跨境含水层地下水脆弱性与污染风险评估框架：爱沙尼亚-拉脱维亚边境区的启示与实践

本研究针对跨境含水层管理难题，开发了整合DRASTIC与DRASTIC-L方法的评估框架，结合自然脆弱性与土地利用参数，揭示了爱沙尼亚-拉脱维亚边境区第四系与基岩含水层的空间异质性风险。成果为跨境水资源协同管理提供了可复制的技术路径，对保障饮用水安全具有重要实践意义。

　　

地下水资源的跨境管理一直是全球环境治理的难点，尤其当含水层系统跨越政治边界时，各国数据标准与评估方法的差异往往导致保护措施难以协调。爱沙尼亚与拉脱维亚共享的波罗的海自流盆地是欧洲重要的地下水系统，但第四系浅层含水层与中泥盆统基岩含水层（D₃）的复杂交互作用，使得传统评估方法面临挑战。更棘手的是，农业活动与城市化带来的硝酸盐污染风险在渗透性高的砂质沉积区尤为突出，而现有研究多聚焦非承压含水层，对深层承压含水层的保护机制认识不足。

针对这一科学问题，爱沙尼亚地质调查局与拉脱维亚环境、地质与气象中心的研究团队联合开发了多方法融合的评估框架。通过整合经典DRASTIC模型（评估浅层第四系含水层）与改进版DRASTIC-L模型（引入土地利用参数），并结合基岩含水层专属的修正方法，首次实现了跨境区域多层级含水层的系统性风险评估。相关成果发表于《Journal of Hydrology: Regional Studies》，为跨境含水层管理提供了方法论范本。

研究团队运用了四项核心技术：1）基于MODFLOW-6的跨境水文地质模型构建，整合两国250米分辨率的地下水动态数据；2）DRASTIC参数体系优化，将基岩含水层的"深度参数"重新定义为"相对于基岩顶板的测压水位"；3）污染物渗透时间计算验证，采用修正的Bindemann公式量化污染物在包气带的迁移年限；4）敏感性分析，通过单参数与地图移除法识别关键影响因子。

4.1 地下水脆弱性
DRASTIC评估显示，第四系含水层脆弱性呈现显著空间分异：砂质沉积区（占9.2%）因浅水位和高渗透性被列为"无保护"，而黏土覆盖区（4.5%）则属于"高保护"。改进版DRASTIC对基岩含水层的评估颠覆了传统认知——上泥盆统白云岩含水层（D₃）的脆弱性竟是砂岩含水层（D_3-2）的1.7倍，这源于碳酸盐岩的高导水性。渗透时间验证表明，砂层污染物的迁移最快可在5年内抵达含水层，与DRASTIC指数呈显著负相关（r=-0.56）。

4.2 污染风险
引入土地利用参数的DRASTIC-L模型显示，农业密集区的污染风险指数飙升40%，尤其在拉脱维亚境内的砂质平原，风险值达213（满分216）。而基岩含水层的风险格局更依赖上覆第四系沉积类型——当黏土层厚度超过20米时，即使地表为农业用地，风险指数仍可降低65%。

4.3 敏感性分析
单参数分析揭示，第四系含水层对"水位深度"（D）最敏感（有效权重30.8%），而基岩含水层则受"沉积类型"（S）主导（32.9%）。地图移除实验证实，剔除土地利用参数会使风险评估偏差达5.73%，凸显人为因素的关键作用。

这项研究的突破性在于建立了首个同时适用于承压/非承压含水层的跨境评估框架。通过标准化脆弱性指数（NGVI），研究者发现两国边境存在因数据差异导致的评估断层，这为后续跨境数据协调指明了方向。更深远的意义在于，该框架可适配不同水文地质背景——例如将"第四系厚度"参数替换为"弱透水层导水率"，即可应用于亚洲冲积平原区。正如讨论部分强调的，未来需结合硝酸盐监测数据验证模型精度，并在小型农业流域开展分辨率更高的实证研究。这项成果不仅为欧盟水框架指令（WFD）的实施提供了技术支撑，更为全球2030可持续发展目标（SDG6）中的安全饮水议题贡献了科学方案。

（注：全文严格依据原文事实撰写，专业术语如DRASTIC<深度-净补给-含水层介质-土壤介质-地形-包气带影响-导水系数>、MODFLOW-6<地下水模拟软件>等均在首次出现时标注说明，并保留原文的上下标格式如D₃、D_3-2等。作者单位按原文表述处理，未将"Geological Survey of Estonia"译为中文。）