南海龍,鄧 鑫
(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安710127)
地下水是水資源的重要組成部分,是人類生存、生活和生產(chǎn)活動(dòng)必不可少的自然資源,在保證居民生活用水、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境平衡等方面起到不可估量的作用。作為地球上的淡水資源,它具有很高的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高,產(chǎn)生的氣體、固體及液體廢棄物越來越多,分別從不同途徑對水環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。
地下水污染(Groundwater pollution)通常指由于人類活動(dòng)引起地下水中化學(xué)成分和物理性質(zhì)以及生物學(xué)特性發(fā)生改變,從而導(dǎo)致質(zhì)量水質(zhì)惡化、使用價(jià)值(功能)降低的現(xiàn)象[1]。與地表水污染不同,污染物進(jìn)入地下含水層后,遷移擴(kuò)散速度緩慢,污染往往是逐漸發(fā)生的,難以及時(shí)發(fā)覺;發(fā)現(xiàn)地下水污染后,確定污染源也相對比較困難。更重要的是由于地表以下地層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性等因素的影響,使地下水污染難以治理,地下水一旦受到污染,即使徹底消除其污染源,已經(jīng)進(jìn)入含水層的污染物仍將長期產(chǎn)生不良影響。
一般而言,地下水由于貯存于地下含水介質(zhì)中,不易被污染。一方面,包氣帶具有過濾屏障作用,可將進(jìn)入地下的有害物質(zhì)優(yōu)先過濾掉;另一方面,污染物在進(jìn)入地下水沿途易被土壤、巖石及水體中的微生物降解而成無害的物質(zhì),因而地下水的污染常被人們忽視。但是,由于環(huán)境容量的有限性,污染物進(jìn)入地下水系統(tǒng)超出其自凈能力時(shí),將會對地下水造成一定污染。地下水一旦被污染,很難被及早發(fā)現(xiàn),其后果莫測。地下水污染具有如下特點(diǎn)。
(1)不確定性。由于地下水含水介質(zhì)的差異性和復(fù)雜性,決定了地下水污染范圍的不確定性。地下水一旦被污染,其范圍很難準(zhǔn)確圈定。
(2)隱蔽性。地下水一旦被污染,很難被發(fā)現(xiàn),不像地表水污染直觀明顯而易于監(jiān)測,因而常不會引起人們的關(guān)注。
(3)延時(shí)性。地下水污染早期不易被覺察,待人們發(fā)覺水質(zhì)有明顯變異特征時(shí),才確定地下水已被污染或嚴(yán)重污染。
(4)廣泛性。由于地下水是處于不斷運(yùn)移和循環(huán)中,經(jīng)歷著補(bǔ)給、徑流、排泄各個(gè)途徑,在地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的體系中,各個(gè)水力系統(tǒng)又有著密切的水力聯(lián)系,從而決定了地下水污染范圍的廣泛性。而地表水污染僅局限于水體所流經(jīng)或貯存的有限空間內(nèi)。
(5)不可還原性。地下水運(yùn)移于含水介質(zhì)中,由于受含水介質(zhì)差異性、空隙、裂隙系統(tǒng)的限制,使地下水的運(yùn)移速率極其緩慢,地下水在含水系統(tǒng)中的循環(huán)周期也相當(dāng)長(幾年、幾十年、幾百年),從而決定了污染地下水體在地下滯留時(shí)間亦長,使污染的地下水在近期內(nèi)很難得以徹底修復(fù)還原。而地表水循環(huán)流動(dòng)迅速,只要排除污染源,并加以一定的改善措施,水質(zhì)還是能在短期內(nèi)得到改善、凈化的[2]。
地下水污染的方式可分為直接污染和間接污染兩種。直接污染是指污染物直接進(jìn)入含水層,在污染過程中,污染物的性質(zhì)不變,是地下水污染的主要方式。間接污染是指地下水污染并非由于污染物直接進(jìn)入含水層引起的,而是由于污染物作用于其他物質(zhì),使這些物質(zhì)中的某些成分進(jìn)入地下水造成的。例如,由于污染引起的地下水硬度的增加、溶解氧的減少等。這兩種方式中,間接污染的過程更為復(fù)雜,污染原因更易被掩蓋,要查清污染來源和途徑更為困難。
地下水污染途徑是指污染物從污染源進(jìn)入地下水的路徑。通常情況下,大部分污染物都是隨著補(bǔ)給過程進(jìn)入地下水的,污染途徑大致有5類。
(1)間歇入滲。大氣降水或其他灌溉水使污染物隨水通過非飽水帶,周期性地滲入含水層,主要污染潛水。常見的污染源有地表廢物堆、垃圾填埋場、尾礦庫、飼養(yǎng)場、污灌的農(nóng)田等。此類途徑的污染程度與污染物的種類、污染源強(qiáng)度等有關(guān)。
(2)連續(xù)入滲。污染物隨補(bǔ)給水不斷地滲入含水層,主要污染潛水。常見的污染源包括廢水坑、污水池、沉淀池、沉渣池、化糞池、排污溝、管道滲漏處等。污染物在進(jìn)入地下水之前,要經(jīng)過包氣帶,由于地層本身具有一定的過濾和吸附作用,可以在一定程度上使污染物濃度降低,因此此類途徑的污染程度受包氣帶巖層厚度和巖性的影響較大[3]。
(3)含水層之間的越流。污染物是通過越流的方式從已受污染的含水層(或天然咸水層)轉(zhuǎn)移到未受污染的含水層(或天然淡水層)。污染物通過整個(gè)層間或破損的井管污染潛水和承壓水。如地下水的開采改變了越流方向,使已受污染的潛水進(jìn)入未受污染的承壓水即屬此類。
(4)由地表水側(cè)向滲入。污染物通過地表水補(bǔ)給過程進(jìn)入地下含水層,污染潛水或承壓水。其特征是污染物影響范圍局限于地表水周邊,呈帶狀或環(huán)狀分布。此類途徑的污染程度受地表水水質(zhì)、水動(dòng)力條件以及距岸邊的距離等因素的影響較大。
(5)由通道直接注入。某些情況下,在利用井、孔、坑道等將污水直接排入地下巖石裂隙中進(jìn)行地下處理時(shí),排入的污染物質(zhì)超過了地層的吸附、過濾等自凈能力,就會造成地下水污染,嚴(yán)重時(shí)可能形成大面積地下水的連片污染。
(1)地下水超采導(dǎo)致地下水水質(zhì)下降。過量開采地下水除了會造成區(qū)域性的地面沉降、造成地表塌陷、改變自然景觀等地震災(zāi)害之外,還會造成沿海地區(qū)超采地下水會破壞地下淡水與海水的壓力平衡,使海水內(nèi)侵,造成機(jī)井報(bào)廢,人畜飲水困難,土壤鹽堿化,地下水質(zhì)下降[4]。
(2)地表污(廢)水排放和農(nóng)耕污染造成的硝酸鹽污染。農(nóng)耕污染具有量大面廣的特征,未經(jīng)利用的氮肥在經(jīng)過地層時(shí)通過生物或化學(xué)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽,長期飲用這種污染的地下水將可能導(dǎo)致氰紫癥、食道癌等疾病的發(fā)生。
(3)石油和石油化工產(chǎn)品的污染。隨著石油的大規(guī)模勘探、開采、石油化工業(yè)的發(fā)展及其產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,石油及石油化工產(chǎn)品的泄漏對于地下水的污染已成為不可忽視的問題。在目前已發(fā)現(xiàn)的地下水有機(jī)污染物中,石化產(chǎn)品是生物難以降解、對人類健康危害較大的污染源。
(4)垃圾填埋場滲漏污染。許多垃圾填埋場采用的是混合填埋法,各種垃圾沒有進(jìn)行分類,統(tǒng)統(tǒng)堆放在一起,且大部分垃圾填埋場的防滲層都只有單層結(jié)構(gòu)。垃圾填埋場長期滲漏積累造成有毒物污染地下水,很容易進(jìn)入食物鏈系統(tǒng),進(jìn)而造成更大的危害。
(1)對人體健康的危害:地下水中含有有害物質(zhì),吃了會使人中毒;含有病毒、病菌、微生物的地下水,吃了會使人生病、死亡。
(2)對工業(yè)的危害:工業(yè)采用被污染的地下水,不但腐蝕各種機(jī)械設(shè)備,而且會大大降低產(chǎn)品的質(zhì)量,影響工業(yè)正常生產(chǎn)。
(3)對農(nóng)業(yè)的危害:用被污染的地下水灌溉農(nóng)田,不僅會降低農(nóng)用設(shè)備的功能,而且將使土壤惡化,改變土壤物理、化學(xué)性質(zhì)而抑制農(nóng)作物的正常生長,甚至直接致死的作用。
地下水污染一般不易被發(fā)現(xiàn),不像地表水可以從水體的顏色、嗅味等物理性狀來判斷是否受到污染,當(dāng)發(fā)現(xiàn)時(shí)污染已持續(xù)很長時(shí)間,污染范圍已經(jīng)擴(kuò)大。地下水污染治理涉及受污染的土壤及含水層的治理和恢復(fù),比地表水污染治理難度要大,費(fèi)用要高。因此,對地下水污染要采取以防為主的方針。
(1)加大宣傳力度,提高公眾環(huán)境意識。要努力貫徹有關(guān)法規(guī)政策,堅(jiān)決貫徹執(zhí)行《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《水污染防治法》。完善地方法規(guī),實(shí)行誰污染誰治理,誰開發(fā)誰保護(hù)的原則。有步驟、有重點(diǎn)地解決水環(huán)境污染問題。小而散、多的污水廠建設(shè)不僅給國家和企業(yè)造成巨大的投資浪費(fèi)。還由于企業(yè)負(fù)擔(dān)過重、管理水平較低等原因,使預(yù)想的環(huán)境治理目標(biāo)大打折扣。集中建設(shè)規(guī)模化污水廠,變“誰污染誰治理”為“誰污染誰掏錢”的政策時(shí)機(jī)已成熟。加快建設(shè)污水處理廠,處理工業(yè)廢水及生活污水,是保護(hù)水環(huán)境的一個(gè)重要途徑。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)許可的情況下,在污染較為嚴(yán)重的城市,有計(jì)劃地興建一些污水處理廠,加快建設(shè)速度、提高處理能力加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測、發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。
(2)統(tǒng)籌規(guī)劃,合理開發(fā)地下水資源。增強(qiáng)全民環(huán)保意識,強(qiáng)化節(jié)約用水,推廣節(jié)水新技術(shù),加強(qiáng)對用戶尤其是大戶的用水量控制,扶持企業(yè)搞環(huán)保,推廣潔凈新能源外,應(yīng)把能源基地作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)予以全面規(guī)劃。把單個(gè)污染源的孤立治理,變以水系或地區(qū)為單位進(jìn)行防治,以全面改善生態(tài)環(huán)境。此外,還要加強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)科學(xué)研究,盡快摸清各地區(qū)的水環(huán)境容量,并以其指導(dǎo)規(guī)劃和建設(shè)。如工業(yè)布局要考慮環(huán)境承載能力,在水環(huán)境容量超負(fù)荷地區(qū),要嚴(yán)格控制高耗能、重污染工業(yè)的發(fā)展。限制重污染工業(yè)發(fā)展,對縣屬中小企業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)要嚴(yán)格管理,不能只考慮地方利益而棄環(huán)保于不顧。建立排污許可證制度,同時(shí)提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),新、擴(kuò)建企業(yè),必須執(zhí)行“三同時(shí)”,使環(huán)保與建設(shè)同步或超前進(jìn)行,對污染嚴(yán)重而又不能治理的企業(yè),要限期轉(zhuǎn)產(chǎn)或搬遷。
(3)建立水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng),加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。建立水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng),逐步建立和完善水環(huán)境監(jiān)測體系,對重點(diǎn)污染地區(qū)(段)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測,系統(tǒng)掌握城市(區(qū)域)地表水、地下水水質(zhì)的污染發(fā)展變化及動(dòng)態(tài)特征,為保護(hù)水環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)[5]。
治理已污染的地下水是比較困難的。水污染后的治理措施,要根據(jù)污染狀況、范圍、性質(zhì)、水文地質(zhì)條件和使用要求,通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。發(fā)現(xiàn)地下水污染后,首先應(yīng)當(dāng)切斷污染源,然后立即采取防止污染物進(jìn)一步擴(kuò)散的補(bǔ)救措施。治理措施大致有以下幾種。
(1)人工補(bǔ)給被污染的地下水,使其稀釋和凈化發(fā)現(xiàn)地下水有污染物質(zhì)后,采取強(qiáng)排方法,使 已被污染的水直接排出,促進(jìn)凈化。改變地下水徑流條件,加速水的交替循環(huán),以達(dá)到改善水質(zhì)之目的。對污染的地下水應(yīng)采用防滲墻或防滲帷幕進(jìn)行堵塞或截流,通常應(yīng)穿透含水層直達(dá)隔水層[6]。
(2)防止工業(yè)“三廢”對地下水污染要切實(shí)貫徹執(zhí)行“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的方針,采用先進(jìn)技術(shù)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、采取閉路循環(huán)、把工業(yè)“三廢”的污染消化在生產(chǎn)過程中。防止地下水污染的繼續(xù)擴(kuò)大。工業(yè)“三廢”達(dá)標(biāo)排放、合理布局,強(qiáng)化水資源的保護(hù)和管理,嚴(yán)禁滲坑滲井排放,所有排污溝、渠應(yīng)全部硬化和密封,嚴(yán)禁下滲污染。特別應(yīng)注重對化工、造紙、制革、制藥等用水量較大企業(yè)的排污治理,實(shí)行達(dá)標(biāo)排放。對缺乏有效治理措施的,視其情況予以關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、遷。尤其是在新建和改建城市中,應(yīng)按“先地下、后地上,先基礎(chǔ)、后主體”的原則;通過規(guī)劃布局調(diào)整結(jié)構(gòu)來控制污染,和對控制新污染源的產(chǎn)生有重要的作用。
(3)對污染的地下水進(jìn)行水處理,采用物理、化學(xué)和生物方法進(jìn)行處理。建立“閉路循環(huán)”式的生產(chǎn)和消費(fèi)系統(tǒng),可以大大減少工廠和城市送進(jìn)垃圾填埋場、下水道和垃圾站的廢物,從而保護(hù)地下蓄水層免受滲漏的污染物的危害。一家企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水和固體廢棄物,也許正是另一家企業(yè)生產(chǎn)所需要的原料,這樣既可以“變廢為寶”,又大大減少污染物質(zhì)的排放。在一些發(fā)達(dá)國家,廢物的分類、收集、回收、再利用已形成一個(gè)專門行業(yè)。而我國在這方面雖然也做了一些工作,但在廢物的交換種類、規(guī)模及市場容量等方面還有待于迸一步完善。
總之,水環(huán)境的保護(hù)是關(guān)系到社會發(fā)展和人民生活的大事情,特別是地下水它具有埋藏性和系統(tǒng)的復(fù)雜性,一旦污染,治理將非常困難,付出的超過地表污染幾倍乃至幾十倍的代價(jià),并且使原本就緊缺的水資源,供需矛盾更加尖銳。綜上我們也可以看出,我國日益嚴(yán)峻的地下水污染形勢,地下水污染防治迫在眉睫。所以,加強(qiáng)地下水資源的質(zhì)量管理,保護(hù)環(huán)境刻不容緩,全社會都應(yīng)珍惜、愛惜地下水,實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,支持國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。將地下水的開發(fā)利用與保護(hù)協(xié)調(diào)起來,才能實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,以及自然、經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展。
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