市各区域浅层地下水均遭受不同程度污染(表5)。209个监测点位中，未受污染、Ⅱ级污染、Ⅲ级污染点位占比分别为23.9%、25.8%、16.8%。同其他区域相比，大鹏新区地下水受污染程度最低，未受污染率为56.2%；罗湖区和盐田区地下水均受到污染，其中Ⅳ级污染水样分别占12.5%和27.3%；宝安区地下水的Ⅳ级污染水样占51.9%，明显高于其他区域。

深圳市浅层地下水污染主要来源于工业废物排放、生活排污等人类活动，水井周边区域的城市工业废水和生活污水通过地表径流下渗补给地下水，同时固体垃圾废弃物在大气降水的淋滤作用下形成渗滤液也会对地下水造成污染，主要体现在局部监测点位氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总大肠菌群和细菌总数结果偏高；受地质背景影响，部分地层中所含的铁、锰含量较高，锰、铁污染物可能主要源自地下水对岩土的溶滤作用；部分地区的地下水pH呈酸性，是由于酸性降水通过包气带下渗到含水层所致。

表5 深圳市地下水水质评价结果汇总Table 5 Summary of the evaluation results of the ground water quality in Shenzhen

2.3 深圳市浅层地下水污染成因

2.3.1 自然原因

地下水污染主要取决于地表人类活动导致的污染物排放，而包气带的“防污性能”对于地下水水质也具有至关重要的作用。以深圳市为例，根据2013年以来开展的地下水环境监测结果，深圳市包气带介质以中风化裂隙介质为主，其具有较好的渗透性能，防污性能较低；而深圳市地表水系发达，浅层地下水埋深普遍小于5 m，河水-地下水交互频繁，受污染地表水体很容易导致地下水污染。

2.3.2 人为原因

随着深圳市社会经济的高速发展和人口的快速增加，城市工业排放的废水、废物和农业生产过程中化肥农药的施用以及城市居民生活产生的垃圾、污水等，为深圳市地下水污染创造了条件。

深圳市工业化程度高，而在工业企业的排放废水中含有化学需氧量、氨氮、总磷、石油类、氰化物和重金属等污染物。据2017年环境统计数据，全市工业企业废水排放量为7 954.01万t，其中氨氮排放量为322.09 t，COD排放量为3 558.41 t，总磷排放量为35.02 t，石油类排放量为4.85 t。工业废水在不当处理条件下很容易对地表水、土壤和地下水造成污染。另外，2017年深圳市一般工业固体废物的产生量为113.70万t，危险废物的产生量为51.50万t，一旦处理不当这些工业废物中的有毒有害组分可随渗滤液通过包气带下渗，严重污染地下水体。

人口快速增长给深圳带来的环境压力不容忽视。目前深圳市常住人口约为1 245.27万，主要聚集在深圳北部的宝安区、龙岗区和龙华区。据2017年环境统计数据，全市生活污水排放量为111 049.87 t，氨氮排放量为8 704.03 t，COD排放量为88 467.49 t。大量排放生活污水中的有机物、氨氮和细菌等污染物会引起地下水水质超标。此外，一些居民区存在生活垃圾堆存现象，在生物降解和降水淋滤的作用下可直接或间接对地下水造成污染[10]。

农业面源对深圳市地下水的污染也不能忽视。20世纪90年代，深圳有近60 km2的农业耕地，为当地和香港特别行政区提供丰富的农副产品。然而随着城市化进程的加快，深圳市在2011年已经成为中国首个“无农业”城市，但是依然拥有农业用地245 km2，这些农业用地由基本农田、普通耕地和园地组成，主要分布在大鹏、宝安等区域。农业生产过程中普遍向土壤施入氮肥，在灌水及降雨作用下其残留成分可经土壤淋溶进入地下水体，加剧“三氮”污染物的富集。

2.4 深圳市浅层地下水保护建议

目前深圳市浅层地下水环境质量状况不容乐观，需要从管理和技术等方面采取针对性的措施进行有效保护和改善，确保社会、经济稳定运行和发展。

1)明确相关部门目标责任，制定并完善地下水环境保护政策。明确深圳市政府和各区政府等相关机构的地下水管理目标责任，据此安排和落实各项地下水管理和保护政策；整合环境保护、国土资源、水务及地质等部门的监管资源，建立联合管控体系以及地下水资料数据信息共享共用机制。

2)加强污染源的治理和防控，阻断污染途径。加强工业企业、高尔夫球场、加油场站等重点污染源地下水污染防控，强制存在重大地下水环境风险的企业建设环境风险防控措施和购买环境污染责任险，并加大其“三同时”制度执行力度。对电镀、印染、印制线路板制造等重点行业废水进行有效处理，达到利用标准后进行循环使用，降低污染物排放量。加强深圳市生活垃圾、工业废物的堆存和处置管理工作，建立雨季应急管理机制，严防渗漏液污染地下水。在深圳市农业地推广科学性施肥，实现化肥的减量提效和有机肥的资源利用。

3)推进地下水环境质量监测工作，建立地下水污染预警体系。夯实地下水环境监测基础，统筹管理分属多部门的地下水监测井，在罗湖、福田等人口密集区以及宝安、龙岗等工业集聚区增加地下水环境监测点位，建立地下水环境监测网络统筹掌握地下水水质、水量和地下水环境变化的动态，为地下水环境保护提供科学依据。在监测数据的基础上构建地下水环境演变趋势分析与预警体系，以地下水环境管理、预警和应急为目标，实施长期监测及预警体系研究和系统平台建设。

4)加强地下水污染控制修复技术攻关。选择垃圾填埋场、加油场站等环境敏感区域开展地下水污染修复试点工作，结合深圳市河流和土壤污染现状开展相关课题研究，评估地表水污染、土壤污染对地下水环境的影响。吸引民资投入相关技术的研究与开发。开展深圳市地下水污染状况专项调查，识别主要污染物质和污染途径，在此基础上实施地下水污染修复试点工作。

5)加强地下水集中开采区管理及水资源调蓄。对葵涌、坪地和龙城街道等地下水集中式供水开发区，开展地下水备用水源地地下水环境状况专项调查，了解地下水备用水源地的环境现状，制定针对性开发保护政策。针对深圳市年内降水分布时间不均衡问题，研究建立水库与地下水协调供水机制，以年际、年内的不均匀降水量按需求均衡供水，实现以丰补欠。

3 结论

研究结果表明深圳市纳入监测点位浅层地下水以Ⅳ类和Ⅴ类标准水质为主，综合评价指数介于良好～极差级别，大部分为较差级别。综合污染评价结果表明深圳市浅层地下水在一定程度上受到污染，主要污染物为“三氮”、总大肠菌群和细菌总数。由此可见深圳市浅层地下水环境质量不容乐观、亟待重视，需要从管理和技术等方面采取措施改善地下水质量。