水文地質(zhì)

造成地下水污染的幾個(gè)因素研究

  地下水是非常寶貴的淡水資源,廣泛應(yīng)用于人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)方面。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展和人口繼續(xù)增加,城市開(kāi)發(fā)利用地下水日益廣泛,迄今地下水已經(jīng)成為我國(guó)城市和工農(nóng)業(yè)用水的主要水源,全國(guó)三分之二的城市地下水作為主要的供水水源,約四分之一的農(nóng)用田灌溉靠地下水。地下水開(kāi)采總量超過(guò)1000億立方米,約占全國(guó)用水總量的15%-20%。有64%的城市地下水遭受了嚴(yán)重污染,33%的城市地下水受到輕度污染,基本清潔的城市地下水只有3%。
 
  一、農(nóng)藥對(duì)地下水的污染
 
  農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的生產(chǎn)資料,但它又是具有毒物屬性的有害化學(xué)物質(zhì),因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥的大量使用,其中相當(dāng)一部分農(nóng)藥在土壤中具有較強(qiáng)的移動(dòng)性,使用后易淋溶到地下水。地下水環(huán)境中微生物較少,同時(shí)處在避光和缺氧狀態(tài)下,農(nóng)藥在地下水中往往不易降解,具有持久性,即地下水農(nóng)藥污染不可逆轉(zhuǎn)。
 
  農(nóng)藥在土壤中遷移、淋溶特性的主要影響因子包括:農(nóng)藥的本身的理化性質(zhì)(溶解性、吸附性、降解性等)、土壤的理化性質(zhì)(有機(jī)質(zhì)含量、粘度、粒徑大小、結(jié)構(gòu)等)、氣候因素(降水、地下水埋深、光照、溫度、濕度等)、耕作方式和微生物等。
 
  1、農(nóng)藥性質(zhì)的影響
 
  農(nóng)藥對(duì)地下水造成污染,與農(nóng)藥本身的理化性質(zhì)密切相關(guān),如農(nóng)藥的溶解性與穩(wěn)定性。農(nóng)藥水溶性越大,土壤對(duì)其的吸附越弱,越易通過(guò)淋溶作用進(jìn)入地下水。不穩(wěn)定的農(nóng)藥,其在淋溶過(guò)程中會(huì)很快消解,不易造成對(duì)地下永的污染。
 
  2、土壤理化性質(zhì)的影響
 
  土壤質(zhì)地的影響:土壤質(zhì)地對(duì)農(nóng)藥在土壤中的移動(dòng)性有很大影響,同一種農(nóng)藥,在砂性土壤中比在粘性土壤中移動(dòng)性要強(qiáng)。研究表明,不同農(nóng)藥的淋溶速度大小均依次為:砂土>砂壤土>粘壤土>粘土。氯吟磷在土壤中淋溶移動(dòng)性研究表明強(qiáng)弱分別為:砂土>砂壤土>粘壤土。殺蟲(chóng)雙和多效畔在紅壤較易移動(dòng),在黃棕壤和潮土次之。
 
  有機(jī)質(zhì)及微生物的影響:有機(jī)質(zhì)通過(guò)吸附降解作用,顯著地影響著農(nóng)藥的移動(dòng)性。對(duì)于分子型農(nóng)藥,土壤有機(jī)質(zhì)含量越高,其對(duì)農(nóng)藥的吸附性越強(qiáng),農(nóng)藥的移動(dòng)性則越弱;反之,有機(jī)質(zhì)含量越小,移動(dòng)性越強(qiáng)。
 
  pH值的影響:土壤的酸堿性對(duì)農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化有較大影響,主要表現(xiàn)在pH值對(duì)農(nóng)藥水解特性及其穩(wěn)定性的影響。如克草胺在酸性條件下較易水解;甲基異柳磷在堿性條件下易水解;單甲脒在中性及堿性條件下均不穩(wěn)定;而嘧啶氧磷在酸堿條件下都易水解。  土壤結(jié)構(gòu)的影響:農(nóng)藥對(duì)地下水的污染,一般是通過(guò)土壤淋溶作用進(jìn)入地下水的。而土壤的結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響土壤中水分子的流向,從而影響農(nóng)藥進(jìn)入地下水及其在土壤一地下水間的分配。
 
  3、降雨量與地下水埋深的影響
 
  農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過(guò)水的溶解作用隨水進(jìn)入地下水。降水或灌溉水是導(dǎo)致農(nóng)藥在土層中淋溶的動(dòng)力學(xué)因素,降雨愈大,則農(nóng)藥的最大淋溶深度也愈大,兩者呈正相關(guān)關(guān)系。降雨方式的不同,農(nóng)藥的遷移也會(huì)有別。大量集中降雨會(huì)使部分農(nóng)藥隨地表徑流流失,從而減少了對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤奈廴荆黾恿撕恿鞯奈廴境潭?。長(zhǎng)時(shí)間的小雨會(huì)增加土壤對(duì)水的吸持量,使其進(jìn)入地下水的量增加,從而增加了農(nóng)藥對(duì)地下水污染的可能性。
 
  4、耕作方式及其它環(huán)境條件的影響
 
  農(nóng)藥對(duì)地下水的污染與農(nóng)藥的施用量、施用頻率、施用后管理等因素有關(guān)。農(nóng)藥對(duì)地下水的污染大多發(fā)生在正常和大量施用農(nóng)藥后管理不善的地區(qū)。地下水中檢出有高濃度農(nóng)藥的地區(qū)與該地區(qū)高頻率地使用農(nóng)藥成正相關(guān)。
 
  二、生活垃圾對(duì)地下水的污染
 
  生活垃圾是地下水資源重要的污染源之一,垃圾問(wèn)題是一類(lèi)特殊的環(huán)境問(wèn)題,具體概括為“四最”:即最難處理的環(huán)境問(wèn)題、綜合性最強(qiáng)的環(huán)境問(wèn)題、最晚得到重視的環(huán)境問(wèn)題、最貼近生活的環(huán)境問(wèn)題。
 
  1、國(guó)內(nèi)外垃圾處理對(duì)比
 
  國(guó)外對(duì)垃圾的處理方法主要是填埋、焚燒和堆肥,不同的處理方法有不同的要求。垃圾焚燒處理要求廢物中可燃物具有一定的比例,垃圾堆肥要求有機(jī)質(zhì)含量要高,而垃圾填埋的方法能夠處理所有的城市垃圾。中國(guó)垃圾處理起步較晚,垃圾無(wú)害化處理能力較低,曾出現(xiàn)垃圾包圍城市的嚴(yán)重局面。近年來(lái),中國(guó)環(huán)境衛(wèi)生行業(yè)有了較大的發(fā)展,使城鎮(zhèn)垃圾處理水平提高,垃圾包圍城市的現(xiàn)象有所緩解。
 
  2、垃圾堆放場(chǎng)對(duì)地下水環(huán)境的影響
 
  垃圾堆放場(chǎng)可以產(chǎn)生垃圾淋濾液,這是一種垃圾經(jīng)壓實(shí)、生物降解生成的水以及滲入場(chǎng)內(nèi)的雨水、地表水和地下水經(jīng)垃圾層滲濾出的污蝕液體,其成分相當(dāng)復(fù)雜,包含大量的有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽及品種繁多且含量超標(biāo)的重金屬類(lèi)物質(zhì)。垃圾淋濾液一旦進(jìn)入土壤和地下含水層造成了污染。
 
  主要包括地層巖性、垃圾組分性質(zhì)和毒性以及污染源的強(qiáng)度等。整體而言,各垃圾場(chǎng)均反映出風(fēng)險(xiǎn)隨距離增加而變小的趨勢(shì),對(duì)于砂礫石、粗砂等含水層,風(fēng)險(xiǎn)隨距離加大基本呈現(xiàn)直線下降趨勢(shì),對(duì)粘土、砂質(zhì)粘土等含水層,風(fēng)險(xiǎn)與距離基本呈現(xiàn)指數(shù)下降關(guān)系,即隨著含水層巖性變細(xì),風(fēng)險(xiǎn)與距離的關(guān)系由線性關(guān)系逐漸向指數(shù)關(guān)系變化。對(duì)同種含水層而言,相同距離點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)主要和污染物質(zhì)種類(lèi)、濃度和毒性相關(guān),污染物種類(lèi)多、濃度大、毒性越強(qiáng),風(fēng)險(xiǎn)越大。污染源的強(qiáng)度主要控制著風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)時(shí)間,源強(qiáng)越大,風(fēng)險(xiǎn)存在的時(shí)間就越長(zhǎng)。
 
  三、礦物質(zhì)對(duì)地下水的污染
 
  1、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
 
  中國(guó)北方約7Gm3/a的地下水徑流系統(tǒng)中,有約2.7Gm3/a的地下水系統(tǒng)處于人類(lèi)各種采礦活動(dòng)的范圍內(nèi)。受采礦活動(dòng)影響,這些地區(qū)的地下水系統(tǒng)及水資源的天然平衡和補(bǔ)徑排條件發(fā)生了重大變化或者一定程度的破壞。
 
  2、礦區(qū)開(kāi)采的影響
 
  由于礦區(qū)的開(kāi)采產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)的來(lái)源為矸石山的滲濾液,矸石山的自燃產(chǎn)生的有毒有害氣體在雨水的作用下,滲入土壤而造成污染,洗煤水的滲濾作用,礦并水深入地下水等,造成土壤及地下水的污染。
 
  洗煤水中含有大量的煤及泥沙,有時(shí)含有溶解性有毒物質(zhì),如銅、鐵、鋅、鋁等。洗煤廢水酸度很高,且含有大量煤。礦物中的硫磺由于生物的作用成為硫酸,與其他元素作用形成其他的如硫酸鐵等的化合物,當(dāng)洗煤水滲入土壤及地下水中,造成地下水體的污染。  礦井水通常是指煤炭開(kāi)采過(guò)程中所有滲入井下采掘空間的水。
 
  來(lái)自煤礦礦井水和選煤廢水的主要污染物有: 有毒污染物包括:汞、鉛、鉻等重金屬;氟化物、氰化物等無(wú)機(jī)毒物及一些有機(jī)毒物,很容易被生物吸收和積累;放射性污染物包括:天然鈾、鐳、氧的a系列核素;無(wú)機(jī)污染物包括:無(wú)機(jī)酸、鹽類(lèi)和無(wú)機(jī)懸浮物。
 
  3、礦區(qū)污染物的污染機(jī)制及特點(diǎn)
 
  礦區(qū)污染物對(duì)地下水污染的機(jī)理:礦區(qū)污染物對(duì)地下水污染的主要形式有兩個(gè)方面。其一,可溶鹽溶解。污染物 中的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)具有很強(qiáng)的可溶性,是地下水污染組分的主要物質(zhì)來(lái)源。其二,水文地球化學(xué)作用。
 
  礦區(qū)污染物對(duì)地下水污染的特點(diǎn):
 
  a.隱蔽性
 
  b.難以逆轉(zhuǎn)性
 
  c.遷移性
 
  d.長(zhǎng)期性
 
  e.污染離子的多樣性。

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