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庞大的常住人口、地下水超采严重并伴有局部污染、饮水安全风险放大,这是北京市高速发展所带来的副产品。在这样的压力之下,北京市政供水的质量保持着全国最高水平。国家新版《生活饮用水卫生标准》生效于2012年7月1日,其中的106项指标,北京早在奥运会前就已经执行。
并且,北京的供水水源已从原来以地下水为主,转变为地表水与地下水并重。随着南水北调中线工程的竣工,地表水会占有更大的比重。
然而,威胁并未就此解除。由于污染造成的大面积地下水质恶化,仍然难以治理和修复,清洁水资源问题将持续困扰北京。
超标逼停水厂
北京城区的供水曾经主要依靠地下水。北京兴建的第一至第八水厂,皆以地下水为水源。水资源短缺在很长时间里,都是北京发展的一个制约因素。
早在上世纪七八十年代,北京的水资源已经历过极其尴尬的局面,市区内一度出现了严重的“水荒”。原因是,由于超量开采使地下水位逐年下降,浅井干涸,深井出水量减少,加之未经处理的工业、生活污水排放,使得永定河冲积扇上的不少井因受到污染而报废。当时,市区内一半以上的地区降压供水或限时限量供水,约30%的竣工楼房因没水而无法使用,居住在清河、半壁店、十里堡、龙爪树等地的居民要在半夜爬起来接水。
截至2012年底,北京常住人口已超过2000万。城市规模的扩张和常住人口的增长,带给地下水双重压力。直观的影响是用水量攀升,地下水超采严重;而急剧增加的生活污水、生活垃圾、汽车尾气和大气降尘等,则给地下水带来潜藏的威胁。两相叠加,进一步造成适宜饮用的地下水资源捉襟见肘。
北京市水文地质工程地质大队高级工程师林健撰文称,以地下水作为供水水源的第一、第二、第七水厂,皆因水质恶化逐渐退出城市供水系统,并入其他水厂发挥补压增容的辅助作用。第三水厂也关闭了部分水源井。
恶化的地下水呈现出总硬度、硝酸盐指标严重超标。其中,硬度过高主要是给生活带来麻烦,如影响口感、水壶结垢等,对人体健康几乎没有影响。清华大学饮用水安全教研所教授张晓健告诉《财经》记者,世界卫生组织、美国和欧盟都没有在饮用水标准中规定硬度的限值。而中国在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定,总硬度以碳酸钙计,限值是450毫克/升。
硝酸盐则不容忽视。在胃肠道细菌作用下,硝酸盐可生成亚硝酸盐,而亚硝酸盐可使血红蛋白失去携氧能力,造成缺氧。婴儿对硝酸盐特别敏感,易患高铁血红蛋白症。硝酸盐超标的危害远大于总硬度超标,因此,对硝酸盐的限值指标,国家规定限值为不能超过10毫克/升。当水源为地下水时,限值可以放宽至20毫克/升。
北京市地下水资源主要分布在五大河流的平原冲击扇区,年可开采量为24.5亿立方米,另一小部分分散于山区岩石裂缝中,年可开采量约为1.8亿立方米。
张晓健介绍,北京西北部、北部和西部的地下水基本都达标。地下水总硬度和硝酸盐超标问题,大多集中在北京东南部、南部和西南部。包括丰台、大兴、通州等区域,有些水井的硝酸盐偏高,达到25毫克/升至30毫克/升;有些井的硬度达到500毫克/升至700毫克/升。
这种分布大致是由地下水流向造成的。北京的西北部是山区,也是水源地,能持续输送活水予地下水;而东南部地势较低。由此,北京的地下水流向是从西北向东南。随着地下水流动,土壤中的物质逐步溶入水里,从而在下游区域累积。
根据北京市地质矿产勘查开发局调查显示,北京市平原区地下水污染范围逐年扩大,污染深度也有加深的趋势。尤其是通州,由于处于平原的下方,浅层地下水污染程度高达5级。当地一般要打几百米深的水井,选用中层地下水。
“凡是超标过高的,都封井了;如果不是很高,则继续开采。”张晓健说。用水危机一直持续到1990年第九水厂一期工程通水后。第九水厂以密云水库的地表水为水源,逐渐占据了北京市区供水能力的“半壁江山”。
现在,北京城区还有约四成的供水来自地下。继续使用部分超标的地下水,是因为水资源捉襟见肘,如果超标就封井,将难以保证北京城区的正常供水。
凡属于市政供水的自来水,都不存在总硬度和硝酸盐超标的问题。对于超标不多的地下水,自来水厂会将其他地方的引水与之勾兑,经过配比以后,得以保证自来水中硝酸盐和总硬度都满足限值的要求。根据北京市自来水集团数据,其在城区日供水能力达300万立方米,供水用户289万余户。
然而,在市政供水覆盖范围之外,还有很多单位大院和城近郊的部分居民小区使用自备井,仅北京城区就有约3000口自备井。自备井一旦出现水质总硬度和硝酸盐超标问题,往往由于没有从别处引水进行勾兑的条件,周边居民也只能饮用超标水。
给地下水减压
为应对地下水水质恶化的趋势,北京市采取了多项措施。一方面从移除、清理污染源开始,另一方面,针对保护水井和水源地来维护地下水。
北京市环保局水和生态环境管理处处长韩永岐总结:早在20世纪70年代,整治首钢和东南郊化工区工业污染,对水源防护区内的150余个有污染企业实施了搬迁、治理;在80年代,地下储油罐渗漏污染地下水的现象日益突出,北京市对油库、加油站进行清理整顿,要求其采取有效的防渗漏措施消除污染隐患,先后撤消、限期治理了100余个油库和加油站点;关停全市范围内的采选砂石场;逐步清除和整治非正规垃圾堆放和填埋场;对于影响地下水安全的农业面源污染及畜禽养殖进行综合整治,减少污水下渗。
同时,北京市加大了对企业污水排放执法力度,严处违法排污企业。目前,北京已经不再审批需要排放污水的企业。纺织、造纸、印染等项目均不能获批,原有企业也在逐步退出。
根据林健等人的长期跟踪研究,北京地下水水质恶化的增速期是在1980年-1995年期间。进入20世纪90年代以后,随着多项环境治理工程的推进,地下水的污染范围逐渐稳定,部分地区主要污染指标有好转的迹象,但在城市下游的丰台、大兴地区,地下水污染仍不容乐观。 从上世纪80年代开始,北京还启动了一个旨在保障饮用水安全的专项,工作重点逐渐强调地下水的流域保护。按地理区域,共划定七个市级地下水水源地保护区,并在保护区内划分核心区、防护区和主要补给区,保护面积近170平方公里。比如,在核心区内有严苛的规定,除了禁止建设无关建筑、堆放垃圾、粪便和其他废弃物外,明确规定禁止其他一切污染地下水源的行为。
“功能分区划出来后,如密云水源地就没有工业和大规模人口。北京的水源保护非常好。”张晓健说。根据功能区,各区县都对辖区内的集中地下水水源地划定了保护范围,保护面积很大,约500平方公里。同时,为缓解水源危机,北京市还开辟了水质较好的新应急地下水供水水源,包括怀柔应急水源和平谷应急水源等。
北京市地下水还没有出现有机污染,其他工业污染物的含量都在限值的三分之一以下。张晓健表示,“如果到限值三分之一以上,就要引起重视;过了60%就要预警。”
不过,已被污染的水源,常规的自来水处理工艺常常无力可施,比如,水中的硝酸盐一般无法消除,只有通过反渗透工艺才能实现,但这会让成本大大增加。大兴区九龙家园小区的自备井就安装了这样的装置,结果用水成本增加到每吨12元,这比每吨2.8元的北京居民用水价格高出太多,导致很多业主的抵制,拖欠水费现象严重。
这种状况还会持续。受限于市政供水能力,自备井供水暂时无法完全替代。预计到2014年10月,南水北调中线工程建成后,湖北丹江口水库的供水进京,才可能逐步实现市政管网对自备井的替换,以解决超标水的问题。
然而,在全国范围内,大多数面临同样问题的城市无法像北京一样,获得来自外省的水资源“照顾”,也就难以舍弃从超标的地下水源地取水。尤其是受限于财力,中国等发展中国家在进行地下水保护时,通常只对部分已污染场地和预计污染场地采取有限的防治措施。
因此,要防治地下水污染,“就要求将前期规划评估做扎实,把好钢用在刀刃上”。中国科学院大学水系统安全研究中心主任王明玉说。2011年,北京率先建成一个全面的平原区地下水环境监测网系统,包括1182眼监测井,总投资8476万元。其中,有360眼井专门针对全市重点污染源。
目前,北京市环保部门正在牵头编制《北京市“十二五”土壤环境保护规划》,同期也展开了污染土壤修复试点工作。不过,对已形成的地下水污染尚未见修复建议,这再次显示了遏制地下水污染,防控是重中之重。
资料
地下水,贮存于地层空隙,包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水,主要来源于大气降水和地表水的渗入补给;同时以地下渗流方式补给河流、湖泊和沼泽,或直接注入海洋;上层土壤中的水分则以蒸发或被植物根系吸收后再散发入空中,回归大气,从而积极地参与了地球上的水循环过程,地下水是水资源的重要组成部分。
由于地下水水量稳定,水质好,是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。20世纪80年代中期,全球地下水开采量约5500亿m3/a(立方米每年),其中美国、中国、日本、澳大利亚分别为1135亿m3/a、760亿m3/a、138亿m3/a和27亿m3/a,到20世纪末,全球地下水开采量已经超过7500亿m3/a。
并且,北京的供水水源已从原来以地下水为主,转变为地表水与地下水并重。随着南水北调中线工程的竣工,地表水会占有更大的比重。
然而,威胁并未就此解除。由于污染造成的大面积地下水质恶化,仍然难以治理和修复,清洁水资源问题将持续困扰北京。
超标逼停水厂
北京城区的供水曾经主要依靠地下水。北京兴建的第一至第八水厂,皆以地下水为水源。水资源短缺在很长时间里,都是北京发展的一个制约因素。
早在上世纪七八十年代,北京的水资源已经历过极其尴尬的局面,市区内一度出现了严重的“水荒”。原因是,由于超量开采使地下水位逐年下降,浅井干涸,深井出水量减少,加之未经处理的工业、生活污水排放,使得永定河冲积扇上的不少井因受到污染而报废。当时,市区内一半以上的地区降压供水或限时限量供水,约30%的竣工楼房因没水而无法使用,居住在清河、半壁店、十里堡、龙爪树等地的居民要在半夜爬起来接水。
截至2012年底,北京常住人口已超过2000万。城市规模的扩张和常住人口的增长,带给地下水双重压力。直观的影响是用水量攀升,地下水超采严重;而急剧增加的生活污水、生活垃圾、汽车尾气和大气降尘等,则给地下水带来潜藏的威胁。两相叠加,进一步造成适宜饮用的地下水资源捉襟见肘。
北京市水文地质工程地质大队高级工程师林健撰文称,以地下水作为供水水源的第一、第二、第七水厂,皆因水质恶化逐渐退出城市供水系统,并入其他水厂发挥补压增容的辅助作用。第三水厂也关闭了部分水源井。
恶化的地下水呈现出总硬度、硝酸盐指标严重超标。其中,硬度过高主要是给生活带来麻烦,如影响口感、水壶结垢等,对人体健康几乎没有影响。清华大学饮用水安全教研所教授张晓健告诉《财经》记者,世界卫生组织、美国和欧盟都没有在饮用水标准中规定硬度的限值。而中国在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定,总硬度以碳酸钙计,限值是450毫克/升。
硝酸盐则不容忽视。在胃肠道细菌作用下,硝酸盐可生成亚硝酸盐,而亚硝酸盐可使血红蛋白失去携氧能力,造成缺氧。婴儿对硝酸盐特别敏感,易患高铁血红蛋白症。硝酸盐超标的危害远大于总硬度超标,因此,对硝酸盐的限值指标,国家规定限值为不能超过10毫克/升。当水源为地下水时,限值可以放宽至20毫克/升。
北京市地下水资源主要分布在五大河流的平原冲击扇区,年可开采量为24.5亿立方米,另一小部分分散于山区岩石裂缝中,年可开采量约为1.8亿立方米。
张晓健介绍,北京西北部、北部和西部的地下水基本都达标。地下水总硬度和硝酸盐超标问题,大多集中在北京东南部、南部和西南部。包括丰台、大兴、通州等区域,有些水井的硝酸盐偏高,达到25毫克/升至30毫克/升;有些井的硬度达到500毫克/升至700毫克/升。
这种分布大致是由地下水流向造成的。北京的西北部是山区,也是水源地,能持续输送活水予地下水;而东南部地势较低。由此,北京的地下水流向是从西北向东南。随着地下水流动,土壤中的物质逐步溶入水里,从而在下游区域累积。
根据北京市地质矿产勘查开发局调查显示,北京市平原区地下水污染范围逐年扩大,污染深度也有加深的趋势。尤其是通州,由于处于平原的下方,浅层地下水污染程度高达5级。当地一般要打几百米深的水井,选用中层地下水。
“凡是超标过高的,都封井了;如果不是很高,则继续开采。”张晓健说。用水危机一直持续到1990年第九水厂一期工程通水后。第九水厂以密云水库的地表水为水源,逐渐占据了北京市区供水能力的“半壁江山”。
现在,北京城区还有约四成的供水来自地下。继续使用部分超标的地下水,是因为水资源捉襟见肘,如果超标就封井,将难以保证北京城区的正常供水。
凡属于市政供水的自来水,都不存在总硬度和硝酸盐超标的问题。对于超标不多的地下水,自来水厂会将其他地方的引水与之勾兑,经过配比以后,得以保证自来水中硝酸盐和总硬度都满足限值的要求。根据北京市自来水集团数据,其在城区日供水能力达300万立方米,供水用户289万余户。
然而,在市政供水覆盖范围之外,还有很多单位大院和城近郊的部分居民小区使用自备井,仅北京城区就有约3000口自备井。自备井一旦出现水质总硬度和硝酸盐超标问题,往往由于没有从别处引水进行勾兑的条件,周边居民也只能饮用超标水。
给地下水减压
为应对地下水水质恶化的趋势,北京市采取了多项措施。一方面从移除、清理污染源开始,另一方面,针对保护水井和水源地来维护地下水。
北京市环保局水和生态环境管理处处长韩永岐总结:早在20世纪70年代,整治首钢和东南郊化工区工业污染,对水源防护区内的150余个有污染企业实施了搬迁、治理;在80年代,地下储油罐渗漏污染地下水的现象日益突出,北京市对油库、加油站进行清理整顿,要求其采取有效的防渗漏措施消除污染隐患,先后撤消、限期治理了100余个油库和加油站点;关停全市范围内的采选砂石场;逐步清除和整治非正规垃圾堆放和填埋场;对于影响地下水安全的农业面源污染及畜禽养殖进行综合整治,减少污水下渗。
同时,北京市加大了对企业污水排放执法力度,严处违法排污企业。目前,北京已经不再审批需要排放污水的企业。纺织、造纸、印染等项目均不能获批,原有企业也在逐步退出。
根据林健等人的长期跟踪研究,北京地下水水质恶化的增速期是在1980年-1995年期间。进入20世纪90年代以后,随着多项环境治理工程的推进,地下水的污染范围逐渐稳定,部分地区主要污染指标有好转的迹象,但在城市下游的丰台、大兴地区,地下水污染仍不容乐观。 从上世纪80年代开始,北京还启动了一个旨在保障饮用水安全的专项,工作重点逐渐强调地下水的流域保护。按地理区域,共划定七个市级地下水水源地保护区,并在保护区内划分核心区、防护区和主要补给区,保护面积近170平方公里。比如,在核心区内有严苛的规定,除了禁止建设无关建筑、堆放垃圾、粪便和其他废弃物外,明确规定禁止其他一切污染地下水源的行为。
“功能分区划出来后,如密云水源地就没有工业和大规模人口。北京的水源保护非常好。”张晓健说。根据功能区,各区县都对辖区内的集中地下水水源地划定了保护范围,保护面积很大,约500平方公里。同时,为缓解水源危机,北京市还开辟了水质较好的新应急地下水供水水源,包括怀柔应急水源和平谷应急水源等。
北京市地下水还没有出现有机污染,其他工业污染物的含量都在限值的三分之一以下。张晓健表示,“如果到限值三分之一以上,就要引起重视;过了60%就要预警。”
不过,已被污染的水源,常规的自来水处理工艺常常无力可施,比如,水中的硝酸盐一般无法消除,只有通过反渗透工艺才能实现,但这会让成本大大增加。大兴区九龙家园小区的自备井就安装了这样的装置,结果用水成本增加到每吨12元,这比每吨2.8元的北京居民用水价格高出太多,导致很多业主的抵制,拖欠水费现象严重。
这种状况还会持续。受限于市政供水能力,自备井供水暂时无法完全替代。预计到2014年10月,南水北调中线工程建成后,湖北丹江口水库的供水进京,才可能逐步实现市政管网对自备井的替换,以解决超标水的问题。
然而,在全国范围内,大多数面临同样问题的城市无法像北京一样,获得来自外省的水资源“照顾”,也就难以舍弃从超标的地下水源地取水。尤其是受限于财力,中国等发展中国家在进行地下水保护时,通常只对部分已污染场地和预计污染场地采取有限的防治措施。
因此,要防治地下水污染,“就要求将前期规划评估做扎实,把好钢用在刀刃上”。中国科学院大学水系统安全研究中心主任王明玉说。2011年,北京率先建成一个全面的平原区地下水环境监测网系统,包括1182眼监测井,总投资8476万元。其中,有360眼井专门针对全市重点污染源。
目前,北京市环保部门正在牵头编制《北京市“十二五”土壤环境保护规划》,同期也展开了污染土壤修复试点工作。不过,对已形成的地下水污染尚未见修复建议,这再次显示了遏制地下水污染,防控是重中之重。
资料
地下水,贮存于地层空隙,包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水,主要来源于大气降水和地表水的渗入补给;同时以地下渗流方式补给河流、湖泊和沼泽,或直接注入海洋;上层土壤中的水分则以蒸发或被植物根系吸收后再散发入空中,回归大气,从而积极地参与了地球上的水循环过程,地下水是水资源的重要组成部分。
由于地下水水量稳定,水质好,是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。20世纪80年代中期,全球地下水开采量约5500亿m3/a(立方米每年),其中美国、中国、日本、澳大利亚分别为1135亿m3/a、760亿m3/a、138亿m3/a和27亿m3/a,到20世纪末,全球地下水开采量已经超过7500亿m3/a。