地下水水質(zhì)惡化與治理措施

李 英

（遼寧省化工地質(zhì)勘查院 遼寧 錦州 121000）

1 地下水水質(zhì)惡化的主要表現(xiàn)

引起地下水質(zhì)量惡化的原因很多，諸如：在強(qiáng)烈超采地下水的情況下，地下水位明顯下降，致使地區(qū)水質(zhì)差的地下水（咸水、污染等）補(bǔ)給，使得開采層水質(zhì)發(fā)生明顯惡化。在自然條件下某些天然過(guò)程，如火山噴發(fā)、地震等 導(dǎo)致地下水水體中某些化學(xué)成分和物理性質(zhì)發(fā)生變化；或由于人為開采地下水或進(jìn)行地下工程，導(dǎo)致含水層的串通，改變?cè)械叵滤|(zhì)以致不能飲用，地下水水質(zhì)明顯惡化；或由于土壤層受到污染，使淺層地下水水質(zhì)惡化等。地下水水質(zhì)惡化現(xiàn)象是全球性日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題的一個(gè)組成部分。

地下水水質(zhì)惡化問(wèn)題主要是指地下水在開發(fā)過(guò)程中，因環(huán)境污染、水動(dòng)力、水化學(xué)條件改變，而使水中的某些化學(xué)、微生物成分含量不斷增加、以致超出規(guī)定使用標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)變化的過(guò)程。

地下水水質(zhì)惡化現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 許多地下水天然化學(xué)成分中不存在的有機(jī)化合物（如各種合成染料、去污劑、洗滌劑、溶劑、油類以及有機(jī)農(nóng)藥等）出現(xiàn)在地下水中。

1.2 在天然地下水中含量甚微的毒性金屬元素 （如汞、鉻、鎘、砷、鉛以及某些放射性元素等）大量進(jìn)入地下水中。

1.3 各種細(xì)菌、病毒在地下水中大量繁殖，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（生物污染標(biāo)志是水中的氨、亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫化氫、磷酸鹽及生物需氧量和化學(xué)需氧量劇增）。

1.4 地下水的硬度、礦化度、酸度和某些單項(xiàng)的常規(guī)離子含量不斷上升，以致超過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)。

2 地下水水質(zhì)惡化的危害

根據(jù)1999年有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年廢水的排放量已達(dá)310億t，其中工業(yè)廢水為240億t，絕大部分（約83%）未經(jīng)處理便排放，這是當(dāng)前造成水源污染的主要污染源。

地下水水質(zhì)惡化不僅破壞了地下水化學(xué)成分的天然平衡，而且嚴(yán)重?fù)p壞了地下水資源的使用價(jià)值，給人類社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重后果：

2.1 損害人體健康，以致造成殘疾或死亡。

2.2 損害工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，使農(nóng)作物減產(chǎn)和土地鹽漬化。

2.3 減少地下水可采資源的數(shù)量，以致使整個(gè)水源地廢棄。

2.4 需要處理地下水水質(zhì)，增加了水資源開發(fā)的單位成本。

由于生產(chǎn)的迅速發(fā)展和生活水平的提高，世界上許多地區(qū)的水資源本來(lái)就難以滿足日益增長(zhǎng)的需水要求，地下水源污染面積的不斷擴(kuò)大、可采資源的不斷縮減就更加劇了水源短缺的困難局面。

我國(guó)地下水質(zhì)的污染問(wèn)題也很嚴(yán)峻。主要城市中有1/2以地下水作為供水水源，全國(guó)有1/3的人口飲用地下水。根據(jù)國(guó)家環(huán)保局發(fā)布的中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)，1981年對(duì)全國(guó)50個(gè)城市的調(diào)查中，地下水遭受污染的有45個(gè)，其中北京、沈陽(yáng)、太原、西安、包頭、南昌等10個(gè)城市的地下水污染尤為嚴(yán)重。如沈陽(yáng)市全市水井有87%不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)；南昌市地下水重度污染和嚴(yán)重污染的面積約占市區(qū)面積的35%；北方許多城市地下水因硬度過(guò)高，每年花在水質(zhì)軟化處理上的費(fèi)用高達(dá)10億元以上。我國(guó)海濱地區(qū)由于過(guò)量開采地下淡水，使許多沿海城市的水源地遭受海水入侵，地下水礦化度過(guò)高而不得不暫時(shí)廢棄。目前已出現(xiàn)海水入侵的城市和地區(qū)有大連、秦皇島、煙臺(tái)、青島、福州、漳州、廣州以及遼東灣、萊州灣，其中以萊州灣海水入侵面積最大。

3 地下水水質(zhì)惡化的防治

地下水作為地球水圈以及整個(gè)環(huán)境不可分割的一個(gè)重要組成部分，其水質(zhì)惡化的防治也必須采取綜合的措施。同時(shí)地下水水質(zhì)的惡化又常因其隱蔽和緩變而不易被人們所重視。但是由于地下水交替循環(huán)緩慢和處于相對(duì)封閉缺氧的環(huán)境，因此水質(zhì)一旦受到污染，治理就相當(dāng)困難。不僅措施復(fù)雜，費(fèi)用高，而且水質(zhì)的改善和恢復(fù)到天然狀態(tài)下常常需要很長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)甚至需要十幾年、幾十年。因此，對(duì)地下水水質(zhì)的治理必須堅(jiān)持做好“防治結(jié)合、以防為主”的方針。

綜合國(guó)內(nèi)外防治地下水污染的經(jīng)驗(yàn)，主要措施有兩條，即：一靠管理，二靠技術(shù)。所謂管理措施，就是為了達(dá)到預(yù)定的地下水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)而制定的規(guī)劃、組織、協(xié)調(diào)和監(jiān)督。所謂技術(shù)措施就是根據(jù)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件和水質(zhì)污染的原因提出控制地下水污染和治理已污染水質(zhì)的有效辦法。實(shí)踐證明，只有單純的技術(shù)治理措施，而無(wú)有效的管理辦法是不可能根治地下水污染的，甚至可能造成邊治理邊污染的局面。因此必須“管理”和“技術(shù)”措施并用，并且逐漸做到以“管”為主，這樣才能使地下水環(huán)境質(zhì)量不斷向著良性循環(huán)發(fā)展，不斷提高水質(zhì)的可用性。

3.1 防治地下水水質(zhì)惡化的管理措施

防治地下水水質(zhì)惡化的管理措施，實(shí)際上是整個(gè)地下水資源管理問(wèn)題的一個(gè)部分。其主要內(nèi)容是：

1）建立和健全有關(guān)水質(zhì)保護(hù)和防止水質(zhì)污染的法律、法令和條例并嚴(yán)格實(shí)施；

2）按環(huán)境容量對(duì)工礦企業(yè)的污水排放實(shí)行“總量控制”和“有害物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)”的控制；

3）建立和健全統(tǒng)一的水資源管理和水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，并賦予它們法律上的權(quán)力；

4）實(shí)行地下水源地衛(wèi)生防護(hù)帶制度，衛(wèi)生防護(hù)帶范圍的確定主要取決于水源地的水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件。

3.2 防治地下水水質(zhì)惡化的技術(shù)措施

防治地下水水質(zhì)惡化的技術(shù)措施，必須建立在對(duì)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件、地下水污染的環(huán)境條件、污染物的種類以及對(duì)污染途徑、長(zhǎng)度、范圍有深入了解的基礎(chǔ)上。防治地下水水質(zhì)惡化的技術(shù)措施，按其功能可分為“預(yù)防”和“治理”兩大類。

1）預(yù)防性的技術(shù)措施

預(yù)防性的技術(shù)措施是指那些有助于防止地下水水質(zhì)惡化現(xiàn)象產(chǎn)生的各種技術(shù)措施。其中最重要的就是對(duì)城市的發(fā)展和水源地的建設(shè)做出全面的規(guī)劃和合理的布局。即在制定城市發(fā)展規(guī)劃，特別是制定工業(yè)布局時(shí)，必須要有減少城市環(huán)境污染和保護(hù)地下水水質(zhì)不受污染的考慮。對(duì)于那些容易造成地下水水質(zhì)污染的工廠（如石油、化工、焦化、合金、電鍍等工廠）盡可能布置在水源地下游較遠(yuǎn)的地方，或者采用管道排污；同樣，新建水源地時(shí)，也必須考慮地下水污染的環(huán)境條件（如把水源地選擇在城市上游或地下水的補(bǔ)給區(qū)，或從地層巖性結(jié)構(gòu)上看防污染條件較好的地方）?？傊?，為保護(hù)地下水源，必須在城市建設(shè)的總體規(guī)劃中考慮環(huán)境保護(hù)的要求，必須要有防治污染和維持生態(tài)的指標(biāo)，要把環(huán)保工作與經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步規(guī)劃、同步實(shí)施，做到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三效益統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展。

在取水層位上、下或附近有劣質(zhì)水層或水體分布時(shí)（特別是海濱水源地），嚴(yán)格控制水源的開采量和開采降深，對(duì)于防止劣質(zhì)水體入侵含水層也是必要的措施。

在城市建筑工程的地下開挖工作中，注意不要破壞開采含水層上、下和周邊的隔水保護(hù)層，使地下水免受污染。

2）對(duì)已污染水源的治理措施

對(duì)已污染水源應(yīng)該針對(duì)引起地下水水質(zhì)污染的主要原因和污染途徑，及時(shí)采取有效的治理措施。

（1）治理污染源。

根據(jù)污染源的分布特征可以分為點(diǎn)源和面源兩種類型。點(diǎn)源是指工業(yè)“三廢”和城市生活污水、垃圾等所形成的污染源，他們是目前集中水源地水質(zhì)污染的主要來(lái)源，其中以工業(yè)廢水的危害最大。因此，控制和治理地下水污染的重點(diǎn)應(yīng)該是抓好工業(yè)廢水的綜合治理。

面源主要是指農(nóng)業(yè)施肥、污灌、農(nóng)藥以及城市暴雨徑流等所引起的污染。對(duì)面狀污染源的治理，主要應(yīng)該做好以下工作：

①積極慎重地開展污水灌溉。其中最重要的是嚴(yán)格掌握污水灌溉的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、控制灌水定額，并根據(jù)環(huán)境水文地質(zhì)條件合理規(guī)劃污水灌溉區(qū)的位置，一般在表土層薄或滲透性大的潛水地段、地下水的補(bǔ)給區(qū)和水源地附近不易進(jìn)行污水灌溉。

②控制化肥的投放量和農(nóng)藥的使用。世界上許多國(guó)家和地區(qū)由于大量使用化肥，已導(dǎo)致潛水的礦化度以及氨、磷酸離子和對(duì)身體健康有害的硝酸鹽濃度顯著上升。甚至某些深層的自流水也受到硝酸鹽的嚴(yán)重污染。然而現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)又離不開化肥和農(nóng)藥的使用，因此為了減少化肥、農(nóng)藥對(duì)地下水污染，除研制易于被植物吸收、土壤分解的化肥和對(duì)人體毒性小的農(nóng)藥外，目前惟一的辦法就是要嚴(yán)格掌握化肥、農(nóng)藥的使用量，盡可能地減少它們?cè)谕寥缹又械臍堄酀舛取?/p>

③對(duì)可能引起的地下水水質(zhì)惡化的雨水和溶雪水（如酸雨、城市降雨形成的劣質(zhì)徑流和溶雪水等）進(jìn)行預(yù)處理。

（2）興建配套環(huán)境工程，大力開展污水的處理和利用，變污水、廢水為可利用的水資源。

（3）防治劣質(zhì)水（或污水）入侵開采含水層的水力措施。當(dāng)海水和其他劣質(zhì)水體從側(cè)向侵入開采含水層時(shí)，可采用所謂的“水力”措施來(lái)阻止劣質(zhì)水體的入侵。具體做法如下：

①“補(bǔ)給水丘”和“淡水屏障”法。即在海岸和內(nèi)陸的開采地段之間布置注水井，通過(guò)注水使之形成高于天然地下水位的“補(bǔ)給水丘”（見圖1-a），以控制咸水面向內(nèi)陸移動(dòng)。美國(guó)和以色列都曾采用這種方法，成功地阻止了咸水的入侵。美國(guó)加利福尼亞州，在沿海岸線16km長(zhǎng)度內(nèi)布置了一系列的注水井，為形成補(bǔ)給水丘，每日的注水量為25萬(wàn)m3。而注入水包括了下水道污水，但污水在注入前先用三級(jí)處理辦法（快速砂濾器、壓力砂濾器、硅藻土濾器）過(guò)濾。

圖1 補(bǔ)給水丘及抽水槽示意圖

②“抽水槽方法”。在海岸和內(nèi)陸開采地段之間布置一條抽水線，通過(guò)抽水使之形成阻止咸水向內(nèi)陸運(yùn)移的“抽水槽谷”，而抽出的咸淡混合水，如不能使用則排入海中。這種方法較前一種方法的優(yōu)越之處是不需要補(bǔ)給水源。這種防止海水入侵的辦法，在荷蘭沿海的淡水砂丘帶得到了廣泛的應(yīng)用（見圖 1-b）。

③“注水和抽水相結(jié)合”的方法。該方法一般是將抽水槽布置在靠近海岸的地方，而注水井布置在靠近開采水源地的一側(cè)。

④修建“地下?lián)跛畨Α?。這種方法主要用于咸水沿著狹窄透水通道入侵的地段。例如日本的長(zhǎng)崎縣西比杵郡的樺島，曾在溝道的入?？诟浇惩恋纳暗[石層中建造了阻止海水入侵的灌漿帷幕，同時(shí)在其上游一側(cè)形成了人工的地下水庫(kù)，使地下水的開采量由原來(lái)的不到200t/d增加到288t/d以上（限制抽水量）。美國(guó)已成功地用咸水冷凝器生產(chǎn)出一種冷凍劑，將這種冷凍劑注入含水層可以形成很薄的一堵阻止海水入侵的“冷凍擋水墻”。

⑤其他方法。英國(guó)的英格蘭南部沿海地帶采用了所謂“調(diào)整抽水布局法”來(lái)防止海水入侵。即在地下水的補(bǔ)給季節(jié)（冬季），在南部沿海的水井中抽水（內(nèi)陸水井停采）以攔截流向海洋的地下淡水，增加內(nèi)陸地下水貯存量；而在非主要補(bǔ)給期（夏季），則大量抽取內(nèi)陸貯存的地下水，減少沿海抽水量，以防止海水入侵。

此外，為防止濱海地帶單口井的水質(zhì)惡化，英國(guó)的某些地區(qū)還采用了在水井中安裝所謂“清除泵”的辦法。即在井中安裝上、下兩臺(tái)抽水泵，高處泵抽取供使用的地下淡水，低處泵抽出咸水，以防治或減少咸水的錐形體上升。

（4）對(duì)環(huán)境進(jìn)行綜合治理，提高環(huán)境質(zhì)量。

地下水是整個(gè)環(huán)境的一個(gè)組成部分，因此環(huán)境組成的每一個(gè)部分——地表水、大氣成分、植被和城市綠化程度等都對(duì)地下水質(zhì)有一定影響。例如森林具有調(diào)節(jié)氣候、凈化大氣、涵養(yǎng)水分、潔凈水質(zhì)的作用；又如大量能源消耗導(dǎo)致大氣中的SO2和氮氧化物的劇增而引起的酸雨等，都必將嚴(yán)重惡化地下水質(zhì)。因此，為防止地下水質(zhì)惡化，提高地下水的可用性，就必須對(duì)大氣、地表水、地表植被、城市環(huán)境衛(wèi)生等進(jìn)行綜合治理，以提高整個(gè)環(huán)境的質(zhì)量。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 14848-93地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005，10.

［2］金光炎.地下水文學(xué)初步與地下水資 [M].東南大學(xué)出版社，2009，6.

［3］麻效禎.地下水開發(fā)與利用[M].水利水電出版社，1999，10.