图|珠江三角洲地区地下水水质污染状况与演化特征取得新认识

摘要：在首轮地下水污染调查的基础上，以地下水环境问题为导向，以服务地方需求为目的，创新探地雷达技术在含水层水质调查中的应用，升级了野外调查和现场测试系统，开发了代表性样品及监测井优化布置、地下水有机污染现场调查等关键技术，助力珠三角松散含水层水质综合调查。珠三角地区城市化和工业化程度高，主要污染源由分散向集中分布，地下水水质状况总体有所好转，局部污染加剧，“丘陵区垂直入渗，平原区直接接触含水层，河网区侧向补给”是3种典型的地下水污染模式，硝酸盐、砷、四氯化碳等是场地污染的主要指标。

1.项目概况

“珠江三角洲松散含水层水质综合调查”项目，归属于“主要含水层水质综合调查”工程，由自然资源部中国地质科学院水文地质环境地质研究所承担，西北大学、河北地质大学、中国矿业大学（北京）参与。项目周期为2016—2018年。主要目标任务是通过开展珠江三角洲地区含水层水质综合调查，以主要含水层为调查单元，以重点区水质变化为主要对象，开发集成调查技术方法体系，查明主要含水层水质现状和演化规律，评估主要含水层水质恶化带和风险带，进行水质预警分析，提出珠江三角洲地区主要含水层空间优化利用与分区防控策略，为全国主要含水层水质综合调查提供示范和技术支撑，为贯彻《水污染防治行动计划》执法检查以及防治地下水污染和保护地质环境提供科学依据。

2.成果简介

2.1近十年土地利用及污染源变迁特征

近十年来，珠三角地区经济飞速发展，广州、佛山、东莞、深圳等地区城市群进一步扩展，城镇建筑用地和工业用地面积不断增加，部分丘陵台地夷为建筑用地，城乡之间基本不存在明显的区域界线，形成了泛城市化和泛工业化的发展态势（图1）。

珠三角地区污染源分布特征以纳污河流线源和生活污染面源为主，呈依涌傍河集中化分布特征。主要工业污染类型为电镀、五金、漂洗及储油设施等；农业类污染源主要为污灌区农田、养殖场等；大中型垃圾填埋场主要以垃圾发电和卫生填埋为主，防渗措施相对完善，乡镇地区小型垃圾场仍存在简易填埋，防渗措施不当等现象。

2.2 多种技术方法取得关键性突破

开发了便携式电分析化学现场测试技术，采用镍铁双金属纳米颗粒及科琴黑实现了对六价铬离子的电化学高效检测；结合物探成果资料，对典型污染场地开展探地雷达物探剖面测试（图2），进一步探索了探地雷达物探技术在含水层水质综合调查中应用，并编制了相关技术指南初稿；开发了定质原位智能采样系统、野外水土污染调查绿色供电系统（原型）和代表性样品布设和监测井优化布置技术。技术方法创新，为主要含水层水质综合调查奠定了良好基础。

2.3 地下水水质污染现状

针对目前所取得的1173组地下水样品的评价结果显示，近半数区域性地下水无机样品超标，以天然成因为主，局部为排污所致，针对典型污染源布设的无机样品超标率较区域样品超标率高出近一倍。统计数据显示，受到人类活动影响程度明显高于区域状况，其中，硝酸盐污染在珠江三角洲3个发达城市及其周边地带等人口分布最为集中的平原区已呈片状分布。

区域上微量有机指标检出率最大的指标为四氯化碳，其次为三氯甲烷、1,2二氯乙烯、1,4-二氯苯、苯并(a)芘等。微量有机指标的检出大多呈点状分布，在一些典型污染源周围，有机污染指标与之有明显的对应关系，如某垃圾填埋场监测井中1,2-二氯乙烷超标数百倍。

结合主要污染源类型，筛选抗生素进行检测。2016年某经济发达市20组样品中检出抗生素6种，检出率较高指标为罗红霉素、磺胺甲基异噁唑和磺胺二甲嘧啶。2017年在3个发达地级市19组样品中检测了抗生素35种，单个样品最高检出25种抗生素，其中林可霉素检出率最高，其次为氯霉素、恩诺沙星、磺胺吡啶等。总体上，珠三角地区典型污染源附近地下水中抗生素类检出比较普遍且检出项目较多，总体上检出值比较低。伴随测试技术等相关技术方法进步，越来越多的地下水环境问题逐步显现。

2.4 含水层水质及污染变化态势

将本次评价结果与2005—2008年第一轮调查结果进行对比分析，除总铬、磷酸根、亚硝酸根外，其他离子平均值都呈现下降趋势，大部分指标超标率有所降低，反映出珠江三角洲地区地下水水质状况有所好转。总体上，珠三角地区地下水质量状况向好的趋势演化发展，污染程度有所减轻，初步判断是受降雨量等天然条件变化和地表环境变化等因素综合影响所致。

2.5 典型地下水污染模式

综合水文地质条件和污染源分布特征等因素，将珠三角地区地下水典型的污染模式总结如下（图3）：一是丘陵平原过渡地带，由于包气带介质颗粒相对较粗（相对于平原区），透水性较强，防污性能差，因此污染物具有较强的垂向渗透能力，较容易进入地下水，是珠江三角洲地区地下水污染高发地带。二是平原区，这些区域地表广泛分布粉质粘土层，垂向防污能力较强。但是由于这一区域人口密度最大，城镇已形成连片的城市群，小型排污沟、下水道纵横交错，化粪池分布广泛，直接开挖填埋的垃圾场等，由于地下水位埋深浅，垃圾填埋体、化粪池等直接接触含水层，地下水极易受居民生活污水和垃圾污染影响，是造成平原区地下水“三氮”超标的原因之一。另外，储油罐等地下构筑物或是工业园区开挖部位泄露，污染物也会直接进入含水层。三是河网发育区及海岸带，地表水体与含水层接触界面，与补排关系相对应，有一定的物质能量交换，对地下水环境造成影响。

2.6 污染地带编录定级

珠江三角洲的污染场地主要分布于人类活动强度较大的工业集中区，加油站及污水固废处置场所。结合野外调查认识、现场测试及地下水样品测试分析数据对调查区中查明的污染场地进行统计编录。共完成污染地带编录83处，编录及评级情况见图4。在无机毒理污染场地中，主要影响指标为碘化物，亚硝酸盐和硝酸盐。在重(类)金属污染场地中，主要影响指标为砷、钡、铅、汞和镍；在有机污染场地中，主要影响指标为四氯化碳，氯乙烯和苯并(a)芘。在复合型污染场地中主要影响指标为碘化物、亚硝酸盐、硝酸盐、氰化物、砷、铅、钡、汞、镍和三氯乙烯。

3.成果意义

作为改革开放的前沿阵地和“一带一路”的战略枢纽，珠三角已成为我国经济规模最大、城市化和工业化水平最高的地区之一，快速的城市化、工业化进程也引起生态环境发生了剧烈的变化。紧密结合地方需求，针对重点污染源地区建立的地下水监测井直接与广东省地质环境监测总站的地下水监测网进行对接；对含水层水质现状、变化态势、成因模式等方面获取的基础数据和研究成果，将为粤港澳大湾区环境保护规划的重要参考依据；开发集成的现场快速调查技术方法体系及相关的规范、指南处于行业领先地位，对提升行业技术水平具有重要的示范作用。

延伸阅读：

图|国家地下水监测网络初步形成