欧盟地下水管理和监测体系及对我国的启示_田志仁.pdf

71ENVIRONMENTAL PROTECTION Vol.51 No.06 2023地下水是水循环的重要组成部分，它既具有补给地表水、调节气候的功能，又是保障工农业生产、维护人体健康和生态平衡的重要资源。随着我国经济社会的快速发展，局部地区地下水污染问题日益凸显，严重威胁饮水安全和人体健康1。因此，进一步理顺地下水环境管理和污染防治要求，不断健全完善监测体系，是有效监督防止地下水污染的迫切需要。本文对欧盟相关做法和经验进行了研究分析，以期为我国地下水环境管理和监测提供一定的启示。欧盟地下水管理和监测体系构建经验建立清晰明确的地下水管理目标（1）健全地下水保护法律法规体系欧盟非常注重地下水保护工作，欧洲议会与欧盟理事会通过制定关于建立欧共体水政策领域行动框架的 2000/60/EC指令（以下简称水框架指令）和关于保护地下水免受污染和防止状况恶化的2006/118/EC指令（以下简称地下水指欧盟地下水管理和监测体系及对我国的启示文/田志仁 倪鹏程 吴萌萌 李宗超 李名升 徐瑞颖The Management and Monitoring System of Groundwater in EU and Its Enlightenment to China摘 要 本文介绍了欧盟在地下水管理法律法规体系建设、管理目标确定、地下水监测网络建设与监测点位布设、地下水监测技术体系建设和评价方法确立等方面的做法与经验，并针对我国地下水环境监测现状和监督防止地下水污染的管理需求，提出如下建议：健全制度标准体系，明确地下水环境管理和监测目标；以监控地下水环境污染风险为重点，构建全面稳定的地下水环境监测网络；完善监测制度，持续开展监测评价并掌握地下水环境质量状况和变化趋势；加强技术体系建设，不断完善并统一技术和质量控制要求。关键词 欧盟；地下水；监测网络；污染风险；变化趋势；技术体系令）2等法律法规，统一、规范、促进、协调欧盟成员国地下水保护立法工作，明确地下水保护目标。发布欧盟水框架指令手册欧盟地下水指令手册3等技术规范文件，详细阐述地下水保护工作具体内容、要求和技术指南，指导并促进各项保护措施有效实施。在地下水指令的基础上，欧盟配套制定了指导文件14 地下水监测指南和指导文件16 饮用水保护区内地下水指南等地下水监测与评价技术指导文件。（2）构建遵循地下水自然属性的综合管理系统地下水流动缓慢，人为活动对其影响的显现可能需要较长时间；但一旦遭受污染，即使采取成本很高的修复措施，也难以完全去除所有污染。因此，水框架指令把地下水保护的重点放在污染预防上。同时，欧盟遵循地下水的自然属性，将地下水管理目标从保障人类利用转变为在保障人类利用的同时，兼顾地下水对水生态系统和陆地生态系统的重要性，注重“地表水地下水湿地近海水体”和“水量水质水生态系统”的一体化，对地下水与河流、湖泊、湿地和近海水体等进行系统管理，对地下水实行污染控制、水质保护以及水文条件、水生物栖息地恢复等措施。基于此，地下水指令确定的保护目标包括：防止水生态系统（包括湿地）状况恶化并逐步改善其状况；促进水资源可持续利用；减少有害物质造成的污染；逐步降低地下水污染程度；减轻洪灾和旱灾对地下水战略储备的影响。以划分的地下水体1为基本单元检查评估是否达到上述保护目标。形成持续稳定的地下水监测网络（1）基于不同监测目标构建不同类型的监测网络欧盟要求各成员国要在充分考虑成本效益的前提下，建立以风险防控为基础，覆盖主要地下水体的地下水监测网络，包括水量监测网络、水质监测网络和饮用水水源监测网络。通过监测评价地下水水量状况、水质化学状况、天然状况下水质长期变化趋势以及人类活动导致的污染物浓度长1地下水体是指一个或多个含水层内的地下水，其具有大量地下水流动或可抽取大量地下水的特点，类似于我国水文地质单元或分区的概念。国际DOI:10.14026/ki.0253-9705.2023.06.00872国际期变化趋势，保障水框架指令中的环境目标实现。不同类型监测网络的监测目标分别为：水量监测网络：监测所有地下水体的水量状况。水质监测网络：包括监督监测和运行监测两种类型。监督监测主要针对可能无法满足质量标准要求和存在污染风险的地下水体，通过连续监测评价其天然状况下的长期水质变化趋势和人类活动导致的污染物浓度长期变化趋势，评估污染风险；运行监测则针对确定已处于风险之中的地下水体和污染物浓度存在显著且持续上升趋势的地下水体。饮用水水源保护区监测网络：对饮用水水源保护区水质开展监测，确保其满足既定管理目标。地下水指令要求，地下水监测网络的构建要基于地下水体的系统概念，统筹考虑其自然特性（如地质、含水层的水力学特性，地层、相关地表生态系统及其水文条件等）和水质化学状况、外界影响因素等。同时，作为补充，地下水指令要求，在监测网络的基础上，需就某些具体的点源进行专门监测，防止其造成污染。这相当于调查性监测，如利用废弃物填埋场指令（EU）2018/850指导开展垃圾填埋监测，但其监测结果仅用于对具体污染问题进行调查分析，不纳入总体地下水质量状况和变化趋势评价。水框架指令要求，应定期（如每6年）对监测网络及其运行情况进行审核评价，并优化更新。为进行趋势评价，需要尽可能保持长时间序列的监测点位不变，同时根据需求增加点位。（2）明确监测点位设置的基本原则与方法地下水指令要求，地下水监测点位布设应能够代表目标地下水体的总体状况。结合地下水本身特性和外界影响因素，如含水层类型、流动状况、三维特性和时空变化等，对地下水体进行分组（分区）监测。考虑监测点位的空间和时间密度，基于地下水体的自然属性和污染风险，将监测点位重点集中于受外界影响较大和环境脆弱的地区，即污染风险较高的地区。地下水监测点位的设置还需确保其能提供代表性的监测信息和数据，为管理目标提供有效支持。欧盟将水环境视为一个连续统一体，地下水指令明确，监测点位布设还应考虑地下水和地表水环境目标、陆地生态系统的相互依赖性。通常情况下污染物在地下水中分布是不均匀的，其空间分布也与不同的外界影响因素（如点源和面源）的位置有关，尤其是浅层地下水的污染物含量水平变化更加明显，因此，地下水指令要求，监督监测点位应该基于地下水系统的概念模型、污染风险情况和取样位置的适宜性三个方面，按照如下原则设置：以对地下水体（组）水质总体状况进行监测为目标，涵盖不同取样点类型及用途；集中在最容易遭到污染的含水层，通常为上层，同时兼顾其他部分，以对污染物整体分布情况进行评价，获得具有代表性的结果；以处于污染风险中的水体为重点，可优化调整点位；点位数量应足以代表目标地下水体（组）的外界影响范围和主要路径，点位位置可集中在地下水最容易受到影响的区域，原则上每个地下水体（组）至少应设置3个点位；针对受外界影响较少的地下水体（组），监测点位的设置主要用来评估天然背景水平和自然趋势。运行监测主要针对不能满足水框架指令目标的水体，在监督监测期间进行。在现有监测网络中，按照如下原则和顺序确定运行监测点位：利用现有监测点位（如监督监测点位）；可支持水框架指令下不同的监测计划；具有开展综合多目标监测的可能性，如将硝酸盐指令、饮用水保护区监测、综合污染预防与控制指令和地下水指令的实施结合起来；与现有地表水监测点位存在联系。新增监测点位尽量集中在与污染风险有关的受体附近区域；在点位处进行污染状况评价和趋势评价，并区分不同的污染类型及其影响情况。必要时，将监测资源集中于最具有代表性和最敏感的污染来源和地下水脆弱区域。水框架指令提出，监测点位设置时可充分利用现有其他用途的井、泉，一方面可以降低监测成本，另一方面，取样前的洗井净化工作也较为简单。构建覆盖全流程的监测技术与质量控制体系（1）设计固定和差异化相结合的监测指标水框架指令推荐的主要监测指标包括溶解氧、pH、电导率、硝酸盐、铵、温度和主要微量离子，可根据需要选择区域内代表性的人为污染物指标及可能影响地下水的其他指标。运行监测指标包括核心监测指标和特定测定指标，可根据风险评价及污染风险来源等方面确定。（2）设置强制与灵活调整相结合的监测频次地下水指令规定，必须在每个规划周期内实施监督监测，在两次监督监测的间隔时期，至少一年开73ENVIRONMENTAL PROTECTION Vol.51 No.06 2023展一次运行监测，虽未明确规定监督监测的时长和频次，但其明确在确定监测频次时应充分考虑如下因素：趋势评价需求；监测点位地下水流向；风险评价的置信度需求；污染物浓度的季节性波动；土地利用类型，如农用地、建设用地等。基于地下水系统概念模型和现有监测数据，根据地下水系统情况和不同含水层类型等确定监测频次，变化较小的地下水体（组），起初可以每年监测两次，若一个周期（如6年）内未显著变化，可适当减少频次。据此原则，地下水指令列出了不同情况下的建议频次，每季度1次、1年2次、每年1次和6年1次不等。同时，考虑其变化情况，地下水取样的时间间隔应相同，以确保结果的可比性和趋势评估的可行性。监测频次可以定期调整，但必须持续监测以积累足够多的监测数据来说明污染变化趋势情况。（3）制定严格的取样和分析方法要求地下水指令及其相关指南明确了取样和分析方法要求，即一般情况下都应使用相关的国际标准和国家标准。地下水指令规定，在没有标准的情况下，需采用验证过的取样和分析方法。由于地下水一旦离开取样点可能很快会发生化学变化，因此要求地下水监测取样要仔细规划，选择最合适的设备和方法，以保证取样的可比性和代表性。地下水指令的相关技术指南明确，地下水取样方法必须考虑水文地质条件、监测指标的物理化学特性、检测参数的类型、取样点的特点（井深、井直径、水流等）；针对地下水的不稳定参数，应制定操作指南和程序文件，并使用校准后的专用测量设备。（4）建立全面完善的监测数据质量控制体系地下水指令对从建立地下水系统概念模型、监测网络设计、现场取样和检测、实验室分析、数据传输储存、数据分析和评价到成果报告的整个监测过程质量要求作出详细明确的规定，要求各环节都要充分考虑监测工作的系统变异性、取样和分析的不确定性与误差等。根据质量目标进行质量控制，如未能达到要求，须重新评估或重新监测。同时，地下水指令要求在进行取样和分析时，应有第三方对所采用的质量控制程序进行评价。对于实验室分析和取样服务的提供者，应该按照ISO 17025进行认证。对适合现场检测的参数，现场测量应遵循实验室测试的要求进行方法验证和质量控制。建立水质化学状况和变化趋势相结合的评价方法地下水指令规定的地下水评价包括两个方面，即地下水化学状况和污染物浓度变化趋势。地下水指令和配套的指导文件18 关于地下水状况和趋势评价的指南，详细阐述了评价地下水化学状况的标准、程序以及趋势评价和判定的方法等方面的要求。水质化学状况评价主要依据质量标准和界限值。欧盟统一规定了硝酸盐和杀虫剂质量标准值，同时，要求各成员国要将使地下水处于风险之中的污染指标值设定为最低限度的界限值，主要包括砷、镉、铅、汞、铵、氯化物、硫酸盐、三氯乙烯、四氯乙烯和电导率等。确定水质界限值的依据是：保护相关水生态系统和依赖于地下水的陆地生态系统的需求；保护饮用水及其他地下水利用用途的需求；水文地质特征，包括本底水平和水化学平衡特征；污染物来源、污染物毒理学特点与扩散特征；天然水文地质原因导致的相关指标本底水平；已有监测数据的评价分析。因此，不同地下水体水质的界限值可能存在差异。通过水质化学状况评价，可以明确超过质量标准或界限值的所有监测点位。地下水指令要求，必须对存在污染风险的地下水体中污染物浓度趋势或污染指标进行评价，包括两个方面的工作，一是识别显著且持续上升趋势，二是确定趋势扭转点。在制定监测计划时，就要考虑计划能否满足这些评价需求。基于回归分析等统计方法识别上升趋势，一要确保监测数据和信息有足够的置信度和精度来区分这种上升趋势和自然变化，二要有足够的时间积累序列数据，三要考虑地下水物理化学特征和补径排条件。对于大多数污染物，当浓度达到质量标准或达到界限值的75%甚至更低时，需采取措施来扭转其持续上升的