地下水作為京津冀地區(qū)重要的戰(zhàn)略水資源和飲用水源，其超采問題和環(huán)境質(zhì)量惡化趨勢一直未能得到有效遏制，嚴(yán)重危及該區(qū)域飲用水安全與可持續(xù)發(fā)展.為加快我國生態(tài)文明建設(shè)，落實《水污染防治行動計劃》等國家重點戰(zhàn)略，圍繞改善京津冀地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀目標(biāo)，分析了京津冀地區(qū)地下水環(huán)境存在的四點主要問題：①地下水污染嚴(yán)重，缺乏科學(xué)的風(fēng)險管控與污染防治策略;②地下水污染源點多面廣，污染監(jiān)管體系亟待完善;③地下水污染分類治理技術(shù)集成創(chuàng)新與工程示范亟待開展;④地下水超采問題突出，迫切需要研發(fā)地下水安全回補技術(shù).在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地梳理了京津冀地區(qū)已有的地下水環(huán)境管理基礎(chǔ)，并提出“十三五”期間京津冀地區(qū)地下水污染防治的4個研究方向：①開展地下水污染特征識別與系統(tǒng)防治研究，完善京津冀地區(qū)地下水污染防治頂層設(shè)計;②突破地下水污染**識別與優(yōu)化監(jiān)測技術(shù)，提升京津冀地區(qū)地下水環(huán)境監(jiān)管能力;③研發(fā)技術(shù)經(jīng)濟*優(yōu)的源頭阻控與污染修復(fù)成套技術(shù)，提升污染場地地下水修復(fù)治理能力;④開展回補區(qū)適宜性與環(huán)境風(fēng)險評估，建立協(xié)同**的安全回補技術(shù)體系.研究成果可為提升京津冀地區(qū)的地下水環(huán)境質(zhì)量管理水平、保障京津冀地區(qū)飲用水安全提供技術(shù)與管理支撐.
地下水是重要的戰(zhàn)略水資源，在保障飲用水供給和生態(tài)環(huán)境安全方面具有重要的現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義，特別在京津冀地區(qū)，地下水是重要的供水資源，75%以上城鎮(zhèn)生活飲用水均來自地下水，地下水環(huán)境質(zhì)量是京津冀地區(qū)的飲水安全與社會經(jīng)濟發(fā)展的重要保障.然而，京津冀地區(qū)地下水面臨著水質(zhì)污染和水量超采嚴(yán)重的雙重挑戰(zhàn)，并且存在地下水修復(fù)技術(shù)落后、監(jiān)管能力不足等諸多問題，再加上近年來地下水污染事件頻發(fā)，使得地下水環(huán)境安全受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]. 2014年2月，習(xí)近平總書記就京津冀協(xié)同發(fā)展中的水資源保護問題作出了明確指示，提出要堅持“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”的水資源、水生態(tài)、水環(huán)境管理原則. 《國家十三五規(guī)劃綱要》《水污染防治行動計劃》《土壤污染防治行動計劃》《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》《全國地下水污染防治規(guī)劃(2011—2020年)》《華北平原地下水污染防治工作方案(2012—2020年)》等均著力布局京津冀地區(qū)地下水安全保障工作[2-5].為落實國家在京津冀地區(qū)的地下水安全保障戰(zhàn)略，改善京津冀地區(qū)的地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，客觀分析和科學(xué)判斷京津冀地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和存在問題，明確地下水環(huán)境質(zhì)量改善的切入點、著力點和突破點，確定“十三五”期間京津冀地區(qū)地下水污染防治研究方向與目標(biāo)，具有重要的理論和實踐指導(dǎo)意義.
1 京津冀地區(qū)地下水環(huán)境污染現(xiàn)狀與存在問題
1.1 地下水環(huán)境質(zhì)量狀況不容樂觀，缺乏科學(xué)的風(fēng)險管控與污染防治策略京津冀地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量狀況不容樂觀.根據(jù)“全國地下水基礎(chǔ)環(huán)境狀況調(diào)查評估”項目2013年的調(diào)查結(jié)果，京津冀地區(qū)有72%的淺層地下水受到污染，且深層地下水污染風(fēng)險正在逐年加大，總體水質(zhì)呈逐年惡化趨勢(見圖 1).京津冀地區(qū)淺層地下水重金屬污染指標(biāo)以砷、鉛、鉻為主，污染比例為7.98%;淺層地下水揮發(fā)性有機物污染較為嚴(yán)重，污染比例為29.17%，主要污染指標(biāo)依次為1, 2-二氯丙烷、四氯化碳、苯、1, 2-二氯乙烷、苯乙烯等.統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，自2010年以來，京津冀地區(qū)地下水中三氮質(zhì)量濃度逐步升高，部分區(qū)域的地下水中甚至出現(xiàn)了致癌、致畸、致突變污染指標(biāo)[6].另據(jù)《2017年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》，2017年全國5 100個地下水監(jiān)測點中，水質(zhì)為較差級和極差級監(jiān)測點占66.6%，主要超標(biāo)指標(biāo)為總硬度、錳、鐵、溶解性總固體、三氮、硫酸鹽、氟化物、氯化物等，個別監(jiān)測點存在砷、六價鉻、鉛、汞等重(類)金屬超標(biāo)現(xiàn)象[7].目前對重點區(qū)域和行業(yè)污染源與地下水污染相關(guān)關(guān)系不明、成因不清，并且缺乏科學(xué)的污染風(fēng)險管控和污染防治策略，因此亟需在頂層提出京津冀地區(qū)地下水污染防治技術(shù)框架、思路和戰(zhàn)略體系.
1.2 地下水污染源點多面廣，地下水污染監(jiān)測預(yù)警體系亟待完善京津冀地區(qū)地下水污染源點多面廣，工業(yè)園區(qū)、填埋場、加油站、生活、農(nóng)業(yè)污染源均大量分布[2].據(jù)調(diào)查，區(qū)域內(nèi)分布有1.26×104個地下水污染源，涵蓋加油站、垃圾填埋場、危廢處置場、礦山開采區(qū)、高爾夫球場和再生水農(nóng)用區(qū)等多種污染源類型.加之地下水污染具有隱蔽性、復(fù)雜性和不可逆性等特點[8]，因此, 京津冀地區(qū)面臨的地下水污染風(fēng)險和防控壓力十分巨大.然而長期以來，由于對地下水污染防治的重要性和緊迫性認(rèn)識不足，部分地區(qū)地下水污染監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)密度不夠，缺乏針對典型污染源的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，難以查清地下水污染現(xiàn)狀;地下水監(jiān)測層位不足，多針對淺層地下水進(jìn)行監(jiān)測，缺乏對地下水三維空間的立體分層監(jiān)測;地下水環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)不足，不能準(zhǔn)確的反映地下水污染問題;地下水監(jiān)測方法落后，未能實現(xiàn)多指標(biāo)在線監(jiān)測，很多地區(qū)仍采用人工檢測的方式進(jìn)行監(jiān)測[9-11].現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)密度、監(jiān)測層位、監(jiān)測指標(biāo)和監(jiān)測方法等均不能滿足京津冀地區(qū)的地下水環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警需求，亟待構(gòu)建和完善京津冀地區(qū)地下水污染監(jiān)測預(yù)警體系，將區(qū)域地下水監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測精度提升至1 :50 000.
1.3 地下水污染修復(fù)難度大，亟待開展技術(shù)集成創(chuàng)新與工程示范
京津冀地區(qū)典型污染場地水文地質(zhì)條件及污染狀況復(fù)雜，存在無機鹽、重金屬、有機污染物和病原菌的多組分復(fù)合污染問題，地下水修復(fù)技術(shù)選擇難度大，單一修復(fù)技術(shù)存在修復(fù)效率低、污染易反彈等問題[12-13].地下水污染防控與修復(fù)技術(shù)與裝備落后，國產(chǎn)化水平低，無法滿足京津冀地區(qū)地下水污染防治需要.亟需結(jié)合京津冀地區(qū)污染場地的污染特征、水文地質(zhì)條件和社會經(jīng)濟水平，開發(fā)**及適應(yīng)性強的地下水污染強化修復(fù)與組合技術(shù).
1.4 地下水超采問題突出，迫切需要研發(fā)地下水安全回補技術(shù)
京津冀地區(qū)水資源匱乏，多年平均水資源量只有3.70×1010 m3，不足全國的1.3%，卻承載了全國約10%的人口.由于地表水資源嚴(yán)重不足，地下水已成為京津冀地區(qū)工農(nóng)業(yè)和生活用水的主要供水水源，占區(qū)域供水量的70%以上[8].地下水長期大量開采導(dǎo)致京津冀地區(qū)地下水超采嚴(yán)重(見圖 2)，形成了**上面積*大的“華北平原-環(huán)渤海復(fù)合大漏斗”，誘發(fā)了嚴(yán)重的地面沉降、地表裂縫等地質(zhì)災(zāi)害[14].近20年來，京津冀地區(qū)已累計超采9.00×1010 m3，其中淺層地下水3.50×109 m3，超采面積達(dá)8.66×104 km2，超采造成部分區(qū)域的地下水水位差接近30 m，誘發(fā)了400多條地裂縫[15].南水北調(diào)和雨洪作為回補京津冀地區(qū)地下水的重要水源，對有效解決地區(qū)地下水資源短缺和超采問題意義重大，而目前地下水回補適宜區(qū)分布工藝技術(shù)、工程實施與風(fēng)險防控尚處于探索階段，針對不同水源回補地下水后造成回補區(qū)水動力場、水溫度場、水化學(xué)場變化而引起的二次污染問題、回灌堵塞問題以及相應(yīng)的風(fēng)險管控措施尚未開展過系統(tǒng)的研究，缺乏地下水安全回補技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和污染風(fēng)險防控政策，因此亟需構(gòu)建適宜的地下水安全回補技術(shù)體系[16-17].
2 京津冀地區(qū)地下水環(huán)境管理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 京津冀地區(qū)地下水污染風(fēng)險管控和污染防治策略已初步形成自20世紀(jì)70年代以來，歐美等發(fā)達(dá)國家在地下水污染防治方面相繼啟動了地下水保護與污染防治行動計劃，開展了大量系統(tǒng)的技術(shù)研究與工程應(yīng)用實踐，針對地下水污染控制與修復(fù)制定了一系列較為完善的技術(shù)規(guī)范、指南和標(biāo)準(zhǔn). 2006年，歐盟出臺了《歐盟地下水指令》，該文件是歐盟地下水環(huán)境管理和保護的綱領(lǐng)性文件，確立了歐盟地下水污染防治的框架和目標(biāo)，為了實現(xiàn)該目標(biāo)，歐盟各成員國制定了相應(yīng)的實施計劃和*佳技術(shù)指南等.美國、加拿大和日本等國家針對地下水污染控制與修復(fù)制定了一系列較為完善的技術(shù)規(guī)范、指南和標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)地下水修復(fù)決策、修復(fù)目標(biāo)制定、修復(fù)技術(shù)實施、監(jiān)測及效果評價等行動.國外這些地下水污染控制與修復(fù)的指南和標(biāo)準(zhǔn)，為京津冀地區(qū)地下水修復(fù)頂層設(shè)計、綜合決策和修復(fù)技術(shù)實施、監(jiān)測等提供了科學(xué)指導(dǎo)和重要基礎(chǔ)[18-19].近年來，我國對地下水污染防治工作高度重視，相繼出臺了《全國地下水污染防治規(guī)劃(2011—2020年》和《華北平原地下水污染防治工作方案》等地下水污染防治文件，提出了未來我國和華北平原地下水環(huán)境保護總體目標(biāo);同時，在國家“863”計劃、環(huán)保公益專項等項目支持下，針對典型工業(yè)園區(qū)、有機化學(xué)品泄漏場地、城市生活垃圾填埋場、高風(fēng)險污染場地等重點地下水污染防治對象，開展地下水環(huán)境狀況調(diào)查、污染過程識別、風(fēng)險評估等研究，初步建立了相關(guān)的風(fēng)險評價、污染防控方法，為地下水污染防治技術(shù)方案和管理政策的制定提供了重要支撐[20-24]. 2014年以來，生態(tài)環(huán)境部(原環(huán)境保護部)陸續(xù)編制印發(fā)了《地下水環(huán)境狀況調(diào)查評價工作指南(試行)》《地下水污染模擬預(yù)測評估工作指南(試行)》《地下水健康風(fēng)險評估工作指南(試行)》《地下水污染防治區(qū)劃分工作指南(試行)》《地下水污染修復(fù)(防控)工作指南(試行)》《飲用水水源保護區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，科學(xué)指導(dǎo)、推動各地開展地下水污染調(diào)查評估、防治區(qū)劃分、規(guī)劃評估、污染修復(fù)等工作.已取得的地下水污染狀況調(diào)查、污染識別、風(fēng)險評估成果，對構(gòu)建京津冀地區(qū)地下水污染防控關(guān)鍵技術(shù)及管理政策體系提供了良好的基礎(chǔ)[13, 25-26].
2.2 初步形成京津冀地區(qū)地下水污染監(jiān)測預(yù)警體系自20世紀(jì)70年代以來，京津冀地區(qū)就已開展了地下水水位、水量和水質(zhì)監(jiān)測.目前，河北省共有地下水監(jiān)測井752眼(承壓水井133眼)，其中, 5日觀測井603眼，逐日觀測井130眼，開采量觀測井130眼，水質(zhì)觀測井421眼.天津市共有地下水常規(guī)監(jiān)測井422眼，控制著第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組及第Ⅴ組以下各含水巖組地下水動態(tài)，各監(jiān)測層組站網(wǎng)密度：第Ⅰ組183.84 km2/眼、第Ⅱ組79.47 km2/眼、第Ⅲ組161.08 km2/眼、第Ⅳ組195.41 km2/眼、第Ⅴ組及第Ⅴ組以下238.4 km2/眼.監(jiān)測項目主要包括水位埋深、開采量、水質(zhì)、水溫等.北京市針對地下水含水層建立監(jiān)測井822眼，針對工業(yè)開發(fā)區(qū)、垃圾填埋場等重點污染源建立監(jiān)測井360眼，總數(shù)達(dá)1 182眼，達(dá)到了1 :50 000的立體分層監(jiān)測精度[27].到2019年底，北京市將實現(xiàn)山區(qū)-平原全域覆蓋、巖溶-裂隙-第四系全覆蓋、無機-有機并重的監(jiān)測體系，為京津冀地區(qū)地下水監(jiān)測體系形成提供了堅實基礎(chǔ).