地下水(ground water),是指賦存于地面以下巖石空隙中的水,狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國家標準《水文地質術語》(GB/T 14157-93)中,地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。 國外學者認為地下水的定義有三種:一是指與地表水有顯著區別的所有埋藏在地下水的水,特指含水層中飽水帶的那部分水;二是向下流動或滲透,使土壤和巖石飽和,并補給泉和井的水;三是在地下的巖石空洞里、在組成地殼物質的空隙中儲存的水。 地下水是水資源的重要組成部分,由于水量穩定,水質好,是農業灌溉、工礦和城市的重要水源之一。但在一定條件下,地下水的變化也會引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現象。 我國地下水監測工作開始于20 世紀50年代初,大致經過了起步、發展和探索三個階段。在20世紀50至60年代的起步階段,水利、地質部門先后在部分區域開始了主要為工農業生產及城市生活供水服務的地下水監測工作。 2021年9月15日,國務院第149次常務會議通過《地下水管理條例》,自2021年12月1日起施行。 同樣是這一年,生態環境部土壤生態環境司在京組織召開《全國地下水污染防治規劃(2011-2020年)》實施情況終期評估報告一致通過專家論證,進一步標志著《全國地下水污染防治規劃(2011-2020年)》完美收官。 該規劃作為2011-2020年的十年地下水污染防治工作的指南,給定了當時未來十年的地下水工作方向,在地下水行業內具有定海神針作用。其收官也意味著我國地下水污染防治工作逐漸走向正軌。 地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。約占全球淡水總儲量的24.7%,地下水約占全球飲用水供給的一半。是主要的淡水來源,對人類生存和發展至關重要。 同時,地下水還是生態環境系統的基本要素,對依賴地下水的生態系統,包括河流、湖泊、濕地、河口和近岸海洋等,發揮著重要的調節作用。此外,地下水也是地熱能源利用的重要載體。 然而地下水并不是取之不盡、用之不竭的。含有地下水的地層通常被稱為“含水層”(Aquifer)。地下水被開采后,有的含水層可以很快通過降水、地表水入滲等方式得以補充,而另一些含水層可能需要幾百年甚至更長的時間才能得以恢復——這一補給恢復過程所需的時間被稱為“地下水年齡”(Groundwater Age)。 地球上的地下水中,約93%的地下水年齡在百年以上。然而,頻繁的人類活動給地下含水層帶來的污染,直接威脅地下水的利用;氣候變暖帶來的全球水循環和用水需求變化,也對地下水儲備形成深遠影響。全球的地下水儲量中,年齡在百年以上的地下水約占93%(圖中水滴大小與儲量呈比例關系,來源:Gleeson et al 2016)
地下水,特別是干旱不雨地區的地下水,對人們的生產和生活起著重大的作用。但是,地下水不同于地表水,表現在以下兩個方面:一是地下水在地下不聲不響地流動,不直接受大氣降水的影響。 由于受地下周圍環境的限制,它流量較小,流速較慢,水溫較低。地下水的這個特點使它不利于污染物質的擴散和稀釋,也不利于污染物質的分解和轉化。因此,地下水的自凈能力差,不像地表水那樣可以向周圍環境迅速擴散。二是地下水潛藏在地下,不接觸外界環境,不接觸陽光,曝氣凈化和生物凈化的過程難以進行。因此,地下水一旦受到污染,要經過相當長的時間,才能清潔狀態。在中國,地下水資源總體不足,而且分布嚴重不均。中國的地下水面臨著資源短缺和環境壓力等嚴峻挑戰。根據中國科學院的研究,全國約15%區域的地下水污染組分超標,主要污染物有三氮、重金屬和有機污染物等;由于過量開采地下水,局部地區面臨著地下水資源枯竭的風險,華北平原和長江三角洲等區域發生了嚴重的地面沉降和濕地退化,黃渤海沿海多地則出現了不同程度的海水入侵。五、如何保護和可持續地利用地下水,治理地下水污染,是當務之急。地下水的可持續利用需要實現地下水補給以及消耗之間的平衡。
制圖:李承龍,依據Hiscock and Bense, 2014
隨著我國進入新的發展階段,生態文明建設被擺在全局工作的突出地位。為了加強地下水管理,防治地下水超采和污染,保障地下水質量和可持續利用,國務院于2021年10月21日發布了《地下水管理條例》,對地下水調查與規劃、節約與保護、超采治理、污染防治、監督管理、法律責任等方面做出了規定。保護地下水資源,維護水安全,支撐社會、經濟、環境的可持續發展,是許多國家和地區面臨的重大問題。要實現地下水的可持續利用,充分發揮其在社會、經濟、環境等方面的價值,就必須維持地下水消耗和補給之間的平衡,因此其可持續利用取決于三點:3)維持當前以及未來氣候模式下地下水儲備的可再生性。作為關注地下水相關研究的同志,為保護和可持續利用地下水資源,我們還需要在地下水資源形成分布與演變規律、地下水系統中物質與能量輸運、改進地下水系統的觀測和模擬、地下水與環境經濟社會的紐帶關系等方面做出更多努力。