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我国地下水污染现状分析及防治研究进展

学生：生命科学与化学系，应用化学专业，122572010022，范辉祥

课程：环境化学

任课老师：杨文卿

【摘要】地下水是人类宝贵的淡水资源，由于受到人类活动的影响，目前却在遭受着日益严重的污染，地下水污染防治迫在眉睫。本文介绍地下水资源现状、地下水污染状况、污染的途径和污染防治的研究进展，并分析中国地下水污染防治中存在的主要问题，最后对地下水修复技术等进行了讨论并提出了建议，努力做到以预防为主、防治结合为方针，积极采取各种应对措施在开发中保护、在保护中开发，把城市地下水资源的可持续利用作为战略目标。

【关键词】地下水污染；现状分析；来源危害；防治；建议

1.前言

地下水是水资源的重要组成部分，已经成为城市和工农业用水的主要水源。在干旱、半干旱地区，地下水则是主要的、甚至是唯一的可用水源。由于地下水自净能力较弱，一旦受到污染，将难以更新和恢复，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。关于地下水污染的定义，目前无比[1]较统一、完整的表述。中国地质调查局地质调查技术标准(DD2008—011)对地下水污染进行了明确的定义：地下水污染(Groundwater Contamination)指在人类活动影响下，地下水水质向着恶化方向发[2][3]展。许可认为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，就应该视为污染。大量未经处理或未达到一定排放标准的生活和工业污水的无序排放、工业废水和城市垃圾填埋场渗滤液的泄漏、农药化肥的生产及超量施用、生活和工业有害固体废弃物的强对地下水污染的防治，开发相应的一些高新技术来挽救我们日益恶化的地下水环境，是我们当前所面临的一项迫切的任务。

2.地下水资源现状及污染状况

2.1 地下水资源现状

全国地下淡水的天然补给资源约为每年8840亿m3，占水资源总量的三分之一，其中山区6560亿 m3，平原区2 2 8 0 亿m3；地下淡水可开采资源为每年3530亿m3，其中山区为1970亿m3，平原区为1560亿m3。按赋存介质划分，地下水主要有孔隙水、岩溶水和裂隙水三种类型，孔隙水天然淡水资源量每年2500 亿m3，可开采资源量每年1686 亿m3，岩溶水天然淡水资源量每年2080亿m3，可，开采资源量每年870亿m3，裂隙水天然淡水资源量每年4260亿m3可开采资源量每年971亿m3。总体上，中国地下水资源地域分布差异明显，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％。北方地区70％ 的生活用水、60％的工业用水和4 5 ％的农业灌溉用水来自地下水。据统计，全国181个大中城市，有61个城市主要以地下水作为供水水源，40个城市以地表水、地下水共同作为供水水源，全国城市总供水量中地下水的供水量占30％。

2.2 地下水污染状况

中国90％城市地下水不同程度遭受无机和有机有毒有害污染物的污染，已呈现由点向面、由浅到深、由城市到农村不断扩展和污染程度日益严重的趋势。地下水中的污染物质按种类和性质可分为 4[4]大类 即无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物、无机有毒物，此外还有放射性物质、生物污染和热污染等。其中比较主要和常见的是无机类型和有机污染类型。2.2.1 无机污染物类型(1)砷离子

地下水中As的污染源一般来自自然界中岩石的风化溶解等，垃圾填埋场或化工厂也可能产生As污染。As在地下水中的存在形式大多是砷酸根(AsO43--)与亚砷酸根(AsO33--)。As的毒性或对环境的危害不仅和总量有关，更大程度上取决于其不同的化学形态。

(2)铬离子

Cr(Ⅲ)是人体必需的金属离子，但是若浓度过高，或以Cr(Ⅵ)的形式存在，则对人体产生相当大的毒害。进入人体可危害肾脏和心肌，离子态的 Cr(Ⅵ)Cr(Ⅵ)由于其氧化性和对皮肤的高渗透性，[5]接触皮肤，被认为有致癌作用，并发生变态反应其国家标准限量为50u g /L，是实施总量控制的指标[6-7]之一。

(3)汞离子

Hg污染源有电池、杀菌剂等化工产品生产，采矿冶金、废物处置及煤烟沉降等。Hg对人的身体有极大的危害，而且一旦转化成有机汞，其毒害更大。20世纪发生在日本的“水俣病”就是因为甲基汞中毒。许多在建与Hg相关的化工厂或冶金企业附近，水中的Hg污染都比较严重，国家标准Hg的限量为1 ug /L。

(4)铅离子

地下水中的Pb有可能被植物吸收，通过食物链和饮用水进入动物和人体，进而影响人类健康。研究发现，成人每天摄人量 1mg以上时一会造成慢性铅中毒。Pb对人类健康的影响具有不可逆性和远期效应，Pb能对人体的多种组织器官产生危害。

(5)氟离子

氟是地球表面分布最广的元素之一，同时也是一种人体必不可少的微量元素。饮用水适宜的氟浓度为0.5～1.0mg/L。当饮用水缺氟时，易患龋齿病，但摄取过量的氟又会损害人体健康。

(6)硝酸根离子

硝酸盐的污染来源主要为化肥的使用、动物排泄物、空气中氮氧化物的沉降等。婴儿摄人硝酸盐会产生低血氧，其质量浓度超过 4 m g /L与非霍奇金淋巴瘤有关，食管癌、胃癌与致癌物亚硝胺及其前

[8-9]体物 N O3--和N O2--的分布有明显的相关。2.2.2 有机污染物类型（1）城市污水和工业废水

氯代溶剂广泛应用于脱脂、干洗等现代工业中对地下水质的威胁最大，普遍出现在城市地下水中。在美国，大城市和小城镇地下水都普遍发现污染。美国环保局对39个小城镇地下水供水水源地的检 测

[10]结果表明，在处理过或未处理过的地下水中都发现了11种挥发性氯代链烃。

（2）城市垃圾填埋

在一些填埋场和堆放场，随着时间增长，场下的土壤对大部分有机污染物的吸附达到饱和，甚至过

[10]饱和，达到最大吸附量后，污染物会沿着地下水流向作扇形扩散，而造成地下水污染。

（3）石化污染

水源的工业城市，由于一系列的石化生产企业坐落在水源地上，生产、储存与运输过程中的泄漏，污水的不合理排放，使得地下水遭受不同程度的污染，己直接影响到当地人民的生活及工农业生产的发[11]展。

（4）农用化学药剂的施用

农药也是一种全球性的地下水有机污染物，欧共体是世界上最大的农药用户，亚洲地区使用的农药超过 3 0 0种。

（5）空气中污染质的沉降

大气中有机污染物质的干湿沉降也是地下水中有机污染质的来源之一，如多环芳烃类。

3.地下水污染的途径

3.1 间歇入渗型

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深入含水层。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 q 饱水状态连续浚流形式。此种污染，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。

3.2 连续入渗型

污染物随污水或污水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。

3.3 越流型

污染物通过层间弱透水层以越流的形式转移到其他含水层。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而改变了水流方向，是污染水流通过大面积的弱透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，它可能污染承压水也可能污染潜水。研究这一类型污染的困难之处是难于查清越流具体地点及地质部位。

3.4 径流型

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，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，可能污染潜水也可能污染承压水。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。

4.地下水资源污染的危害

(1)严重损害居民的身心健康，导致霍乱、血吸虫病、痢疾等疾病的流行。水资源是人类的生命

之源，人们的生存离不开水。但是饮用了被污染的水，人们就会产生疾病甚至死亡。

(2)由于地下水平均循环时间很长，在接近水位地方的往往是一年左右，而在深处蓄水层的循环时间可以长达数千年，所以一旦被污染，很难被清除，当然更无法被有效利用。但是水资源作为工业的血液和农业的命脉，支撑着人类社会经济的发展，一旦可用地下水资源受到严重污染，就会严重制约城市经济发 展和社会进步。而为了维持城市正常运转，人们不得不花费人力、物力和财力寻找新的水源。

(3)地下水污染近几年来在许多地方突出地表现出来，从污染物类型来分分为有机物污染和无机物污染。石油及化工产品苯及其同系物、苯酚、高分子聚介物等有机物都是生物难以降解，对人类健康危害极大的，有许多是致癌物质，所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。地下水中含有超量的汞、铬、氟、砷及铅 等金属元素及其化合物，每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集作用，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。它们可以在人体的肝、肾、脾以及脑组织、骨组织等重要部位富集，长期饮用含超标汞的地下水会引起肝炎、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，饮用被镉污染的水会引起慢性中毒，损害人的肝、[12]肾和骨骼等。

5.地下水污染防治的研究进展

国外，尤其是欧美自20世纪70年代以来在地下水污染点源污染治理方面取得了较大的进展，涌现出了许多地下水污染的预防及治理方法。中国在地下水污染调查及地下水污染物迁移转化模式方面已做了一些基础性工作，但地下水污染治理技术刚刚起步，工程应用实例不多。1980年初首先由山东省地质局等单位在济宁市郊区进行了现场试验研究工作，并建立了中国第一个为预测地下水污染发展趋势的[13]地下水水质模型。1 9 8 2年武汉水利电力学院应用伽辽金有限元法求解了在渗流区有抽水井条件下的[14]二维溶质迁移及在自由表面上有人渗补给时二维渗流中的溶质迁移问题。此后，许多学者开始进行这方面的理论和工程应用研究。其中对流弥散模型是使用最多的数学模型，许多研究者将该模型加 以修

[15-17]正以使模型适 用于不同的工程情况。国家环保局与清华大学于1991年一1995年以山东淄博大武

[18]水源地石油类污染为研究对象，深入开展了一系列室内和现场试验研究，在10k m² 范围内布置了213口抽水井和观测井。监测资料表明，该地区地下水中石油类污染物浓度平均达 到1.0m g /L，最高达到30m g /L。

[19]胡国臣、张清敏等采用室内土柱实验法，研究了向土壤中掺人活性炭纤维对地下水硝酸盐氮污染的防治效果。结果表明，将活性炭纤维掺人土壤中，可以强化土壤反硝化作用，防止硝酸盐氮对地下水的污染。这种防治技术简单、有效，并且能增加土壤的肥力和保墒能力，环境效益和经济效益皆佳。吕[20]春玲、李烨等通过对乌鲁木齐市地下水污染现状、污染源及污染途径分析，认为工业废水、生活污水、固体废弃物、农药和化肥等是造成地下水污染的主要原因，并针对某地区、市具体情况提出了相应的水环境污染防治、水资源保护利用对策。

6.存在的主要问题及建议

6.1存在的问题

中国现行的有关防治地下水污染的法律法规不健全，难以支撑地下水污染防治工作的开展与实施；中国的地下水管理涉及多个管理部门，在地下水的管理与保护中，各管理部门的管理权限虽然有交叉，但地下水污染防治的监督管理的责任分工却不明确，各个管理部门之间又缺乏有效的综合协调机制，人为地将一种资源的开发利用与保护割裂开来，造成多头管理，使得地下水污染防治的监管责任无法明确，地下水污染监测没有形成统一的监测网络和管理体系，监测制度不统一，监测工作管理不到位；中国缺乏对区域地下水污染的实时监控，缺少国家级地下水污染防治的预警评价与信息系统、应急保障体系，遇到突发或长期污染事件，难以准确迅速地采取有效控制措施；卓屠地下水污染坊治技术研发与工程实

践都处于落后状态，地下水污染控制与修复技术体系尚未形成，一旦发生严重的地下水污染，很难及时有效地进行处理，所造成的环境与生态破坏很可能是难以逆转的。

6.2 建议

针对中国地下水污染防治的研究现状及存在的问题提出以下建议：

(1)完善地下水环境保护的法律法规体系。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，应进一步完善地下水污染防治的有关法律法规体系，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。加强基础设施建设，建立水质监测站网，迅速补充和完善地下监测井网，逐步建立和完善水环境监测体系。设立地下水观测专用井，建立地下水动态监测与分析预测服务系统。对重点污染地区(段)进行重点监测，系统掌握区域地表水、地下水水质的污染发展变化及动态

[21]特征，为开发利用和管理保护提供及时、科学的依据。

(3)建立全国地下水污染预警与应急预案。为保证对地下水污染突发事件的有效应对，建立完善的地下水污染应急保障体系，对大区域范围内的地下水污染信息进行实时监控，对地下水污染严重的地区及时预报，使我们能够在第一时间掌握地下水污染的情况并及时采取措施控制污染的蔓延。

(4)加强地下水污染防治技术攻关。中国的地下水污染防治工作才刚刚起步，还十分缺乏有效的地下水污染防治技术。因此，加大地下水污染防治技术的研发投人十分必要。一是可以由国家财政直接投资，开展地下水污染防治技术攻关，并将实验成熟的治理技术在全国进行推广；二是可以充分利用信贷、金融和税收优惠政策，吸引民间资金投资地下水环境的保护，对地下水污染防治技术进行研究与开发。

7.结论

对地下水污染的治理，应遵从清洁生产、安全经济的原则，进行综合治理。首先要弄清污染源与污染物质，采用多种方法结合、多单元组成、多级处理，通过科学的调查分析、比较后，必要时要开展治理工艺试验研究。

地下水有机和无机污染研究和治理将给水文地质和环境工程研究带来理论和研究方法的革新，并极大地丰富和发展地下水科学理论体系。

目前国内外对地下水污染研究的总的方向是从微观到宏观，从基础理论到应用技术。中国的地下水污染研究取得了丰硕的成果，但是与国外相比还存在一定的差距，应大力关注和借鉴国外的先进经验，不断探索适合本国国情的研究方法和研究体系使地下水污染研究工作向新的深度和广度发展。

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The prevention and control of groundwater pollution situation analysis and research progre in our country

Huixiang Fan 122572010022

Supervisor: Wenqing Yang Major in Applied chemistry

Minnan Institute of Science and Technology Abstract:Groundwater is the mankind's precious water resources.Due to the impact of human activities，it are suffering from increasingly serious pollution.Groundwater pollution prevention and control is imminent.In this paper, the present situation of groundwater resources, groundwater pollution situation, pollution way and the research progre of pollution prevention.And analyze the main problems of groundwater pollution prevention in China.Finally, put forward suggestions about groundwater remediation technology are discued.Trying to make guidelines for combining prevention, prevention and cure，Take various measures to actively in the development in the protection and development in the protection.The sustainable utilization of urban groundwater resources as a strategic goal.Key words:Groundwater pollution;Analysis of the situation;Sources of hazards;The prevention and control;Suggestions