专门水文地质学 10 地下水的污染和防治

地下水的污染和防治地下水污染地下水污染的预防和治理地下水污染的概念地下水污染的概念概念凡是在人类活动的影响下，地下水水质变化朝着水质恶化方向发展的现象辨析产生地下水污染的原因是人类活动，尽管天然地质过程亦可导致地下水水质恶化，但它是人类所不可防止的、必然的，我们称其为“地质成因异常”地下水污染的结果或标志是水质不断恶化方向发展，不是只有超过水质标准才算污染，有达到或超过水质标准趋势的情况亦算污染如此定义，为了强调水质恶化过程，便于防治举例1：铁矿岩溶含水层监测井Fet水质标准举例2：铁矿岩溶含水层监测井Fet水质标准举例3：铁矿岩溶含水层监测井Fet水质标准SourcePollutantsPathwayTransport地下水污染污染源按物质的形成原因自然污染源，如海水等人为污染源，如废水、废渣等按行业或部门活动工业污染源农业污染源生活污染源区域性水体污染源按时间动态连续性污染源间断性污染源瞬时性污染源污染源：引起地下水污染的各种物质的来源，如各种组分、热、沙尘等工业污染源工业三废：废水、废渣、废气储存装置和输运管道的渗漏工业物的事故性泄漏农业污染源农药：杀虫剂、杀菌剂和除草剂化肥：氮肥、磷肥和钾肥动物废物：大量的氮、细菌和病毒植物残余物：需氧特性污水灌溉：多种有毒有害物质，尤其是重金属与POPs生活污染源人体的排泄物肥皂、洗涤剂、腐烂的食物等科研文教单位排出的废水成分医疗卫生部门的污水：细菌和病毒生活垃圾：挥发性脂肪酸、烃类化合物，卤代烃、邻苯二甲酸酯类、酚类……按行业和部门划分SourcePollutantsPathwayTransport地下水污染污染物概念与分类概念

凡是人类活动导致进入地下水环境，会引起水质恶化的溶解物或悬浮物，无论其浓度是否达到使水质明显恶化的程度，均称为地下水污染物按性质可分为化学污染物生物污染物放射性污染物化学污染物常见的无机污染物(Inorganic)氮污染物：NO3-、NO2-、NH3盐类：Cl-、SO42-、硬度、F-

、TDS重金属：As、Cr、Hg、Pb、Cd等毒性污染物：氰化物、砷、汞、镉、铬、铅有机污染物(Organic)：种类多，含量低，毒性大，“三致性”世界饮用水中已出现765种合成有机化合物，其中117种属于致癌的或者有关致癌的物质地下水中已发现有机污染物180多种，且数量和种类仍在迅速增加，还发现了一些没有注册使用的农药分类：生物难降解的；易降解的1．生物易降解有机污染物—耗氧有机污染物多属碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成的不稳定，在微生物作用下，都能转化为稳定的无机物主要来源于生活污水，以动植物残体为原料加工生产的屠宰、肉类加工、乳品、制革、制糖和食品等工业废水无直接毒害作用，在降解过程中会DO，使水体DO

值下降2．生物难降解有机污染物

性质稳定，不易分解，能在各种环境介质中长期存在环境内分泌干扰物（环境激素）：烷基酚、邻苯二甲酸酯等持久性有机污染物（POPs,PersistentOrganic

Pollutants

）：在生物体内积累富集、通过食物链对高营养等级生物造成危害性影响，通过蒸气可长距离迁移至遥远的偏僻地区和极地地区，在特定环境浓度下可能对接触该化学物质的生物造成有害或有毒效应有机污染物常见的几种有机污染物

多环芳烃：PAH多氯联苯：PCBs非水相流体：NAPLs（DNAPLs&LNAPLs）挥发性有机化合物：VOCs半挥发性有机化合物：SVOCs亚硝基二甲胺：NDMA持久性有机污染物：POPs苯并[a]芘：BaP多氯代二苯并二噁英：PCDDs六氯代苯：HCB六六六：BHC三氯乙烯：TCE四氯乙烯：PCE二氯乙烯：

DCE苯系物：BTEX甲基叔丁基醚

：MTBE生物污染物细菌(Bacteria)在人和动物的粪便中有400多种细菌、已鉴定出的病毒有100多种病毒(Virus)比细菌小得多，存活时间长，比细菌更易进入含水层寄生虫(Protozoa)原生动物、蠕虫及真菌放射性污染物六种放射性核素氚、碘、锶、铯、钚、镭实例1986年4月26日前苏联的切尔诺贝利核电站核爆炸事故二战期间日本广岛和长崎的原子弹SourcePollutantsPathwayTransport地下水污染污染途径的概念与分类概念污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径有助于制定正确的防治地下水污染的措施分类依据水力学特点，分为4种1、间歇入渗型2、连续入渗型3、越流型4、径流型间歇入渗型特点有毒或有害物质周期性渗入含水层受污染的对象主要是浅层地下水常与大气降雨或灌溉对应污染源一般呈固态连续渗入型特点污染方式由上而下污染物经包气带连续渗入污染源一般呈液态越流型特点污染物通过越流形式人类活动引发越流方向改变难于查清越流具体的地点及地质部位径流型特点污染物通过径流形式污染范围可能不很大污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重思考题相对于地表水，地下水污染有何特点？相对于地下水污染，天然劣质地下水治理有何难度？选择一种自己关注的污染物，论述它的来源、物化性质、监测、可能途径。SourcePollutantsPathwayTransport地下水污染污染物

在地下水中发生的水岩相互作用GroundwaterMicroorganismRock&Soil(Mineral)GasPollutants地下水中溶质迁移地下水中溶质迁移思考题1、内蒙某地浅层地下水为高砷水，为了解决当地居民饮水问题，政府部门进行了改水，开采深层承压水。但近年来，深层水中砷含量不断升高，试分析原因，指出污染源及污染途径。2、某电厂不断将冷却水排入附近的溪流，造成当地居民饮用的地下水水温升高，试分析这是否属地下水污染事件,为什么?地下水的污染和防治地下水污染地下水污染的预防和治理监控条件下的自然衰减法

（MNA,MonitoredNaturalAttenuation）地下水污染的修复监测条件下的自然衰减法美国EPA的定义依赖自然衰减作用，在同其它更有效的方法所用时间相比，属合理的时间限定内，使特定地点达到修复目的包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发、及化学或生物固定、转化或破坏等这些作用在无人为干扰的可行条件下，能够降低地下水中的污染物的数量、毒性、迁移性、体积或浓度监测条件下的自然衰减法优点污染物最终能被转化成无毒的副产物无须人为介入不会涉及到废物的重新产生或迁移费用低克服机械化修复设施所带来的局限可被用作其它人为介入的修复措施的并行或后继措施监测条件下的自然衰减法局限性时间很长进行长期监测并负担相关费用，实施机构负责受当地的水文地质条件的自然变化及人为因素的影响，包括地下水的流向、流速以及污染物的释放浓度和性质有利的水文和地球化学条件可能随着时间而发生变化，从而导致曾经稳定化了的污染物重新发生运移，对修复成果产生负面的影响含水层的各向异性可能使场地特征复杂化生物降解的中间产物（氯代乙烯）可能会比原来的化合物（三氯乙烯）毒性更大监测条件下的自然衰减法水力学方法地下水污染的修复水力学方法1、排水系统重力排水、浅井群井、深井2、注水系统补给水塘、注水井3、设置低水力传导系数的屏障可单独或联合使用构成水动力屏障系统水动力屏障系统1、重力排水——常规重力排水河流排水沟/渠水力学方法水动力屏障系统1、重力排水——使用粘土和塑料设置屏障的重力排水排水沟/渠河流水力学方法水动力屏障系统1、重力排水利用重力排水降低地下水位水力学方法水动力屏障系统1、重力排水利用重力排水与设置垂向屏障相结合的方法完全封闭污染场地水力学方法2、抽水井：降低地下水位和抽出被污染的地下水，达到控制污染物迁移和去除污染的目的改变地下水流场，防止地表水污染水力学方法水动力屏障系统2、抽水井最大限度降低地下水位，避免地下水与污染物直接接触水力学方法2、抽水井改变局部水力梯度，防止下伏含水层污染水力学方法2、抽水井改变地下水流场，限制污染范围水力学方法3、抽水和注水系统水力学方法不足污染物与水的不混溶性许多污染物在水中的溶解度相当低，极难从地下冲洗出来；污染物通过扩散进入地下水流动性有限的微孔和滞留区，冲洗十分困难；含水介质对污染物的吸附解吸的速度很慢，将吸附在土壤上的污染物冲洗下来是一个相当慢的过程。含水介质的非均质性

由于含水介质的的差异，很难预测污染物和水运动的路径水力学方法抽出-处理法是最早使用、应用最广的经典方法从污染场地抽出被污染的水，并用洁净的水置换之；对抽出的水加以处理，污染物最终可以被去除必须把对抽出-处理系统的监测作为修复措施整体必不可少的组成部分，监测系统的运行状态处理后地下水直接使用回灌稀释受污染水体，冲洗含水层加速地下水的循环流动3、抽出-处理法(PAT，PumpAndTreatment)水力学方法反应性渗透墙（PRB，PermeableReactiveBarrier

）

地下水污染的修复定义是一种原位处理技术将含适当反应物质的可渗墙横跨在污染物羽状流束的流动路径上。当被污染的水流经墙体，污染物或被去除，或被降解，污染被清除后的水继续向下游流动反应性渗透墙CasestudyPRBtoInterceptContaminantsinlandfillleachate,USAmid1930sto1981municipal&industrialPRB重点考虑