本文摘要：摘要區(qū)域地下水污染綜合評(píng)價(jià)研究是一項(xiàng)總結(jié)區(qū)域地下水水質(zhì)特征、評(píng)估地下水水質(zhì)和污染狀況、分析其驅(qū)動(dòng)機(jī)制、研判其演化趨勢(shì)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(píng)價(jià)、污染
摘要區(qū)域地下水污染綜合評(píng)價(jià)研究是一項(xiàng)總結(jié)區(qū)域地下水水質(zhì)特征、評(píng)估地下水水質(zhì)和污染狀況、分析其驅(qū)動(dòng)機(jī)制、研判其演化趨勢(shì)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(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)、天然劣質(zhì)水與污染的區(qū)分、人類活動(dòng)影響等方面存在諸多問題和挑戰(zhàn)，所得出認(rèn)識(shí)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(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀，回顧總結(jié)了研究在水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)、背景值、污染評(píng)價(jià)、劣質(zhì)水和劣變水評(píng)估以及人類活動(dòng)識(shí)別方面存在的問題，提出了幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和建議：①“指標(biāo)分類評(píng)價(jià)組合表達(dá)”的水質(zhì)及污染綜合評(píng)價(jià)思路，可為解決現(xiàn)階段水質(zhì)及污染綜合評(píng)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(wú)法獲取的問題，還能有效的進(jìn)行污染判定、劣質(zhì)水和劣變水評(píng)估以及人類活動(dòng)識(shí)別，是一項(xiàng)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(píng)價(jià)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(duì)我國(guó)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(jìn)一步探討;④人類活動(dòng)影響的識(shí)別和量化，進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)輸入型污染、誘導(dǎo)型水質(zhì)惡化以及水化學(xué)場(chǎng)變化所引起的各種水質(zhì)問題的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而判斷水質(zhì)演化趨勢(shì)，對(duì)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(píng)價(jià);污染評(píng)價(jià);視背景值;劣質(zhì)水;人類活動(dòng)
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(jì)社會(huì)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(guó)地質(zhì)調(diào)查局開展的全國(guó)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)成果顯示，我國(guó)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(jī)污染，區(qū)域地下水水質(zhì)引起了社會(huì)和國(guó)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(píng)價(jià)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(duì)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(xiàng)增加至93項(xiàng)，新增了54項(xiàng)指標(biāo)，其中47項(xiàng)為有機(jī)毒理學(xué)指標(biāo)[5]。受大量新增有機(jī)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(píng)價(jià)的依據(jù)，對(duì)地下水污染判別、天然劣質(zhì)水評(píng)估以及人類活動(dòng)影響程度識(shí)別起到至關(guān)重要的作用[6]。然而，由于人類活動(dòng)不可避免地對(duì)地下水水質(zhì)的影響，使得現(xiàn)階段根本無(wú)法獲取傳統(tǒng)概念上的背景值，常用對(duì)照值進(jìn)行地下水污染評(píng)價(jià)，然而當(dāng)前評(píng)價(jià)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(huì)夸大地下水污染程度[7]。
人類活動(dòng)作為地下水水質(zhì)演化的重要因素，在傳統(tǒng)的水質(zhì)評(píng)價(jià)和污染評(píng)價(jià)工作中，人類活動(dòng)的影響常常被簡(jiǎn)單的當(dāng)作是地下水水質(zhì)惡化或者污染的原因，缺乏進(jìn)一步的識(shí)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(píng)價(jià)研究所取得認(rèn)識(shí)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(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀及存在問題，包括水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)、背景值、污染評(píng)價(jià)、劣質(zhì)水和劣變水評(píng)價(jià)以及人類活動(dòng)影響等，提出一些認(rèn)識(shí)和建議，希望能夠引起同行的關(guān)注、爭(zhēng)論和探討，進(jìn)而推動(dòng)相關(guān)工作進(jìn)一步深入展開，有效地支撐地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)以及污染防治工作。區(qū)域地下水污染綜合評(píng)價(jià)研究框架區(qū)域地下水污染綜合評(píng)價(jià)研究是一項(xiàng)總結(jié)區(qū)域地下水水質(zhì)和水化學(xué)特征、評(píng)估地下水水質(zhì)狀況和污染狀況、分析其驅(qū)動(dòng)機(jī)制、研判其演化趨勢(shì)的重要基礎(chǔ)性工作。對(duì)此，梳理了相關(guān)工作的內(nèi)在關(guān)系和流程。
在這項(xiàng)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(píng)價(jià)以及人類活動(dòng)的識(shí)別。劣質(zhì)水和劣變水評(píng)價(jià)旨在區(qū)分天然劣質(zhì)水和污染水。人類活動(dòng)的識(shí)別不僅體現(xiàn)在識(shí)別人為污染源的輸入，還在于識(shí)別無(wú)明顯污染源的水質(zhì)劣變問題。劣質(zhì)水和劣變水評(píng)估以及人類活動(dòng)影響程度識(shí)別不但能夠深化對(duì)地下水污染狀況的認(rèn)識(shí)，對(duì)于深入分析地下水污染驅(qū)動(dòng)機(jī)制及水質(zhì)演化趨勢(shì)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(píng)價(jià)研究
2.1水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)現(xiàn)狀及存在問題
針對(duì)我國(guó)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(xiàng)增加至93項(xiàng)，新增了54項(xiàng)[5]。然而，在應(yīng)對(duì)大量新增指標(biāo)的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)過程中，93版國(guó)標(biāo)中的“內(nèi)梅羅指數(shù)法”表現(xiàn)出諸多不適，主要是評(píng)價(jià)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(jì)學(xué)特征，存在水質(zhì)類別缺失和跳躍問題。
因此，17版國(guó)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(píng)價(jià)結(jié)果。然而，近幾年的實(shí)踐表明，這種方法會(huì)夸大水質(zhì)惡劣程度，尤其是一些對(duì)水質(zhì)影響不大的感官性狀指標(biāo)超標(biāo)時(shí)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(guó)際上鮮有類似的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，因此有關(guān)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的廢存問題備受爭(zhēng)議。對(duì)我國(guó)來說，水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)也是政府部門和社會(huì)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(duì)存在的問題，很多學(xué)者選擇改進(jìn)評(píng)價(jià)方法來提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，如綜合指數(shù)法、模糊綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)結(jié)果難以全面反映地下水的綜合質(zhì)量，尤其是應(yīng)對(duì)大量新增有機(jī)指標(biāo);
2)評(píng)價(jià)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(jī)物等對(duì)人體健康較大危害的事實(shí);
3)評(píng)價(jià)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(jì)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(píng)價(jià)方法的改進(jìn)并不是解決問題的根本。因此，只有認(rèn)識(shí)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的本質(zhì)才是解決這一問題的關(guān)鍵。
2.2水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)存在問題的原因分析
針對(duì)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(jī)毒理學(xué)指標(biāo)的情況，從水質(zhì)指標(biāo)信息、評(píng)價(jià)過程和評(píng)價(jià)結(jié)果表達(dá)的全過程深入剖析了水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)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(jìn)行評(píng)價(jià)存在問題;
2)性質(zhì)危害完全不同的指標(biāo)采用同種評(píng)價(jià)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(duì)人體健康危害的差異顯著，如果同等對(duì)待就會(huì)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(píng)價(jià)結(jié)果的表達(dá)是將多個(gè)性質(zhì)危害不同的指標(biāo)最終變?yōu)閭�(gè)類別等級(jí)，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(píng)價(jià)
組合表達(dá)的思考為有效應(yīng)對(duì)上述問題，提高水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)的折中表達(dá)方式。因此，分類評(píng)價(jià)組合表達(dá)本質(zhì)是折中，相對(duì)減少了信息丟失，簡(jiǎn)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(píng)價(jià)規(guī)范》(DZ/T02882015)針對(duì)地下水污染提出的層級(jí)階梯評(píng)價(jià)法即充分體現(xiàn)了這一思想[10]，首先對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分類分級(jí)，而后進(jìn)行階梯評(píng)價(jià)，最后再綜合集成表達(dá)。
有研究基于這一思路進(jìn)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(píng)價(jià)過程中，對(duì)于一般化學(xué)指標(biāo)的主要評(píng)價(jià)原則為：
1)評(píng)價(jià)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(jì)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(duì)較小，所用方法不能隨意夸大水質(zhì)惡劣程度。對(duì)于毒理學(xué)指標(biāo)，考慮到其危害性較大，當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果中同時(shí)存在一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)時(shí)，疊加評(píng)價(jià)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(xiǎn)指標(biāo)，這樣就不容易掩蓋其危害性。對(duì)于水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)結(jié)果，并將毒理學(xué)指標(biāo)總健康風(fēng)險(xiǎn)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(píng)價(jià)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(jìn)行污染判定，還能夠指導(dǎo)劣質(zhì)水和劣變水評(píng)價(jià)以及識(shí)別人類活動(dòng)對(duì)地下水水質(zhì)演化的影響[11]。
自1975年美國(guó)人J.J.康納率先提出“環(huán)境背景值”概念后，我國(guó)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(shí)和方法上仍存在分歧[12]。對(duì)此，原國(guó)家環(huán)境保護(hù)部于2007和2011年先后兩次對(duì)地下水背景值的概念進(jìn)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(gè)化學(xué)組分在未受污染情況下的含量”。然而，在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下，人類活動(dòng)對(duì)地下水水質(zhì)演化的影響已經(jīng)無(wú)法排除，這也就造成了現(xiàn)階段根本無(wú)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(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被擱置，但是不解決背景值的問題，就無(wú)法有效的開展地下水污染評(píng)價(jià)。對(duì)此，沈照理等提出了采用對(duì)照值作為判別標(biāo)準(zhǔn)，即某一歷史時(shí)期的水質(zhì)參數(shù)或是研究區(qū)內(nèi)無(wú)明顯污染來源的地下水水質(zhì)參數(shù)[13。然而，多年實(shí)踐表明，即便是對(duì)照值，也受該區(qū)域歷史資料的有無(wú)、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(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)和突破，方能從根本上解決這一問題。
針對(duì)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�(dòng)影響所形成的各種水化學(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)境及人類正常活動(dòng)影響條件下演化和發(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�；顒�(dòng)對(duì)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(duì)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(dòng)作為背景值范圍之外的異常，即人類異常活動(dòng)。
這樣一來，不僅可以解決傳統(tǒng)意義上背景值無(wú)法獲取的問題，還能有效避開天然劣質(zhì)水以及人類正�；顒�(dòng)誘發(fā)形成的劣變水，從而有針對(duì)性的識(shí)別人類異�；顒�(dòng)所造成的污染，深化了對(duì)地下水污染的認(rèn)識(shí)，凸顯了污染防治的意義，即對(duì)人類異�；顒�(dòng)引起的污染采取防治措施，對(duì)于天然劣質(zhì)水和人類正�；顒�(dòng)引起的水質(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(shí)地下水水化學(xué)本身以及在人類正�；顒�(dòng)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(píng)價(jià)。至此，得出的背景值方能夠?yàn)槲廴九卸傲淤|(zhì)水和劣變水評(píng)價(jià)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(xiàng)復(fù)雜的工作。在國(guó)際上，背景值確定方法主要有次序統(tǒng)計(jì)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(jìn)一步采用高百分位數(shù)計(jì)算地下水背景值。
在國(guó)內(nèi)，地下水背景值確定方法主要有平均值法、趨勢(shì)面分析法、比擬法、剖面圖法、等值線法及數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等。然而無(wú)論哪種方法，在確定背景值之前，均先要進(jìn)行地下水異常值的識(shí)別與剔除，以排除人類異常活動(dòng)的影響，獲取自然條件或人類正�；顒�(dòng)影響下地下水中各化學(xué)組分的含量。目前，異常值識(shí)別和剔除的常用方法包括模糊聚類法、多元統(tǒng)計(jì)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(guó)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(guó)內(nèi)還是國(guó)外，直到現(xiàn)在也依然沒有一個(gè)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(duì)于異常值的識(shí)別和剔除主要以數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法為主。盡管方法簡(jiǎn)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(duì)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(dòng)影響程度難以反映出真實(shí)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�(dòng)影響所形成的水化學(xué)特征基礎(chǔ)上，再利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法識(shí)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(duì)此，配合我國(guó)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(jì)的異常識(shí)別技術(shù)方法和背景值計(jì)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(jì)方法的異常識(shí)別，還能針對(duì)人類活動(dòng)引起的水化學(xué)特征異常進(jìn)行識(shí)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(shí)別和剔除地下水異常值的方法[14]。
張小文等[21]進(jìn)一步簡(jiǎn)化了該方法的應(yīng)用，提出用Durov圖替代水化學(xué)圖進(jìn)行地下水主要組分的異常識(shí)別，既保留了水化學(xué)識(shí)別異常的科學(xué)性，又大大簡(jiǎn)化了異常識(shí)別的計(jì)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(jì)。盡管這些成果在一定程度上均推進(jìn)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(guó)范圍內(nèi)各主要含水層系統(tǒng)單元的背景值是今后一項(xiàng)長(zhǎng)期的重要基礎(chǔ)工作。除此之外，背景值還是人類活動(dòng)影響和水質(zhì)演化趨勢(shì)研究的起點(diǎn)，宜早不宜晚，英國(guó)地調(diào)局早在1998年就完成了個(gè)主要含水層的背景值確定工作，歐洲14個(gè)國(guó)家也先后于2005~2007年運(yùn)用不同的方法來確定各國(guó)的地下水環(huán)境背景值，為全面進(jìn)行地下水污染評(píng)價(jià)及人類活動(dòng)識(shí)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(xiàng)基礎(chǔ)性工作。
4地下水污染識(shí)別與判定評(píng)估
4.1污染評(píng)價(jià)現(xiàn)狀與存在問題
隨著人類活動(dòng)對(duì)地下水影響的不斷加劇，地下水污染問題頻發(fā)[23]。污染評(píng)價(jià)作為確定區(qū)域地下水污染程度及范圍的重要手段，對(duì)地下水資源保護(hù)及污染防治起到重要的支撐作用。然而，全國(guó)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)的實(shí)踐表明，污染綜合評(píng)價(jià)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(duì)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(jī)指標(biāo)多為人工組分，與天然組分性質(zhì)差異顯著，評(píng)價(jià)過程中未充分考慮指標(biāo)性質(zhì)差異，混為一體導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生歧義;
3)污染評(píng)價(jià)和水質(zhì)評(píng)價(jià)從評(píng)價(jià)目的及評(píng)價(jià)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(huì)影響其功能，例如飲用。然而事實(shí)上，按照地下水污染定義“凡是在人類活動(dòng)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(píng)價(jià)的思考與探索
對(duì)于污染評(píng)價(jià)中存在的問題，《區(qū)域地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》(DZ/T02882015)中提出的“層級(jí)階梯法”提供了良好的思路，即污染綜合評(píng)價(jià)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(duì)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(duì)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(píng)價(jià)有機(jī)的結(jié)合，對(duì)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(píng)價(jià)法”[25]，在評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(jìn)而判定是否為劣質(zhì)指標(biāo)以及參與污染評(píng)價(jià)，對(duì)于參評(píng)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(jí)別。對(duì)于高背景劣質(zhì)指標(biāo)，暫不參評(píng)，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(duì)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(píng)價(jià)結(jié)果再進(jìn)行指標(biāo)分類綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果采用聯(lián)合方式進(jìn)行表達(dá)。這一方法仍是提供了一些思路，對(duì)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(duì)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(guó)地下水“六高”特征反映出的劣質(zhì)水的存在對(duì)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(dòng)無(wú)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(dòng)往往改變了其賦存狀態(tài)，從而誘導(dǎo)其加速、過量進(jìn)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(dòng)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(jī)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(duì)于優(yōu)質(zhì)水，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)保護(hù)和預(yù)防。
對(duì)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(qiáng)給水處理等。對(duì)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(dòng)往往改變了其賦存狀態(tài)，從而導(dǎo)致其加速、過量進(jìn)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(gè)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(duì)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(dòng)的強(qiáng)度、減緩或降低對(duì)地下水影響的角度出發(fā)。劣質(zhì)水和劣變水水質(zhì)的評(píng)估將為解決我國(guó)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(píng)價(jià)思路劣質(zhì)水和劣變水評(píng)價(jià)是了解劣質(zhì)地下水分布狀況及其成因貢獻(xiàn)的重要手段[26]，評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性與評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)方法�？紤]到視背景值能夠反映天然和正常人類活動(dòng)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(píng)價(jià)思路[27]。根據(jù)水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐旨耙暠尘爸档拇_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(dòng)影響進(jìn)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(píng)價(jià)不僅能夠很好的識(shí)別劣質(zhì)水種類、分布和范圍，而且可以識(shí)別出人類正常和異�；顒�(dòng)影響下的劣變水和污染水，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(zhēng)論和探討，進(jìn)而推動(dòng)劣質(zhì)水和劣變水評(píng)估工作進(jìn)一步深入展開。
6人類活動(dòng)影響的識(shí)別和量化
6.1人類活動(dòng)對(duì)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(dòng)對(duì)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(duì)地下水賦存環(huán)境及水化學(xué)場(chǎng)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(dòng)作為地下水環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)力，活動(dòng)的強(qiáng)弱反映了其對(duì)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(shì)上。然而，在傳統(tǒng)的水質(zhì)和污染評(píng)價(jià)工作中，人類活動(dòng)的影響常被簡(jiǎn)單的作為水質(zhì)惡化或污染的原因，但是很少進(jìn)行量化和貢獻(xiàn)識(shí)別[29]。
即便如此，水質(zhì)評(píng)價(jià)更多反映的是水質(zhì)現(xiàn)狀，不能準(zhǔn)確的反映人類活動(dòng)的影響，而污染評(píng)價(jià)雖可作為人類活動(dòng)影響的標(biāo)尺，但是其反映的多是人類活動(dòng)影響下的“輸入型”有毒有害物質(zhì)對(duì)地下水的影響，對(duì)于無(wú)明顯污染源的人類活動(dòng)對(duì)地下水的誘導(dǎo)卻缺少考慮，如過量開采和過量補(bǔ)充地下水等，使得出的地下水污染評(píng)價(jià)結(jié)果難以反映出真實(shí)狀況。因此，通過開展人類活動(dòng)對(duì)下水影響的識(shí)別和量化，不僅能夠更全面的量化人類活動(dòng)引起的各種水質(zhì)問題，而且能夠準(zhǔn)確識(shí)別人類活動(dòng)對(duì)輸入型污染、誘導(dǎo)型水質(zhì)惡化以及水化學(xué)場(chǎng)變化的貢獻(xiàn)，進(jìn)而判斷水質(zhì)演化趨勢(shì)，對(duì)于污染防控具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
6.2人類活動(dòng)影響地下水的方式
人類活動(dòng)對(duì)地下水的影響方式包括：過量開采地下水、過量補(bǔ)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(dòng)和破壞等，這些形式的活動(dòng)不可避免地對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響[30]。張小文等[31]指出由于人類對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)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(bǔ)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(huì)使地下水中某些組分的含量增加，還可能會(huì)使地下水環(huán)境的酸堿平衡遭到破壞，進(jìn)而影響地下水水化學(xué)特征[2,26]。由此可以看出，人類活動(dòng)對(duì)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(duì)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(píng)價(jià)綜合研究所取得的成果，以及《地下水管理?xiàng)l例》的出臺(tái)一定程度上彰顯了我國(guó)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(píng)價(jià)研究在水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)、天然劣質(zhì)水與污染的區(qū)分、人類活動(dòng)影響識(shí)別等方面存在的諸多問題和挑戰(zhàn)進(jìn)一步加劇了這一形式，所得出認(rèn)識(shí)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(shí)和建議，以引起同行關(guān)注、爭(zhēng)論和探討是推動(dòng)這些問題解決的有益嘗試，對(duì)支撐未來地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)以及污染防治工作具有重要意義。
(1)針對(duì)當(dāng)前水質(zhì)和污染綜合評(píng)價(jià)在應(yīng)對(duì)大量新增有機(jī)毒理學(xué)指標(biāo)時(shí)引起的質(zhì)疑，“指標(biāo)分類評(píng)價(jià)組合表達(dá)”的思路，將為解決當(dāng)前水質(zhì)或污染評(píng)價(jià)將性質(zhì)危害完全不同的指標(biāo)混在一起評(píng)價(jià)、或采用同種評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)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(dòng)地下水水質(zhì)和污染綜合評(píng)價(jià)進(jìn)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(wú)法獲取的問題，還有效的推動(dòng)了污染判定、劣質(zhì)水和劣變水評(píng)估以及人類活動(dòng)的識(shí)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(guó)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(xiàng)長(zhǎng)期的重要基礎(chǔ)工作。
(3)劣質(zhì)水和劣變水評(píng)價(jià)不僅能夠識(shí)別天然劣質(zhì)水種類、分布和范圍，而且可以識(shí)別出人類活動(dòng)影響下進(jìn)一步劣變的地下水，以及低背景具有污染特征的地下水。對(duì)幫助決策者理解水質(zhì)不安全的原因，解決中國(guó)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(dòng)的識(shí)別和量化研究，能夠更加全面的反映人類活動(dòng)引起的各種水質(zhì)問題，準(zhǔn)確識(shí)別人類活動(dòng)對(duì)輸入型污染、誘導(dǎo)型水質(zhì)惡化以及水化學(xué)場(chǎng)變化的貢獻(xiàn)，對(duì)判斷水質(zhì)演化趨勢(shì)及污染防控具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
[1]HEBN,HeJT,WangL,etal.EffectofhydrogeologicalconditionsandsurfaceloadsonshallowgroundwaternitratepollutionintheShayingRiverBasin:Basedonleastsquaressurfacefittingmodel[J].WaterResearch,2019,163:114880.
[2]田志仁，李名升，夏新，等.我國(guó)地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀和工作建議[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警，2020，12(6)：16.
[3]WANGYX,LIJX,MAT.etal.Genesisofgeogeniccontaminatedgroundwater:As,FandI[J].CriticalReviewsinEnvironmentalScienceandTechnology,2021,51(24):28952933.[4]許真，何江濤，馬文潔，等.地下水質(zhì)量指標(biāo)分類綜合評(píng)價(jià)方法研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2014，41(6)：612.
[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T148482017地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.
[6]PENGC,HEJT,WANGML,etal.IdentifyingandassessinghumanactivityimpactsongroundwaterqualitythroughhydrogeochemicalanomaliesandNO3,NH4+,andCODcontamination:acasestudyoftheLiujiangRiverBasin,HebeiProvince,P.R.China[J].EnvironmentalScienceandPollutionResearchInternational,2018.25:35393556.
[7]彭聰，何江濤，廖磊，等.應(yīng)用水化學(xué)方法識(shí)別人類活動(dòng)對(duì)地下水水質(zhì)影響程度：以柳江盆地為例[J].地學(xué)前緣，2017，24(1)：321331.
[8]郇環(huán)，廉新穎，楊昱，等.基于級(jí)別差法的地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法篩選技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2020，33(2)：402410.
[9]厲艷君，楊木壯.地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法綜述[J].地下水，2007，29(5)：1924.
[10]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.DZ/T02882015區(qū)域地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范[S].北京：地質(zhì)出版社，2015.
[11]郭高軒，辛寶東，劉文臣，等.我國(guó)地下水背景值研究綜述[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2010，37(2)：9598.
[12]寇文杰，謝振華，趙立新，等.探討地下水背景值確定方法及其容易忽視的幾個(gè)問題[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41(8)：36033605.
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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