污染物对地下水的污染

5.2.1地下水污染的含义

综上所述,由液体废物引起的地下水污染是主要的环境地质问题之一。要研究其形成、变化规律和防治措施,首先必须了解地下水污染的含义。

目前,国内外对地下水污染没有统一的定义。德国matthess教授(G . Martthess,1972)提出:“受人类活动污染的地下水,是指总溶解固体和总悬浮固体含量直接或间接超过国内或国际饮用水和工业用水标准的最高允许浓度的地下水;不受人类活动影响的天然地下水,也可能含有超标成分。在这种情况下,根据某些成分超过自然变化值的现象,也可视为污染。”J.J.Fried教授(1975)认为:“污染是水的物理、化学和生物特性的改变,通常在各方面限制或阻碍地下水的利用。”美国学者米勒(D.W.Miller,1974)在他们的论文中说:“传染和极化是同义词,是指自然水质恶化到由于人类活动而破坏其适用性的程度;.....地下水流经含水层的自然结果也会增加一种或多种成分的浓度。这种现象叫做矿化。”R.A.Freeze和J . a . c nery在1979出版的《地下水》一书中说“任何由于人类活动而进入水环境的溶解物质,不论其浓度是否达到水质明显恶化的程度,都称为污染,并使用了污染一词。从上面引用的一些论点中,我们可以发现一些相互矛盾的观点。主要区别在于对污染标准和污染原因的理解不同。

在自然地质环境和人类活动的影响下,地下水中的某些成分可能相对富集,也可能相对亏损,都可能产生不合格的水质。如果把这两种成因不同的现象统称为“地下水污染”,在科学上是不严谨的,从地下水资源保护的实践角度也是不可取的。因为前者是在漫长的地质历史中形成的,它的出现无法阻止;后者是在相对较短的人类历史中形成的,它的出现是可以预防的。

在人类活动的影响下,地下水中某些成分的浓度总是由小变大,实际污染在其浓度超标之前就已经发生了。因此,将超标后的浓度变化视为污染,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:在人类活动的影响下,地下水水质向水质恶化方向变化的现象统称为“地下水污染”。不管这种现象是否使水质恶化到影响使用的程度,只要出现这种现象,就应该视为污染。至于在自然环境中产生的地下水某些成分相对富集和贫化,使水质变差的现象,不应视为污染,而应称为“自然异常”。

当然,在实际工作中,判断地下水是否被污染以及污染程度,最好以区域背景值(或背景值)为标准,有时也可以使用历史水质数据,或者使用无明显污染源的水质作为对照值。

5.2.2地下水污染源和污染物

5.2.2.1地下水污染源

地下水污染源基本上可以分为两类,一类是人为污染源,一类是自然污染源。

人为污染源包括:各种液体废弃物,最常见,数量最大,具体特性在前面5.1.2小节中有描述;其次是生活垃圾、工业垃圾、废矿堆、尾矿、污泥等固体废物;还有残留的农药,化肥,农家肥。

自然污染源主要指海水、含盐量高、水质差的原生地下水、有害成分高的矿体。当他们在自然条件下或附近合理开采地下水时,不会对原本良好的地下水水质构成威胁。但如果不合理或过度开采这些污染源周围的水源,就可能造成海水入侵、矿体中有害成分的扩散和原生劣质水的渗入,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(或污染成分),是指所有因人类活动而进入地下水环境的溶解物质或悬浮物,都会造成水质恶化,无论其浓度是否使水质恶化到影响其使用的程度,都称为地下水污染物。地下水污染物种类繁多,按其性质大致可分为三类:

化学污染物

地下水中最常见的无机污染物是Cl-、硬度(Ca2++Mg2+)和总溶解固体。痕量非金属主要是砷、氟等。微量金属主要包括铬、汞、镉和锌。很多环境关注的有机物含量很少,一般是10-9或者ng/g级别。

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。人和动物粪便中有400多种细菌,已鉴定出100多种病毒。未经消毒处理的污水中含有大量细菌和病毒,可能进入含水层,污染地下水。

放射性污染物

地下水中的放射性核素可能是人造的,如核电站、核武器试验的沉降物以及实验室和医院使用的放射性同位素。它也可能是自然形成的,如放射性沉积物。

5.2.3地下水污染的特征和方式

5.2.3.1地下水污染特征

地下水污染明显不同于地表水污染,地表水污染有两个特点:

隐蔽性

即使地下水已经被某些成分严重污染,但往往无色无味,从颜色、气味、鱼死等方面都不容易辨别。即使人们饮用了被有毒或有害成分污染的地下水,对人体的影响也只是一种慢性的长期效应,不易察觉。

不可逆性

地下水一旦被污染,就很难控制和恢复。主要是因为其流速极慢,切断污染源后仅依靠含水层本身的自然净化,就需要长达十年、几十年甚至上百年的时间。另一个难以逆转的原因是,一些污染物被介质和有机物吸附后,在水环境特征的变化中会反复发生解吸-再吸附。

5.2.3.2地下水污染途径

地下水污染路径是指污染物从污染源进入地下水的路径。研究地下水污染的途径,有助于制定正确的防治地下水污染的措施。但地下水污染的途径复杂多样,有人把污染源按类型分类,如污水渠道和污水坑的渗漏、固体废物堆的淋溶、化学液体的溢出、农业活动的污染、采矿活动的污染等,过于复杂。本文介绍了根据水力学特点进行的分类,简单明了。根据该方法,地下水污染路径大致可分为四类,见表5.1和图5.1和图5.2。

表5.1地下水污染路径分类

5.2.3.2.1间歇渗透型

其特征是污染物被大气降水或灌溉水淋滤,使表层土壤或地层中的固体废物、有毒有害物质周期性地(灌溉旱地和降雨期间)从污染源通过包气带土层渗入含水层。这种入渗一般是以非饱和状态下的淋雨渗流形式,或者以短时间饱和状态下的连续渗流形式。这种方式造成的地下水污染,污染物最初是以固体形式存在于固体废物或土壤中。当然也包括用污水灌溉大田作物,其污染物来自城市污水。因此,在研究污染路径时,首先要分析固体废物、土壤和污水的化学成分,最好能获得通过包气带的渗滤液,以便找出地下水污染的来源。这种污染,无论是范围还是浓度,都可能有明显的季节变化,污染对象主要是浅层地下水。

图5.1地下水污染路径

连续渗透型

其特点是污染物随着各种液体废物不断通过包气带渗入含水层。在这种情况下,要么包气带以连续渗透的形式完全被水饱和,要么包气带上部的表土以连续渗流的形式完全被水饱和,而下部(下部包气带)则以非饱和雨水渗透到含水层的形式。这种类型的污染物通常是液体。最常见的是污水积聚区(污水池、污水渗坑、污水快渗场、污水管道等)的渗漏。),以及受污染的地表水体和污水渠的泄漏。当然是污水灌溉的稻田(水稻等。)会造成大面积的持续渗透。这类污染对象主要是浅层含水层。

上述两种方式的共同特点是污染物自上而下通过包气带进入含水层。因此,地下水的污染程度主要取决于包气带的地质结构、物质成分、厚度和渗透性。

溢流型

图5.2地下水污染途径

其特点是污染物通过层间溢流转移到其他含水层。这种转移或者是通过天然渠道(水文地质天窗),或者是通过人工渠道(不合理的井管、破损的旧井管等)。),或者是人为开采引起的地下水动力条件的改变[图5.2 (a)],改变了溢流方向,使污染物可以通过大面积的弱隔水层流向其他含水层。它的污染源可能是地下水环境本身,也可能是外来的,可能污染承压水或潜水。研究这类污染的难点在于,很难找出溢流的具体位置和地理位置。

径流类型

其特征是污染物以地下水径流的形式进入含水层,或通过污水处理井进入其他水层,或通过岩溶发育的巨大岩溶通道,或通过废液地下储存层的隔离层破裂进入。海水入侵是沿海地区过度开采地下淡水造成的地下径流。这种形式的污染,其污染物可能是人为源,也可能是自然源,可能污染潜水或承压水。它的污染范围可能不是很大,但由于缺乏自然净化,其污染程度往往很严重。