地下水污染管控研究论文

现在全世界都在关注水资源的危机。1994年在芬兰召开的“地下水资源未来危机”国际学术讨论会主要围绕水质污染及超量开采两大问题。会议认为只要对水资源正确评价，合理规划，严密监测，科学管理，超量开采的问题是可以避免的。而日益严重的水质污染和恶化却成为威胁水资源持久开发的主要危机。国际水文计划（IHP-5）已把“脆弱环境下的水文学与水资源开发”列为1996～2001年的主要研究课题，其中最重要的一个专题，即“地下水资源的未来危机”的内容则包括：地下水污染的研究范畴，探测地下水质的监测策略，包气带地下水供水水质化学作用规律，滨海地区地下水水质恶化，以及城市发展与水质污染等。由此可见，地下水的质量问题是当前水文地质研究的重要内容。

长期以来，人们对地下水资源重开发利用，轻保护。而地下水资源在受到人类活动，如农业生产、垃圾填埋、废水排污等影响时极易被污染。地下水一旦受到污染，其补救和恢复是非常困难的，而且治理费用代价昂贵。因此如何保护地下水不受污染受到各国的重视。

美国于1991年开展了全国水质评价计划。英国、澳大利亚近年来也对地下水水质进行评价研究，对人类活动包括农业活动、工业活动、废物处置、填埋等造成对地下水水质的影响，地质过程与生物相互作用等问题设立了专题研究。

1）地下水的污染和治理

对于已造成地下水污染的地区，国内外许多学者致力于研究污染的物质来源、污染的途径和范围、污染机理等问题，并取得大量研究成果。这些成果为查明地下水污染情况和治理提供了科学依据和方向。

80年代以来，地下水污染研究的重点已从无机物（重金属）的污染转向微量有机物的种类、物化特征及其在环境中的迁移转化，以及污染控制治理技术等。这与整个环境污染的发展进程是一致的。西方国家在治理环境污染的进程中，大致经历了重金属污染、易降解有机物与富营养化污染以及毒害性有机污染3个阶段。目前能基本控制第一、二阶段的污染，开始重视毒害性有机污染的治理。中国无论在有机物污染的理论还是治理技术方面的研究却刚刚开始。有机化合物种类多、数量大，绝大多数难溶于水，在水中含量很低，仅为10-6～10-9级或更低，降解慢，中间产物复杂。它们进入包气带和含水层后，不仅其残留物可维持数十乃至上百年，而且其降解后的中间产物亦对环境有污染。有机污染物通常分为2类：第一类是量大易降解（包括生物降解和化学降解）的有机物；另一类是有毒有害难降解有机化合物。农业活动造成的地下水污染后果也很严重。由于硝酸盐中氮在作物-土壤-水系统中的运动，进入含水层的氮就可能增加。捷克在过去的30年内，地下水中氮含量增加了一倍。现地下水中已发现各种烃类、卤化物、醇、酚、醚、醛、酮等各类有机化合物。据报导，至1987年美国地下水中已发现175种不同的有机物，其中很大部分对人体有毒性效应。荷兰在232个地下水抽水点中检出113种有机物。中国京津唐地区地下水初步调查检出有机物种类达133种，可见地下水有机污染已到了非常严重的地步。

地下水中危害最大而又最为常见的有机污染物为非极性难溶挥发性有机物（VOC’s），主要由氯代脂肪烃（CHC）和单环芳香烃（BTEX）构成。现已查明，多数水溶相VOC’s在地质环境中不易被吸附，具有很强的迁移性，在适当条件下可生物降解。非水溶相VOC’s对微生物有毒性，不易生物降解。非水溶相CHC常在地下水中积聚，其迁移不受地下水运动的控制，因此常汇集在含水层底板；非水溶相BTEX则相反，飘浮于地下水的表面。

第30届国际地质大会就有不少论文涉及地下水污染监测、参数测试；对Pb、Cu、Zn等污染物的实验室研究；污染物运移趋势预测；地质统计方法与随机理论在地下水污染研究中的应用；某些污染物（如氮污染）的研究实例以及一些模拟理论，例如以保护含水层为目的的河流-含水层相互关系模拟；非均质含水层与裂隙岩溶水污染研究；土地利用过程中的水土污染；污水灌溉的环境生态效应等等。其中美国Yun-Sheng Yu运用地质统计法进行地下水中盐污染的研究，大大提高了计算精度，是一个成功的实例。

最近美国报道了关于在地下水生态领域里应用无脊椎动物群结构的变化作为浅层地下水/地表水环境污染的指示剂；以及用CFCs确定年轻地下水年龄（50年以内或更小）和用氚/氦-3研究地下水运移时间、水流类型和补给速度，为测试和校核模型提供了有力的工具。此外，在发展生物治理技术方面，通过微生物降解作用、吸收、转化有毒化合物，消除污染，取得显著成效。

地下水的污染治理美国在80年代就先于其它国家开始着手进行。当时以“抽汲处理法”较为普遍，即抽出已被污染的地下水，在地表进行深度处理，但含水层不能彻底净化，且处理费用高。对于大规模的污染治理还没有成功的经验。80年代后期地下生物处理工程技术迅速发展，地下水污染控制理论与技术开始形成一套体系。如“对于包气带污染，可进行原位处理或开挖处理。原位处理包括物理法（通气法、蒸汽法、热趋法……）、化学法（表面活性剂溶液冲洗、特殊化学冲洗）和生物法（驯化生物处理、强化生物处理）；对含水层污染可进行原位处理或抽汲处理，前者又包括物理控制（泥墙、防渗帷幕控制法、水动力控制法、暗渠、井孔收集法），化学处理（表面活性剂溶液冲洗法、试剂法、渗床法）和生物处理。采用何种处理工艺，主要取决于处理的对象、目标、水文地质条件和经济承受能力。”在各种方法中，现场处理技术包括多种形式的好氧处理和厌氧处理，发展较快。

为了进一步发展地下水污染控制理论和技术方法，急需加强引进多种学科如地质微生物学、有机地球化学、表生地球化学的理论和方法，加强对有机污染物的来源、迁移、转化或降解机制，以及它们与腐殖酸、金属元素的相互作用的了解，加强土壤和地下水污染治理的新技术开发利用研究，突破解决目前缺乏能快速准确鉴别有机物种类和定量分析的仪器设备的局面，发展治理工程技术方法。

2）地下水资源的保护

为了防患于未然，首先要防止地下水供水水源地受到污染。一方面是保护水源补给区不受污染，另一方面是设立圈定地下水供水水源地的保护区（带），以加强对潜在污染的限制。这里涉及的主要是点源、井源区保护。而非点源整个水流域的水质监测、保护和污染治理技术要困难得多。

圈定地下水源保护区（带）的研究，由最初为确保饮用水卫生条件防止细菌污染的概念已扩大到防止非降解性有机物以及有毒化学成分的污染为目的，在欧美一些国家取得进展。德国对地下水源保护区的圈定是先将流域分为4个保护带，重点探讨第Ⅱ带随时间变化边界的概念，它采用地下水在50天内运行的距离范围。英国根据50天（一区）和400天（二区）运移时间以及整个汇水盆地（三区）确定出地下水保护区。其它如美、捷、爱尔兰、荷等国研究的主要特点是逐步向应用数学模型的方向发展，以提高成果的精度。德国提出可利用环境同位素3H、14C建立动态模型，用地下水环境同位素的滞留时间作为新的水文地质参数以反映地下水特征，并作出定量污染程度分析。中国也有人用时间滞留法来定量研究确定地下水源地保护区。

不少国家已认识到，地下水资源的保护必须提到战略、政策及管理的高度来认识和实施。捷克专家提出，地下水保护战略是政府部门进行管理、协调、投资和贯彻执行的长期任务，要得到有关法律法规的支持，正规的监督检查，甚至包括对技术负责人员的培训以及对公众教育和提供信息。地下水保护政策的制定取决于地下水资源的价值需求、土地利用规划及经济发展和人体健康等因素。地下水保护的管理目标应是确保饮用水水源的质量、安全和可持续性。

地下水保护管理可分为一般性保护和公共供水方面的综合性保护。前者需要编制地下水脆弱性图件并进行评价。评价地下水脆弱性的主要特征为非饱和带的补给、土壤性质、厚度、渗透性和稀释能力以及饱和含水层的稀释能力。受到综合性保护的地下水保护区的范围主要取决于含水层的渗透性、复杂性和脆弱性、非饱和带的特性及厚度、地下水水流方向、污染源离水井或井田的距离及污染质的特性。英国开展了对地下水资源的脆弱性的全面评价，认为其脆弱性受多种因素制约，如上覆土壤和冲积层的存在和性质，水文地质单元的特性以及非饱和带的厚度，因此需要详细的水文地质现场调查。英国现已编制了1:100万地下水脆弱性图件作为战略性土地利用规划的指导，目前正编制大比例尺图件。美国、意大利、荷兰、德国、瑞典、捷克也都编制了大比例尺的地下水脆弱性图为决策、管理层制定地下水保护的战略和方针服务。90年代美国开始倡导使用水流域的综合保护方法，共同解决水污染和生态环境恶化问题，可收到事半功倍的效果，更好地实现环境综合管理目标。

从全国总体情况看，废水排放量增长速度极快。预计2000年将达666亿吨。城市生活污水总量也不断增加，2000年约达到783亿吨。由于废水处理事低（估计仅为20%～30%），大部分废水未经处理直接或间接排入水体，严重污染了水资源。我国七大水系中近一半河段污染严重，86%的城市河段水质普遍超标。全国被污染水系，比较严重的是淮河、海河、松花江、辽河、长江中下游以及珠江三角洲等工业比较发达地区。河流的城市段污染明显，小河重于大河，北方重于南方。1990年，在被评价的94个河流城市段中，65个受到不同程度的污染，占69.1%，污染物主要以氨氮、挥发酚和耗氧有机物为主。据调查，全国有7亿人饮用大肠杆菌超标水，1.64亿人饮用有机污染严重的水，3500万人饮用硝酸盐超标水。淮河是一条受污染最严重的河流。淮河在评价的2000公里的河段中，78.7%的河段不符合饮用水标准，79.7%的河段不符合渔业用水标准，32%的河段不符合灌溉用水标准。据统计，全国3000家污染严重企业中，属排放工业污染的废水企业，淮河流域占了160家。流域内182个城镇中有排污单位1.55万家，工业废水排放量为16.1亿立方米，城镇生活用水排放量7亿立方米。用淮河污水灌溉农田，造成农作物严重减产；1989年春节之际，上游开闸污水下泄，致使淮南、蚌埠两市自来水受到严重污染而不能饮用，淮河流域市民的饮用水发生危机，老百姓怨声载道。淮河流域许多地区癌症发病率比正常地区高出十几倍到上百倍，一些村庄2/3的人肝肿大。同时由于河口的污染，溯河性鱼虾资源遭到破坏，产量大幅度下降，部分内湾渔场基本荒废。我国湖泊普遍遭到污染，尤其是重金属污染和富营养化问题十分突出。例如滇池是昆明最大的饮用水源，供水量占全市供水量的54%，由于昆明市及滇池周围地区大量工业污水和生活污水的排入，致使滇池重金属污染和富营养化十分严重，作为饮用水源已有多项指标不合格，藻类丛生，夏秋季84%的水面被藻类覆盖。昆明市第三水厂1993年被迫停产43天，直接经济损失4000多万元；沿湖不少农村的井水也不能饮用，造成30多万农民饮水困难。由于饮用污染的水，中毒事件时有发生；滇池特产银鱼大幅度减产，鱼群种类减少，名贵鱼种基本绝迹。渤海是中国的内海，已严重遭受污染。在渤海海域里，海洋生物大量减少，鱼、贝类濒于绝迹，几乎已变成没有生命的“死海”。沿岸海域的透明度明显下降，海水呈赤褐色甚至墨色。一些水产品，濒于绝迹。相反，具有油臭味的鱼、绿色牡蛎（被铜严重污染）、有烂斑的海带却大量出现。因食用被污染的海产品而得病的人越来越多。水是有限的，水是宝贵的，水是不可再生的。面对如此惨痛的教训，每一个地球人都要自觉地树立节水意识，拧紧水龙头，节约每一滴水，减少和杜绝人为的水污染。水污染是文明的污染，是时代的污染；水消失是民族消失，是人类灭亡华网重庆10月11日电 （记者 徐旭忠、偶正涛）长期以来，我国水环境形势不容乐观，水污染十分严重，但是水污染治理却滞后，严重影响水资源可持续利用和水环境安全。这是记者从在此间举行的全国人大环境与资源保护工作座谈会上获悉的。国家环保总局的统计显示，2005年，全国废水排放总量为460亿吨，其中工业废水占46．2％；生活污水占53．8％。但据水利部统计，全国废污水排放总量640亿吨，其中工业废水占60％，生活污水占40％。在2003年全国七大江河水系的407个监测断面中，仅有38．1％的断面符合III类以上水质标准，劣V类水质占29．7％。其中海河、辽河、黄河、淮河污染最为严重，主要超标污染物为高锰酸盐指数和氨氮。全国75％的湖泊出现了不同程度的富营养化，尤以巢湖、滇池、太湖为重。地下水水质有恶化趋势，大部分城市和地区存在一定程度的点状或面状污染。近岸海域四类、劣四类海水水质占30％，超标污染物质主要为氮和磷。更为严重的是，我国部分城市的饮用水安全受到威胁。在46个重点城市中，仅有28．3％的城市饮用水源地水质良好，26．1％的城市水质较好，45．6％的城市水质较差。饮用水源地水质差不但增加了自来水处理成本，而且有一些难以处理的有毒有害污染物将直接危及人体健康。农村饮用水安全更令人担忧，其卫生合格率仅为62．1％。然而，我国水污染治理严重滞后。在"十五"重点流域水污染治理建设项目中，已经建成的只占计划的32％，正在建设的占28％，还有40％的项目尚未动工。完成"十五"计划建设任务所需的资金，约有1200多亿元没有到位，占总投资的三分之二。与此同时，部分污水处理厂的运行状况不够理想。据建设部统计，全国城市生活污水处理率达4 2％，但在已建成的城市污水处理设施中，由于收费政策不到位，或污水管网不配套，致使处理设施运行也极不正常，有三分之一开开停停，还有三分之一根本就未运行。