(中國地質環境監測院，北京100081)
作者簡介:吳愛民(1963—)，男，教授級高級工程師，博士，主要從事地下水勘查、水資源可持續利用、地熱資源勘查開發、同位素水文地質應用研究。
本文分析了我國地下水資源的基本情況，以及由地下水引起的各種地質災害和生態環境問題以及汙染問題，最後介紹了我國地下水環境監測工程的相關思路。
關鍵詞:地下水環境；監控工程
地下水是重要的自然資源和生態環境因素。近30年來，中國地下水開采量以每年25×108m3的速度增長。目前，我國地下水年開采量約為1100×108m3。從數字上看，地下水供應量僅占全國總供水量的20%，但地下水供應量在保障城鄉居民生活、支撐經濟社會發展、維護生態平衡等方面發揮著極其重要的作用。特別是在地表水資源相對貧乏的北方幹旱半幹旱地區，地下水的作用不可替代。最新地下水調查監測結果表明，我國地下水環境形勢嚴峻，已成為制約經濟社會全面、協調、可持續發展的重要因素之壹。本文介紹了我國地下水環境現狀及監測工程建議。
1全國地下水環境現狀
2003年完成的新壹輪地下水資源評價表明，我國地下水天然補給資源量為9234×108 m3/年，約占水資源總量的三分之壹，地下水環境總體良好。我國淡水、微鹹水和微鹹水的分布面積分別為865，438+00× 65，438+004km2，54×104km2和84×104km2。根據分布區域統計，全國63%的地下水可以直接利用，17%經過適當處理可以利用，12%不適合直接飲用，不適合直接利用的地下水不到8%。壹些地區由於長期開采地下水，以及工業“三廢”和農藥化肥的不合理施用，造成地下水超采和汙染問題，引發地面沈降、巖溶塌陷、海水入侵等地質災害和生態環境問題。
1.1地下水位下降和下降漏鬥
2004年全國192個城市地下水監測結果表明，與2003年相比，61個城市地下水位下降0.5m以上，占監測城市總數的32%，主要分布在華北平原北部、山西大盆地、下遼河平原、河西走廊、準噶爾盆地天山北麓、淮北平原以及中南部和東南部沿海地區。53個城市地下水位上升超過0.5m，占監測城市總數的27%，主要分布在長江三角洲和華北平原中南部地區。78個城市地下水位變化不大(變幅在0.5 m以內)，占監測城市總數的41%，各地均有分布。由於長期超采地下水，我國形成了180多個地下水滴漏鬥，其中漏鬥面積超過500km2的有29個，最大水位深度超過50m的有36個。在這些監測城市中，省級城市31，地級城市133，縣級城市28個，占全國城市總數的29.1%。雖然監測的城市數量有限，但遍布全國，基本反映了我國主要城市和平原地區的地下水情況。
在華北平原，河北衡水深層地下水滲漏面積達8815km2，是全國最大的單個地下水降落漏鬥。北京、天津、滄州、衡水、德州等地下滴水漏鬥重疊形成超大型區域性地下滴水漏鬥；由於采煤排水，河北唐山趙各莊地下滴水漏鬥中心水位達到333.2米，成為中國最深的地下滴水漏鬥。在長三角地區，地下水位變化的總體特征是:中心城區地下水位下降趨勢得到遏制，但地下水位降落漏鬥向郊區擴展，形成跨省市的區域性地下水位降落漏鬥。上海中心城區地下水開采得到有效控制，地下水位穩中有升，但郊區地下水位仍在下降，地下水降落漏鬥迅速擴大。在江蘇省的蘇州(蘇州)(無錫)和常州(蘇州)地區，由於關閉地下水開采井的措施，2004年地下水位迅速上升。在浙江省杭嘉湖地區，地下水開采尚未得到有效控制。2004年，兩個主要開采層(第二和第三承壓含水層)的地下水位平均下降了1.85米和5.61米。目前，三省市地下滴水漏鬥已貫通，幾乎覆蓋整個長三角地區，地面沈降、地裂縫等地質災害防治任務依然十分艱巨。在西北內陸盆地，大量的山地地表徑流被人工渠系引向中遊灌區，山前戈壁地帶地下水補給量大大減少，水位持續下降。東南沿海和中南部地區部分大城市地下水開采量增加，地下水呈下降趨勢。
1.2地下水水質惡化和汙染
2004年全國187個城市地下水質量監測數據顯示，與2003年相比，地下水汙染嚴重的城市有52個，占監測城市總數的28%，主要分布在華北平原、東北平原、江漢平原、河套平原、河西走廊和東南沿海。地下水汙染趨勢減少的城市有39個，占監測城市總數的21%，主要分布在東北、西南和華南地區。地下水水質或汙染程度基本穩定的城市有96個，占監測城市總數的51%，分布在全國各地。地下水汙染的主要成分是“三氮”(硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮)、鐵、錳和無機鹽(硫酸鹽和氯化物)，其次是“五毒”(揮發酚、氰化物、砷、汞、六價鉻)等重金屬元素。
生活汙染是最常見的汙染類型，主要分布在城鎮人口密集區，以點狀分布為主，比較嚴重的有石家莊、蘭州、太原、Xi安、呼和浩特、烏魯木齊、銀川、成都、南京、貴陽、海口等18城市。工業汙染在中國中部和東部的城市更為突出和普遍。比較嚴重的城市有太原、蘭州、石家莊、鄭州、南昌等17城市。農業汙染主要是農藥、化肥或汙水灌溉造成的淺層地下水汙染。它廣泛分布於平原和盆地的農業區以及城市周圍的蔬菜種植區，且多為分布區。比較突出的地區有華北平原、長三角、珠三角、吉林西部平原、三江平原等。石油汙染是壹種特殊類型的工業汙染，分布在石油天然氣開發區和輸油管道沿線。汙染範圍壹般為點狀或面狀，蘭州、西寧、淄博、大慶油田、勝利油田等8個城市和地區汙染較為突出。同時，自然地質背景差也是地下水質量差的原因之壹。中國仍有7000萬人飲用不符合標準的地下水，患有慢性砷中毒、氟中毒、甲狀腺腫、克山病和大骨節病等地方病。
此外，根據南方某經濟發達地區和北方某城市的國土資源調查結果，地下水中壹定程度檢出了“三致”(致癌、致畸、致突變)有機汙染物。其中，農藥HCH、滴滴涕、鹵代烴氯仿、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯、單環芳烴和單環芳烴等有機汙染指標的檢出率壹般為10% ~ 20%，部分地區為30% ~ 50%，甚至超過80%，應引起足夠重視。
1.3地面沈降
中國的地面沈降災害始於20世紀20年代的上海和天津，60年代非常嚴重。20世紀70年代，長江三角洲、和平平原、天津平原和河北平原東部的主要城市相繼出現地面沈降。20世紀80年代以來，中小城市和農村地下水的開發利用大大增加，地面沈降範圍也從城市擴大到農村，並向連片特困地區發展，地面沈降範圍有擴大的趨勢。20世紀90年代初，上海、天津、北京、江蘇、浙江、安徽、河北、山西、陜西、福建、廣東、海南、黑龍江、雲南、湖北和臺灣省等16個省(區、市)發現地面沈降，沈降面積約48700km2。到2003年，地面沈降面積擴大到93855km2，出現地面沈降的城市超過50個，形成了長三角、華北平原、魏奮斷陷盆地等嚴重的地面沈降災害區。其中，上海、天津、太原、xi安、無錫、滄州等城市累計最大沈降超過2m，天津塘沽最大沈降達到3.1 m，Xi安、太原、滄州、常州等城市地裂縫嚴重，對當地人民生命財產安全構成嚴重威脅。
1.4巖溶塌陷
在隱伏巖溶分布區，大量或密集開采地下水造成地面塌陷，造成建築物開裂倒塌，人員傷亡，鐵路減速中斷，甚至列車顛覆，對國家經濟建設和人民生命財產安全構成嚴重威脅。據不完全統計，全國23個省(自治區、直轄市)共發生巖溶塌陷1400余起，塌陷坑總數超過40000個。發生地面沈降的地區主要有遼寧的瓦房店、唐山、秦皇島、衡水、石家莊、保定、邯鄲、邢臺，山東的棗莊、薛城、臨汾、泰安、萊蕪，湖南的長沙、株洲、湘潭、郴州、懷化、永州、邵陽，貴州的六盤水，廣西的桂林、柳州、南寧、玉林，廣東的雲浮、萊蕪。浙江的杭、江山、常山、華凱，安徽的淮南、銅陵，雲南的萍鄉、鳳城、瑞昌、景德鎮、樂平、上饒、貴溪、吉安、吉水、安福、永新、瑞金，福建的龍巖、三明、永安，雲南的昆明、曲靖、安寧、呂梁。特別是廣西巖溶地區最為突出，塌陷範圍7 ~ 7~7600m2，影響範圍1 ~ 2k m2。
1.5海水入侵
沿海地區過度開采地下水造成海水入侵和鹹水滲透，呈現由點入侵向面入侵的趨勢，造成人們飲水困難，土地鹽堿化，農作物歉收。自北向南，遼寧西部莊河-丹東、大連、營口、下遼河三角洲及沿海地區，河北秦皇島宋卡河沿岸地區，華鑰玻璃廠及棗園水源地，山東萊州-招遠-龍口壹線沿海平原及煙臺、威海、青島、日照河口，廣西北海市海城區，海南新英灣區，臺灣省發生海水入侵。其中，環渤海地區海水入侵發展迅速。2003年海水入侵面積達到2457km2，比20世紀80年代末增加937km2，年均增加62km2。萊州灣沿岸海水入侵，損失嚴重，造成40多萬人飲水困難，8000多口農用機井鹹化報廢，60多萬畝耕地失去灌溉能力，造成糧食年減產3×108公斤。
黨中央、國務院高度重視地下水的監測和保護。
為加強地下水超采和汙染的監督管理，1998年，國務院在《國土資源部職能配置、內設機構和人員編制規定》(國辦發[1998]47號)中明確規定，國土資源部負責“監測、監督和防治地下水超采和汙染，保護地質環境。”
2002年6月5日至10月，國土資源部孫文勝副部長通過長期調研，向國務院提交了《長江三角洲地面沈降防治調研報告》。溫家寶同誌作出了重要指示:“許多地方由於過量開采地下水造成的地面沈降正在加劇，給經濟建設和人民生活帶來了巨大的損失和危害，已經成為影響生態環境和可持續發展的重大問題。必須引起足夠的重視，采取綜合措施加以解決。”
2003年9月，國土資源部根據新壹輪全國地下水資源評價成果，提交了《全國地下水資源戰略研究報告》，提出了地下水可持續利用的戰略轉變和工作重點。國務院《參考文件》(2003年第4號)全文刊登了該報告，供中央、國務院各部門和各省、自治區、直轄市人民政府參考。提出了六個戰略轉變:壹是調整地下水開發利用思路，實施以地下水資源可持續利用支撐中國經濟社會可持續發展的戰略；二是根據地下水資源的賦存和分布規律，實施區域地下水資源開發和保護戰略；三是要加強地下水人工調蓄工程建設，由地表調蓄向地表和地下調蓄轉變；四是加強地下水源的儲備，變無序應急供水為有序應急供水；五是改善缺水地區人民生產生活用水條件，實施扶貧找水工程；第六，要建立地下水資源保護區，有效防止地下水汙染。提出的兩個重點是:壹是繼續深化全國地下水資源勘查評價工作；二要加快完善地下水環境動態監測站網系統。
2004年3月，《國務院關於進壹步推進西部大開發的意見》(國發[2004]6號)明確規定，“加強地下水資源勘查和監測，在水資源承載能力允許的前提下合理規劃產業布局，禁止在缺水地區建設高耗水項目。”
2004年6月，劉東生、張宗虎、陳玉川、陳孟雄、趙、薛玉群等40位來自中國科學院和中國工程院的院士，針對我國地下水資源和環境的嚴峻形勢，聯合向國務院提出了關於設立“國家地下水監測工程”國家專項的建議。曾副總理對此高度重視並作出重要批示。
3國家地下水監測項目總體框架
為貫徹落實黨中央、國務院關於加強地下水監測和防治地質災害的指示精神，切實履行國務院賦予國土資源部的地下水監測管理職責，國土資源部在《國土資源十五規劃綱要》中提出“建立地下水監測和預警預報系統， 建立和完善地下水監測網點，形成國家、省(區、市)、市(地)地下水監測網絡，實現實時地下水動態。 《國土資源生態建設和環境保護第十個五年規劃》也提出，“建立地下水監測網絡，實施地下水監測，加強地下水汙染監測”。2004年8月，國土資源部組織完成了全國地下水監測項目建議書，並上報國家發改委審批。2004年6月，國家地下水監測項目建議書通過了中國國際工程咨詢公司組織的專家評審。
3.1總體目標
從國家層面統壹部署實施，建立較為完善的全國地下水監測網絡，實現對大平原、盆地、巖溶連片分布區地下水的區域性有效監測，對重要城市、人口密集區、生態建設和環境保護區、大型能源和礦業基地、重大工程建設區的地下水重點進行實時監測，使之成為支撐國家可持續發展的基本公益性網絡之壹。及時向全社會發布監測信息，將為科學利用和保護地下水資源、防治水資源不合理開發引發的地質災害、國家重大戰略決策和宏觀發展規劃提供依據，滿足科研和公眾對地下水信息的基本需求。
3.2建設原則
以人為本，重點突出。按照科學發展觀的要求，為滿足人類日益增長的生態環境需求，保障人民生命財產安全，應突出重點，兼顧壹般，重點監控與區域控制相結合，子系統監控與大流域控制相結合。重點監控重要人口密集區、糧食基地、工業基地、能源基地、國家重點工程建設區、生態環境保護區；對人口稀少、交通不便、高山高原的地區要適當控制。
統籌規劃，穩步推進。地下水監測網絡的整體規劃和穩步實施。優先考慮地下水依賴度高的北方地區、地下水汙染嚴重的沿海地區、生態環境脆弱的西北內陸盆地和西南巖溶石山地區。
因地制宜，優化。以地下水系統為單元，在充分利用現有監測站點的基礎上，優化調整監測網絡，以點、線、面相結合，淺、中、深、上、中、下遊相結合，豐富完善監測站點，壹孔專用，壹孔多用。根據需求，因地制宜拓展監測內容，有針對性地開展地下水汙染、地下水環境和地下水生態監測。
依靠科技，服務社會。引進與開發並重，監測與研究並重，提高地下水監測技術水平，增強地下水監測、預測預警、決策支持和信息服務能力。以自動監測、實時傳輸和網絡發布系統為基礎，推進地下水動態分析預測和快速應急機制建設，服務政府決策、公眾、地質調查和科學研究。
3.3總體部署
國家級地下水監測項目主要部署在黃淮海平原、汾渭河流域、東北平原、準噶爾盆地、河西走廊、鄂爾多斯盆地、塔裏木盆地、柴達木盆地、黃河源區、長江三角洲、東南沿海、洞庭湖-江漢平原、鄱陽湖平原、四川盆地、西南巖溶山區和西藏壹江三河地區等16重點區域，覆蓋全國30%的面積。
3.4建設內容
建立和完善現代化的國家地下水監測網絡。以16重點區域為核心，建設現代化地下水監測網絡，實現自動監測監控數據實時傳輸和網絡發布，建立地下水動態評價體系，對地下水超采和汙染實施預警監管。
地下水平衡(監測)試驗場的建設和改造。開展水文地質參數、地下水動態規律、汙染物遷移變化及相關新技術新方法的實驗和科學研究，為地下水資源的科學評價、合理開發、有效保護和可持續利用提供科學依據。
建設國家地下水監測中心。國家地下水監測中心作為全國地下水監測的中心，負責接收、存儲、管理和發布全國地下水監測數據，引進、開發、推廣和應用地下水數量模型、水質模型和管理模型，開發、建設和維護地下水監測信息管理平臺，分析測試微量元素和汙染成分。