本文摘要：摘要區(qū)域地下水污染綜合評價研究是一項總結(jié)區(qū)域地下水水質(zhì)特征、評估地下水水質(zhì)和污染狀況、分析其驅(qū)動機制、研判其演化趨勢的重要基礎(chǔ)性工作，是地下水污染防控以及水質(zhì)改善的重要依據(jù)。受水文地質(zhì)領(lǐng)域一些傳統(tǒng)概念、觀念、以及技術(shù)方法的限制，在水質(zhì)綜合評價、污染
摘要區(qū)域地下水污染綜合評價研究是一項總結(jié)區(qū)域地下水水質(zhì)特征、評估地下水水質(zhì)和污染狀況、分析其驅(qū)動機制、研判其演化趨勢的重要基礎(chǔ)性工作，是地下水污染防控以及水質(zhì)改善的重要依據(jù)。受水文地質(zhì)領(lǐng)域一些傳統(tǒng)概念、觀念、以及技術(shù)方法的限制，在水質(zhì)綜合評價、污染評價、天然劣質(zhì)水與污染的區(qū)分、人類活動影響等方面存在諸多問題和挑戰(zhàn)，所得出認(rèn)識的科學(xué)性和可靠性不斷受到質(zhì)疑，給政府管理部門的應(yīng)用和決策帶來困惑。本研究通過梳理分析近年來區(qū)域地下水污染綜合評價研究現(xiàn)狀，回顧總結(jié)了研究在水質(zhì)綜合評價、背景值、污染評價、劣質(zhì)水和劣變水評估以及人類活動識別方面存在的問題，提出了幾點認(rèn)識和建議：①“指標(biāo)分類評價組合表達(dá)”的水質(zhì)及污染綜合評價思路，可為解決現(xiàn)階段水質(zhì)及污染綜合評估容易造成歧義和誤導(dǎo)的問題提供新的方向;②視背景值的建立不僅能夠解決傳統(tǒng)概念背景值無法獲取的問題，還能有效的進行污染判定、劣質(zhì)水和劣變水評估以及人類活動識別，是一項亟待全面開展的基礎(chǔ)性工作;③劣質(zhì)水和劣變水概念及評價思路的提出，可為區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水提供借鑒，在科學(xué)地回答這兩類水對我國地下水水質(zhì)的影響、幫助決策者理解水質(zhì)不安全成因等方面有重要意義，但是方法學(xué)方面需要進一步探討;④人類活動影響的識別和量化，進一步推動了對輸入型污染、誘導(dǎo)型水質(zhì)惡化以及水化學(xué)場變化所引起的各種水質(zhì)問題的認(rèn)識，進而判斷水質(zhì)演化趨勢，對于污染防控、分類解決水質(zhì)問題方面具有重要的意義。
關(guān)鍵詞地下水;水質(zhì)評價;污染評價;視背景值;劣質(zhì)水;人類活動
引言
地下水作為水資源的重要組成部分，在保障居民生活用水、支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境平衡等方面具有重要的作用[1]。中國地質(zhì)調(diào)查局開展的全國地下水污染調(diào)查評價成果顯示，我國地下水存在“六高”，即高鐵錳、高硬度、高硫酸鹽、高TDS、高氟和高砷;“五化”，即鹽化、硬化、硝化、酸化和多樣化;和“三大類污染”的特征，即氮污染、重金屬污染和微量有機污染，區(qū)域地下水水質(zhì)引起了社會和國家管理部門的高度關(guān)注[2,3]。
區(qū)域地下水水質(zhì)及污染綜合評價是合理開發(fā)利用地下水資源以及制定地下水污染防治策略的重要依據(jù)。然而近年來，隨著人們對地下水的不斷探索和認(rèn)知，地下水中越來越來越多的組分被檢出[4]，新修訂的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T148482017)中水質(zhì)指標(biāo)由39項增加至93項，新增了54項指標(biāo)，其中47項為有機毒理學(xué)指標(biāo)[5]。受大量新增有機指標(biāo)的影響，原有的地下水水質(zhì)綜合研究成果受到巨大挑戰(zhàn)。
背景值作為污染評價的依據(jù)，對地下水污染判別、天然劣質(zhì)水評估以及人類活動影響程度識別起到至關(guān)重要的作用[6]。然而，由于人類活動不可避免地對地下水水質(zhì)的影響，使得現(xiàn)階段根本無法獲取傳統(tǒng)概念上的背景值，常用對照值進行地下水污染評價，然而當(dāng)前評價結(jié)果中往往包含很多原生地質(zhì)成因的天然劣質(zhì)水，天然劣質(zhì)水和污染水不能夠有效的被區(qū)分，就會夸大地下水污染程度[7]。
人類活動作為地下水水質(zhì)演化的重要因素，在傳統(tǒng)的水質(zhì)評價和污染評價工作中，人類活動的影響常常被簡單的當(dāng)作是地下水水質(zhì)惡化或者污染的原因，缺乏進一步的識別和量化。囿于上述因素的制約，近年來區(qū)域地下水污染綜合評價研究所取得認(rèn)識的科學(xué)性和可靠性不斷受到質(zhì)疑，給政府管理部門的應(yīng)用和決策帶來了困擾。
為此，本研究通過梳理分析區(qū)域地下水污染綜合評價研究現(xiàn)狀及存在問題，包括水質(zhì)綜合評價、背景值、污染評價、劣質(zhì)水和劣變水評價以及人類活動影響等，提出一些認(rèn)識和建議，希望能夠引起同行的關(guān)注、爭論和探討，進而推動相關(guān)工作進一步深入展開，有效地支撐地下水水質(zhì)評價、污染評價以及污染防治工作。區(qū)域地下水污染綜合評價研究框架區(qū)域地下水污染綜合評價研究是一項總結(jié)區(qū)域地下水水質(zhì)和水化學(xué)特征、評估地下水水質(zhì)狀況和污染狀況、分析其驅(qū)動機制、研判其演化趨勢的重要基礎(chǔ)性工作。對此，梳理了相關(guān)工作的內(nèi)在關(guān)系和流程。
在這項工作中，背景值的確定至關(guān)重要，不僅可以用于污染判定，還能夠指導(dǎo)劣質(zhì)水和劣變水評價以及人類活動的識別。劣質(zhì)水和劣變水評價旨在區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水。人類活動的識別不僅體現(xiàn)在識別人為污染源的輸入，還在于識別無明顯污染源的水質(zhì)劣變問題。劣質(zhì)水和劣變水評估以及人類活動影響程度識別不但能夠深化對地下水污染狀況的認(rèn)識，對于深入分析地下水污染驅(qū)動機制及水質(zhì)演化趨勢也具有重要的意義，科學(xué)的回答防和治的問題，是地下水資源合理開發(fā)利用以及污染防控的重要依據(jù)。
2地下水水質(zhì)綜合評價研究
2.1水質(zhì)綜合評價現(xiàn)狀及存在問題
針對我國地下水水質(zhì)狀況引起的廣泛關(guān)注，最新修訂的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T148482017)將水質(zhì)指標(biāo)由原來的39項增加至93項，新增了54項[5]。然而，在應(yīng)對大量新增指標(biāo)的水質(zhì)綜合評價過程中，93版國標(biāo)中的“內(nèi)梅羅指數(shù)法”表現(xiàn)出諸多不適，主要是評價的水質(zhì)類別不符合地下水水質(zhì)分布連續(xù)性的統(tǒng)計學(xué)特征，存在水質(zhì)類別缺失和跳躍問題。
因此，17版國標(biāo)將其修訂為“單指標(biāo)最高類別法”，即根據(jù)水質(zhì)單指標(biāo)分類的最高類別確定最終的水質(zhì)綜合評價結(jié)果。然而，近幾年的實踐表明，這種方法會夸大水質(zhì)惡劣程度，尤其是一些對水質(zhì)影響不大的感官性狀指標(biāo)超標(biāo)時被一票否決的現(xiàn)象，使得結(jié)果的科學(xué)性和可靠性不斷受到質(zhì)疑。
考慮到國際上鮮有類似的水質(zhì)綜合評價，因此有關(guān)水質(zhì)綜合評價的廢存問題備受爭議。對我國來說，水質(zhì)綜合評價已經(jīng)延續(xù)使用了20多年，存在很大的使用慣性。此外，水質(zhì)綜合評價也是政府部門和社會了解地下水水質(zhì)最直接的方法，因此仍然備受青睞。然而，面對存在的問題，很多學(xué)者選擇改進評價方法來提高評價結(jié)果的可靠性，如綜合指數(shù)法、模糊綜合評價法以及灰色聚類法等[8,9]，盡管有一定成效，但也發(fā)現(xiàn)了一些普遍性問題：
1)多數(shù)仍適用于常規(guī)指標(biāo)，評價結(jié)果難以全面反映地下水的綜合質(zhì)量，尤其是應(yīng)對大量新增有機指標(biāo);
2)評價結(jié)果產(chǎn)生歧義或誤導(dǎo)，出現(xiàn)夸大一般化學(xué)指標(biāo)的危害，或者掩蓋有毒有機物等對人體健康較大危害的事實;
3)評價的水質(zhì)類別不符合地下水水質(zhì)分布連續(xù)性的統(tǒng)計學(xué)特征，存在水質(zhì)類別缺失和跳躍的問題。由此可以看出，評價方法的改進并不是解決問題的根本。因此，只有認(rèn)識水質(zhì)綜合評價的本質(zhì)才是解決這一問題的關(guān)鍵。
2.2水質(zhì)綜合評價存在問題的原因分析
針對地下水指標(biāo)繁多，類型不一，尤其是新修訂地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB148482017)納入大量有機毒理學(xué)指標(biāo)的情況，從水質(zhì)指標(biāo)信息、評價過程和評價結(jié)果表達(dá)的全過程深入剖析了水質(zhì)綜合評價存在問題的本質(zhì)。主要體現(xiàn)在：
1)不同類型指標(biāo)具有不同的指示意義，如一般化學(xué)指標(biāo)和毒理學(xué)指標(biāo)，將其混合在一起進行評價存在問題;
2)性質(zhì)危害完全不同的指標(biāo)采用同種評價方法存在問題，例如：一般化學(xué)指標(biāo)的類和毒理學(xué)指標(biāo)的類，其對人體健康危害的差異顯著，如果同等對待就會夸大一般化學(xué)指標(biāo)的水質(zhì)惡劣程度;
3)水質(zhì)綜合評價結(jié)果的表達(dá)是將多個性質(zhì)危害不同的指標(biāo)最終變?yōu)閭�類別等級，表達(dá)方式造成大量信息丟失，引起歧義和誤導(dǎo)的問題。
2.3地下水指標(biāo)分類評價
組合表達(dá)的思考為有效應(yīng)對上述問題，提高水質(zhì)綜合評價結(jié)果的科學(xué)合理性和可靠性，通過深入思考，提出了“指標(biāo)分類評價組合表達(dá)”的思路。這一思路的關(guān)鍵是分類和組合表達(dá)，分類是解決了不同性質(zhì)和危害指標(biāo)之間的差異性問題，組合表達(dá)是介于單指標(biāo)評價和綜合評價的折中表達(dá)方式。因此，分類評價組合表達(dá)本質(zhì)是折中，相對減少了信息丟失，簡單又能較為準(zhǔn)確的反映水質(zhì)總體狀況。早在2015年，《區(qū)域地下水污染調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/T02882015)針對地下水污染提出的層級階梯評價法即充分體現(xiàn)了這一思想[10]，首先對指標(biāo)進行分類分級，而后進行階梯評價，最后再綜合集成表達(dá)。
有研究基于這一思路進行了初步探討[4]，但仍有很大的提升空間，據(jù)此提出了一些原則。在指標(biāo)分類評價過程中，對于一般化學(xué)指標(biāo)的主要評價原則為：
1)評價方法應(yīng)保證水質(zhì)類別符合水質(zhì)分布連續(xù)的統(tǒng)計學(xué)特征，不應(yīng)存在水質(zhì)類別缺失和跳躍的問題;
2)考慮這類指標(biāo)危害性相對較小，所用方法不能隨意夸大水質(zhì)惡劣程度。對于毒理學(xué)指標(biāo)，考慮到其危害性較大，當(dāng)評價結(jié)果中同時存在一個高風(fēng)險指標(biāo)和一個低風(fēng)險指標(biāo)時，疊加評價結(jié)果要盡可能維持就高不就低的原則，體現(xiàn)出高風(fēng)險指標(biāo)，這樣就不容易掩蓋其危害性。對于水質(zhì)綜合評價結(jié)果的表達(dá)方式，應(yīng)采用聯(lián)合表達(dá)的方式，減少過多信息的丟失。例如以羅馬數(shù)字表示一般化學(xué)指標(biāo)結(jié)果，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示毒理學(xué)指標(biāo)評價結(jié)果，并將毒理學(xué)指標(biāo)總健康風(fēng)險以括弧表示。
3地下水背景值研究
3.1背景值概念及研究現(xiàn)狀
背景值是地下水污染評價的重要標(biāo)尺，科學(xué)合理的確定不同地下水系統(tǒng)、單元的背景值，不僅能夠有效進行污染判定，還能夠指導(dǎo)劣質(zhì)水和劣變水評價以及識別人類活動對地下水水質(zhì)演化的影響[11]。
自1975年美國人J.J.康納率先提出“環(huán)境背景值”概念后，我國于80年代初也正式提出了“地下水環(huán)境背景值”的概念。90年代后，地下水背景值得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，但由于概念和含義不夠嚴(yán)格，在認(rèn)識和方法上仍存在分歧[12]。對此，原國家環(huán)境保護部于2007和2011年先后兩次對地下水背景值的概念進行了明確和規(guī)范，最終指出：“地下水背景值是指自然條件下地下水中各個化學(xué)組分在未受污染情況下的含量”。然而，在當(dāng)前社會環(huán)境下，人類活動對地下水水質(zhì)演化的影響已經(jīng)無法排除，這也就造成了現(xiàn)階段根本無法找出上述定義中所描述的嚴(yán)格意義上的背景值。
受背景值概念的制約，有關(guān)背景值的研究在相當(dāng)長一段時間內(nèi)被擱置，但是不解決背景值的問題，就無法有效的開展地下水污染評價。對此，沈照理等提出了采用對照值作為判別標(biāo)準(zhǔn)，即某一歷史時期的水質(zhì)參數(shù)或是研究區(qū)內(nèi)無明顯污染來源的地下水水質(zhì)參數(shù)[13。然而，多年實踐表明，即便是對照值，也受該區(qū)域歷史資料的有無、完整性、各類型指標(biāo)數(shù)量以及數(shù)據(jù)質(zhì)量的制約。因此，只有在此基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化改進和突破，方能從根本上解決這一問題。
針對這一問題，近年來提出了“現(xiàn)狀背景值”和“視背景值”的概念[1415]。雖然文字表述不一致，但含義相同，即地下水在天然狀態(tài)下疊加人類正�；顒佑绊懰纬傻母鞣N水化學(xué)組分特征含量、變化范圍、比例關(guān)系等，它反映了地下水中各水化學(xué)要素隨自然環(huán)境及人類正�；顒佑绊憲l件下演化和發(fā)展的過程及特征[14,15]。視背景值概念的關(guān)鍵在于將人類正常活動對地下水水化學(xué)特征和水質(zhì)的影響納入到背景值的范疇，而將那些對地下水水質(zhì)影響異常的、突出的且不符合地下水污染防治策略以及法律法規(guī)的人類活動作為背景值范圍之外的異常，即人類異�；顒印�
這樣一來，不僅可以解決傳統(tǒng)意義上背景值無法獲取的問題，還能有效避開天然劣質(zhì)水以及人類正�；顒诱T發(fā)形成的劣變水，從而有針對性的識別人類異�；顒铀斐傻奈廴�，深化了對地下水污染的認(rèn)識，凸顯了污染防治的意義，即對人類異�；顒右鸬奈廴静扇》乐未胧�，對于天然劣質(zhì)水和人類正�；顒右鸬乃|(zhì)劣變，從污染防控角度出發(fā)，防治難度大，意義不明顯。與傳統(tǒng)背景值不同，視背景值的確定應(yīng)更加注重于：
1)必須在科學(xué)合理的劃分不同水文地質(zhì)單元的基礎(chǔ)上獲取;
2)充分考慮水化學(xué)組分之間的內(nèi)在聯(lián)系，認(rèn)識地下水水化學(xué)本身以及在人類正常活動影響下的演化規(guī)律及特征;
3)核查視背景值范疇之外異常值的成因，以用于污染評價。至此，得出的背景值方能夠為污染判定及劣質(zhì)水和劣變水評價等工作提供更加科學(xué)合理的依據(jù)。
3.2背景值的確定及存在問題地下水背景值的確定是一項復(fù)雜的工作。在國際上，背景值確定方法主要有次序統(tǒng)計量回歸模型法[16]、概率圖法[17]、層次聚類分析法[18]以及預(yù)篩選法[19]等，基于這些方法得出來的結(jié)果進一步采用高百分位數(shù)計算地下水背景值。
在國內(nèi)，地下水背景值確定方法主要有平均值法、趨勢面分析法、比擬法、剖面圖法、等值線法及數(shù)理統(tǒng)計法等。然而無論哪種方法，在確定背景值之前，均先要進行地下水異常值的識別與剔除，以排除人類異�；顒拥挠绊�，獲取自然條件或人類正�；顒佑绊懴碌叵滤懈骰瘜W(xué)組分的含量。目前，異常值識別和剔除的常用方法包括模糊聚類法、多元統(tǒng)計法、格魯布斯法、均值兩倍標(biāo)準(zhǔn)差迭代法以及箱型圖等[12]。
盡管國內(nèi)外關(guān)于背景值的確定均做了大量的研究工作，但是不管在國內(nèi)還是國外，直到現(xiàn)在也依然沒有一個規(guī)范統(tǒng)一的方法。除此之外，在現(xiàn)有方法確定背景值的過程中，對于異常值的識別和剔除主要以數(shù)理統(tǒng)計方法為主。盡管方法簡單，容易操作，但純粹的數(shù)學(xué)方法在一定程度上割裂了水化學(xué)組分的內(nèi)在聯(lián)系，存在對地下水水化學(xué)本身的內(nèi)在演化規(guī)律及特征考慮不足的問題，單純根據(jù)各指標(biāo)的異常程度得出的人類活動影響程度難以反映出真實情況。
3.3背景值確定方法的優(yōu)化理念
為解決上述問題，曾穎提出應(yīng)在充分考慮天然及人為正�；顒佑绊懰纬傻乃瘜W(xué)特征基礎(chǔ)上，再利用數(shù)理統(tǒng)計方法識別異常，即可有效避免純粹數(shù)學(xué)方法割裂水化學(xué)組分內(nèi)在聯(lián)系的局限性，從而獲取更加科學(xué)合理的背景值[14]。對此，配合我國地下水污染調(diào)查綜合研究，曾穎和廖磊以柳江盆地為研究區(qū)，在劃分水文地質(zhì)單元的基礎(chǔ)上，建立了區(qū)分主要組分、次要組分以及微量組分的水化學(xué)特征及數(shù)理統(tǒng)計的異常識別技術(shù)方法和背景值計算方法[14,20]。
該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)上基于數(shù)理統(tǒng)計方法的異常識別，還能針對人類活動引起的水化學(xué)特征異常進行識別。根據(jù)曾穎提出的水化學(xué)圖(Piper三線圖、離子交換作用圖以及離子比例關(guān)系圖)耦合Grubbs法識別和剔除地下水異常值的方法[14]。
張小文等[21]進一步簡化了該方法的應(yīng)用，提出用Durov圖替代水化學(xué)圖進行地下水主要組分的異常識別，既保留了水化學(xué)識別異常的科學(xué)性，又大大簡化了異常識別的計算過程。王磊等[22]指出信息篩選法替代水化學(xué)圖法則是適用于大尺度區(qū)域精度低條件的權(quán)宜之計。盡管這些成果在一定程度上均推進了地下水背景值的研究，但尚不能滿足全面系統(tǒng)的開展背景值建立工作的需要。
因此，科學(xué)合理的開展背景值確定方法的研究，以及建立全國范圍內(nèi)各主要含水層系統(tǒng)單元的背景值是今后一項長期的重要基礎(chǔ)工作。除此之外，背景值還是人類活動影響和水質(zhì)演化趨勢研究的起點，宜早不宜晚，英國地調(diào)局早在1998年就完成了個主要含水層的背景值確定工作，歐洲14個國家也先后于2005~2007年運用不同的方法來確定各國的地下水環(huán)境背景值，為全面進行地下水污染評價及人類活動識別等奠定了基礎(chǔ);因此，建議盡早全面系統(tǒng)的開展背景值建立這項基礎(chǔ)性工作。
4地下水污染識別與判定評估
4.1污染評價現(xiàn)狀與存在問題
隨著人類活動對地下水影響的不斷加劇，地下水污染問題頻發(fā)[23]。污染評價作為確定區(qū)域地下水污染程度及范圍的重要手段，對地下水資源保護及污染防治起到重要的支撐作用。然而，全國地下水污染調(diào)查評價的實踐表明，污染綜合評價仍存在一些問題，主要體現(xiàn)在：
1)天然條件下的地下水水質(zhì)差異巨大，“六高”中廣泛存在著天然劣質(zhì)水，由于對背景值考慮不足，很大一部分劣質(zhì)水被視為污染，高估了地下水污染程度及其嚴(yán)重性;
2)“三大類污染”中大量的有機指標(biāo)多為人工組分，與天然組分性質(zhì)差異顯著，評價過程中未充分考慮指標(biāo)性質(zhì)差異，混為一體導(dǎo)致評價結(jié)果產(chǎn)生歧義;
3)污染評價和水質(zhì)評價從評價目的及評價標(biāo)準(zhǔn)上來說兩者均沒有明顯的關(guān)系，然而在很多人的觀念里，總將污染和水質(zhì)混為一談，認(rèn)為一旦污染即會影響其功能，例如飲用。然而事實上，按照地下水污染定義“凡是在人類活動影響下，地下水水質(zhì)朝著惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象”24]，污染水可能仍符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而未污染水也可能已經(jīng)超過了飲用水標(biāo)準(zhǔn)，這就容易引起歧義和誤導(dǎo)。
4.2污染綜合評價的思考與探索
對于污染評價中存在的問題，《區(qū)域地下水污染調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/T02882015)中提出的“層級階梯法”提供了良好的思路，即污染綜合評價既要考慮區(qū)分天然和人為污染指標(biāo)的指標(biāo)組分信息，也要考慮不同性質(zhì)指標(biāo)的差異，這一思路對區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水起到至關(guān)重要的作用。除此之外，對于人們總是將污染和水質(zhì)混為一談這種觀念所帶來的歧義和誤導(dǎo)，倘若能夠突破傳統(tǒng)污染概念的束縛，將水質(zhì)與污染評價有機的結(jié)合，對消除這一誤解可起到積極的作用。根據(jù)上述的綜合思考，提出了“污染指標(biāo)分類綜合評價法”[25]，在評價過程中將地下水指標(biāo)分為天然組分和人工組分。
所謂天然組分是指天然環(huán)境中存在的組分，有背景值;所謂人工組分是指天然環(huán)境中不存在，主要由人工合成的組分，背景值為零。天然組分評價主要基于背景值與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合來劃分天然高背景和低背景值，進而判定是否為劣質(zhì)指標(biāo)以及參與污染評價，對于參評的低背景指標(biāo)，依據(jù)指標(biāo)濃度與背景值以及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)類別限值的關(guān)系劃分污染級別。對于高背景劣質(zhì)指標(biāo)，暫不參評，直接劃為疑似污染，這主要是由于其也可能來源于污染源的輸入。
人工組分主要對標(biāo)目標(biāo)檢出限，小于目標(biāo)檢出限為未污染，從檢出到一定范圍內(nèi)確證其存在于地下水中視為疑似污染，超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)到一定范圍再依次劃分為輕污染、中污染和重污染等。最終將天然組分和人工組分單指標(biāo)評價結(jié)果再進行指標(biāo)分類綜合評價，評價結(jié)果采用聯(lián)合方式進行表達(dá)。這一方法仍是提供了一些思路，對于劣質(zhì)指標(biāo)同樣受到污染該如何處理仍是需要探索的問題。
5劣質(zhì)水和劣變水研究
5.1劣質(zhì)水和劣變水概念及意義
對于地下水中既有人為來源也有天然地質(zhì)來源的污染物來說，除人為來源造成地下水污染外，天然地質(zhì)因素形成的劣質(zhì)水也是地下水水質(zhì)較差的重要原因[3]。我國地下水“六高”特征反映出的劣質(zhì)水的存在對地下水水質(zhì)狀況有著重要影響[26]。然而，如何科學(xué)合理的區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水成為回答地下水水質(zhì)成因的關(guān)鍵，直接關(guān)系到地下水污染防控策略與治理措施的制定。明確劣質(zhì)水和劣變水的定義是區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水的重要依據(jù)�；谒|(zhì)安全類型將地下水嘗試劃分為四大類，包括優(yōu)質(zhì)水、劣質(zhì)水、劣變水和污染水[13,27]。
所謂優(yōu)質(zhì)水，是指和人為活動無顯著影響，且天然地質(zhì)環(huán)境下水質(zhì)優(yōu)良的水。劣質(zhì)水是指天然地質(zhì)環(huán)境條件下形成的水質(zhì)不合格水。劣變水是指影響水質(zhì)的物質(zhì)是天然存在的，人類活動往往改變了其賦存狀態(tài)，從而誘導(dǎo)其加速、過量進入地下水引起水質(zhì)惡化，所形成的不合格水。污染水是指人類活動影響下，來源于人為污染源的物質(zhì)輸入到地下水中，所形成的水質(zhì)不合格水。
因此，劣質(zhì)、劣變水和污染水的指標(biāo)存在明顯差異，輸入型污染所涉及的物質(zhì)絕大多數(shù)是有毒有害的毒理學(xué)指標(biāo)，如三氮，重金屬和有機污染等，而影響劣質(zhì)、劣變地下水的物質(zhì)有相當(dāng)一部分是感官性狀與一般化學(xué)指標(biāo)，危害性較小，但也有一些毒理學(xué)指標(biāo)，如高砷、高氟等。對于優(yōu)質(zhì)水，應(yīng)進一步加強保護和預(yù)防。
對于天然劣質(zhì)水，解決水質(zhì)不安全問題的措施主要在于分質(zhì)供水、改水或加強給水處理等。對于劣變水，與“輸入型”污染不同，由于影響水質(zhì)的物質(zhì)是天然存在的，人類活動往往改變了其賦存狀態(tài)，從而導(dǎo)致其加速、過量進入地下水引起水質(zhì)惡化，例如過量開采改變了地下水循環(huán)交替條件。從這個角度來說，它的防治思路也是截然不同的。“輸入型”的污染水通常有特定的污染來源，從污染源防控角度出發(fā)是解決這類問題的關(guān)鍵。
而對于“誘導(dǎo)型”的劣變水而言，由于沒有特定污染源存在，單純從污染源防控角度出發(fā)不能解決根本問題，而更應(yīng)當(dāng)從如何合理控制人類活動的強度、減緩或降低對地下水影響的角度出發(fā)。劣質(zhì)水和劣變水水質(zhì)的評估將為解決我國地下水供水水質(zhì)不安全問題及污染防治策略制定提供新的思路。劣質(zhì)水和劣變水評價思路劣質(zhì)水和劣變水評價是了解劣質(zhì)地下水分布狀況及其成因貢獻的重要手段[26]，評價結(jié)果的可靠性與評價方法密不可分，然而目前有關(guān)劣質(zhì)水和劣變水并沒有具體的評價方法�？紤]到視背景值能夠反映天然和正常人類活動影響下地下水中化學(xué)組分發(fā)展變化的過程和規(guī)律[20]。
據(jù)此，提出了基于地下水視背景值和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T148482017)的劣質(zhì)水和劣變水評價思路[27]。根據(jù)水文地質(zhì)單元劃分及視背景值的確定，將以天然來源為主且視背景值高于地下水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)定義為劣質(zhì)指標(biāo)，劣質(zhì)指標(biāo)主要反映天然因素所形成的高背景劣質(zhì)地下水。將指標(biāo)濃度高于視背景值的地下水定義為劣變水，劣變水主要反映包括水質(zhì)合格水和劣質(zhì)水在內(nèi)的地下水，受人類活動影響進一步產(chǎn)生劣變的現(xiàn)象。
在視背景值低于地下水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的低背景區(qū)，由于不存在天然劣質(zhì)水，因此將指標(biāo)濃度超過Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的視為污染水，受到人為污染影響�；谝暠尘爸档牧淤|(zhì)水和劣變水評價不僅能夠很好的識別劣質(zhì)水種類、分布和范圍，而且可以識別出人類正常和異�；顒佑绊懴碌牧幼兯臀廴舅�，揭示了水質(zhì)較差的原因。這一探索工作為有效區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水提供了一些思考，以期能夠引起同行的關(guān)注、爭論和探討，進而推動劣質(zhì)水和劣變水評估工作進一步深入展開。
6人類活動影響的識別和量化
6.1人類活動對地下水的影響
地下水水化學(xué)是地下水環(huán)境的重要組成部分，人類活動對地下水的影響不僅表現(xiàn)在有毒有害污染物質(zhì)的輸入，還表現(xiàn)在對地下水賦存環(huán)境及水化學(xué)場的影響，打破天然的水化學(xué)平衡，誘導(dǎo)原本的優(yōu)質(zhì)或天然劣質(zhì)地下水產(chǎn)生劣變，出現(xiàn)“水化學(xué)異常”[22,28]。人類活動作為地下水環(huán)境變化的主要驅(qū)動力，活動的強弱反映了其對地下水水化學(xué)演化過程的干擾程度，最終反映在水質(zhì)演化趨勢上。然而，在傳統(tǒng)的水質(zhì)和污染評價工作中，人類活動的影響常被簡單的作為水質(zhì)惡化或污染的原因，但是很少進行量化和貢獻識別[29]。
即便如此，水質(zhì)評價更多反映的是水質(zhì)現(xiàn)狀，不能準(zhǔn)確的反映人類活動的影響，而污染評價雖可作為人類活動影響的標(biāo)尺，但是其反映的多是人類活動影響下的“輸入型”有毒有害物質(zhì)對地下水的影響，對于無明顯污染源的人類活動對地下水的誘導(dǎo)卻缺少考慮，如過量開采和過量補充地下水等，使得出的地下水污染評價結(jié)果難以反映出真實狀況。因此，通過開展人類活動對下水影響的識別和量化，不僅能夠更全面的量化人類活動引起的各種水質(zhì)問題，而且能夠準(zhǔn)確識別人類活動對輸入型污染、誘導(dǎo)型水質(zhì)惡化以及水化學(xué)場變化的貢獻，進而判斷水質(zhì)演化趨勢，對于污染防控具有重要的現(xiàn)實意義。
6.2人類活動影響地下水的方式
人類活動對地下水的影響方式包括：過量開采地下水、過量補充地下水、污染地下水、陸面工程建設(shè)以及含水層結(jié)構(gòu)擾動和破壞等，這些形式的活動不可避免地對地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響[30]。張小文等[31]指出由于人類對地下水的不合理開采，使得地下水水位下降，原有的地下水循環(huán)途徑發(fā)生變化，淋濾時間的延長破壞了系統(tǒng)內(nèi)的水鹽均衡，造成了地下水水質(zhì)的變化。
同樣，北方各大灌區(qū)地表水的過量補充導(dǎo)致的地下水位大幅抬升，也誘發(fā)了土壤鹽漬化等水質(zhì)變化問題[30]。工農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)淋濾滲入地下，不僅會使地下水中某些組分的含量增加，還可能會使地下水環(huán)境的酸堿平衡遭到破壞，進而影響地下水水化學(xué)特征[2,26]。由此可以看出，人類活動對地下水的影響不僅表現(xiàn)在地下水系統(tǒng)的物理變化上，還表現(xiàn)在對天然水化學(xué)演化過程的影響上，導(dǎo)致地下水水質(zhì)發(fā)生變化。
7展望
近年來區(qū)域地下水污染調(diào)查評價綜合研究所取得的成果，以及《地下水管理條例》的出臺一定程度上彰顯了我國地下水水質(zhì)狀況面臨的嚴(yán)峻形式。然而，囿于水文地質(zhì)領(lǐng)域一些傳統(tǒng)概念、觀念、以及技術(shù)方法的限制，區(qū)域地下水污染綜合評價研究在水質(zhì)綜合評價、污染評價、天然劣質(zhì)水與污染的區(qū)分、人類活動影響識別等方面存在的諸多問題和挑戰(zhàn)進一步加劇了這一形式，所得出認(rèn)識的科學(xué)性和可靠性給政府管理部門的應(yīng)用和決策帶來困擾�；诋�(dāng)前研究現(xiàn)狀和存在問題，突破傳統(tǒng)概念、觀念以及技術(shù)方法束縛，提出一些認(rèn)識和建議，以引起同行關(guān)注、爭論和探討是推動這些問題解決的有益嘗試，對支撐未來地下水水質(zhì)評價、污染評價以及污染防治工作具有重要意義。
(1)針對當(dāng)前水質(zhì)和污染綜合評價在應(yīng)對大量新增有機毒理學(xué)指標(biāo)時引起的質(zhì)疑，“指標(biāo)分類評價組合表達(dá)”的思路，將為解決當(dāng)前水質(zhì)或污染評價將性質(zhì)危害完全不同的指標(biāo)混在一起評價、或采用同種評價方法評價所產(chǎn)生的歧義問題，以及表達(dá)方式造成大量信息丟失問題提供新的方向，推動地下水水質(zhì)和污染綜合評價進一步發(fā)展。
(2)視背景值的建立不僅解決了傳統(tǒng)概念背景值無法獲取的問題，還有效的推動了污染判定、劣質(zhì)水和劣變水評估以及人類活動的識別和量化研究。但是全面系統(tǒng)的背景值確定方法研究，以及建立全國范圍內(nèi)各主要含水層系統(tǒng)單元的背景值仍是今后一項長期的重要基礎(chǔ)工作。
(3)劣質(zhì)水和劣變水評價不僅能夠識別天然劣質(zhì)水種類、分布和范圍，而且可以識別出人類活動影響下進一步劣變的地下水，以及低背景具有污染特征的地下水。對幫助決策者理解水質(zhì)不安全的原因，解決中國地下水供水水質(zhì)不安全問題以及污染防治策略的制定提供了新的思路。(4)人類活動的識別和量化研究，能夠更加全面的反映人類活動引起的各種水質(zhì)問題，準(zhǔn)確識別人類活動對輸入型污染、誘導(dǎo)型水質(zhì)惡化以及水化學(xué)場變化的貢獻，對判斷水質(zhì)演化趨勢及污染防控具有重要意義。
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作者：何寶南何江濤孫繼朝王俊杰文冬光荊繼紅彭聰張昌延
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