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【专家视点】京津冀地区地下水污染防治现状、问题及科技发展对策

  地下水作为京津冀地区重要的战略水资源和饮用水源,其超采问题和环境质量恶化趋势一直未能得到有效遏制,严重危及该区域饮用水安全与可持续发展。对此,环科院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室有关专家就京津冀地区地下水环境存在的主要问题,有针对性地提出了“十三五”期间京津冀地区地下水污染防治的研究方向,以为提升京津冀地区的地下水环境质量管理水平、保障京津冀地区饮用水安全提供技术与管理支撑。

  京津冀地区地下水环境质量状况不容乐观。根据“全国地下水基础环境状况调查评估”项目2013年的调查结果,京津冀地区有72%的浅层地下水受到污染,且深层地下水污染风险正在逐年加大,总体水质呈逐年恶化趋势。京津冀地区浅层地下水重金属污染指标以砷、铅、铬为主,污染比例为7.98%;浅层地下水挥发性有机物污染较为严重,污染比例为29.17%,主要污染指标依次为1,2-二氯丙烷、四氯化碳、苯、1,2-二氯乙烷、苯乙烯等。统计数据显示,自2010年以来,京津冀地区地下水中三氮质量浓度逐年升高,部分区域的地下水中甚至出现了致癌、致畸、致突变污染指标。目前对重点区域和行业污染源与地下水污染相关关系不明、成因不清,并且缺乏科学的污染风险管控和污染防治策略,因此亟需在顶层提出京津冀地区地下水污染防治技术框架、思路和战略体系。

  京津冀地区地下水污染源点多面广,据调查,区域内分布有1.26×104个地下水污染源,涵盖加油站、垃圾填埋场、危废处置场、矿山开采区、高尔夫球场和再生水农用区等多种污染源类型,面临的地下水污染风险和防控压力十分巨大。

  长期以来,由于对地下水污染防治的重要性和紧迫性认识不足,部分地区地下水污染监测网布设密度不够,缺乏针对典型污染源的监测网络,已有的地下水监测层位多针对浅层地下水,地下水环境监测指标不足,监测方法落后,不能准确反映地下水污染的现状,远远不能满足京津冀地区的地下水环境监控与预警需求,亟待构建和完善京津冀地区地下水污染监测预警体系,将区域地下水监测网监测精度提升至1:50 000。

  京津冀地区典型污染场地水文地质条件及污染状况复杂,存在无机盐、重金属、有机污染物和病原菌的多组分复合污染问题,地下水修复技术选择难度大,单一修复技术存在修复效率低、污染易反弹等问题。地下水污染防控与修复技术与装备落后,国产化水平低,无法满足京津冀地区地下水污染防治需要。亟需结合京津冀地区污染场地的污染特征、水文地质条件和社会经济水平,开发高效及适应性强的地下水污染强化修复与组合技术。

  京津冀地区水资源向来匮乏,地下水已经占到区域供水量的70%以上。20多年来,京津冀地区已累计超采9.00×1010立方米,其中浅层地下水3.50×109立方米、超采面积达8.66×104平方公里,超采造成部分区域的地下水水位差接近30米,诱发了400多条地裂缝。通过南水北调和雨洪进行地下水回补,对有效解决京津冀地区地下水资源短缺和超采问题意义重大,但目前地下水回补适宜区分布工艺技术、工程实施与风险防控尚处于探索阶段,针对不同水源回补地下水后造成回补区水动力场、水温度场、水化学场变化而引起的二次污染问题、回灌堵塞问题以及相应的风险管控措施尚未开展过系统的研究,缺乏地下水安全回补技术标准和污染风险防控政策,亟需构建适宜的地下水安全回补技术体系。

  “十三五”期间,亟需以改善京津冀地区地下水水质,提升地下水污染防治技术与管理水平为总体目标,以京津冀地区地下水污染防控与管理技术为出发点,按照“顶层设计-监测与平台支撑-重点行业示范-系统风险防控-管理政策”的研究思路,形成适用于遏制京津冀地区地下水污染趋势的污染风险管控、污染治理技术体系和综合保障方案,为京津冀地区地下水污染防治工作提供系统的技术体系和管理支撑,综合提高京津冀地区的地下水环境质量管理水平和污染修复治理能力。

  系统识别京津冀地区地下水污染特征,明确京津冀地区地下水污染现状与空间分布。精准判定地下水污染风险源,形成京津冀地区重点风险源防控清单。科学辨识京津冀地区地下水污染过程及其主控因子,探明地下水污染来源和驱动机制。识别筛选京津冀地区地下水特征污染物,形成京津冀地区重点行业地下水优先控制污染物清单。构建京津冀地区地下水污染风险评估体系,明确京津冀地区地下水污染风险区划。制定京津冀地区地下水污染防治技术方案,形成京津冀地区地下水污染防控与修复技术优化方案和指南。

  开展不同空间尺度地下水污染识别与监测井优化方法研究,建立地下水污染精确识别与优化监测技术体系。开展京津冀地区不同空间尺度地下水系统污染监测预警技术体系研究,确定地下水污染监测预警综合指标体系、预警阈值和预警模型等。突破分层连续采样和多因子快速监测设备与数据传输关键技术研发。搭建地下水污染监测预警及数字化技术平台,实现业务化运行。

  开展地下水污染过程、范围及程度的识别研究,研发场地尺度地下水污染准确识别与快速诊断技术。突破地下水污染源头控制与总量削减技术,最大程度从源头阻止污染物进入地下水。针对污染物浓度高、水文地质条件复杂的地下水污染场地,创新复杂地质条件下的污染物高效径流阻断技术。针对化工场地、垃圾填埋场等存在复合污染问题的污染场地,开发高效及适应性强的地下水强化修复与组合技术,研发低耗高效的绿色可持续修复材料与技术方法,突破地下水污染修复关键技术组合与优化集成。开展地下水污染防治工程示范,建立符合京津冀地区地下水污染防控、修复技术标准和工程技术规范,形成可复制、可推广的工程技术模式和场地修复技术方案。

  开展京津冀地区地下水水源地回补潜力与适宜性分区研究,形成适宜回补的地下水水源地清单。评估南水北调水、雨洪水和再生水等不同回补水源在不同回补条件下的地下水污染风险,构建地下水回补区污染风险识别与风险管控技术体系。研究回补水源与地下水联合调控的水质安全阈值和调控技术,开展地下水含水层调蓄能力和各种回补方式下的补给能力评估。建立回补区地下水环境监控体系,制订回补区地下水安全回补技术标准和污染风险防控政策。

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