Ⅰ 请介绍下“地下水的污染与净化”的方法和原理。各位水污染控制工程专业的大虾们,小弟我先在此谢过了!
就地下水污染而言,按污染源的行业类型及其排放物的种类简述如下:
一、 工业“三废”污染源
工业“三废”(废水、废气、废渣)是地下水污染的主要因素之一。
(一)工业废水
如:(1)工业电镀废水,其主要污染成分有CN,Cr,Cd,Ni,Zn,Hg以及“三酸”(HCL,HSO4,HNO3)等;(2)工业酸洗污水,主要成分为三酸;(3)冶炼工业废水,主要污染物有铜、铝、锌、镍、镉等金属污染物质;(4)轻工业废水,主要污染物为碱类、脂、醇、醛类、氨氮、染料、硫等;(5)石油化工有机废水,污染物成分以各种硝基、氨基化合物、油类、苯酚类、醇类、酸碱类、氯化物、氰化物、各种金属化合物、有机化合物、芳烃类及其衍生物。这些有毒有害废水,若不经过处理而排入城市下水道、江河湖海或直接排到水沟、大渗坑里,都是导致地下水化学污染的主要原因。
(二)工业废气
一些典型的工业废气,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。
(三)工业废渣
工业废渣包括高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、硫铁渣、电石渣、赤泥、洗煤泥、硅铁渣、选矿场尾矿及污水处理厂的淤泥等。如冶金工业产生含氰化物垃圾造纸工业产生含亚硫酸垃圾;电子工业产生含汞垃圾;石油化工产生多氯联苯(PCBS);农药废物含酚、酚焦油垃圾及富含矿物油、碳氢化合物溶剂等垃圾;燃煤热电厂粉尘淋滤产生As,Cr,Se,Cl等。这些废渣有的天然堆放,有的埋入地下,如遇隔水不好地层,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。如沈阳、锦州、吉林等城市铬渣堆积如山,形成地下水的重要污染源。
二、 城市生活污染源
长期以来,城市的生活污水没有经过任何处理而直接排放,只是靠地表水体的自净能力来消除其中的污染物质,但水体的自净能力是有限的。据统计,我国约有80%以上的河流遭到污染,有的污染相当严重,甚至不能用于灌溉农田,同时也污染了地下水源。
(一)生活污水
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,多数排入河道、沟渠或渗坑,对地表水和地下水产生污染。任意堆放的未经处理的生活垃圾通过风吹、降水淋溶,其中的有毒有害物质进入水体也污染了地表水和地下水。
(二)生活垃圾
生活垃圾一般用埋填法处理,而这些大量被填埋于城市周围的垃圾,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,污染地下蓄水层。生活废弃物中富含有机物质和盐类,在微生物的作用下分解成有机氮→氨氮→亚硝酸盐氮→硝酸盐氮,故而在地下水中三氮检出率为10%~46%,细菌总数和大肠菌群检出率为10%~26%。因而生活垃圾,还有居民区的化粪池都是造成有机物污染的主要渠道。
三、 农业污染源
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。它们引起大面积浅层地下水质恶化,其中最主要的是NO3-N的增加和农药、化肥的污染。
(一)农药污染
农药污染对人类及动物有致癌、致畸、致突变的作用。据报道,在30年前使用于DDT的地方,目前地下水中仍然存在这种农药,且有的地方每升地下水中DDT含量超标几千倍。如今广泛使用的农药,经大气降水淋渗,较大面积地以“源”的形式构成对地下水的污染。
(二)化肥污染
一方面过量使用氮肥可使水的NO3含量、永久硬度和矿化度升高,另一方面,造成水体富营养化,当无机氮含量超过300mg/m3、总磷在20mg/m3时,就会出现富营养化,引起水生生物大量死亡。
(三)污水灌溉
许多污水中含有有毒元素及化合物,在地下水埋藏较浅,包气带渗透性较好的砂土地带,常常带来地下水的严重污染。如西安市六座污水库、20余座污水塘,蓄水30万m3以上,使渭河一、二阶地受到广泛污染。
四、 重金属及放射性污染源
重金属如Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Co、Ni、Sn及类金属As等,以Hg、Cd、Cr及As的污染最为突出;放射性污染主要是由放射性核元素引起的一类特殊污染,包括放射性水污染。天然放射性核元素以及核武器试验的沉降物、其他工业中的放射性废水及废弃物都会污染地下水,引起癌症和遗传病变。
地下水污染治理技术归纳起来主要有:物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法。
1.1物理法
物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法,概括起来又可分为:
①屏蔽法
该法是在地下建立各种物理屏障,将受污染水体圈闭起来,以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆,在受污染水体周围形成一道帷幕,从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等,原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说,物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法,多数情况下,它只是在地下水污染治理的初期,被用作一种临时性的控制方法。
②被动收集法
该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来,或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效,它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。
1.2水动力控制法
水动力控制法是利用井群系统,通过抽水或向含水层注水,人为地改变地下水的水力梯度,从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同,水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注水井处形成一地下分水岭,从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体;同时,在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水,在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散,同时在上游布置一排抽水井,抽出清洁水并送到下游注入。同样,水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法,在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。
1.3抽出处理法
抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法,可根据污染物类型和处理费用来选用,大致可分为三类:
①物理法。包括:吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。
②化学法。包括:混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。
③生物法。包括:活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同,需要指出的是,在受污染地下水的抽出处理中,井群系统的建立是关键,井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后地下水的去向有两个,一是直接使用,另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体,冲洗含水层;另一方面还可加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。
1.4原位处理法
原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点,不但处理费用相对节省,而且还可减少地表处理设施,最大程度地减少污染物的暴露,减少对环境的扰动,是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。
1.4.1物理化学处理法
①加药法。通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂,如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液,添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。
②渗透性处理床。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层,一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟,该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质,受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应,生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有:a.灰岩,用以中和酸性地下水或去除重金属;b.活性炭,用以去除非极性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成离子交换树脂,用以去除溶解态重金属等。
③土壤改性法。利用土壤中的粘土层,通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质,使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。
1.4.2生物处理法
原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施,包括添加氧和营养物等,刺激原位微生物的生长,从而强化污染物的自然生物降解过程。通常原位生物修复的过程为:先通过试验研究,确定原位微生物降解污染物的能力,然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比,最后再将研究结果应用于实际。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的,例如强化供氧技术大致有以下几种:
①生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似,都是将空气注入受污染区域底部,所不同的是生物气冲的供气量要小一些,只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。
②溶气水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人员开发的技术,它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶气水,气泡直径可小到55μm。把这种气水混合物注入受污染区域,可大大提高氧的传递效率。
③过氧化氢供氧技术。该技术是把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中,过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入,催化剂用以控制过氧化氢的分解速度,使之与微生物的耗氧速度相一致。
Ⅱ 地下水污染的方式及途径
1.地下水污染的方式
地下水污染的方式可分为直接污染和间接污染。
直接污染的特点是,地下水中污染组分直接来源于污染源,污染组分在迁移过程中,其化学性质没有任何改变。由于地下水污染组分与污染源组分的一致性,因此较易查明其污染来源及污染途径,这是地下水污染的主要方式。在地表或地下以任何方式排放污染物时,均可发生此种方式的污染。
间接污染的特点是,地下水的污染组分在污染源中的含量并不高,或低于附近的地下水,或该污染组分在污染源里根本不存在,它是污水或固体废物淋滤液在地下迁移过程中,经复杂的物理、化学及生物反应后的产物。例如:地下水硬度的升高多半以这种方式产生。
2.地下水污染的途径
地下水污染途径是复杂多样的。有人以污染源的种类而分,诸如污水渠道和污水坑的渗漏、固体废物堆的淋滤、化学液体的溢出、农业活动的污染、采矿活动的污染等,然而这种分类比较烦杂。实际上,按照水力学的特点分类更简单。按此方法,地下水污染途径可分为四类。
(1)间歇入渗型
间歇入渗型特点是,污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤,使固体废物、表层土壤或地层中的有害或有毒组分,周期性地从污染源通过包气带渗入含水层。这种渗入多半是呈非饱和状态的淋雨状渗流形式,或者呈短时间的饱水状态连续渗流形式。无论在其范围或浓度上,均可能有季节性的变化。主要污染对象是潜水。
(2)连续入渗型
连续入渗型特点是污染物随污水或污染溶液连续不断地渗入含水层。最常见的是污水聚积地段(污水池、污水渗坑、污水快速渗滤场、污水管道等)的渗漏,以及被污染地表水体和污水渠的渗漏。其主要污染对象也多半是潜水。
(3)越流型
越流型特点是污染物通过层间弱透水层以越流的形式入渗到其他含水层。这种转移通过天然途径(水文地质天窗)、人为途径(结构不合理的井管、破损的老井管等)或者人为开采引起的地下水动力条件的变化,而改变了水流方向,使污染水流通过大面积的弱透水层越流入渗到其他含水层。其污染来源可以是地下水环境本身的,也可以是外来的,它可能污染承压水或潜水。研究这一类型污染的困难之处是查清越流具体地点及地质部位比较困难。
(4)径流型
径流型特点是污染物通过地下径流的形式进入含水层,即通过废水处理井、岩溶发育的巨大岩溶通道,或者通过废液地下储存层的隔离层的破裂带进入其他含水层。海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成海水向陆地流动的地下径流。此种污染的污染物可以是人为来源,也可以是天然来源,可污染潜水或承压水。其污染范围不很大,但其污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重。
Ⅲ 污水渗坑是不是代表地下水污染了
能。电镀厂主要污染物为重金属六价铬和少量石油类直排会污染土壤、地表水和地下水,甚至植物会吸收富集转到人或动物体内。
Ⅳ 感觉很多农村人打渗井作污水处理,这样做对地下水源有影响吗
发现农村有好多人在打渗井来进行污水处理,我不知道这是哪的,我们这里是不允许农民打渗井进行污水处理的,原因很简单,这样做就会污染地下水源,甚至会改变土壤环境,造成水资源的污染。
就算是不为别人考虑,也应该想想自己,保护水资源,人人有责。
所以说有些农村的人都开始在家里挖渗井,这样的行为是应该受到阻止的,毕竟会对水资源造成影响,也会影响到我们的身体健康。
现在的农村污水处理已经非常的完善了,不像过去农村根本没有污水排出口,相信以后的农村会越来越好,也会加大对环境污染的保护,使污染降到最低,为我们营造一个舒适美丽的生活环境。
Ⅳ 工业碱水渗入地下对地下水有污染吗
会,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!!!
①目前全球大约15亿人口的饮水来源是地下水。在人们看来,地下水深藏于地下且储量大,不会遭到过多的污染。其实,如今的地下水已经危机重重。
②工业生产过程中会排出大量含有各种有毒有害元素的废水,人类通过化学、物理、生物等各种方法处理了部分工业污水,但还是会有大量废水没有经过处理而排入城市下水道、江河湖海或直接排到水沟、大渗坑里让其自行消失,这些都是导致地下水工业污染的主要原因。
③一方面,现代化的工业生产产生大量含有各种化学物质的垃圾,这些垃圾一般是露天堆置或简单填埋,垃圾中的有害物质经地表径流及雨水的冲淋而渗入地下。一些危害较大的垃圾则一般装入容器后再掩埋,但多年以后容器罐会被锈蚀腐烂,一样会使有毒有害物质渗入地下蓄水层中,最终导致地下水的严重污染。
④20世纪40年代,人类开始使用化工合成的农药来消灭病虫害,但是经过几年甚至几十年的使用,这些农药大约只有10%左右被作物吸收,还有一部分汽化进入大气中,其余全部进入土壤及地表附属物,这部分未被吸收的农药会随地表径流渗入地下蓄水层造成污染,并且有机农药在自然界存留时间较长,通过食物链的传递在生物体内富集的浓度越来越高,最终对地下水质造成更大的威胁。据报道,在30年前使用DDT的地方,目前地下水中仍然存在这种农药,且部分地区地下水中DDT含量超标几千倍。自20世纪50~60年代起,化肥使用量在逐年增加。有机氮肥、磷肥、钾肥的使用量已增加了近10倍。而这些化肥大约只有40%左右被作物吸收利用,其余的都溶于雨水及灌溉水中,最终慢慢渗入地下蓄水层中。近几年,相关部门通过对地下水监测发现,硝酸盐含量都有上升的趋势,我国北方有些地方地下水硝酸盐的含量平均超标2~5倍,有些地方甚至超标30倍以上。
⑤长期以来,城市的生活污水没有经过任何处理而直接排放,只是靠地表水体的自净能力来消除其中的污染物质,但水体的自净能力是有限的。据统计,我国约有80%以上的河流遭到污染,有的污染相当严重,甚至不能用于灌溉农田,这些污染后的地表水都成了地下水污染的源头之一。
⑥随着世界人口的增加,人类的生命活动要消耗大量的粮食、蔬菜及能源,同时也产生大量的生活垃圾,城市是人口密度极高的地方,它每天产生的垃圾量也大得惊人。这些垃圾一般用埋填法处理,而这些被填埋于城市周围的垃圾,随着日晒雨淋及地表径流的冲洗,其溶出物就会慢慢渗入地下,污染地下蓄水层,因而生活垃圾及居民区的化粪池也是造成地下水有机物污染的主要渠道。
⑦对于地下水污染的进程是缓慢的,污染源一般不是单一的,而是由土壤污染、地表水污染、各种渗滤液等在下渗的过程中不断被沿途的各种障碍物阻挡、截留、吸附、分解,最终进入地下水的。从污染源的出现到地下水的污染往往需要经历很长的时间。所以当地下水受到某些组分的严重污染时,往往是无色无味的,即使人类饮用了有毒有害组分污染的地下水,对人体的影响也只是慢性的长期效应,不易觉察。地下水一旦污染形成,很难治理,即使查明了污染原因并消除了污染源,地下水质仍需要很长的时间才能恢复。这是因为被底层阻留的污染物还会继续释放到地下水中,并且地下水流动缓慢,溶解氧含量低,微生物含量很少,自净能力差,因此地下水的污染恢复和治理要十几年甚至几十年才能见效。由于底层的阻留,地下水中的污染物含量一般是微量的,不会引起人类的急性疾病,但是却会在人体内富集,造成多系统的损伤,甚至会影响到几代人的健康。
⑧看来,地下水早已不再是人们想象当中的地下水了,其污染状况不容忽视,人类需要对地下水环境的治理高度重视起来,这样的醒悟越早越好。
Ⅵ 城市污水怎么处理最终排到哪
一般来讲,城市污水包括生活污水、工业废水、雨水径流。生活污水占绝大部分,来自我们的日常生活(洗澡、洗衣服、厨房、部分雨水、商场、单位、洗车点等等 等等都会产生污水),通过排水管网输送至集中地污水处理设施(也就是XX污水处理厂,大部分地区都有的啦)。工业废水来自产生集中的生产部门,比如工厂、 实验室、工业园区等,一般是处理至合适水质后排至污水管网,与生活污水一起处理。雨水比较特殊:除特殊地区的雨水径流作为工业废水对待外,大部分分为两种情况:经济发达的,建设单独的雨水管网,即雨污分流模式,这样生活污水送去处理,雨水可处理可排放(在中国初雨肯定有污染,但生活污水还来不及处理呢,怎 么还顾得上雨水呢?);或者不单独建设雨水管网,二者共用管网,即雨污合流模式,这种模式下,旱季不会有问题,污水全部送去处理,但在雨季下,由于水量激增,可能超过管网的容纳能力,多余的水量就会溢流出处理体系,由于这里面混合了部分污水,就形成了一定程度的污染。(从这大家也该看出来了,水处理明显受经济制约的)
那水处理后去哪了呢?一般三个去向:(1)向地表水体排放,这是最常见的啦。一般包括排放到海洋、湖泊、小河甚至沙漠等。不用担心污染,在制定排放标准时,就已经考虑到受纳水体的环境承载容量了。但要是偷排的话,那肯定要污染了。《污水综合排放标准》规定了不同场合下水质的排放标准。(2)工农业利用,水质达到一定标准,就可以利用了,如绿地灌溉、冲洗厕所、洗车、工艺用水、冷却用水、锅炉补充水等。(3)地下水回灌。部分地区由于对水资源采用过度,会导致地下水枯竭,所以需要回灌,保持一定的水量。注意哦:涉及到地下水一定要慎重,因为地下水的修复要比地表水的修复难得多得多得多得多。
Ⅶ 治理地下水污染的技术措施
治理地下水污染的技术措施不外乎四个方面:①去除污染源;②清除污染的土壤、包气带及地下水;③改变污染物的迁移路径;④增强含水层的净化能力。
1.去除污染源
将污染源从地下水防污能力较弱的地区或水源地防护区内清理出去是彻底治理地下水污染的有效办法。为此,可在污染企业中建立污水(物)处理系统,或企业间构建三废资源化系统,将废弃的有害、有毒物质回收或者再利用。在城市居民区可推广“中水”利用,以减轻生活污染负荷对环境的压力。
2.清除土壤、包气带及地下水中的污染物
长期过量使用农药、杀虫剂和污水灌溉的农田,或发生化学品泄露的仓库、加油站、垃圾填埋场等附近的土壤和包气带已被严重污染,在有可能不断释放污染物的地段,应考虑“换土”———将富集的污染物连同土壤一起挖出运走另行处理,回填未污染的土壤或填充物。对于距离水源地较近或污染浓度过高难以通过天然净化作用去除有害有毒组分的地下水,可考虑抽水净化的办法。
换土法和抽水净化法是目前世界各国普遍采用的治理方法。由于其成本较高,实施前必须查明污染区土壤包气带、地下水的污染组分浓度和危害程度,并论证这些方法的有效性和必要性。与此同时,还需要对置换的土壤、抽出的地下水作妥善处理,避免二次污染。
在地下水径流强度较大地区,也可考虑利用淋滤冲洗法和化学处理法清除土壤包气带和地下水的污染物。具体实施时,可根据污染组分的物理化学性质,用清水或加入化学试剂对土层灌注淋洗。其作用有两个:一是促进污染组分快速迁移进入地下水;二是使某些污染物生成难溶物质,使其固定在土壤中阻止进一步迁移。为防止二次污染,使用淋滤冲洗法要设计排水系统,用垂直或水平集水建筑物回收进入含水层的淋洗液。如瑞典用此方法对一个农药厂场地污染进行处理,在实施前,工厂周围浅部土层设置了密集的渗水管网,含水层中布置了许多集水管道,最终实现了清除污染物和回收淋滤液的效果,抽出的淋滤液用活性炭吸附净化,整个过程用了五、六年才完成。对于淋洗过程中产生的难溶物质要注意满足以下要求:①生成物应具有稳定的物理、化学特性,不易再次迁移;②尽量避免对其他无害组分,特别是植物生长所必需的养分造成过度耗损。
3.改变污染物的迁移路径
与清除污染源相联系的另一种思路就是改变污染物的迁移路径。具体地说,可有两种选择,一是将现有污染源搬到地下水防污能力较强的地段,或者移至地下水局部流动系统的汇区以减小其扩散能力;二是对现有污染源进行防渗漏处理,切断对地下水的污染途径。
4.增强地区环境的净化能力
增强地区环境的净化能力包括两个方面,一是增强含水层的净化能力,主要是设置反应性渗透墙,做法是在地下开挖槽沟,槽内充填可生物降解的聚合物或具有强吸附、氧化还原能力的固体液体添加剂,当污染水流经墙体时,污染物可被去除或降解;二是利用地表的植物吸纳功能和坑塘、湿地的自净作用,使地表的污染物在经过土壤或地表水体下渗途中被拦截、吸收。
Ⅷ 污染物对地下水的污染
5.2.1 地下水污染的含义
由上述已知,液体废弃物造成地下水污染是主要的环境地质问题之一,研究其形成、变化规律和防治措施,必须首先弄清地下水污染的含义。
目前对地下水污染的含义,国内外尚无统一的定义。德国马修斯教授(G.Martthess,1972)提出:“受人类活动污染的地下水,是由人类活动直接或间接引起总溶解固体及总悬浮固体含量超过国内或国际上制定的饮用水和工业用水标准的最大允许浓度的地下水;不受人类活动影响的天然地下水,亦可能含有超标准的组分,在这种情况下,亦可根据其某些组分超过天然变化值的现象而定为污染。”法国弗里德教授(J.J.Fried,1975)认为:“污染是水的物理、化学和生物特性的改变,这种改变通常会限制或阻碍地下水在各方面的使用。”美国学者米勒(D.W.Miller,1974)等在他们的论文中谈到:“Contamination和Pollution这两个词是同义词,意思是指,由于人类活动的结果使天然水质恶化到使其适用性遭到破坏的程度;……地下水通过含水层运动的天然结果,亦会使一种或多种组分的浓度增加,这种现象称为矿化。”弗里基(R.A.Freeze)和彻里(J.A.Cnerry)在1979年出版的《Ground-water》一书中谈到“凡由于人类活动而导致进入水环境的溶解物,不管其浓度是否达到水质明显恶化的程度都称为污染物(Contamination),而把污染(Pollution)一词,作为污染物的浓度已达到人们不能允许程度的状况的一个专门术语。”从上述所引用的一些论述中,可以发现一些相互矛盾的看法,主要分歧是对污染标准和污染原因两个方面的问题认识有异。
在天然地质环境及人类活动影响下,地下水中的某些组分都可能产生相对富集和相对贫化,都可能产生不合格的水质。如果把这两种形成原因各异的现象统称为“地下水污染”,在科学上是不严谨的,在地下水资源保护的实用角度上,也是不可取的。因为前者是在漫长的地质历史中形成的,其出现是无法防止的;而后者是在相对较短的人类历史中形成的,其出现是可以防止的。
在人类活动的影响下,地下水某些组分浓度的变化总是从小到大的量变过程,在其浓度尚未超标之前,实际污染已经产生。因此,把浓度变化超标以后才视为污染,实际上是不科学的,也失去了预防的意义。
因此,我们认为地下水污染的定义应该是: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,统称为“地下水污染”。不管此种现象是否使水质恶化达到影响使用的程度,只要这种现象一发生,就应视为污染。至于在天然环境中产生的地下水某些组分相对富集及贫化而使水质恶劣的现象不应视为污染,而应称为“天然异常”。
当然,在实际工作中要判别地下水是否污染及其污染程度,最好以地区背景值(或称本底值)作标准,有时也用历史水质数据,或用无明显污染来源的水质作对照值。
5.2.2 地下水污染源与污染物
5.2.2.1 地下水污染源
地下水污染源基本上可分为两大类,一是人为污染源,二是天然污染源。
人为污染源包括:各种液体废弃物,这是最普遍和数量最大的,具体特征如前5.1.2小节所述;其次为生活垃圾、工业垃圾、废矿堆与尾矿和污泥等固体废弃物;还有残留农药、化肥及农家肥等。
天然污染源主要指:海水、原生含盐量高水质差的地下水、含有害成分较高的矿体等。它们在天然条件下或是在附近合理开采地下水时,对原良好的地下水水质并不构成威胁,但若对这些污染源周围的水源地进行不合理地或过量地开采,则可能引起海水入侵、矿体有害成分扩散、原生劣质水渗入,造成地下水污染。
5.2.2.2 地下水污染物
所谓地下水污染物(或称污染组分)含义是: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,无论其浓度是否使水质恶化达到影响其使用的程度,均称为地下水污染物。地下水污染物种类繁多,按其性质大致可分为三类:
5.2.2.2.1 化学污染物
地下水中最普遍的无机污染物是、其次是Cl-、硬度(Ca2++Mg2+)和总溶解固体等。微量非金属主要是As、F等。微量金属主要有Cr、Hg、Cd、Zn等。许多为环境所关注的有机化合物含量甚微,一般为10-9级或ng/g级。
5.2.2.2.2 生物污染物
地下水中的生物污染物可分为三类,即细菌、病毒和寄生虫。在人和动物粪便中有400多种细菌,已鉴定出的病毒有100多种。在未经消毒处理的污水中,含有大量的细菌和病毒,它们可能进入含水层污染地下水。
5.2.2.2.3 放射性污染物
地下水中的放射性核素可能是人为的,如核电厂、核武器试验的散落物以及实验室和医院等部门使用的放射性同位素;也可能是天然来源的,如放射性矿床。
5.2.3 地下水污染的特点与途径
5.2.3.1 地下水污染的特点
地下水污染与地表水污染有明显的不同,其特点有二:
5.2.3.1.1 隐蔽性
即使地下水已受某些组分严重污染,但它往往还是无色、无味的,不易从颜色、气味、鱼类死亡等鉴别出来。即使人类饮用了受有毒或有害组分污染的地下水,对人体的影响也只是慢性的长期效应,不易觉察。
5.2.3.1.2 难以逆转性
地下水一旦受到污染,就很难治理和恢复。主要是因为其流速极其缓慢,切断污染源后仅靠含水层本身的自然净化,所需时间长达十年、几十年、甚至上百年。难以逆转的另一个原因是某些污染物被介质和有机质吸附之后,会在水环境特征的变化中发生解吸-再吸附的反复交替。
5.2.3.2 地下水污染途径
地下水污染途径是指污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径。研究地下水的污染途径有助于制定正确的防治地下水污染的措施。但是,地下水污染途径是复杂多样的,有人以污染源的种类分类,诸如污水渠道和污水坑的渗漏、固体废物堆的淋滤、化学液体的溢渗、农业活动的污染以及采矿活动的污染等等,这显得过于繁杂。这里介绍按照水力学上的特点分类,这显得简单明了些。按此方法,地下水污染途径大致可分为四类,详见表5.1和图5.1及图5.2。
表5.1 地下水污染途径分类
5.2.3.2.1 间歇入渗型
其特点是污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤,使固体废物、表层土壤或地层中的有毒或有害物质周期性(灌溉旱田、降雨时)从污染源通过包气带土层渗入含水层。这种渗入一般是呈非饱水状态的淋雨状渗流形式,或者呈短时间的饱水状态连续渗流形式。此种途径引起的地下水污染,其污染物质原来是呈固体形式赋存于固体废物或土壤里的。当然,也包括用污水灌溉大田作物,其污染物则是来自城市污水。因此,在进行污染途径的研究时,首先要分析固体废物、土壤及污水的化学成分,最好是能取得通过包气带的淋滤液,这样才能查明地下水污染的来源。此类污染,无论在其范围或浓度上,均可能有明显的季节性变化,受污染的对象主要是浅层地下水。
图5.1 地下水污染途径
5.2.3.2.2 连续入渗型
其特点是污染物随各种液体废弃物不断地经包气带渗入含水层,这种情况下或者包气带完全饱水,呈连续入渗的形式,或者是包气带上部的表土层完全饱水呈连续渗流形式,而其下部(下包气带)呈非饱水的淋雨状的渗流形式渗入含水层。这种类型的污染物质一般是液态的。最常见的是污水蓄积地段(污水池、污水渗坑、污水快速渗滤场、污水管道等)的渗漏,以及被污染的地表水体和污水渠的渗漏,当然污水灌溉的水田(水稻等)更会造成大面积的连续入渗。这种类型的污染对象亦主要是浅层含水层。
上述两种途径的共同特征是污染物都是自上而下经过包气带进入含水层的。因此对地下水污染程度的大小,主要是取决于包气带的地质结构、物质成分、厚度以及渗透性能等因素。
5.2.3.2.3 越流型
图5.2 地下水污染途径
其特点是,污染物通过层间越流的形式转入其他含水层。这种转移或者是通过天然途径(水文地质天窗),或者通过人为途径(结构不合理的井管、破损的老井管等),或者人为开采引起的地下水动力条件的变化〔图5.2(a)〕而改变了越流方向,使污染物通过大面积的弱隔水层越流转移到其他含水层。其污染来源可能是地下水环境本身的,也可能是外来的,它可能污染承压水或潜水。研究这一类型污染的困难之处是难于查清越流具体的地点及地质部位。
5.2.3.2.4 径流型
其特点是,污染物通过地下水径流的形式进入含水层,或者通过废水处理井,或者通过岩溶发育的巨大岩溶通道,或者通过废液地下储存层的隔离层的破裂进入其他水层。海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成海水向陆地流动的地下径流。此种形式的污染,其污染物可能是人为来源也可能是天然来源,可能污染潜水或承压水。其污染范围可能不很大,但其污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重。