地下水污染及防护治理

地下水污染及防护治理范鸿杰（10级水文与水资源专业）学号：1030101081[摘要]：地下水是水资源的重要组成部分，是人类赖以生存的物质基础。它是中国北方城市重要的供水来源更是中国非常重要的战略储备资源，因此地下水环境的好坏关系到国民经济的发展和人们身体健康。然而近年来由于人类活动的影响，特别是城市生活污水、垃圾以及工业三废的排放，农业生产大量使用农药化肥等，导致地下水污染问题日益突出，严重制约着国民经济的可持续发展，威胁着人类生命的健康，同时也给环境带来了很大的压力。地下水由于其自身特点极易受到人类活动的影响而被污染。在我国地下水污染途径主要有沿海地区的海水人侵、硝酸盐污染、石油和石油化工产品的污染等。因此，必须加强对地下水的水质监测和防治工作，如加强污水的处理，回用及防止水污染的宣传教育与切断污染源，综合防治地下水污染等。[关键词]：地下水污染、污染来源、污染危害、预防措施、污染治理1地下水对整个国民经济以及人类生存的重要性。地下水资源不仅储存量大，还具有水质好、分布广泛、便于就地开采利用等优点据统计，我国约有70％的人口以地下水为主要饮用水源，在北方地区，地下水开发利用率比较高，如海河流域的地下水利用率达90％以上。在全部用水量中，地下水占50％以上。地下水的利用和保护是关系到我国经济和社会可持续发展的战略问题。但是地下水一旦由于开发和保护不当而遭受污染，不但其自净能力极弱，而且会对生态环境造成严重影响，直接对人类及其活动造成危害因此加强对珍贵的地下水资源保护具有非常重要的意义。近年来，随着我国人口的迅速增加和城市经济建设的飞速发展，使水资源的供需矛盾日益突出，水资源短缺已成为制约经济发展的严重阻碍。特别是随着城市的发展，城乡生活和工业生产污水排放量逐年增多，地表水和地下水遭受污染，水质恶化现象日趋严重。因此，查清地下水的污染源和污染物、污染途径，对地下水污染现状进行评价，提出地下水污染的防治措施，使水源地地下水的污染状况得以控制，对促进我国工农业生产的持续发展，改善城区居民饮水质量，提高居民健康水平有重要意义。1.1我国地下水资源的现状据估算我国地下水天然资源约8700亿方/年，占我国水资源31％左右。其中能直接开发利用的约2900亿方/年。我国地下水资源1/3集中分布在北方各大平原和盆地，北方地区地下水天然资源为2800亿方/年，占北方水资源总量的48％。目前地下水实际开采约747亿方/年，占全国水资源利用总量的16％。在干旱、半干旱的北方地区，地下水已成为主要供水水源，实际开采量达660亿方/年，约占北方水资源总量30％：其中华北平原地下水开采量为236亿方/年，占全区水资源利用总量的50％以上。据初步统计，全国181个大中城市中，33％城市以地下水供水为主，22％城市是地下水和地表水兼用，其余城市以地表供水为主。在华北27个主要城市中，地下水供水量占城市总用水量的87％。1.2地下水污染所带来的危害地下水的污染从污染类型来分可分为有机污染和无机污染。石油及化工产品苯及同系物、苯酚、高分子聚合物等有机物都是生物难以降解的，对人类健康危害极大的，有许多是致癌物质，可以说地下水中石化产品的广泛存在，是构成全球性恶性肿瘤的一个重要因素。人及动物饮用农药污染的地下水会引起各种怪病，如怪胎、肿瘤、皮肤及神经系统疾病等。农业灌溉水、农村家畜产生的有机废水、城镇居民产生的生活垃圾和生活污水。其中含有纤维素、淀粉、尿素、洗涤剂，还含有多种微生物，这些污染物质渗入地下水中引起水的理化指标变差，COD、BOD升高，严重者出现水质浑浊、恶臭以至于不能饮用，并且由于微生物的作用使含氮的有机物转变为亚硝酸盐和硝酸盐，长期饮用高硝酸盐浓度的地下水会引起消化道疾病、婴儿高铁血红蛋白症，导致婴儿窒息或死亡。地下水中含有超量的汞、铬、镉、砷及铅等金属元素及其化合物。每一种物质的超量存在都会对人及动物造成严重的危害。这些金属元素及其化合物在自然界生物体内都有蓄积作用，即通过生物链的传递使污染物的浓度不断扩大，造成的危害也就越来越大。它们可以在人体肝、肾、脾以及脑组织、骨组织等重要部位富集，长期饮用汞含量超标的地下水可引起肝炎、肾炎、运动失调等疾病，往往导致死亡或遗患终生。镉在人体中有很强的富集作用，饮用被镉污染的水往往会引起慢性中毒，损害人的肝、肾和骨骼等。砷及其化合物都是强毒性的，摄入超量的砷会引起慢性中毒，潜伏期可长达几年甚至几十年，最终将造成癌变或畸变。2分析地下水的污染源及其污染途径综上所述，保障地下水的水质安全以及维护良好的地下水循环系统是保障中国经济快速增长、人民安居乐业的一项重要而且刻不容缓的艰巨任务。因此要治理好地下水首先就得明确可能产生的污染源以及污染源的运动途径，然后制定出相应的预防和治理措施。2.1地下水的污染源分析向水体排放或释放污染物的来源和场所都称为水体污染源，这是造成水体污染的罪魁祸首。各种水体及其循环过程中涉及到许多类型复杂的污染源，从不同的角度可将水体污染分为多种不同的类型，就地下水污染而言，其根源有以下几种：2.1.1工业“三废”工业“三废”(废水、废气、废渣)是地下水污染的主要因素之一。工业废水如工业电镀废水、工业酸洗污水、冶炼工业废水、轻工业废水和石油化工有机废水不经过处理而排人城市下水道、江河湖海或直接排到水沟、大渗坑里，导致地下水化学污染。工业废气如SO2、H2S、CO、CO2、氮氧化物、苯并芘等物质会对大气产生煤烟型严重污染，这些污染物随降雨下落，通过地表径流进入水循环中。对地表水和地下水造成二次污染。工业废渣经风吹、雨水淋滤，其中的有毒有害物质如重金属、挥发性酚、氰化物等进入水体和土壤。其中部分随降水直接入渗，部分随地表径流往下游迁移并下渗，从而对地下水形成面状和线状污染。2.1.2城市生活污染城市生活污染源主要是生活污水和生活垃圾。生活污水主要是SS(悬浮固体)、BOD(生化需氧量)、NH4-N(氨氮)、ABS(合成洗涤剂)、P、CL、细菌等生活污水和医院排放的废水中所含污染物多为氨氮、磷、合成洗涤剂、厌氧细菌、挥发性酚、汞、病毒及放射性物质，多数排人河道、沟渠或渗坑，对地表水和地下水产生污染。生活垃圾随着日晒雨淋及地表径流的冲洗，其溶出物会慢慢渗入地下，污染地下水。2.1.3农业污染由于农业活动而造成的地下水污染源主要包括土壤中剩余农药、化肥、动植物遗体的分解以及不合理的污水灌溉等。农耕面源污染，造成农耕区地下水硝酸盐的含量严重超标。农耕区过多施用氮肥，其中约有12.5％～45％的氮从土壤中流失并污染了地下水。当然，流失的氮素也不全是来自施用的氮肥。它们引起大面积浅层地下水质恶化，其中最主要的就是NO3-N的增加和农药、化肥的污染。2.1.4沿海地区海水入侵和倒灌海水倒灌是指海水入侵淡水含水层的现象。造成海水入侵的主要原因是地下水淡水的过量开采。如果地下淡水过量开采，滨海或岛屿上淡水—海水界面可以处于不平衡状态。这是我国最突出的区域性的人为因素引发的地下水污染问题。我国北方沿海地区，进入80年代以来，出现连续多年的干旱，降雨量偏低，地下水补给量减少，但是工农业需用水量却不断增加，地下淡水“入不敷出”，海水入侵造成大批机井报废、耕地丧失灌溉能力、工业产品质量下降，更严重的是造成人、畜用水发生困难等问题。而这些问题主要发生在渤海沿岸，其中最严重的是胶东的莱州湾地区。据有关研究报告，莱州湾地区现代海水入侵面积已达733.4平方公里，其中莱州市占274.5平方公里。位于黄海沿岸的青岛市，也出现海水入侵，引起城市供水水源地的污染。3地下水水质监测和预防污染的措施从以上所描述的地下水的重要性和污染所带来的巨大危害性，使我们不得不高度重视地下水的水质情况以及地下水流动的活跃性和地下水储存量的实时变化情况。只有这样才能更好的保证地下水资源的质和量，也才能保障和促进一方经济的和谐稳定发展。因此做好地下水水质的监测和提前预防是做好这一切的前提和基础，也是最有效防止地下水污染的方法。所以下面着重从水质监测和预防地下水污染两方面来描述。3.1地下水水质监测方法简述（物探法）对于地下水质的监测，受观测孔或民用孔分布的限制，只有当污染物到达井孔时污染才有可能被发现．而此时污染已经持续很长时间，污染范围已经扩大。为了及时发现污染，将污染减小到最小化，可以利用电阻率评价地下水矿化度的方法监测地下水污染。地下水中所含各种离子、分子和化合物的总量称总矿化度，通常以水在105～110。C温度下烘干后留下的干涸残渣量来表示。一般，当总矿化度小于1克/升时为淡水，1～3克/升为微咸水，3～10克/升为咸水，10～50克/升为盐水，大于50克/升为卤水。当地下水受到污染时，地下水的矿化度会随之而升高，地层岩石的电阻率不仅与地层中组成岩石的矿物成分、岩石结构及孔隙度和孔隙结构有关，还与地下水的化学成分有关。我们需要确定影响地下水的电阻率的因素。3.1.1影响地下水电阻率的主要因素假设地下水的电阻率ρ水，值由下式决定：ρ水=1e+n+V++e−n−V−式中：n+和n-为水中的正负离子数；e+和e-为每个正负离子所带的电量；v+和v-为正负离子的迁移速度。上式表明，水中导电离子数目的电荷量以及迁移速度越大，则岩石电阻率值越低，反之则高。由此可以看出．影响水电阻率的主要因素是水的矿化度(矿化度高离子含量高)和温度(温度高离子迁移速度大)。下图即为各种溶液的电阻率与其矿化度的关系。3.1.2矿化度对地下水电阻率的影响由上图可以看出，电阻率随着水矿化度的增长呈线性下降，这对任何盐类都一样。水的矿化度有代表性的变化是从0.01到1克/升，这样大小的变化可使水的电阻率变化100倍，但在有盐溶液存在的情况下，则可达几个数量级。同事上图给出电阻率与溶盐的成份的关系曲线，在水中含有与NaCL的数值相等的KCL、CaSO4或CaCL2时，水的电阻率变化不大，但若水中溶解有HCL时，则其电阻就大不相同；在HCL和NaCL浓度相同时，水的电阻率在第一种情况下减少五倍。设水的矿化度为C水，那么对不同的溶液，其溶液的电阻率满足：Logρ水=a+b*LogC水其中b为一常数，a为一与温度有关的系数。因此我们可以看出，当温度一定时。地下水的电阻率随地下水矿化度的变化而变化，因而在一定的温度下，没有受到污染的纯净地下水的电阻率有一个固定的范围。因此，我们可以通过电法勘探监测地下水的电阻率，当电阻率不在那个固定范围时，我们可以快速确定地下水有可能受到了污染，从而尽快采取措施，将损失减小到最少。3.2预防地下水污染地下水污染一般不易被发现，不像地表水可以从水体的颜色、嗅味等物理性状来判断是否受到污染，当发现时污染已持续很长时间，污染范围已经扩大。地下水污染治理涉及受污染的土壤及含水层的治理和恢复，比地下水污染治理难度要大，费用要高。因此，对地下水污染要采取以防为主的方针。3.2.1国家相关部门应做的预防工作保护地下水的安全不仅仅是每一个公民的义务与责任，而作为维护和保障人民利益的党中央领导集体以及相关部门更应当承担起保护地下水安全的艰巨任务，因此我个人认为国家的相关权力机构应当从法律和具体措施两方面做到以下五点：（1）完善地下水环境保护的法律法规体系建设。面对地下水污染的严峻形势，以及地下水环境管理中存在的诸多问题，应进一步加强地下水污染防治的有关法律法规体系建设，为地下水环境的保护提供完备的法律依据与政策支持。（2）加强地下水监测网络建设。国家应加大对地下水环境监测基础设施的投入，建立完备的地下水监测网络，统一地下水监测的有关技术规范，不断完善水环境监测体系。对现有多部门建设的监测网络进行有效集成，建成国家地下水监测数据公用平台。（3）进行系统的全国地下水污染情况调查。我国还从未系统的开展过全国地下水污染调查工作。水质总体状况、污染来源不清，难以划分地下水质量区域、科学制定水资源保护与防治规划。因此急需开展全国地下水污染调查评价，并建立地下水污染区域的评价指标体系，为地下水污染的防治工作提供基础资料。（4）建立全国地下水污染预警与应急预案，实现大区域范围内的地下