工業污水對地下水的影響和防治對策

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1工業污水中的污染指標分析

在過去的研究中，科學家對氮、氨、重金屬和病菌等成分關注較多。最近研究工作者對污水中的其他污染成分（如有機污染物）也進行了較多的研究。在以前的研究中，研究對象主要是污水灌溉區的土質污染問題，對于工業廢水，其污染成分主要是高濃度重金屬離子［2］。對于該地區的地下水污染，主要研究對象為氮和致病菌。而地下水中的礦化程度和硬度的變化也有所研究，但是這些變化是否是灌溉活動引起的，仍值得進行更深入的研究。

2工業污水灌溉對地下水的影響

2.1研究方法

研究污水中的污染成分向地下水遷移的實驗方法主要包括野外實驗法、調查取樣法、土柱淋濾實驗。而其中土柱的淋濾實驗是比較常用的一種研究方法，用工業污水和天然降水分別進行實驗，能分析出土壤中硬度、溶解性固體和氯離子的遷移轉化機理［3］。實驗結果能表明灌溉地區淺層地下水的上述3項污染指標變化和工業污水灌溉有關。

2.2灌溉區地下水硝酸鹽變化

盲目的污水灌溉使地下水的硬度和含鹽量大幅增加，尤其是硝酸鹽含量的增加，使得灌溉區地下水污染日趨嚴重。水土系統中的反硝化作用能夠降解一部分的硝酸根離子，但是工業污水灌溉是一個長期作用的過程，排放到土壤中的硝酸鹽高于降解量，使硝酸鹽會在土壤中不斷累積，然后通過水的淋濾作用污染地下水［2］。含氮污水的灌溉試驗研究結果表明：工業污水灌溉對底層土壤和地下水中的氨離子濃度影響不大，多數氨離子被上層土壤吸收和轉化；而污水灌溉對土壤和地下水中的硝酸根離子影響比較大，特別是長期污水灌溉地區的土壤，容易使地下水受到硝酸鹽的污染。對于一般的工業排放污水，氨離子濃度較高，灌溉土壤之后，水中的氨離子與土壤表面膠體中的鈣離子和鎂離子發生交換反應，造成地下水的硬度和含氮量的提高。而土壤中的氨離子會發生硝化反應，生成的硝酸鹽會加重地下水的離子污染。能夠導致地下水硬度提高的原因很多，工業污水的灌溉就是其中一種，工業污水中一般含有高濃度鈉離子和鉀離子，在遷移和置換的過程中，會將土壤和含水層中的鈣離子、鎂離子置換出來，造成地下水的硬度升高。

2.3污水灌溉中重金屬污染在地下水中的分布

工業污水灌溉時，其中的重金屬會被土壤中的小顆粒吸附，大多數的重金屬離子都會富集在土壤的上層，導致土壤的重金屬離子污染。土壤的吸附作用會降低重金屬向地下水中的運移。對某污染區土壤不同深度土層剖面的重金屬元素測試分析結果表明，土壤有比較強的重金屬吸附能力，會阻止污水中重金屬污染當地地下水。研究表明，土壤中的重金屬主要會在20cm深度內的上表層積累，縱向的遷移趨勢不大。但是不同的工業污水水質不同，有的地區實驗表明工業污水對土壤的重金屬污染都不明顯。進入土壤后，重金屬的存在形態就轉而開始控制其遷移性，存在形態取決于重金屬進入土壤時的組成形式、種類、含量和環境條件。土柱的淋濾實驗結果表明，陽離子的交換作用、表面吸附作用、與有機質的耦合作用和沉淀作用是重金屬離子在土壤中迅速衰減的機理。對于Zn和Cu元素在土壤有機物質含量不高的情況下，土壤含水氧化物表面吸附是衰減的主要原因。對于Cr，Pb元素，沉淀作用是主要的原因。對以上重金屬離子的淋濾實驗結果表明，它們主要在表層以下10cm深度內積累，隨著時間的延長，重金屬表現出向下搬運的趨勢，然后對地下水進行污染。

2.4工業污水中的生物致病體對地下水系統的污染

在工業污水灌溉對地下水污染的研究中，生物致病體的污染需要特別注意。導致地下水污染的病原體可以分為三大類：寄生蟲、細菌和病毒，主要污染物為后兩者。具體地區實驗研究表明，經過長時間的工業污水灌溉，地下水中并未出現污水中測試到的大腸桿菌。但是一些病毒卻可以通過運移作用到達深度較大的土層。原因主要是病毒的個體大小比細菌小幾個數量級，在通過土壤孔隙時不容易被土壤過濾除凈，從而容易隨著灌溉水進入地下水系統，地下水受到病毒污染的可能性已經開始受到科學家們的關注［4］。

2.5工業污水中有機成分對地下水系統的污染

石油工業排放的污水中會帶有很多種類和較高濃度的有機化合物。隨著科技進步，人們對用水的水質要求不斷提高，工業污水灌溉對地下水系統的有機物污染成為了新的研究課題。在我國某些污水灌溉區的地下水樣本中檢驗出了接近60種有機物，其中致癌物質達到數十種［5］。

3污水灌溉污染的影響因素和防治措施

污水灌溉對地下水系統的污染由多重因素決定，包括灌溉年限、灌溉強度和灌溉方式、污水中污染物種類及性質、土壤類型及性質、地貌及水文地質條件等。必須經過詳細現場調查和實驗研究，才能比較正確地分析預測利用工業污水灌溉可能對地下水系統產生的影響。能否采用工業污水進行農田灌溉取決于當地的土壤類型和水文地質條件。應該避免在土層滲透系數大、含水層出露和地下水位偏高的地區進行污水的灌溉操作，在水源周圍地區應該嚴格禁止利用工業污水灌溉。土壤對污水有一定的凈化作用，但是凈化容量是有一定限值的，不能將灌溉的工業污水無限制地排放到同一地區土壤中；同時應該對土壤污染程度進行監測，時刻把控污染閾值；及時對該地區地下水的硬度、重金屬和微生物等污染物的積累速度和地區水質進行監測，避免出現嚴重和長期的地下水污染事故［5］。對于所采用的工業污水，其水質標準一定要達到污灌要求。當前我國很多地區不采用科學的處理方法，直接使用未經過無害化處理的工業廢水進行農田灌溉。而科學的利用工業污水進行灌溉作業，應該在灌溉區推行污水預處理技術，灌溉前對工業污水進行簡單的無害化處理，同時對灌溉區土壤和地下水水質的各項污染指標進行實時的監測。要實行科學的灌溉制度，避免灌溉用水水量過剩，引起地下水大面積的污染，應該把灌溉污水當作一種水資源，進行合理調配，科學規劃。

4結語

工業污水灌溉技術可以作為緩解部分地區水資源稀缺問題的處理方案。但如果不進行科學的管理調配，污水就有可能導致當地地下水系統的污染，使地下水中的硬度、硝酸鹽、微病原體、重金屬、硬度和有機污染物的濃度升高。國內外經驗表明，只要實施科學的管理措施，在灌溉之前進行詳細的地質調查，制定出合理的灌溉方案，對灌溉用污水進行灌溉前無害化處理，控制灌溉水量，避免盲目漫灌等，工業污水灌溉引起的污染完全是可以避免的。

本文作者：陳正想工作單位：蒼南縣環境保護局