地下水污染及防治措施

浅谈地下水污染与防治

班级：给排水101 姓名：陈姝霖 学号：03210106 日期：2013.04.20

摘要: 阐述了地下水污染对生态环境的破坏和人体健康的危害, 并根据我国地下水污染的现状与污染源分布, 提出了一些防治措施。 关键词: 地下水污染; 污染源; 防治措施

1.地下水污染

地下水污染（ground water pollution）主要指人类活动引起地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生改变而使质量下降的现象。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，因此,地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除其污染源，也得十几年，甚至几十年才能使水质复原。至于要进行人工的地下含水层的更新，问题就更复杂了。

由于矿体、矿化地层及其他自然因素引起地下水某些组分富集或贫化的形象，称为“矿化”或“异常”，不应视为污染。

地表以下地层复杂,地下水流动极其缓慢，因此,地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除其污染源，也得十几年，甚至几十年才能使水质复原。至于要进行人工的地下含水层的更新，问题就更复杂了。

图1 地下水污染

地下水污染是由于人为因素造成地下水质恶化的现象。地下水污染的原因主

要有：工业废水向地下直接排放，受污染的地表水侵入到地下含水层中，人畜粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下等。污染的结果是使地下水中的有害

成分如酚、铬、汞、砷、放射性物质、细菌、有 机物等的含量增高。污染的地下水对人体健康和工农业生产都有危害。

地下水污染与地表水污染有一些明显的不同：由于污染物进入含水层，以及在含水层中运动都比较缓慢，污染往往是逐渐发生的，若不进行专门监测，很难及时发觉；发现地下水污染后，确定污染源也不像地表水那么容易。更重要的是地下水污染不易消除。排除污染源之后，地表水可以在较短时期内达到净化；而地下水，即便排除了污染源，已经进入含水层的污染物仍将长期产生不良影响。

2.污染源、污染物

2.1污染源

进入地下水的污染物的来来源繁多，从其形成原因，基本上就是两大类：人为污染源和天然污染源。

2.1.1人为污染源

1.生活污水和生活垃圾会造成地下水的总矿化度、总硬度、硝酸盐和氯化物含量的升高，有时也会造成病原体污染。

2.工业废水和工业废物可使地下水中有机和无机化合物的浓度增加。

3.农业施用的化肥和粪肥，会造成大范围的地下水硝酸盐含量增高。农药对地下水的污染较轻，且仅限于浅层。农业耕作活动可促进土壤有机物的氧化，如有机氮氧化为无机氮（主要是硝态氮），随渗水进入地下水。天然的咸水会使地下天然淡水受咸水污染等。硝酸盐是地下水的主要污染物质，其来源有二： （1）地表污废水排放，通过河道渗漏污染地下水；城市化粪池、污水管泄 漏以及垃圾堆的雨水淋溶等。这一类污染源具有点污染的特征。

（2）农业面源污染，农耕区过多施用氮肥，其中约有12.5%～45%的氮从土壤中流失，造成农耕区地下水硝酸盐的含量严重超标。随着化肥的广泛使用，硝酸盐污染将成为一个世界性的问题，在美国对10多万口水井的调查发现，有6%的水井硝酸盐含量超过标准，20%的水井氨氮含量超标。中国进行调查的57座城市中，地下水氮超标的有46座。硝酸盐污染可以导致高铁血红蛋白症，婴儿畸形及癌症等疾病。对地下水构成威胁的还有石油、石油化工产品及各种有机合成化学物质 。

图2 地下水的污染物

4.石油和石油化工产品，经常以非水相液体（NAPL）的形式污染土壤、含水层和地下水。当NAPL的密度大于水的密度时，污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔水底板，即潜没在地下水中，并沿隔水底板横向扩展；当NAPL密度小于水的密度时，污染物的垂向运移受阻于地下水面，只能沿地下水面（主要在水的非饱和带）横向广泛扩展。NAPL可被孔隙介质长期束缚，其可溶性成分还会逐渐扩散至地下水中，成为一种持久性的污染源。这类污染通常因地下油罐泄漏造成。20世纪90年代初，北京某地发生一起恶性柴油泄漏事件，78t柴油在一周内全部渗入包气带和潜水含水层，致使附近的水源并遭受严重污染，水厂被迫停产，影响供水范围波及36㎞2。有机合成化学物质则主要来源于危险废物处置场所的淋溶和渗漏。中国科学院对京津唐地区地下水有机污染物的初步调查表明，该地区地下水中有机物种类达133种。有机污染物在地下水中含量甚微，但许多有机物毒性很大，足以引起各种健康问题。有机污染物进入包气带和含水层后，不仅其残留物可以维持数十乃至上百年，长期污染环境，而且其降解中间产物亦会污染环境，某些中间产物甚至具有更大的毒性。

此外，用灌注并孔的办法人工补给地下水时，如果回灌水含有细菌或毒物，将造成严重后果；利用污水灌溉农田而又处理不当时，也会使大范围的潜水受到影响。

2.1.2 天然污染源

天然污染源是天然存在的。地下水开采活动可能导致天然污染物进入开采含水层。天然污染物主要是海水，以及含盐高和水质差的地下水。

沿海地区的含水层，如果过量开采地下水，则可能导致海水（地下咸水）与地下淡水界面向内陆方向的推移，从而引起地下淡水的水质恶化。地下卤水亦可能产生类似的后果。我国沿海的一些城市和地区都已先后出现了上述地下咸水入侵的问题。

2.1.3污染源的分布

如果按照污染源的空间分布可分为点源、线源和面源。

点源是指污染物高度集中的地点。如城市的垃圾堆、工矿企业和城市使用的排污井（坑）等；线源包括排污河道、渠道及排污沟等；面源是指污染物随降雨入侵或大面积的污水灌溉而进入含水层。 2.2污染物

2.2.1污染物质的物理特性

按污染物质的物理特性可分为溶解物、乳状物和难溶解物。可溶解物亦称溶质，它能以分子或离子状态均匀的分散在地下水中。在一般条件下，地下水中的可溶解性污染物的浓度比较低，对地下水的物理性质，如密度、粘滞性等没有什么显著的影响。但是在某些情况下，随着污染物质在地下水中的扩散和运移过程，如地下咸水（海水）入侵、卤水运移以及地下冷热水的运移都属这种情况。 2.2.2污染物的生化性质

按照污染物的生物性质、化学性质可分为微生物、有机物、无机物和放射性物质。 微生物是指各种细菌包括病菌（如大肠杆菌）、病毒等污染物。对人体有害的有机污染物主要是酚类、多环芳烃、有机农药和洗涤剂等。地下水中的有机物在微生物的作用下发生氧化分解时，引起地下水中溶解氧的减少并导致有机物缺氧腐化。 3.污染方式 地下水污染方式可分为直接污染和间接污染两种。直接污染的特点是污染物直接进入含水层，在污染过程中，污染物的性质不变。这是对地下水污染的主要方式。间接污染的特点是，地下水污染并非由于污染物直接进入含水层引起的，而是由于污染物作用于其他物质，使这些物质中的某些成分进入地下水造成的。例如，由于污染引起的地下水硬度的增加、溶解氧的减少等。间接污染过程复杂，污染原因易被掩盖，要查清污染来源和途径较为困难。 4.污染途径 地下水污染途径是多种多样的，大致可归为四类（见表1）： 地下水污染途径分类 表1 类型 Ⅰ1 污染途径 降水对固体废物的淋滤 矿区疏干地带的淋滤和溶解 灌溉水及降水对农田到的淋滤 渠、坑等污水的渗漏 受污染地表水的渗漏 地下排污管道的渗漏 地下水开采引起的层间越流 水文地质天窗的越流 经井管的越流 污染来源 工业和生活的固体废物 疏干地带的易溶矿物 主要是农田表层土壤残留的农药、化肥及易溶盐类 各种污水及化学液体 各种污染的地表水体 各种污水 受污染的含水层或天然咸水等 受污染的含水层或天然咸水等 受污染的含水层或天然咸水等 被污染的含水层 潜水 潜水 潜水 潜水 潜水 潜水 潜水或承压水 潜水或承压水 潜水或承压水 间歇入渗型 Ⅰ2 Ⅰ3 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 连续入渗型Ⅱ1 Ⅱ2 Ⅱ3 Ⅲ1 越流型 Ⅲ2 Ⅲ3 Ⅳ1 通过熔岩发育通道的注入 通过废水处理井的注入 盐水入侵 各种污水或被污染的地表主要是潜水 水 各种污水 海水或地下水 潜水或承压水 潜水或承压水 注入径流型 Ⅳ2 Ⅳ3 5.污染类型 我国地下水污染划分为以下四个类型；一是地下淡水的过量开采导致沿海地区的海（咸）水入侵；二是地表污（废）水排放和农耕污染造成的硝酸盐污染；三是石油和石油化工产品的污染；四是垃圾填埋场渗漏污染。其中，农耕污染具有量大面广的特征，未经利用的氮肥在经过地层时通过生物或化学转化成硝酸盐和亚硝酸盐，长期饮用这种污染的地下水将可能导致氰紫症、食道癌等疾病的发生。 6.我国地下水污染现状 相对于地下水较强程度的开发利用, 地下水资源保护就显得薄弱。地下水资源的环境问题主要指地下水环境质量, 也就是地下水污染问题。据《科学通报》13 期报道: 人类活动导致塔克拉玛干沙漠水体地下水轻度污染。卫生部最新的统计显示, 2006年恶性肿瘤成为我国城乡居民的首要死因。而太湖、巢湖等地癌症村的陆续出现, 引起了人们对水污染这种环境因素与癌症发病率之间关系的广泛关注。我国地下水污染面积在不断扩大, 在我国平原地区, 目前要找出一块未被污染的地下水区域竟成了一件很不容易的事情。在水资源相对短缺的北方地区, 污染状况更加令人触目惊心,“有河皆枯, 有水皆污”并非虚言 。

由于过量开采地下水，会产生区域性的地面沉降，如我国北京、上海、天津等许多大、中城市都曾出现了地面沉降。不仅容易导致高层建筑的倾斜，而且加重了城市防洪、防潮、排涝的负担

而且在沿海地区超采地下水会破坏地下淡水与海水的压力平衡，使海水内侵，造成机井报废，人畜饮水困难，土壤盐碱化，地下水质恶化等。第三，在岩溶区开采地下水过量会造成地表塌陷，引起房屋开裂倒塌，地下管道弯裂，中断交通与电力供应等一系列灾难。地面塌陷问题在我国分布较广，但受岩溶水分布的控制，南方的发生率高于北方。超采地下水还会改变自然景观。如北京地区多处历史名泉已因地下水位严重下降而枯竭。另外，超采地下水还可能加重地震灾害 由中国地质调查局组织进行的《华北平原地下水污染调查评价》显示，华北平原有50.71%的地下水资源不能直接利用(Ⅴ类水)和需经专门处理后才可利用。 据中国地质科学院水文地质环境地质研究所专家张兆吉和费宇红介绍，华北平原包括北京、天津、河北省(市)的全部平原及河南省、山东省的黄河以北平原，是中国政治、经济中心和主要粮食生产基地。近年来，石油类污染，城市垃圾和生产生活污水的不合理处置以及农业生产农药、化肥的大量使用，造成地下水污

Ⅳ 染状况日趋加重，导致水资源供需矛盾日渐突出，并直接威胁人体健康。 2006年，中国地质调查局组织9个单位的地下水污染领域技术人员启动了“华北平原地下水污染调查评价”项目。经过4年多的调查，评价结果显示，不用任何处理直接可以饮用的地下水资源(Ⅰ～Ⅲ类水)只占24.24%，经适当处理可以饮用的地下水资源(Ⅳ类水)占25.05%。

调查表明，华北平原浅层地下水不同程度受到污染，深层地下水总体较好；地下水“三氮”污染普遍，呈面状污染特征；(类)重金属呈点污染特征，砷、铬污染较严重；有毒有害有机污染呈点状分布，呈复合污染特征；地表水体污染严重，直接威胁地下水质量；生活垃圾场对土壤、地下水造成严重的点状污染；污水灌溉，对土壤、地下水造成极大的影响。

7.地下水污染防治

7.1地下水资源的保护措施

应以预防为主。为此，必须进行必要的监测，一旦发现地下水遭受污染，就应及时采取措施，防微杜渐。最好是尽量减少污染物进入地下含水层的机会和数量，诸如污水聚积地段的防渗，选择具有最优的地质、水文地质条件的地点排放废物等。

国际上为了有效防止地下水源地污染，往往设定地下水卫生防护带，通常由戒严带、限制带和监视带构成。

第一带为戒严带，此带仅包括取水构筑物附近的范围，要求水井周围30m的范围内，不得设置厕所、渗水坑、粪坑、垃圾堆和废渣堆的污染源，并建立卫生检查制度。

第二带为限制带，此带与地一带相接，包括较大范围，要求单井或井群影响半径范围内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和使用持久性或剧毒的农药，不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水管道，并不得从事破坏深层土层活动。如含水层上有不透水的覆盖层，并与地表水无直接联系时，其防护范围可适当缩小。

第三带为监视带，应经常进行流行病学的观察，以便及时采取防治措施。下表为世界部分国家地下水源地卫生防护带划分。

各国卫生防护带的划分 表2

禁止 只允许 给水 联邦德国 Ⅰ带（井场）10（m） 澳大利亚 直接保护区 比利时 直接保护区20(m) 取水区 ？？？ 井场 直接保护区10～20（m） Ⅰ带10～20芬兰 荷兰 法国 瑞士 捷匈牙克 利 第保护一带 卫产水带 井区 直接非法定保护区10～50（m） 瑞典 英国 （m） 生限制 建筑、 农业 Ⅱ带保护100内保集水区≥（m）50～60(d) 内保护区？？？ Ⅱ带≥10010中50卫保带 内保≥100≥60间接非法定保护带下水是通过在与法定开发规划下和具有含水层补给50（d） 区（m）护带（d） 内保护区300～1000（m）50（d） 间（d） 护区（50） 2460（d） 30（m）生（d） 护（m）（地（d） 保护限制某些工业和化学、油的贮运 ⅢA带局部区 远保外保滞留10年保护区 远保护区 Ⅲ带≥200外水文围地质第保护卫生外保2（㎞） 保护护区 护区 护区 商定（m） 二区 滞留25年保护区 远离ⅢB带 补给区 ⅢA带 保区域区环境控制程序达到的） 护保护带 区 ⅢB带 补给区外边界

7.2污染地下水的处理与净化

治理地下水污染的方法按照技术性质分为物化和生物技术，包括：曝气技术、热强化技术、抽取-处理技术、水动力截获技术和综合治理技术等。

8.结语

对地下水加强管理和保护是我们保持地球生态平衡、保持国民经济可持续发展的重要手段。地下水污染是关系到每一个人切身利益的问题, 地下水污染的防治需从人人做起, 需要社会各部门的共同协作、配合, 方能起到有效防治的作用。 参考文献:

[1]孙博,浅谈地下水污染及其防治,环境经济杂志

[2]刘照昌,李广贺,朱琨,供水水文地质(第四版),中国建筑工业出版社