黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和經(jīng)濟地帶，黨中央已將黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展上升至重大國家戰(zhàn)略。本文基于黃河流域地下水環(huán)境現(xiàn)狀分析，針對地下水資源現(xiàn)狀、地下水型飲用水水質(zhì)安全、農(nóng)業(yè)面源污染、重工業(yè)源集中分布污染風險等問題，提出了開展地下水超采治理、“雙源”調(diào)查以及監(jiān)測管理能力建設等方面的建議，以期為黃河流域地下水的生態(tài)環(huán)境治理與保護提供參考。

黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和經(jīng)濟地帶，是打贏污染防治攻堅戰(zhàn)、脫貧攻堅戰(zhàn)的重要區(qū)域，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位。高質(zhì)量發(fā)展對黃河流域生態(tài)環(huán)境保護提出了更高的要求。由于自然資源條件和承載能力的制約，黃河流域生態(tài)環(huán)境問題始終脆弱，水資源保障形勢依然嚴峻。而地下水本身具有資源、環(huán)境、生態(tài)等多重屬性，對維護黃河流域水資源安全、改善黃河流域水生態(tài)與水環(huán)境質(zhì)量發(fā)揮著至關重要的作用。

黃河流域地下水資源環(huán)境現(xiàn)狀

黃河發(fā)源于青海省巴顏喀拉山脈，于山東省東營市墾利區(qū)注入渤海，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9個省(區(qū))，流域總面積79.5萬km2，其上中游分界是內(nèi)蒙古自治區(qū)托克托縣河口鎮(zhèn)，中下游分界是河南省洛陽市孟津縣。黃河橫貫我國的西、中、東三大戰(zhàn)略區(qū)域，上、中、下游自然條件差距顯著，水資源分布極不均衡：上游水資源豐富，中游地下水超采現(xiàn)象嚴重，下游生態(tài)流量不足、濕地受損。

黃河流域地下水主要有松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、巖漿巖和變質(zhì)巖類裂隙水、多年凍結(jié)層水等類型。其中，松散巖類孔隙水廣泛分布在干流和支流的河谷平原以及山間盆地和黃土高原地區(qū);碎屑巖類裂隙孔隙水主要分布在中、上游的中、新生代構造盆地內(nèi);碳酸鹽巖類裂隙巖溶水主要分布在呂梁山、太行山、中條山等地區(qū);巖漿巖和變質(zhì)巖類裂隙水廣泛分布于丘陵山區(qū)。

黃河流域承擔著全國13%的糧食產(chǎn)量區(qū)域、15%的耕地面積、50多座大中城市的供水任務，水資源開發(fā)利用率接近80%。流域內(nèi)擁有我國一半的煤炭基地和七成的煤電基地，是我國重要的人口、工農(nóng)業(yè)集中地。黃河流域地下水開發(fā)歷史長，但受大氣環(huán)流和季風環(huán)流的影響，流域降水分布不均，多數(shù)地區(qū)年降水量為200～650mm，多年平均徑流量約為580億m3，僅占全國河川徑流總量的2%，流域內(nèi)人均水資源量不足全國人均總量的30%，且水質(zhì)污染嚴重，僅60%的水功能區(qū)水質(zhì)達標。地表水不足促使人們利用地下水，加之原生地質(zhì)環(huán)境問題，黃河流域地下水環(huán)境污染形勢嚴峻，“雙源”(地下水型飲用水水源地及重點污染源)周邊地下水環(huán)境面臨較大的風險。

黃河流域地下水面臨的環(huán)境問題

地下水資源超采嚴重，綜合功能下降，中上游區(qū)域水生態(tài)環(huán)境存在惡化風險

黃河流域是我國生態(tài)脆弱區(qū)面積最大、脆弱生態(tài)類型最多、生態(tài)脆弱性表現(xiàn)最明顯的流域之一。2019年黃河流域淺層地下水動態(tài)監(jiān)測主要集中在流域內(nèi)的(河谷)平原(盆地或黃土臺塬)區(qū)，總監(jiān)測面積為9.28萬km2，淺層地下水蓄水量比2018年減小7.87億m3。寧夏、內(nèi)蒙古和山西3個省(區(qū))地下水超采，造成6個淺層地下水降落漏斗，與2018年同期相比，山西太原盆地的宋股漏斗中心地下水埋深增大了1.87m。陜西和河南共計有18個淺層地下水超采區(qū)，與2018年同期相比，有4個超采區(qū)平均地下水埋深增大，有5個超采區(qū)中心地下水埋深增大。地下水過量開采以及由此引發(fā)的降落漏斗區(qū)域擴大會削弱區(qū)域地下水資源、生態(tài)、地質(zhì)功能。

黃河河源生態(tài)亞區(qū)年降水量為300～400mm，屬于半濕潤—半干旱區(qū)，其水文情況影響該區(qū)域植被的生長發(fā)育，進而調(diào)控土地荒漠化進程。因此，面對草場濕地退化、湖泊干涸等問題，該區(qū)域地下水的補給、儲存、更新能力尤為重要，地下水資源的減少使地下水對該區(qū)域的供給保障作用減弱。

黃土高原生態(tài)亞區(qū)，土質(zhì)疏松、坡陡溝深、植被稀疏，水土流失面積為45.17萬km2，侵蝕模數(shù)大于8000t/(km2·a)的極強烈及劇烈水蝕面積為8.5萬km2，占全國同類面積的64%，是我國乃至世界上水土流失面積最廣、強度最大的地區(qū)。因此，面對水土流失、濕地退化等問題，該區(qū)域地下水對其地表植被、湖泊、濕地或土地質(zhì)量的良性維持作用尤為重要。地下水資源的減少使地下水對該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境維護作用減弱。

黃河流域中上游大部分屬于干旱半干旱地區(qū)，水資源較為貧乏，經(jīng)濟發(fā)展使水資源的需求量不斷增大，供需矛盾日趨突出。以地下水為主要水源的城市，地下水水位存在持續(xù)下降風險，如西寧、蘭州、銀川、太原、西安等城市。漏斗區(qū)范圍不斷擴大，導致地面沉降。地下水資源的減少使其對該區(qū)域的環(huán)境支撐作用減弱。

人為污染與環(huán)境背景疊加，地下水型飲用水水源地水質(zhì)底數(shù)不清、風險不明，安全保障難度大

除生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成地下水污染外，黃河流域地下水環(huán)境背景問題也較為突出，地下水中的一些物質(zhì)如砷、氟、碘、鹽分等存在超標問題，對縣級及以下小規(guī)模水源地、農(nóng)村分散式水源水質(zhì)安全威脅大。飲水型地方病廣泛存在，包括高氟引起的氟中毒(氟骨病、氟斑牙)，低(高)碘引起的地方性甲狀腺腫，低硒引起的克山病和大骨節(jié)病，高砷引起的地方性砷病等。黃土高原、鄂爾多斯沙蓋、山西運城北部、山東省黃河下游等地區(qū)存在高氟背景值，地下水中氟含量較高，導致出現(xiàn)地方性氟中毒現(xiàn)象。黃土高原、呂梁山西坡、青海高原等地區(qū)地下水中碘缺乏，導致當?shù)匾装l(fā)地方性甲狀腺腫。山東省黃河下游地區(qū)土壤地下水中含有豐富的碘，導致當?shù)馗叩饧谞钕倌[的流行。內(nèi)蒙古河套平原、寧夏銀川平原、山西大同盆地等地的水文地質(zhì)條件有利于砷富集，導致地下水中砷含量較高。除地級及以上飲用水水源開展定期監(jiān)測外，縣級尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村地區(qū)大多缺乏監(jiān)測，水質(zhì)底數(shù)不清，給地下水型飲用水水源安全造成嚴峻挑戰(zhàn)。

農(nóng)業(yè)活動密集，資源環(huán)境利用效率偏低導致地下水污染問題突出

黃河流域農(nóng)業(yè)面源污染面廣、量大、程度深，是地表河湖水環(huán)境污染的主因，也是地下水污染的重要原因。2018年年底，黃河流域9省(區(qū))的農(nóng)業(yè)人口占比為45.97%，第一產(chǎn)業(yè)占比為8.67%，高于全國7.9%的平均水平。黃河上、中、下游地區(qū)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境效率由高到低分布是黃河下游>黃河上游>黃河中游，農(nóng)業(yè)資源環(huán)境效率總體偏低[12]。長期的引黃灌溉和施肥導致以硝酸鹽為主要污染物的農(nóng)業(yè)面源污染，化肥的過量施用及低效率利用造成地下水中NO3- 含量增加。黃河下游地區(qū)地下水NO3- 平均含量高達45.3mg/L，黃河三角洲地區(qū)地下水中NO3- 平均含量甚至高達101mg/L。黃河下游山東省德州市潘莊引黃灌區(qū)長期存在過量施肥問題，導致土壤的養(yǎng)分結(jié)構發(fā)生較大變化，各種環(huán)境問題(如NO3- 淋失等)凸顯，10%的地下水樣品中NO3- 濃度超過《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)中NO3- 的上限值88.6mg/L。灌溉產(chǎn)生的地下農(nóng)田退水對地下水環(huán)境造成顯著威脅。2010—2019年，黃河流域地下農(nóng)田退水量達10.16億～11.62億m3，占退水總量的15.95%～17.24%。一方面，地下農(nóng)田退水可通過水力聯(lián)系匯入退水溝渠，污染地表水體，造成污染空間范圍進一步擴大;另一方面，地下農(nóng)田退水攜帶的污染物將加重淺層地下水污染，進而危及深層地下水水質(zhì)。

煤礦、石油等資源大規(guī)模開發(fā)及重工業(yè)集中分布影響地下水資源循環(huán)條件及水環(huán)境安全

黃河流域煤炭資源主要分布在中上游地區(qū)，煤炭產(chǎn)量占全國的80%左右，我國14個大型煤炭基地中9個地處黃河流域，黃河流域石油資源主要分布在中下游地區(qū)。黃河流域上游幾乎涵蓋所有西部煤炭資源區(qū)，中游經(jīng)過我國最大的產(chǎn)煤區(qū)山西、陜西等地，下游流經(jīng)勝利油田、中原油田等地。黃河流域主要資源型城市的資源類型分類見表1。缺少水資源與納污水體，影響地下水補給條件是黃河流域能源基地的通病。以山西省煤炭基地為例，其水資源供需矛盾，水環(huán)境、水生態(tài)問題日益突出。一方面，煤炭基地多位于半干旱地區(qū)，降水量在400～600mm，水資源總量及人均水資源量較少，黃河需承擔該區(qū)域生活、生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)與生態(tài)等多種供水需求;另一方面，大型煤炭基地的產(chǎn)業(yè)鏈，如煤炭開采、火力發(fā)電及煤化工行業(yè)均屬于高耗水產(chǎn)業(yè)，一個產(chǎn)出百萬噸的煤化工項目，每年一般需消耗水量上千萬噸，同時還排放大量廢。煤炭基地的大規(guī)模開發(fā)生產(chǎn)不僅改變了下墊面結(jié)構，使降雨徑流轉(zhuǎn)化關系隨之改變，還改變了地下水的補給規(guī)律，對水資源的賦存和循環(huán)條件產(chǎn)生了嚴重影響。地下水水位下降，地表河流水量減少，泉水流量下降直至干涸，沼澤地消失，導致魚類及其他生物失去了生存條件，水生態(tài)問題嚴峻。黃河流域的資源條件決定了其工業(yè)發(fā)展的重點是能源、化工、冶煉、造紙等傳統(tǒng)工業(yè)。多年來傳統(tǒng)工業(yè)的迅猛發(fā)展、工業(yè)廢水的未達標排放、城市污水處理率低，加之因河川徑流的過量開發(fā)導致的河道內(nèi)水體自凈用水不足，造成了黃河流域水污染形勢十分嚴峻，進而增加了地下水污染負荷。重工業(yè)源土壤污染的下滲遷移也是地下水污染的重要風險源?？傮w來看，工業(yè)源周邊地下水污染風險高且底數(shù)不清。

黃河流域地下水生態(tài)環(huán)境治理與保護的對策與建議

地下水對于維護黃河流域水資源安全、水環(huán)境系統(tǒng)改善及生態(tài)系統(tǒng)保護具有重要意義。針對黃河流域地下水存在的資源過度開發(fā)、環(huán)境風險不清、生態(tài)功能下降等問題，統(tǒng)籌做好地下水資源、環(huán)境、生態(tài)的保護，以地表、地下協(xié)同治理與保護的思路，做好黃河流域地下水環(huán)境保護工作。

一是開展地下水超采的治理，保障地下水資源及生態(tài)安全。借鑒華北平原地下水超采治理經(jīng)驗，通過采取“一減、一增”綜合治理措施，系統(tǒng)推進黃河流域地下水超采的治理?！耙粶p”即通過節(jié)水、農(nóng)業(yè)結(jié)構調(diào)整等措施，減少地下水超采量;“一增”即通過多渠道增加水源補給，實施河湖地下水回補，提高區(qū)域水資源承載能力。逐步實現(xiàn)地下水采補平衡，降低流域和區(qū)域水資源開發(fā)強度，保障地下水支撐地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)安全。

二是以“雙源”為重點，摸清地下水環(huán)境家底。黃河流域各地級市根據(jù)實際情況，有計劃地分步實施“雙源”調(diào)查評估項目，中央支持、地方配套，摸清“雙源”周邊地下水環(huán)境底數(shù)，完成重點風險源和地下水型飲用水水源地清單，識別“雙源”周邊地下水環(huán)境風險，構建“雙源”數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提出地下水污染分區(qū)防治措施，全面開展污染分區(qū)防治。

三是構建地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡及地表地下協(xié)同防控機制。建立長期監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和專業(yè)化平臺，實現(xiàn)地下水環(huán)境常態(tài)化動態(tài)高效監(jiān)管與預警，提升區(qū)域地表水、地下水聯(lián)防聯(lián)控的系統(tǒng)監(jiān)管能力。降低農(nóng)業(yè)面源污染、重工業(yè)廢水、廢渣不規(guī)范處置及土壤污染對地下水水質(zhì)的影響，構建源頭控制、路徑阻斷、監(jiān)測預警的地表、地下協(xié)同防控機制。

作者簡介賈永鋒：中國環(huán)境科學研究院副研究員姜永海：通訊作者，研究員，中國環(huán)境科學研究院地下水模擬與控制重點實驗室主任

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