地下水污染的根源及防治

——访清华大学水利水电工程系教授、水环境专家吕贤弼

本刊读者 徐世坤

　　我国地下水多年平均补给量约为8000亿立方米，与多年平均河川径流量的比例约为1:3.4，在北方地区，这一比例为1:1.58。地下水资源不仅在数量上具有举足轻重的地位，而且还具有水质好、分布广泛、便于就地开采利用等优点。据统计，我国约有70%人口以地下水为主要饮用水源。在北方地区，地卞水开发利用率比较高，例如，海河流域的地下水利用率达90%以上，在全部用水量中，地下水占50%以上。由此可见，地下水的利用和保护是关系到我国经济和社会可持续发展的战略问题。在“世界水日”、“中国水周”前夕，我们就地下水环境问题专门走访了清华大学水利水电工程系水环境专家吕贤弼教授。

揭开盖头探根源

　　吕教授说，地下水环境问题主要是指地下水环境质量问题，也即地下水污染问题，除此之外还包括地下水超采引起的地面沉降、地下水位过高引起的土壤盐渍化等问题。根据我国地下水污染的具体情况，有三个方面的污染源。

　　一是沿海地区的海(咸)水入侵。这是我国最突出的区域性的人为因素引发的地下水污染问题，主要发生在渤海沿岸，其中最严重的是胶东的莱州湾地区。据有关研究报告，莱州湾地区现代海水入侵面积已达733.4平方公里，其中莱州市占274.5平方公里。位于黄海沿岸的青岛市，也出现海(咸)水入侵，引起城市供水水源地的污染。海(咸)水入侵造成大批机井报废、耕地丧失灌溉能力、工业产品质量下降，更严重的是造成人、畜用水发生困难。造成海(咸)水入侵的主要原因是地下淡水的过量开采。如果要维持淡水一海水界面的相对稳定，即淡水水位应高于海水水位，而要维持一定的淡水水位，需要有一定数量的淡水排泄入海。有的岛屿有浅层淡水体存在，其补给来自降雨，但是它的维持是以部分淡水排泄人海为代价的。地下水流动比较设，淡水的排泄一般是缓慢进行的，如果地下淡水不是过量开采，滨海或岛屿上淡水一海水界面可以处于动态平衡状态。我国北方沿海地区，进入80年代以采，出现连续多年的干旱，降雨量偏低，地下水补给量减少，但是工农业需用水量却不断增加，地下淡水“入不敷出”，海水入侵便是意料之中的事。造成咸水入侵的原因与海水人侵问题是同样的。

　　二是硝酸盐污染。地下水硝酸盐污染的来源主要有两种类型。一种类型是地表污废水排放，通过河道渗漏污染地下水；城市化粪池、污水管的泄漏以及垃圾堆的雨水淋溶等。这一类污染源具有点污染的特征。一种类型是污染源主要是农耕面源污染，造成农耕区地下水硝酸盐的含量严重超标。农耕区过多施用氮肥，其中约有12.5%～45%的氮从土壤中流失并污染了地下水。当然，流失的氮素也不全是来自施用的氮肥。

　　三是石油和石油化工产品的污染。随着石油的大规模勘探、开采，石油化工业的发展及其产品的广泛应用，石油及石油化工产品对于地下水的污染已成为不可忽视的问题。石油和石油化工产品，经常以非水相液体(NAPL)的形式污染土壤、含水层和地下水。当NAPL的密度大于水的密度时，污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔水底板，即潜没在地下水中，并沿隔水底板横向扩展；当NAPL密度小于水的密度时，污染物的垂向运移在地下水面受阻，而沿地下水面(主要在水的非饱和带)横向广泛扩展。 NAPL可被孔隙介质长期束缚，其可溶性成份还会逐渐扩散至地下水中，从而成为一种持久性的污染源。

防治污染有措施

　　针对三个方面的污染源，吕教授分别介绍了应采取的措施。

　　对于沿海地区海(咸)水入侵，应设置地下裁渗墙，切断海(咸)水入侵路径，这是一种有效的防治措施，但是一般裁渗墙的造价较高，普遍推广应用尚有一定的困难。除此之外，主要应控制地下淡水的开采量，与此相应的采取农业节水、工业节水和生活节水的新技术以及地下水回灌、境外引水等补源途径。以往的问题主要是不能有计划、有目的地控制地下水开采，而是等到出现海(咸)水入侵了，才被迫放弃或减少开采，以致造成吃水困难等被动局面。应当说，加强地下水位和水质监测，强化地下水资源管理是防治海(咸)水入侵的根本性措施。

　　对于硝酸盐的污染要合理适当施用氮肥，使所施用的氮肥既满足作物生长的需要又不过量，这是减少农耕区地下水硝酸盐污染的重要措施。目前，有的国家正在尝试秋播前测定土壤中氮的含量，据此决定氮肥施用量；有的在氮肥中添加一种硝化阻滞剂，减缓有机氮肥矿化速率，使无机氮逐渐释放，提高作物对氮的利用率。实施节水灌溉，减少每次灌溉水量，也是减少氮的流失的重要措施。

　　对于石油及石油化工产品的污染应采用水动力学方法，通过抽水井或注水井控制流场，可以防止石油和石油化工产品污染的进一步扩大，同时对抽取出来的受污染的地下水进行处理。受污染的土壤和含水层的处理难度很大。向土壤注入压缩空气，可去除污染物中的挥发性成分。采用就地生物处理方法是一种很有应用前景的治理措施，它可以比较彻底地去除污染，国内外都在进行研究。如果受污染的土壤和含水层范围不大，也可以将其挖除或采取截流工程措施将其封闭。石油和石油化工产品对地下水污染的治理费用很高，而且报复杂，因此更应当以预防为主。例如，禁止在水泥地保护区设置油库、加油站，对油库、加油站和输油管线采取严格的防渗漏措施等等。但是，事故性的污染不可能完全杜绝，因此污染治理技术的研究也不能停止。

根治污染置预防

　　吕教授指出，加年代以来，我国有关部门组织完成了一批有关地下水环境的重大项目，包括海河流域地下水水质调查评价，辽冀台海(咸)水人使调查，中美合作区域地下水水质及保护对策系统分折，海水入侵防治试验研究等，取得了不小的成绩。但是我国的地下水污染问题仍然很突出，应当引起足够的重视并采取切实有效的防治措施。在地下水环境管理和保护方面的工作应当从我国国情出发，从可持续发展的战略高度出发，坚持不懈地抓下去。

　　一、以防为主，践化管理

　　地下水污染的防治首先应立足于“防”，这是由地下水污染的特殊性所决定的。地下水污染一般不容易发觉，不像地表水，可以从水体的颜色、嗅味等物理性状来初步判断是否受到污染。对于地下水水质的监测，受观测井孔或民用井孔分布的限制，只有当污染物到达井孔时污染才有可能被发现，而此时污染已经持续很长时间，污染范围已经扩大。这种教训，国内外屡见不鲜。例如，80年代某地自来水公司供水井相继发现重金屑污染，后查明原来是一家自行车厂在数年前利用渗井排入电镀废水所致。地下水污染的治理一般比地表水污染的治理更因难，因为它涉及受污染土壤及含水层的治理和恢复。因此，在地下水环境保护工作上要坚持以防为主的方针，宁肯在预防上投入足够的人力、物力，而不要在污染发生后付出更大代价去治理。这里特别需要强调的是各级政府职能部门要加大监管力度，坚决依法办事，不姑息，不迁就，关停并转的污染企业，决不允许低水平恢复。

　　二、开展地下水环境脆弱性调查评价及编制评价图册

　　欧州、北美和澳大利亚等地区，在地下水污染防治工作中，已经从以污染治理为重点转变为以防止污染为重点，其中采取的一个重要措施即是进行地下水环境脆弱性评价，并编制评价图册。这种方法值得我国借鉴。

　　脆弱性调查评价可以为决策、管理人员和规划、设计人员提供有关地区地下水环境的条件，指导工程选址、选线。例如，当工程选择在地下水环境脆弱性较高的地区时，就应当对场地条件作进一步详细的勘测，采取严格、可靠的污染防范措施，或者重新选择建设地点。

　　地下水环境脆弱性调查评价，也将对地下水水质监测起指导作用。对于脆弱性高的地区，可以加强监测，这样使得监测网的布设更为科学和合理，避免人力、物力的分散和浪费，使地下水环境监测和保护工作更好地发挥其服务经济建设和保护环境、生态的作用。鉴于地下水环境脆弱性调查和评价在我国尚无经验，因此可以考虑选择某一地区或流域先进行试点，取得经验后，逐步在全国推行。

　　三、建设地下水环境管理示范区

　　选择少数地区，作为地下水环境管理示范区进行长期的建设。示范区的建设应当是综合性的，包括建设完善的水量、水质监测网，点行染源的调查、评价和控制，面污染源的调查、评价和控制，地下水环境脆弱性调查、评价和脆弱性作图，水量水质的统一管理措施和法规的实施等等。

　　一些发达国家，随着地表水污染得到控制，而逐步地将水环境保护工作重点从地表水转移到地下水。地下水作为水文生态循环系统中的一个不可缺少的部分，对于生命的维持和社会的发展起着重要的制约作用，这已为越来越多的国家和地区所认同。