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▲高考地理必考知识点:地下水污染的原因
地下水污染是由于人为因素造成地下水质恶化的现象。地下水污染的原因主要有:工业废水向地下直接排放,受污染的地表水侵入到地下含水层中,人畜粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下等。污染的结果是使地下水中的有害成分如酚、铬、汞、砷、放射性物质、细菌、有机物等的含量增高。污染的地下水对人体健康和工农业生产都有危害。
▲高考地理必考知识点:地下水污染的特征
地表以下地层复杂,地下水流动极其缓慢,因此,地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染,即使彻底消除其污染源,也得十几年,甚至几十年才能使水质复原。至于要进行人工的地下含水层的更新,问题就更复杂了。
地下水污染与地表水污染有一些明显的不同:由于污染物进入含水层,以及在含水层中运动都比较缓慢,污染往往是逐渐发生的,若不进行专门监测,很难及时发觉;发现地下水污染后,确定污染源也不像地表水那么容易。更重要的是地下水污染不易消除。排除污染源之后,地表水可以在较短时期内达到净化;而地下水,即便排除了污染源,已经进入含水层的污染物仍将长期产生不良影响。
▲高考地理必考知识点:地下水污染的来源
进入地下水的污染物有来自人类活动的,有来自自然过程的。
1.生活污水和生活垃圾会造成地下水的总矿化度、总硬度、硝酸盐和氯化物含量的升高,有时也会造成病原体污染。
2.工业废水和工业废物可使地下水中有机和无机化合物的浓度增加。
3.农业施用的化肥和粪肥,会造成大范围的地下水硝酸盐含量增高。农药对地下水的污染较轻,且仅限于浅层。农业耕作活动可促进土壤有机物的氧化,如有机氮氧化为无机氮(主要是硝态氮),随渗水进入地下水。天然的咸水会使地下天然淡水受咸水污染等。
▲高考地理必考知识点:地下水污染的污染物
1.硝酸盐
硝酸盐是地下水的主要污染物质,其来源有二。
一是地表污废水排放,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。
二是农业面源污染,农耕区过多施用氮肥,其中约有12.5%~45%的氮从土壤中流失,造成农耕区地下水硝酸盐的含量严重超标。随着化肥的广泛使用,硝酸盐污染将成为一个世界性的问题,在美国对10多万口水井的调查发现,有6%的水井硝酸盐含量超过标准,20%的水井氨氮含量超标。中国进行调查的57座城市中,地下水氮超标的有46座。硝酸盐污染可以导致高铁血红蛋白症,婴儿畸形及癌症等疾病。对地下水构成威胁的还有石油、石油化工产品及各种有机合成化学物质。
2.石油产品
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,污染物的垂向运移受阻于地下水面,只能沿地下水面(主要在水的非饱和带)横向广泛扩展。
3.细菌病毒
此外,用灌注并孔的办法人工补给地下水时,如果回灌水含有细菌或毒物,将造成严重后果;利用污水灌溉农田而又处理不当时,也会使大范围的潜水受到影响。由于矿体、矿化地层及其他自然因素引起地下水某些组分富集或贫化的形象,称为“矿化”或“异常”,不应视为污染。
▲高考地理必考知识点:地下水污染的途径
地下水污染途径是多种多样的,大致可归为四类:
①间歇入渗型。大气降水或其他灌溉水使污染物随水通过非饱水带,周期地渗入含水层,主要是污染潜水。淋滤固体废物堆引起的污染,即属此类。
②连续入渗型。污染物随水不断地渗入含水层,主要也是污染潜水。废水聚集地段(如废水渠、废水池、废水渗井等)和受污染的地表水体连续渗漏造成地下水污染,即属此类。
③越流型。污染物是通过越流的方式从已受污染的含水层(或天然咸水层)转移到未受污染的含水层(或天然淡水层)。污染物或者是通过整个层间,或者是通过地层尖灭的天窗,或者是通过破损的井管,污染潜水和承压水。地下水的开采改变了越流方向,使已受污染的潜水进入未受污染的承压水,即属此类。
④径流型。污染物通过地下径流进入含水层,污染潜水或承压水。污染物通过地下岩溶孔道进入含水层,即属此类。
▲高考地理必考知识点:地下水污染的防治
应以预防为主。为此,必须进行必要的监测,一旦发现地下水遭受污染,就应及时采取措施,防微杜渐。最好是尽量减少污染物进入地下含水层的机会和数量,诸如污水聚积地段的防渗,选择具有最优的地质、水文地质条件的地点排放废物等。地下水污染治理技术归纳起来主要有:物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法。
1.抽出处理法
抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法,可根据污染物类型和处理费用来选用,大致可分为三类:
①物理法。包括:吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。
②化学法。包括:混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。
③生物法。包括:活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同,需要指出的是,在受污染地下水的抽出处理中,井群系统的建立是关键,井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后地下水的去向有两个,一是直接使用,另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体,冲洗含水层;另一方面还可加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。
2.水动力控制法
水动力控制法是利用井群系统,通过抽水或向含水层注水,人为地改变地下水的水力梯度,从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同,水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注水井处形成一地下分水岭,从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体;同时,在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。
而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水,在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散,同时在上游布置一排抽水井,抽出清洁水并送到下游注入。同样,水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法,在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。
另外,强化措施还可以从微生物的角度入手。可以先在地表设施中对微生物进行选择性培养,然后再通过注射井注入到受污染区域,或直接引进商品化菌种,都可以起到强化生物降解过程的作用。总的来说,原位生物修复技术具体的工艺形式很多,但其原理无非都是自然生物降解过程的人工强化。一般情况下,原位生物修复要与井群系统配合运行,即通过抽水井与注水井的配合,以加速地下水的流动及氧和营养物的扩散,从而缩短处理时间。
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