地下水污染综述

1、地下水污染综述摘要地下水是水资源的重要组成部分,在国民经济发展中起着举足轻重的作用。随着社会和经济的发展,对地下水的依赖越来越强,不仅数量上的需求增加,而且对质量的追求亦越来越高。然而由于人类对生产生活中所产生的固体、气体和液体废物的处置不当,从不同途径对地下水环境造成的污染越来越严重,有的已对人的正常生存造成很大的威胁。地下水一旦遭到污染,要治理是需付出巨大代价的。全社会应关注地下水管理,要预防为主、防治结合,加强地下水保护。根据目前地下水出现的较多问题,加强地下水资源的质量管理,保护环境刻不容缓。全社会都应珍惜、爱惜地下水,实现水资源的可持续利用,支持国民经济的可持续发展。1【关键词】地下

2、水;污染;保护环境;可持续利用一、地下水概述1、地下水的定义：在2002年我国水利部门发布了全国水资源综合规划技术大纲其中对地下水资源进行了明确的定义：地下水是指其地理位置储存于地下的含水层中，其与降水和地表水构成一个统一的整体，与降水、地表水有直接补排关系的，并且逐年可以回复的动态水量。自治区地下水资源管理条例中对地下水定义为：埋藏于地表以下可以开采利用的水资源。在理论学术界中，不同学者对此也有不同的看法。有学者认为，所谓的地下水是在自然或人为活动下，在大气降水及各种地表水渗入地下，最后能够在地下含水层中生成、发展和演变，是自身依附于地下含水层并同地质环境密切相关的水体。2也有学者认为，地下

3、水是水资源的重要组成部分，它是指以不同形式存在于地壳岩石及土壤的各种孔隙、裂隙或洞穴中的水体，对支撑经济社会和可持续发展具有不可替代的作用；地下水资源又是重要的环境要素，直接影响和改变生态环境状况。3现今我国的法律、法规和规章中对地下水的概念没有很明确的界定，这样既给具体地下水环境保护工作带来不便，又不利于展开对地下水理论的细致研究。2、地下水的资源价值地下水为人类饮用水提供水源：地下水资源的开发利用至今，已有几百年的历史。在饮用水方面，地下水具有天然的优势，自古以来备受人类青睐，地下水由于其具有数量较为稳定、水质甘甜和处理费用低的特点，成为人类饮用水主要水源之一。在许多国家中，地下水饮用水源

4、所占的比例都很高，如法国65%、德国为72%、瑞士为84%、奥地利则高达90%以上。全球大约十五亿人口的饮水靠地下水,亚洲三分之一的人口饮水靠地下水提供,一些发展中国家的大城市,如雅加达、墨西哥城等饮水全部依赖于地下水,美国95%以上的农村人口饮用地下水。同样，我国也是主要以地下水为饮用水的国家，据统计,我国约有70%的人口以地下水为主要饮用水源,约有半数以上的城市、乡村的经济发展和生活饮用水以地下水为主要的供水水源，尤其在北方地区干旱半干旱地区,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。4全国660多个城市中,利用地下水作为饮用水的城市有400多个。全国城市总供水量中,地

5、下水的供水量占百分之三十,供水人口1.16亿,华北西北和东北地下水供水人口占城市总供水人口的比例分别高达66%,65%和47%。地下水在我国北方城市供水,尤其是生活饮用水供水中具有重要意义。地下水饮用水资源在人类进步和经济发展中占据重要位置。利用地下水进行农业灌溉。农业上的地下水利用，就是合理开发与有效地利用地下水进行灌溉或排灌结合改良土壤以及农牧业给水。农业灌溉用水约占全球总用水量的百分之七十，特别是干旱地区农业发展离不开地下水灌溉，世界上不只是中国都广泛利用地下水进行灌溉。但不合理利用污水进行灌溉，会对地下水环境造成压力。利用地下水进行农业灌溉的同时，被污染的地下水也在不断加剧着土壤环境的

6、压力，渗透到地下水中再次污染地下水。例如经过长期污灌的地区，地下水水化学类型已从原有的重碳酸硫酸钙型水演变成了重碳酸氯化钙（钙镁）型水，矿化度也比较高。5工业生产中大量利用地下水：随着世界工业化的发展,大量的地下水被用于工业生产,目前工业用水在全部用水中的份额已占了19%,且有上升趋势。现如今城市不断的高速发展，城市化水平日益提高，对地下水资源的利用提出了更高的要求。地下水水权作为商品的使用价值：地下水在经济生活中可作为一种商品被使用，地下水水权是把地下水作为一种商品在水权市场上可以自由交易，可交易的地下水水权制度允许地下水水权拥有者在市场上出售多余的水权，利用看得见的市场来配置地下水资源，提

7、高用水效率,解决现存在的地下水资源紧缺现象。通过水权交易,水权从节水成本低的用户流向节水成本高的用户,从而使社会以最低成本实现水资源的高效利用。现今世界上有许多国家建立了地下水水权市场，澳大利亚的地下水水权制度建立时间早，具有很强的代表性。3、地下水的环境价值水是一切生命机体的组成物质，也是生命代谢活动所必需的物质。地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。地下水作为水储量的一部分参与水循环，通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分；通过入渗向下运动可补给深层地下水；通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分。作为一种可以用于蓄水的介质和一种改善水质的手段，地下水的环境价值主要体现在它具有良好的

8、调蓄功能，可以平衡丰枯年水资源的利用。它跟地表水一样，也始终处于不停流动的状态。大约有10%到20%的雨水流入地下水系；反过来，从全球的角度来看，地下水为江河提供了总流量的大约30%，它对江河起着稳定作用，使雨季和旱季的落差减小到最小程度。因此，若对地下水开采过度造成严重超采，使地下水位大幅度下降，会导致依赖地下水补给的泉水干枯,河水断流,对生态环境的影响则进一步显现。具体表现在：依附其生存的水生植物及水禽相继消失，造成自然环境景观的严重破坏；原有的生态绿洲会逐渐消失，导致土地风沙化和沙漠化现象加剧，给自然环境造成很大的压力。因此，控制地下水总量，防止地下水开采过量，是保持地下水资源可持续利用

9、的有力措施。二、地下水污染现状总体上而言，我国地下水资源根据不同区位不同的地理特征，整体分布不均，基本情况可以概括为：东部沿海地区较为丰富，西部山区或高原地区较为贫乏。南方地下水资源丰富,北方相对缺乏。南、北方地下淡水天然资源分别约占全国地下淡水总量的70%和30%，全国各个地区水质情况和开采情况也各不相同，我国地下水资源开发利用量增长迅速。随着我国经济的飞速发展和我国人口数量的膨胀，发展经济和保护环境这一矛盾问题日益尖锐，特别是我国单纯依靠粗放型的经济发展方式，并以牺牲环境来取得经济利益，使环境生态问题被人们广泛关注。城市发展中，城乡生活排水和工业污水排放量逐年增多，地表水和地下水污染严重，

10、造成水质型缺水现象。地下水污染呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势。由于地下水有水层运动缓慢，污染物渗入地下不易被发现并且污染源难以确定等特点，所以治理地下水污染非常困难。我国地下水污染分布如图1所示6：图1中国地下水环境图1、地下水污染的原因地下水的污染来源十分广泛，其中地表水，降水，工业“三废”，生活污水，生活垃圾的排放，是造成地下水资源污染的主要原因。在农村，农药、化肥的大量使用，加剧了地下水环境的恶化。工业对地下水资源的污染工业生产在利用地下水的同时又以其排出的大量废气、废水和废渣直接或间接地导致地下水水质的恶化。工业生产对地下水造成的污染有面积大，威力强的特点。农业生产对地下水资源

11、的污染：我国是农作物生产大户，特别是北方地区，大量利用地下水进行农业生产活动，对地下水资源的影响日益增加。农业生产对地下水资源的影响主要分为三个方面:一是化肥和农药的使用。化肥中常含有氮肥、磷肥、钾肥等，随着灌溉用水、降水渗入地下，特别是污水灌溉，对浅层地下水造成污染；农药中含有大量的有害成分，如敌敌畏、敌百虫、六六六等不易挥发分解的物质，残留在土壤、水域及生物体内，并随着食物链逐步浓缩在动物和人体内，引起不良后果。二是生活污染物的排放。主要由粪坑、渗井、垃圾堆放场等引起，通过渗透，淋滤直接污染浅层地下水，使地下水的总硬度上升，恶化地下水环境。三是农业污水灌溉。因城市污水中常含有氮、磷、钾及有

12、机碳化物，农业中使用污水进行灌溉不仅可以节省肥料，而且使土壤肥力提高，所以现代农业中大量存在使用污水进行灌溉的方式，但长期使用污水容易造成地下水的污染，并造成农作物的减产。采矿活动对地下水资源的污染：采矿活动对地下水资源的破坏主要表现为对埋藏条件的改变，由于兴建地表水利工程改变了地表水流状况，将对地下水的均衡、埋藏状态产生重大的影响。例如太原市是山西省采矿业的集中地之一，采矿后堆积的尾矿经雨水淋滤后，极易形成地下水污染。而矿区废弃的坑道与钻孔在雨水或地表水体的影响下,恰好可能成为地下水污染的通道。同时,采矿排出的矿坑水（如采煤排水）通常pH值很低,这种酸性水渗入地下后可导致某些盐类进入含水层,

13、由此产生的盐效应促使土体中方解石、白云石溶解,使钙镁离子溶入水中,地下水的总硬度升高。生活污染对地下水资源的污染：日常生活尤其是城市生活对地下水资源的污染日益明显。二十世纪八十年代以来，我国城市经历了一个高速发展的过程。城市化率由1980年的14%发展到2007年的46%,城市人口由1980年的2.1亿发展到2007年的5.6亿。在城市高速发展的过程中,城市地质环境不断受到人类活动的改造和干扰,原有的地质环境演化趋势被破坏,城市地质环境恶化问题日益突显,尤其是地下水环境退化问题最为突出。截至2005年下半年,全国有400多个城市存在不同程度的缺水问题,地下水水质普遍下降,地下水污染范围日益扩大

14、,在253个城市主要地下水开采区,污染趋势加重的有63个。在许多缺水城市,过量开采地下水又导致了地面沉降、地裂缝、海水入侵、地面塌陷等一系列的地质灾害产生。生活污染对地下水污染具体分为两个方面：一方面生活污水的大量排放。生活污水的来源是多方面的，日常生活中的洗涤剂、生活垃圾、排泄物等构成城市居民生活污水的主要来源；医疗卫生单位以及实验室排放的有毒化学物质、污水、细菌和病毒污染物等也同样威胁着地下水的水质。另一方面，城市交通日益发达，汽车尾气的大量排放等消耗能源排出废气等造成大气的污染，这些污染物经过雨水的冲刷到达地面，其中无法有效降解的污染物成分会随之渗入地下水，造成地下水污染。72、地下水污

15、染结果2.1.生态自然景观的破坏，湿地减少,沙漠化风沙现象增多：对浅层地下水的严重超采，使地下水水位大幅度下降，原有表层水特别是沼泽湿地减少，依附其生存的水生植物及水禽相继消失，造成湿地景观的破坏；同样在干旱、半干旱地区，浅层地下水水位下降，原有的生态绿洲会逐渐消失，导致土地沙漠化现象严重。湿地有“地球之肾”之称，湿地的萎缩大大降低了其调节气候、调蓄洪水、净化水体的功能。2.2地下水降落漏斗的出现：由于对地下水的超量开采，越来越多的地下水开采量和补给量严重失衡，地下水水位持续下降，形成降落漏斗。据中国环境报报道，2005年全国地下水降落漏斗188个。在具备系统统计数据的171个地下水降落漏斗中

16、，漏斗面积扩大的有65个（面积扩大了6736平方公里）、漏斗面积缩小的有57个（面积缩小了2175平方公里）、漏斗面积保持稳定的有49个。2.3.地下水水位下降易使海水倒灌入侵，地下水水质恶化：近海地区地下水水位下降，原有的淡水空间被海水入侵，地下水盐度的增加必然导致土地盐渍化加重2.4自然界水循环受到破坏，河流断流现象的出现：地下水发挥着对河流的的补给作用，同时对维护河流和流域生态的活性有着重要的意义。由于多年集中超采地下水，使地下水位大幅度下降，导致依赖地下水补给的河流断流，在雨季河流水体反而补给地下水，从而缩短了河流丰水期的时间，加速了河流的断流。因此,查清地下水的污染源和污染物、污染途

17、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,健全地下水污染防治的法律法规，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。三、政府在治理地下水污染的职能目前，我国现行的与地下水资源保护及地下水污染防治相关的法律主要水法、水污染防治法两部大法，地下水开发利用和保护的基本法律关系己经有了基本的规范，除这两部大法对地下水污染防治的规定外，全国各地也纷纷立法，加强对地下水环境的监管。对于从事开发、利用水资源的单位，必须严格遵守国家政府批准的项目规划流程和进度进行施工；对于那些违反初始规划和操作流程擅自乱改的并造成江河湖泊水

18、资源数量下降质量降低的地区，尤其是对于造成水域使用功能显著降低、地下水超采严重、水体污染较重的地区，法律规定必须追究其相应的治理责任。对于开矿单位或者计划中建设地下相关大型工程的单位，可能会在项目进行过程中大量排水，有可能明显导致地下水水位下降、水源枯竭甚至地面塌陷的严重情况的发生，在此情况下相关采矿企业或具体从事项目建设的相关部门应当当即采取有效的补救措施；在生产过程中对其他人生活或者社会其他的生产方面造成损失的，应当依法给予补偿。具体应做到1、加强地下水水质监测工作要加强水质监测工作,建立健全环境监测体系,定期监测地下水水质。水质监测应做到定点监测与大范围内水质普查相结合,特别对比较集中的

19、城市供水水源地进行重点监测,了解和掌握水质动态。建立水质预测预报系统,达到以防为主,防治结合的目的。2、认真贯彻国家法律和法规,完善地方法规体系建设,加大执法力度要认真宣传我国已颁布的各项有关地下水的法律和法规,不断提高各级政府领导和广大群众的法制观念,坚决贯彻执行中华人民共和国水法中华人民共和国环境保护法水污染防治法等国法,进一步完善地方法规,制定科学的排污标准,实行谁污染,谁治理,谁开发,谁保护的原则。地方各级政府和有关部门要秉公执法,依法行政,加大执法力度,对超标排污,破坏水资源和水环境的各种行为,都要严肃查处,对酿成重大污染事故,造成重大经济损失的直接责任者,要依法严惩。要加强各级人大

20、,政协的监督力度,同时也要充分。发挥社会监督,新闻媒体监督的作用,以保证地下水资源保护工作健康发展。3、加强水污染防治工作、治理与保护并重治理水污染是一项长期而艰巨的任务,要从源头抓起。实施污染物排放总量控制和排污许可制度,将总量控制指标和削减目标,分解到不同级别的地区,各河区的主要企业,重点抓好建材、化工、造纸、冶炼、食品发酵、电镀、纺织印染、制革等水污染严重行业的综合治理。4、加强地下水资源的宣传教育等方面工作各级政府和有关部门应将地下水资源保护常识纳入宣传教育计划,充分利用各种媒体,广泛开展多层次,多形式的舆论宣传和科普教育,加强水资源保护宣传,增强群众保护水资源的意识。及时宣传报道先进

21、典型,公开揭露和批判违法违规行为,使全社会都要认识到水污染和水环境恶化造成的严重不良后果,使全社会都加入到治理污染和预防污染的行列,要形成以保护地下水资源为荣,污染地下水为耻。扩大公民对地下水资源保护的知情权,参与权和监督权,促进水环境保护和生态建设决策的科学化、民主化,鼓励社会团体和公民积极参与地下水资源保护工作。五、当前地下水修复技术简述自开展地下水污染治理至今,地下水修复技术在大量的实践应用中得以不断改进和创新。目前,较典型的地下水污染修复技术主要有以下3种，抽出处理(PumpAndTreat)技术,简称P&T技术；监测天然衰减(MonitorNaturalAttenuation)技术，

22、简称MNA技术；原位(InSitu)修复技术。1、抽出处理修复技术(PumpAndTreat)P&T技术是最早出现的地下水污染修复技术，也是地下水异位修复的代表性技术。自20世纪80年代开展地下水污染修复至今,地下水污染治理仍以P&T技术为主。传统的P&T技术是把污染的地下水抽出来，然后在地面上进行处理。近年来,随着污染治理研究的不断深入,该技术已有了更广泛的含义,只要在地下水污染治理过程中对地下水实施了抽取或注入的,都归类为P&T技术。P&T技术的修复过程一般可分为两大部分:地下水动力控制过程和地上污染物处理过程。该技术根据地下水污染范围,在污染场地布设一定数量的抽水井,通过水泵和水井将污染

23、了的地下水抽取上来,然后利用地面净化设备进行地下水污染治理。在抽取过程中,水井水位下降,在水井周围形成地下水降落漏斗,使周围地下水不断流向水井,减少了污染扩散。最后根据污染场地的实际情况,对处理过的地下水进行排放，可以排入地表径流、回灌到地下或用于当地供水等。P&T技术适用范围广,对于污染范围大、污染晕埋藏深的污染场地也适用。但其自身也存在一些局限性:当非水相溶液出现时,由于毛细张力而滞留的非水相溶液几乎不太可能通过泵抽的办法清除；该技术开挖处理工程费用昂贵,而且涉及地下水的抽提或回灌,对修复区干扰大；如果不封闭污染源,当停止抽水时,拖尾和反弹现象严重；需要持续的能量供给,以确保地下水的抽出和

24、水处理系统的运行,同时还要求对系统进行定期的维护与监测。由于P&T技术涉及地下水的抽提或回灌,对修复区干扰较大,该技术的使用比例已呈下降趋势。输水管净化东统抽JI污染晕图2，P&T技术示意图2、监测天然衰减技术(MonitorNaturalAttenuation)MNA技术出现的时间较晚，于20世纪90年代才开始正式用于地下水污染治理。该技术基于污染场地自身理化条件和污染物自然衰减能力进行污染修复,从而达到降低污染物浓度、毒性及迁移性等目的。另外，MNA技术还必须根据污染区域的治理目标,采用相应的监测控制技术,对地下水的自然修复过程进行监测评价。实施监测的目的主要有以下几方面:证明污染物的自然

25、衰减与预测相符合；能够监测影响自然衰减能力的环境变化因素(如:水文地质条件、地球化学条件、微生物等)；能够监测出所有潜在的有毒或易迁移转换的污染产物;证实污染晕在纵、横、垂向上没有进一步扩展；确定该修复过程对下游不会造成不良影响；验证该修复是否达到修复目标。9采用MNA技术进行地下水污染修复,一般不会产生次生污染物,对生态环境的干扰程度较小；并且该技术工程设施简单，修复费用远远低于其他修复技术。图3、AS技术示意图但该技术适用范围较窄,对区域环境和污染物自然衰减能力要求较高,一般仅适用污染程度较低、污染物自然衰减能力较强的区域。3、原位修复技术近年来,地下水原位修复技术的兴起受到人们的广泛关注。较典型的地下水原位修复技术有io：空气注入(AirSparing)修复技术(简称AS技术)、渗透性反应墙(PermeableReactiveBarrier)修复技术(简称PRB技术)等。3.1空气注入(AirSparing)修复技术：AS技术是在土壤气相抽提SoilVaporExtraction技术(简称SVE技术)的基础上发展起来的,20世纪80年代中期最早应用在德国,随后迅速发展至美国以及欧洲的其他国家。近年来,AS技术已成为地下水原位