省級地下水環境監測體系建設與應用
——以四川省為例

張雨晴，鄭 穎，華興國，茍雪梅，龍 泉

(四川省生態環境科學研究院，成都 610041)

地下水是重要的戰略水資源，在發達國家，地下水構成水環境監測體系的重要考慮[1]，國內，前期地下水相關工作由水利部門、國土部門開展[2]，地下水監測服務于水利建設規劃、抗旱除澇、治沙治堿、合理開發利用地下水資源，以及防止地下水過量開采引起的地面沉降和地下水污染造成的地質環境破壞；地下水污染防治工作于2018年國務院機構改革后集中于生態環境部[3]，圍繞地下水污染防治的監測工作部署逐漸起步，頒布了《地下水環境監測技術規范》(HJ/T 164-2004)等文件，開展全國飲用水水源基礎環境調查及評估工作，提出“全面建立地下水環境監管體系”的要求[4～6]，主要開展對象對地下水飲用水源，系統的環境監測體系亟待建設[7]。

對于地下水環境監測體系的研究，目前多針對個別項目，而缺少地區性的地下水環境監測體系研究，如陳志平總結工程經驗提出具體的華巖隧道地下水環境動態監測體系[8]；對地下水環境管理體系的研究則更多聚焦于理論對策的探討，缺少對具體地區的系統性研究，如張繼路對我國整體地下水管理體系在法規政策、工作經費投入等方面提出了對策和建議[9]，而以具體地區為實例，兼顧監測體系建設方法和應用分析的研究相對較少。

四川省率先全國由省級層面組織實施了《地下水環境調查評估與能力建設》項目，項目開展的布點打井是監測體系建設的必要工作、水質調查評估有體現了監測體系的實際應用，可作為探討地下水監測體系建設的實例，另一方面，該區域水文地質條件復雜，涵蓋三種地下水類型，而飲用水源和地下水污染源數量眾多，分布較廣、地下水污染源種類豐富，故該省地下水監測體系建設對全國各區域開展該項工作具有普遍的借鑒意義。因此，本文以四川省為例，文章第1章回顧地下水環境監測工作基礎，第2章利用《地下水環境調查評估與能力建設》項目公開資料總結建設監測體系的主干與工作要點，第3章從體系應用于地下水環境管理分析建設成效，第4章進行結果總結并展望監測體系支撐地下水污染防治潛能。

本文研究目的為提煉總結監測體系建設主要工作，及體系提升監管能力的具體情景，給出區域層面地下水環境監測體系建議，以供國內各環境管理部門借鑒參考，具有推動形成系統全面的地下水監測體系、支撐地下水污染防治工作的實際意義，有助于各區域實現《水污染防治行動計劃》《地下水污染防治實施方案》《“十四五”土壤、地下水和農村生態環境保護規劃》《生態環境監測規劃綱要(2020-2035年)》等文件提出的地下水環境監測能力及監管能力建設要求。

1 研究區域概況

1.1 水文地質條件

全省地下水資源量約600億立方米，但由于境內地表水資源較豐富，地下水開采量也不很大，地下水源約占總供水量的4%，在紅層盆地高人口密度地區相對較高，為30%～60%。

省內地下水類型分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水和基巖裂隙水三大類。

松散巖類孔隙水主要分布于省內平原及西北部草原，其余則零星分布于山間河谷平壩地帶，地層以砂礫卵石層為主。平原區域松散巖類孔隙水循環交替快，其補給來源主要有降水、地表水、農田水和平原周邊基巖裂隙水及江河入口處孔隙水；排泄主要有蒸發、水平排泄、排于江河渠系(以枯平水期為甚)匯集后排出區外及人工開采(主要開采上部含水層)三種方式。

碳酸鹽巖巖溶水主要分布于盆周及西南山地、盆東及高原局部地段。據巖性組合差異分為碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和碎屑巖、碳酸鹽巖溶洞裂隙水(碳酸鹽巖占30～70%)，兩者富水性一般是前者大于后者。巖溶不僅受地質構造、巖性的嚴格控制，且受氣候、降雨影響，而巖溶水又與巖溶發育程度密不可分。由于地區氣候溫和，熱量較充足，雨量充沛，因此巖溶發育，巖溶水以接受大氣降水補給為主，并主要通過巖溶暗河、管道或以泉形式排泄。

基巖裂隙水分為碎屑巖類孔隙裂隙水和變質巖、巖漿巖裂隙水，分布在東部盆地(紅層)廣大地區和局部盆周山地、西南山地及高原區。淺層碎屑巖孔隙裂隙水補給以大氣降雨和地表水入滲為主，常在溝上游及四周得到補給，經短暫徑流，在溝底或溝下游以泉形式排泄。

圖1 四川省水文地質圖[10]Fig.1 Hydrogeological map of Sichuan Province

1.2 前期地下水監測歷史

2009年開始，國土資源廳在省會城市周邊持續開展國家地下水水質環境監測工作，考約30個核點位，主要監測平原第四系松散巖類孔隙潛水水位、水溫和水質的動態變化特征，研究該區地下水動態變化特征以及地下水開發引起的地質環境問題，實現對平原地下水環境的動態評價；此后，原國土資源廳和水利廳對約400個國家地下水監測工程站點開展監測和運維工作，利用國家地下水監測工程建成的基礎監測設施、數據自動采集傳輸存儲系統以及信息應用服務系統，獲取水位、水質等地下水動態監測數據，分析研究地下水超采、質量以及由此引起的環境地質問題，實現對主要平原盆地地下水動態評價。2019年以前，區域地下水監測井多分布在省會城市及周邊城市，其中屬于生態環境部門的類別包括土壤污染詳查監測井、建設項目環評要求設置的地下水污染跟蹤監測井、《水污染防治法》要求的污染源地下水水質監測井、地下水型飲用水水源開采井、土壤污染狀況詳查監測井。

2 地下水環境監測體系形成

通過實施全域地下水環境調查評估與能力建設項目，四川省初步建成并不斷完善地下水監測體系，公開資料顯示該部分工作主要分為三個階段[11]，首先是全省“雙源”(集中式地下水型飲用水源和地下水污染源)調查工作；根據調查結果，結合國家地下水環境質量考核、省級“雙源”重點源監測、重點排污單位自行監測等水質評價結果，選取具有代表性的進行布點建井及開展監測工作，最后在此基礎上搭建信息化平臺，進一步實現地下水信息數據化與地下水管理智能化。

圖2 地下水監測體系示意圖Fig.2 Schematic diagram of groundwater monitoring system

2.1 全省“雙源”調查

自2019年開始，全省范圍內建立并持續完善地下水“雙源”清單，根據《地下水環境狀況調查評價工作指南》(下稱《指南》)，雙源調查對象清單通過資料收集分析、現場踏勘、人員訪談等方式完成。這一階段獲取的“雙源”信息除基礎的名稱、地理位置、所屬水文地質單位外，還包括水源地的取水用水信息、工業污染源有毒有害物質排放情況等。

前期調查需要全面回顧生態環境部門掌握的污染源普查、土壤污染狀況調查和詳查、環境影響評價報告等信息，由于需要統計“雙源”前期監測井建設情況，獲取水利普查信息、礦山調查等資料，需要加強與水利、自然資源等部門協作和數據信息共享，以避免信息收集不足以及后期重復建設、重復投入的問題。同時，由于部分收集所得資料年限久遠，記錄信息與實際不符，如企業內部廠區布置變化、加油站是否關閉、水源地供水人口變化等，因此需要實地調研確認資料信息，同樣的，時效性也要求清單完善過程中及時根據雙源情況變化增補刪減名錄。

2.2 布點、建井及水質監測

全省各市(州)摸清轄區內“雙源”分布情況后，為地下水調查評估工作方提供了詳盡的基礎資料，第二階段實物工作量主要為篩選重點源進行地下水監測井布點建設、采樣和檢測工作[12]。

各類“雙源”監測點個數和布點方法有主要根據地下水類型(孔隙水、巖溶水、裂隙水)及調查范圍面積作區分。松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水、碎屑巖類孔隙裂隙水三種地下水廣泛分布于四川省各個水文地質分區[13]，因此布點時需充分參考“雙源”調查階段獲取的水文地質信息。除《指南》建議的方法外，實際布點打井還綜合考慮省內工業分布、人口聚集情況，同時采取盡量利用現有地下水監測井的原則，即2019年以前開展環評、重點監管單位自行監測工作中打的井以及民用井。采樣和監測工作除嚴格遵守地下水環境監測井的建井技術要點、采樣要點和測試要求以外，還需合理應對省內川西北高寒高海拔地區特殊氣候條件影響，如在建井階段，低溫條件下施工作業滯后、高晝夜溫差條件下水泥等材料強度劣化成井后結冰條件下無法采樣與測樣[14]等，因此這一階段工期安排與工藝選擇需要特別考慮省內各調查區域自然條件影響。

2.3 信息平臺建設

在建設有為實現地下水數據快速集合、快速評估、快速應用，四川省省級層面組織建設四川省地下水環境管理決策系統平臺及環境預測預警分析系統。系統目前處于建設初期，從少量公開資料來看，系統已經完成初期驗收，預期到2025年底前，構建地下水污染預警預報、應急信息發布和綜合信息社會化服務系統[15]。

環境數據信息化過程需調動多學科人才支撐、多個行政部門配合，應充分對接協調，并做好可追溯的工作記錄，避免“行業壁壘”“行政壁壘”影響工作效率；同時，全省調查及評估工作涉及大量數據，且地下水關系民生，數據敏感性較高，因此平臺建設一方面需要確保平臺具有處理批量數據的算力，另一方面應通過安全數據傳輸、簽訂保密協議等加強數據保密工作。

3 地下水環境監測體系應用分析

隨著地下水環境調查與能力建設項目開展，四川省地下水環境監測體系不斷完善，得到了較好的應用，發揮管理支撐作用明顯，下文將分析體系建設路徑和具體表現。

圖3 地下水監測體系應用示意圖Fig.3 Schematic diagram of groundwater monitroing system application

3.1 進一步摸清全省地下水底圖

項目“雙源”調查工作有效緩解了地下水污染源點多面廣、底數不清的問題，截止2022年底，全省21個市(州)共篩查建立地下水飲用水水源和地下水污染源清單16701個[16]，首次覆蓋了全省所有的地下水類型和水文地質分區?！半p源”清單中記錄有詳細的企業用地信息、周邊敏感受體信息等，為批量識別地下水環境風險源提供了必要條件[17]，為篩選本次項目中重點調查對象(即開展地下水監測的對象)進行地下水監測布點提供了支撐依據。此基礎之上，“雙源”清單為“底數”地下水環境監測井“雙源”覆蓋率也是(地下水)中央儲備庫入庫項目一個重要的項目績效指標[18]。

3.2 分級監測網絡協同運行

截止2022年底，省級層面地下水環境調查評估與能力建設項目建成超3050口地下水環境監測井[16]，根據《指南》方法，監測井布點分布與地下水類型耦合，孔隙裂隙水較多，巖溶地區較少。

分析目前省內存在的地下水監測點位，可將監測網絡分為三級。一級(國家級)監測網絡監測范圍為國家地下水環境質量考核點位，分為區域點位、污染風險監控點位、飲用水源點位。二級(省級)為項目建成的3050口監測井，三級(市級)為主要綜合了省內各個地級市土壤重點監管企業和地下水重點排污單位按照《環境監管重點單位名錄管理辦法》《地下水管理條例》《“十四五”土壤、地下水和農村生態環境保護規劃》等文件要求布設的地下水自行監測井。一級、二級形成控制性監測面，三級監測點可用以補充一級、二級監測點在面上控制點的不足。

2020年以來，研究區域逐步啟動三級網絡監測工作。2021年，一級(國家級)監測結果表明地下水國控點位Ⅲ類及以上比例達到63.4%，主要超標指標為硫酸鹽、鐵、錳等[19]；截止2022年底，二級(省級)監測工作共選取595個重點源，建設了3050口地下水環境監測井開展地下水環境狀況調查評估，完成了一個完整水文年(豐水期、平水期和枯水期)的采樣監測工作，各市級生態環境主管部門將針對超過Ⅲ類水質的飲用水源類點位和超過Ⅳ類水質的污染源類點位組織開展調查評估；三級(市級)監測網絡啟動可追溯于土壤環境污染重點監管單位根據《工礦用地土壤環境管理辦法(試行)》《工業企業土壤和地下水自行監測技術指南》等文件要求開展的自行監測，另有個別市(州)根據能力建設工作需要布設了區域控制點位[20]。

3.3 地下水“電腦”+“人腦”智慧管理

考慮保障區域地下水環境監測井穩定、安全、高效的運行，發揮其地下水環境長期監測的功效，四川省一方面針對已建成監測井運行情況開展了調研，梳理地下水監測井運維難點痛點[21]，另一方面開展地下水監測技術幫扶專題培訓[22]。調研與培訓使得省級與地方地下水監管隊伍充分交流經驗，培訓中可針對調研問題補齊弱項，兩個過程良性循環，有助于強化地下水環境監測井運維與管理，提高地下水監管隊伍履職能力，提升全省地下水監管能力。

根據已公開資料，目前地下水環境管理決策系統已初步建成，使得四川省地下水信息化能力建設在全國各省(區、市)中走在前列，決策系統將數個市州多項信息展示于一個頁面，將數據結果疊加于四川省地圖上，以便管理人員進行數據可視化管理[15]；參考和四川省已經建成的其他環境管理平臺信息，分析地下水環境管理決策系統主要功能包括數據實時上傳與調取[23]，對環境質量進行預報、分析、評估[24]，可實現跨部門信息共享與監管賦能[25]，因而具有減少人員工作量、提高工作效率的優勢。因此，得益于地下水監測體系建設，四川省地下水環境管理可通過“電腦”+“人腦”的模式進行，逐步從數字環保向智慧環保過渡。

4 結果與討論

4.1 研究結果總結

本文將四川省地下水監測體系建設為三個階段，第一階段為全省地下水“雙源”調查，這一階段重點需協調各智能部門以確保收集信息的完整性，并定期更新“雙源”信息以保持清單時效性；第二階段為開展重點源布點、建井及水質監測，進行地下水質量評估，這一階段需考慮各點位所在區域自然條件對工作產生的影響，調整方案工藝及工期；第三階段為信息平臺建設，這一“跨學科”工作易受“行業壁壘”影響，應做好各方溝通協調。

本文認為各階段工作應用后，全省地下水“雙源”清單底圖更加清晰，有利于針對批量對象進行重點調查對象篩選，且為地下水項目績效評估提供了底數；監測網絡得到三級完善，國家級、省級監測得到市級監測補充，三級網絡共同指導地下水監管工作根據水質評估結果精細化開展；監測體系相關培訓提高了地下水監管隊伍能力，系統平臺進一步實現地下水工作信息化，“人腦+電腦”的模式逐步推動地下水智慧環保。

4.2 展望建議

本文認為，隨著未來地下水環境管理各項工作持續開展，地下水監測體系可進一步完善，還具有更大的應用潛能，進一步支撐地下水污染防治體系建設。

4.2.1 完善地下水監測井運維管理

目前，國家并未針對地下水環境監測井運維管理出臺規定，為保障監測井長期規范運行，加強各級監測井利用與系統管理是未來的一個工作方向。省級層面可研究出臺相關指南規范，進一步保障地下水監測體系功能。統一規范和指南主要約束和指導省級生態環境部門組織建設的監測井運行維護管理進行，鼓勵有條件的市(州)率先開展系統管理工作，定期進行現場勘查和影像資料收集，反饋問題至周邊企業進行問題整改，及時排查周邊隱患。市級及以下生態環境部門或企事業單位建設的監測井和在線監測站點的運行維護管理可參照執行。

4.2.2 與地下水重點工作互為支撐

“十四五”期間亟待開展地下水污染防治分區劃分、地下水重點排污單位名錄制定、地下水污染防治試驗區建設多項工作。一方面初步建成的監測體系可支撐上述工作，即已經建設的監測井提供水質監測結果作為工作開展依據，而進行補充布點和調查以現有“雙源”清單未開展布點調查的為重點；另一方面，除涉及調查工作需補充布點外，制定地下水重點排污單位名錄后，名錄單位也將按要求安裝水污染物排放自動監測設備，開展地下水自行監測，由此三級(市級)監測對一(國家)二(省)級監測的補充更為全面，地下水監測體系得到進一步完善。

4.2.3 強化地下水測管協同

隨著監測網絡不斷完善，未來可基于現有地下水環境管理決策系基礎，開發地下水環境監測數據應用模塊，提高數據管理實效，如整合納入排污許可及水源地管理、項目環評等污染防治工作相關資料以實現綜合管理；考慮四川省江河密布，地下水地表水交互密切，地下水質量關系長江黃河上游生態屏障安全，對下游生態環境質量具有重要影響，未來可針對水氣土多介質污染遷移、跨行政區域污染事故糾紛，探索數據追溯對比機制，以決策系統提升突發環境事件應急響應時效。

5 結論

目前生態環境主管部門還沒有形成較完整的地下水環境監測體系，本研究以四川省為例，探討地下水環境監測體系建設與應用，為首次針對省域層面開展地下水環境監測體系開展系統研究，明晰了地下水環境監測體系建設路徑與應用情景，有望助力提升地下水環境監測體系建設速度與運轉效率，對于全國各級地下水監管對于具有現實參考意義。

各級環境保護主管部門應結合區域“雙源”風險管控需要，以未來該省地下水環境管理需求為導向，在地下水監測體系建設過程中充分考慮各階段工作要點，推動體系建設與應用互相強化，支撐地下水污染防治體系建設，提高地下水環境管理水平。

面對該省基礎地質資料缺乏、現有監測井資料缺失、現有監測現狀不明、現有地下水型、地下水監測因子難以確立的問題，