第三章 地下水污染问题

四、地下水污染与人体健康
（一）饮用水水质标准
标准（GB5749-2006）中的组分分为四类：感官性状指标和一般化学指 标；毒理学指标；细菌学指标和放射性指标。
（二）主要污染物与人体健康关系
思考题

1、什么是地下水污染，判别标准是什么？地下水污 染有什么特点？ 2、地下水的污染方式有几种，污染途径有几种类型， 试举例说明。
（一）有机氮的矿化过程 第一阶段：氨基化阶段，复杂的含氮有机质通过微生 物酶的一系列作用逐步形成含氨基的简单有机化合物。 第二阶段：铵化阶段，各种简单的氨基化合物分解成 氨，同时还可能产生有机酸、醇、醛等较简单的中间 产物。
地 下 水 氮 的 来 源 及 其 循 环 途 径
1、温度 硝化作用：最佳温度30-35℃ 反硝化作用：最佳温度35-65℃ 2、PH值 硝化作用：最佳PH值6.4-7.9 反硝化作用：最佳PH值3.5-11.2 3、土壤含水量 当土壤含水量为最大持水度的1/2到2/3时，硝化作用最强； 一般来说，硝化作用最合适的土壤含水量为15%-20%。
潜水位持续下降使环境水文地质条件产生改变：
（1）包气带加厚 入渗途径加长，溶滤作用时间增长； 原来含水层部分变为氧化环境，岩土中矿物或岩石产生氧化； 入渗水的含盐量增加。 （2）含水层变薄 地下水贮量减少，对污染物的稀释能力也减弱。
产生“相对浓缩效应”
第六节
废物处理的环境水文地质问题
废物处置供选方案
二、氟（F）

地下水中氟的人为来源主要为矿山、冶金、钢铁、玻璃 等工业的废水、废渣和废气以及高氟煤燃烧废气等。
三、氰化物（CN-）
氰化物，简称氰，是含有CN-基（或根）的一类化合物的总称。 地下水中的氰化物主要是人为污染造成的，其人为来源主要 是电镀、焦化、煤气、冶金、化工等工业废水和某些农药等。 氰化物一般都有很大毒性。 水体中氰化物存在形式： 1、简单氰化物盐类，如NaCN、KCN、NH4CN等。溶解性大，在 水中主要以游离CN-存在，毒性大； 2、与Cu、Fe等金属离子形成的络合物。比较稳定，毒性相对 较小。
b、处理后污水通过地下水 排水管收集
b、处理后污水通过地下水 抽来自百度文库井收集
快速渗滤系统对水文地质条件的要求是： ①包气带的土壤及沉积物具有较好的渗透性，较理想的是细砂、 粉细砂； ②在包气带的岩性结构上，最理想的是整个剖面都是比较均质 的细砂、粉细砂，厚度至少1m以上 。 一般达85%以上；
1、吸附 极性有机物的吸附过程主要由静电引力的，而非极性难溶有 机物的吸附过程机理尚不清楚。 2、生物降解 有机化合物在土壤及沉积物中迁移过程中，生物降解可能是 一种重要的机理。在生物降解过程中，必须有细菌参加。 一般来说，可生物降解的有机污染物有：卤代烃类、芳烃类 等，而氯化烃类多难生物降解。
3、化学反应
2、吸附作用效应
二、溶解和沉淀效应
（一）溶解 溶解和淋滤往往可使某些污染物从固相转为液相而使地下水 遭受污染。 （二）沉淀 沉淀作用是去除污染物的主要净化效应。
（三）氧化-还原反应效应。
第二节 主要污染物的相对迁移能力及其主要衰 减机理

污染物的迁移受各种因素的影响。不同污染物其影响程度不同。
7、 含水层类型
六价铬的迁移机理：吸附和氧化还原。
思考题
1、简述硝化作用、反硝化作用以及地下水系统 的氮污染机理。
三、微量非金属污染及其污染机理
地下水微量非金属污染主要是As、F、Se、P、B、S等元素及 氰的污染，其中较常见、危害较大的是As、F、氰的污染。 一、砷（As） 砷在地壳中常与硫结合成硫化（矿）物。地下水中砷的天 然来源为地壳岩石矿物中的砷的氧化；人为来源为合金冶炼、 玻璃、化工、医药等工业和农药等。 砷在水中主要以砷的氧化物存在。砷有四个价态：+5、+3、 0、-3，地下水中的砷主要以正三价和五价出现。氧化条件下， 地下水中的As为五价，还原条件下为三价。
一、污水土地处理系统
一、概述
二、污水土地处理系统的处理方式
（一）污灌（慢速渗流） 污灌主要是把污水直接施用于种植农作物的土地上及牧场、 森林地区，利用污水作为灌溉水源及其中的营养组分作为植物 的肥料，同时利用土壤的净化能力使污水得到处理利用。 慢速渗流的目的纯粹是处理污水，适用于大片荒地。
（二）斜地漫流
冶金工业废水 Ⅳ、环境问题和可持续发展 冷却水－油、铁氧化物、悬浮物 洗涤水－酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、钾盐、焦油、 悬浮物、氧化铁、石灰、氟化物、硫酸等 冲洗水－酸、碱、油脂、悬浮物、和金属 矿山工业废水 采矿和选矿废水－矿物质悬浮物、有关金属溶解离子 矿渣经过雨水淋洗形成的二次污染物 炼焦厂和城市煤气厂等工业废水 酚、氨、硫化物、氰化物、焦油等 化学工业废水 氰、酚、砷、汞、N、P、酸、碱和有机化合物

在水溶液系统中，影响有机化合物迁移的主要化学机理是 氧化作用、水解及还原作用。
二、主要有机化合物简介
1、酚 由羟基与芳香环(苯环)直接相连而成的化合物总称。各种 酚类均是强毒性的有机化合物。
地下水中酚类化合物的人为来源：炼焦、石油化工、炼油厂、合 成化工等的工业废水、废气和废渣。
酚类化合物在地下水系统中较易分解净化，其分解的主要机理是生物化 学氧化，其次是酚的化学氧化和挥发作用等。
电力工业废水 冷却水 石油工业废水
石油开采废水、含硫废水和含碱废水
造纸工业废水 木质素糖类、纤维素、挥发有机酸 纺织工业废水 印染废水－染料、助染剂、淀粉、纤维素、木质素、
洗涤剂等有机物和碱、硫化物、各种盐类等无机物
食品工业废水 动物排泄物、血液、皮毛、油脂等
2.农业污染源
农业退水(作物栽培、牲畜饲养、食品加工中排出的废水); 农 药使用; 化肥的使用等；
来源： 生活污水 医院废水 制革、屠宰、洗毛等废水
畜牧污水
会造成疾病的传播
3.放射性污染物
水体的人工放射性物质来源于天然铀矿开采和选矿、 精炼矿的废水 原子能工业和反应堆废水核武器制造和核试验的污染 放射性同位素应用产生的废水 放射性废物堆放、存储不当造成泄漏引起的水体污染
水体中的放射性物质污染可以影响水生生物的生长,并 可以通过食物链进入生物体,可以引起贫血、白血球增生、 遗传性变异和癌症等.

把污水喷灌到有植物及草生长的斜坡顶部，污水在向下流 通过程中，通过物理、化学和生物作用去除污染物，处理 过的污水在斜坡最下部进行收集再用或排入河道。
（三）快速渗滤

污水快速渗滤系统简称“RI”系统。主要目的是处理污水。 通过该系统净化的污水用于：①补给地下水；②作为工农 业用水。
a、处理后污水排入河流
第四节 有机化合物的污染及其污染机理
有毒有机物：酚、苯、有机氯农药等； 按对水质量的影响和污染危害分
耗氧有机物：脂肪、蛋白质、碳水化合物等； 极性的（离子型的）； 按物理化学性质分 非极性的（非离子型的）；
其中每一大类又可分为挥发性的和非挥发性的两个亚类。
一、影响有机化合物迁移的主要机理
在地下水系统中，控制有机化合物迁移的主要机理是吸附、 化学反应及生物反应。
第二节 污染物在地质环境中的水文地球化学效应

污染物在通过包气带向下运移时，会产生一系列复杂的物 理、化学及生物作用。其中，对污染物的迁移存在两种水 文地球化学效应：阻止迁移效应（或称净化效应）和增强 迁移效应。
一、影响污染物迁移的水文地球化学效应
物理吸附：靠静电引力将离子吸附在固体表面。 化学吸附：靠化学键结合，被吸附离子进入胶体的结晶骨架。
三、地下水污染特点及污染途径
地下水污染特点
隐蔽性 难逆转性
地下水污染方式
直接污染 间接污染
地下水污染途径
（二）连续入渗型
其特点是：污染物随污水或污染溶液不断地渗入含水层。
（三）越流型
其特点是：污染物通过层间越流的形式进入其它含水层。
（四）径流型
其特点是：污染物通过地下径流的形式进入其它含水层。
地下水盐污染主要是指地下水受总硬度、Cl-和溶解性总固体的 污染。 污染地区往往是城市地区；污染来源多为城市的生活废水和生 活垃圾。
一、地下水硬度升高
（一）地下水硬度升高及水化学特征 水的硬度主要由Ca2+、Mg2+离子构成的。 以硬度升高为主的地下水污染的特征：
（二）地下水硬度升高的化学机理
地下水硬度的升高机理实际上是钙镁离子升高的机理。 地下水中不断增长的钙镁离子主要来源于土壤及其下层沉积 物中的钙镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁离子。发生的化学 作用主要有三种。
3.城市污染源
生活垃圾 生活污水－各种悬浮物、胶体、盐类和有机物、病原体等； 废气
（二）天然污染源
岩石或矿物的风化和水解； 火山爆发； 大气降尘的降水淋洗； 生物在地球化学循环中释放的物质。
（三）地下水污染物
按其性质大致分三类：化学污染物、生物污染物、放 射性污染物；
2. 生物污染物
主要包括病菌、病毒和寄生虫。
2、钙镁易溶盐的溶解
钙镁易溶盐在土壤中广泛存在，它们的溶解度都较大，易溶于 水，随入渗水带入地下水中。
3.钙镁难溶盐的溶解
钙镁碳酸盐的溶解，主要取决于CO2分压。而城市生活污水、垃 圾、某些工业污水、土壤中的有机物分解可产生大量的CO2。
二、地下水开采及其盐污染
一些地区地下水过量开采，导致潜水位逐年持续下降，也 会引起地下水硬度、Cl-、SO42-、溶解性总固体等升高，使地下 水产生盐污染。
二、地下水污染来源及主要污染物
•地下水污染物：人类活动导致进入地下水环境，引起水质恶化的 各种物质（溶解物或悬浮物）。
•地下水污染源：地下水污染物的来源或发源地。
•地下水污染源分类： （1）根据形成原因：人为污染源和天然污染源两大类； （2）根据污染源的作用空间：点状、线状和面状污染源； （3）根据作用时间：连续污染源、间断性污染源和瞬时污染源； （4）根据污染源的相态：液体污染源和固体污染源；
五、微生物污染及其污染机理
二、影响细菌和病毒在土壤中存活的因素
1、温度：低温的冬天存活时间长，高温的夏天存活时间短。 2、土壤含水量：含水量大存活时间长。 3、土壤PH值：PH值高利于细菌存活， PH值对病毒存活影响不明显。 4、其它微生物：其它微生物的大量存在，可能促使细菌和病毒加速死亡。
六、地下水盐污染及其污染机理
第三章 地下水污染问题 一、地下水污染的概 念
第一节 概述
地下水污染：在人类活动的影响下，地下水质（物理性质、化 学组分、生物性状）朝着不利于人类生活或生产的水质恶化方 向发展的现象。 地下水污染判定条件： （1）地下水水质朝着恶化方向发展； （2）水质变化由人类活动引起的； （3）地下水是否污染的判别标准是地区背景值。
朗迈尔通过试验研究了各种污染物的相对迁移能力和主要衰减机理。
思考题 1、物理作用效应、化学作用效应和生物作用效应的含义是 什么？它们对地下水系统的自净有什么意义？

第三节 地下水系统的污染及污染机理
一、地下水系统的氮污染及污染机理
（一） 天然来源 天然土壤中的有机氮是地下水中NO3-N的主要来源。 （二） 人为来源 人为来源主要有化学肥料、农家肥（动物废物）、污 水及污泥等。 二、地下水系统中的氮污染（循环）机理
4、 EH值 硝化作用随EH值的增加而增加，而反硝化作用正相反。
5、污水和土壤中的有机质 硝化作用的强弱和有机质的多少关系不大。 而有机质丰富，反硝化细菌繁殖强，反硝化作用就强。 6、包气带岩性及地质结构 颗粒粗，透水性好的地层有利于硝化作用。 粗细相间的地层结构有利于反硝化作用，而粗粒的单层结 构有利于硝化作用。
（一）人为污染源
包括：1.工业污染源；2.农业污染源；3.城市污染源 1.工业污染源 1)工业废水 包括废水、污水和废液。 废水指工业冷却水 污水指与产品直接接触受污染严重的排水 废液指生产工艺中流出的废液 工业废水根据性质的差别： 含有机物的废水、含无机物废水和两者的混 合废水 2)固体废物和废气 包括加工过的残渣、废料、食品加工的有机残 渣、设备损坏、原材料泄漏以及工业废气等
2、耗氧有机物
常用下列指标表示地下水中耗氧有机物的相对含量或地下水被有机物 污染的程度。 化学需氧量 （COD）：是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样 时，所消耗的氧化剂量。 生物需氧量(BOD) ：在好氧条件下，微生物分解水体中有机物质过程中所需 消耗的氧的数量。 溶解氧 (DO) ：溶解于水中的分子态氧称为溶解氧 。