朱军涛，张 宁，张建斌

(1.河南省地质矿产勘查开发局 第一地质环境调查院，河南 郑州 450002； 2.河南省有色金属地质矿产局 第六地质大队，河南 郑州 450016)

自20世纪90年代以来，国内外学者对地下水污染脆弱性的研究从早期阶段的固有脆弱性评价转化到后来的特殊脆弱性评价，即从只考虑自然属性转变到考虑污染物和其他人类活动因素，使面源污染问题在地下水污染脆弱性评价中得到应用并逐渐走向成熟。近期，国内对地下水污染风险评价研究正处于固有脆弱性评价的初级、探索阶段，理论还不成熟、有待完善。雷静等[1]根据唐山市平原区具体情况，选择土壤有机质含量、地下水开采量、降雨灌溉入渗补给量、地下水埋深、含水层渗透系数和含水层累计砂层厚6个评价因子，通过对6个因子的分析和数值模拟，应用DRASTIC方法和GIS技术对唐山市平原区进行地下水脆弱性评价研究。张保祥等[2]根据黄水河流域的地质和可获得资料的情况，从影响地下水固有脆弱性的因素着手，选取含水层的综合系数、含水层的岩性、非饱和带岩性、含水层的补给系数、地形坡度、土地利用、水位埋深及地下水环境 8 个评价因子，在 DRASTIC 的基础上建立了DRAMTICH评价体系和研究标准，进行黄水河流域中下游地区地下水脆弱性评价，并取得良好效果。随着工业化和城市化进程的不断加快，地下水受到人类活动的影响日益加深，地下水污染问题也日趋严重，其具有“长期性、复杂性、隐蔽性”特征，污染一旦发生，很难得到有效的控制和修复[3-5]。地下水污染风险评价是制定地下水污染防治规划、保护地下水资源的一项重要措施[6-7]。

1 研究区概况

研究区位于伊洛河流域的中东部，地跨洛阳市偃师区和巩义市，是郑汴洛工业走廊的重要支点城市。伊洛河是黄河主要支流之一，由伊河、洛河在研究区西南部流入该区后，在区内偃师县岳滩一带汇流而成，自西南向东北流经本区，在东侧区外巩义市神北注入黄河[8]。根据地貌成因和物质组成，区内地貌可分为冲积平原和黄土丘陵2种地貌类型。其中，冲积平原又可分为一级阶地和漫滩2种次级类型；黄土丘陵又分为黄土塬、黄土丘陵、基岩残丘3种次级类型。地表广为第四系覆盖，邙岭北部冲沟中以及北侧岭前有新近系基岩出露。根据主要含水介质类型及水力联系，将区内地下水划分为3个含水层组：第四系松散岩类孔隙含水层组、新近系半固结碎屑岩类裂隙孔隙含水层组、三叠系—二叠系碎屑岩类孔隙裂隙含水层组[9]。

2 地下水质量评价方法

2.1 评价方法

采用《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)中推荐的“单项组分评价”和“综合评价”进行评价，并根据单指标地下水质量评价、分类指标地下水综合质量评价(一般化学指标、无机毒理指标、毒性(类)重金属指标、挥发性有机指标和半挥发性有机指标5类分类指标)结果分析地下水质量的主要影响组分[10-11]。

2.2 指标选取和评价数据的筛选

按松散岩类孔隙水、半固结碎屑岩类裂隙孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水分别进行评价，实际测试指标包括一般化学指标、一般物理指标、无机毒理指标、毒性(类)重金属指标、挥发性有机指标和半挥发性有机指标共计70多项[12]。其中，参考《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)确定30项指标参与评价(表1)。参评样品数据以采集的正样为主，参评样品共104组。其中，松散岩类孔隙水29组、半固结碎屑岩类裂隙孔隙水39组、碎屑岩类裂隙孔隙水36组。

表1 地下水质量评价指标Tab.1 Evaluation index of groundwater quality

2.3 区域地下水质量综合评价

地下水质量综合评价采用加附注的评分法。先进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别，赋予分值，综合采用所有参评指标评级结果对地下水样品的进行综合质量评级，将水质分析结果分为：优良、良好、较好、较差、极差5个等级。

综合质量评价对所有参评指标按从劣的原则选择最差的指标等级作为该样品的综合质量等级，选取的参评指标为前述的30项有机和无机指标，按照不同地下水系统单元进行评价和统计。

3 地下水质量现状

3.1 松散岩类孔隙水

松散岩类孔隙水综合质量评价统计见表2。区内松散岩类孔隙水整体水质较好，伊洛河上游水质整体达到良好、优良级别；伊洛河下游，主要是巩义市区北部水质较差。

表2 松散岩类孔隙水综合质量评价统计Tab.2 Comprehensive quality evaluation statistics of loose rock pore water 组

3.2 半固结碎屑岩类裂隙孔隙水

半固结碎屑岩类裂隙孔隙水综合质量评价柱状如图1所示。统计结果表明，研究区内半固结碎屑岩类裂隙孔隙水水质与松散岩类孔隙水水质情况整体一致。其中，Ⅰ、Ⅱ类优良、良好水质占比为60.53%(优良18.42%、良好42.11%)，超Ⅲ类较差、极差水质占比为39.47%(较差31.58%、极差7.89%)。

图1 半固结碎屑岩类裂隙孔隙水综合质量评价柱状Fig.1 Comprehensive quality evaluation of fissure pore water in semi consolidated clastic rocks columnar

3.3 碎屑岩类裂隙孔隙水

统计结果表明，研究区内碎屑岩类裂隙孔隙水整体水质较好，无极差水质分布。从区域上来说(图2)，北部邙岭山区沿邙岭乡、牛庄新村、蔺窑、向阳村一线水质达到优良级别，邙岭区其他大部为良好，整体水质较好。此外，邙岭南部山前山化—石家庄—张家岭一线水质较差。东南部青龙山区一带，整体为较差水质，主要为铁超标。其中芝田镇喂庄附近受工业污染影响较为严重。

图2 碎屑岩类裂隙孔隙水污染分级Fig.2 Classification of pore water pollution in clastic rock fractures

4 地下水污染风险性评价

4.1 地下水防污性能评价

综合分析研究区内水文地质、地质及自然条件，参考DRASTIC评价指标，并借鉴前人工作经验，在实测及收集资料的基础上，共选择7个影响地下水防污性能的因素：地下水位埋深、降雨入渗补给系数、含水层岩性、含水层富水性、包气带岩性等，参考DRASTIC指标分级标准，对研究区内地下水防污性能进行了评价[13-15]。

根据地下水脆弱性评分结果，研究将地下水脆弱性据综合指数等间距划分为5个等级，分别为低脆弱性分区(Ⅰ)、较低脆弱性分区(Ⅱ)、中等脆弱性分区(Ⅲ)、较高脆弱性分区(Ⅳ)和高脆弱性分区(Ⅴ)[16-17]。评价结果如图3所示。

图3 地下水脆弱性分区Fig.3 Groundwater vulnerability zoning

4.2 地下水污染风险性评价

在对研究区进行地下水防污性能评价的基础上，引入了土地利用方式(反映污染源荷载的大小)、地下水环境质量现状、地下水开采强度等因素作为评价地下水污染风险评价的影响指标[18]。

根据以上评价方法，综合地下水脆弱性评价、土地利用方式等5种评价指标因素，得出研究区地下水污染风险评价综合评分结果。研究将地下水脆弱性据综合指数等划分为5个等级，分别为地下水污染高风险区(Ⅴ)、较高风险区(Ⅳ)、中等风险区(Ⅲ)、较低风险区(Ⅱ)、低风险分区(Ⅰ)(图4)。

图4 研究区地下水污染风险评价分区Fig.4 Zoning of groundwater pollution risk assessment in the study area

(1)地下水污染高风险区(Ⅴ)。主要分布在伊洛河河谷平原，在伊洛河上游偃师县城、伊河和洛河交界处以西夹滩的岳滩镇；中游北岸回郭镇沿岸、南岸山化镇邙岭丘陵区边缘地区；下游伊洛河两岸巩义县城以北地区。该类区域人口高度聚集，承受污染载荷高，同时地下水开采利用强度大，人类生产生活对地下水资源比较依赖[7]，加上该区域本质脆弱性相对较高，成为研究区地下污染风险最高的区域，在地下水质量调查也反映在该区域局部地区地下水已经遭受污染，水质较差。在未遭受明显污染的该类区域，应警惕地下水污染问题。

(2)地下水污染较高风险区(Ⅳ)。主要分布在伊洛河河谷平原内除以上高风险区域，另外由于巩义市县城污染载荷大、地下水也有较高遭受污染的风险。该类区域地下水防污性能较差，是研究区人口主要聚集的区域，伊洛河河谷平原区内土地已经被充分开发利用，不仅存在工业污染源，而且存在大量生活、农业污染源。该区域生产生活同样对地下水资源依赖程度较高。地下水质量评价反映在该类区域局部污染负荷高的区域，已出现局部水质较差的点状区域。

(3)地下水污染中等风险区(Ⅲ)。伊洛河河谷边缘地区，回郭镇、芝田镇，偃师县城北部，该区域虽然地下水具有一定的防污性能，但是同样承受较高污染载荷。在邙岭北部边缘冲沟中以及邙岭地区人口集中分布的零星局部乡村地区，也属于该类区域。该类区域主要污染源为畜牧业废水废渣排放、农村生活污水、未经任何防渗处理而堆放在冲沟边缘的生活垃圾。

(4)地下水污染较低风险区(Ⅱ)。主要分布在邙岭黄土塬地区以及南部丘陵，地下水本质脆弱性较低，以农业生产为主，污染载荷相对伊洛河河谷平原地区等区域有明显降低。地下水现状质量评价结果也显示该区域地下水质量整体相对较好。

(5)地下水污染低风险区(Ⅰ)。主要分布在地形起伏较大的丘陵地区，土地未被大规模开发利用的地区，如巩义市北部地区，以及偃师县城北部、青龙山基岩出露区等局部区域。植被覆盖率高，污染载荷相对较小，地下水开发利用率相对其他区域较低。在地下水脆弱性较低条件下，地下水系统受人类活动影响相对较小。

5 地下水污染防治建议

防止地下水水质受到污染和保护地下水环境是研究区经济和生态环境协调发展的有利保障。根据地下水脆弱性及地下水污染风险评价结果，结合在本次野外调查中发现的研究区存在的主要地下水污染问题，总结地下水污染防治建议。

5.1 提倡生态农业，减少农业污染源

灌溉水渗透淋失化肥、农药而污染地下水是农业生产地区地下水污染的主要来源。在研究区应鼓励使用有机肥，对控制化肥使用的农民给予补贴，提倡使用有机肥、生态肥等肥料，抑制农业污染的源头[19]。引导农民开展有利于保护地下水环境的农业生产活动。对于购买生态肥的农业生产者，给予政策性的补贴和环保型农资产品的补贴，目的是预防地下水受到严重的农业污染，从源头控制污染源。

5.2 加强农村环境卫生管理工作

相对城市地区，农村环境管理措施薄弱。生活垃圾随意堆放、污水随处排放现象严重，缺乏“三废”集中管理措施。在农村地区应该增加一系列设施提高农村地区环境质量，例如污水排水管网建设、垃圾清运卫生填埋等措施，有效减少地下水污染源。本次调查认为，在农村地区特别需要加强对冲沟等环境脆弱地区环境卫生管理，严禁向冲沟排放生活垃圾、工业及农牧业废水废渣。冲沟中地下水防污性能脆弱，是农村丘陵地区最为薄弱的地带，由于缺乏管理，往往是造成农村丘陵地区地下水系统污染的重要因素。

5.3 开展地表水污染长期综合治理

在研究区地表水体中，由于受上游所带来的大量污染成分影响，加上伊洛河两岸人口聚集、工业集中分布，伊洛河承受研究区最为集中的污染载荷。在以上各类污染因素影响下，在研究区各个地表水体中伊洛河河水水质最差，而在伊洛河河谷平原地 区地表水与地下水联系密切，地表水体污染成分通过渗透补给大量进入沿岸地下水系统，给地下水系统带来巨大风险。在伊洛河河谷平原地区，城镇人口、工业生产集中分布，该区域地下水系统脆弱性评价中属于高脆弱性地区，在地下水污染风险评价中同样属于高污染风险地区，对于该区域应特别加强地下水污染的防治工作。在本次调查工作中，伊洛河沿岸广泛存在向河中排放生活污水、工业废水的现象，有关环保部门应依法采取一系列措施严格措施，禁止伊洛河沿岸的污水排放现象。通过对地表水污染的治理、污染载荷的减免，能够对地表水体沿岸地下水系统的环境安全起到有力的保障作用。

5.4 开展地下水污染源治理工程

目前，国内有部分省市开展了地下水点、线、面、源污染治理工程。针对研究区局部地下水污染特点，建议推广地下水污染源治理工程。例如污染源滤液防治技术措施，可以在研究区的地下水污染源(例如在工业废渣堆放场地、垃圾堆放场地内外)建设截洪沟、疏导渠等排污或防渗系统，避免地下水污染扩散。

5.5 加强区内地下水水质动态监测和评价工作

地下水环境质量管理以研究区地下水水质动态监测资料为基础。加大地下水水质监测和评价的工作力度，定期定量对研究区地下水水质进行评价与预报对科学管理地下水资源有重要意义。建议对地下水监测井科学布点，完善地下水水质数据的上报制度，及时开发建立有关的地下水信息系统，为科学管理地下水资源提供有利的技术支撑[10]。

6 结论

开展地下水污染综合治理、源头治理，统筹推动水资源利用、水生态保护和水环境治理，是不断满足人民群众日益增长的优美水生态的需要，是绿色发展的重要举措。处理后的生活污水可作为灌溉水或其他用途使用，从而节约淡水资源。同时，环境条件的改善可降低与污染有关疾病的传播，减少由此引起的经济损失。提高水资源的重复利用率、缓解水资源供需矛盾、促进农业生产的发展，又可改善农村地区的生态环境条件、缓解城市的人口压力、促进社会的和谐发展，对我国社会经济的健康持续发展具有积极的作用。

区内地下水污染主要在伊洛河谷平原地带，呈点状分布。该区域内经济发达，人口众多，工农业生产易对地下水造成污染；在进行地下水防污性能评价的基础上，开展地下水污染风险性评价，并提出适宜的地下水污染防治措施，可以为政府制定地下水开发利用与保护区划提供技术支撑。