污水灌溉对地下水污染的机理分析

污水灌溉对地下水污染的机理分析

摘要：本文阐述了灌溉污水中主要的污染指标，并从污水灌溉中的硬度与硝酸盐含量、重金属分布、细菌与病毒和有机物等方面，分析了其对地下水的污染，并探讨了污水灌溉对地下水的影响因素及防治措施，以期为改善地下水环境，合理利用水资源提供参考价值。

关键词：污水灌溉地下水污染机理

由于我国的水资源相对不足，所以在干旱和半干旱地区利用污水灌溉是节约水资源的有效途径。但是由于污水中含有很多有毒物质，如果盲目进行污水灌溉，很容易会对地下水造成污染。因此，分析污水灌溉对地下水的污染，探讨污染防治措施，对保护地下水环境有着重要的意义。

1 灌溉污水中主要的污染指标

灌溉污水中对地下水造成污染的主要指标分为以下四种：①微量元素：主要指Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、As、Hg、Ni和Mn等；②常见指标：主要指pH值、悬浮质、TDS、硬度、钠离子、硝酸根离子、氯离子、铵根离子、硫酸根离子、镁离子、钙离子、亚硝酸根离子和钾离子等；③有机指标：主要指COD、BOD、PCB s、PAH s、氯仿、矿物油和三氯乙烯等；

④微生物指标：主要指大肠杆菌、细菌总数和病原菌总量，如沙门氏菌、霍乱弧菌与痢疾杆菌等。

2 污水灌溉对地下水的污染

2.1 研究方法

研究污水灌溉对地下水的污染主要采取调查取样、野外实验和土柱淋滤模拟实验等方法，其中土柱淋滤模拟实验最为常用。例如通过土柱淋滤模拟实验，可以分析氯离子、TDS和总硬度等在土壤中的转化与迁移，证明其与污水灌溉密切相关。

2.2 污水灌溉使地下水硬度与硝酸盐含量升高

由于过量使用化肥和污水灌溉，地下水中的硝酸盐离子及其总硬度不断增加，加重了地下水的污染。即使水土系统反硝化作用可以降解部分硝酸盐离子，污水灌溉也会使硝酸盐离子在土壤中的不断累积，并通过淋溶土壤而对地下水造成污染。

污水中的铵根离子含量较高，在对土壤进行灌溉时，污水中的铵根离子和以和土壤胶体中的镁离子和钙离子发生交换反应，从而使得土壤中的含氮量不断增加。同时，污水中的铵根离子经过消化作用，最终会生成硝酸根离子，在短期内会使地下水污染加重。此外，污水中的钠离子在灌溉过程中，可以与土壤或者含水层中的镁离子与钙离子发生置换，从而增加地下水的硬度。

2.3 污水灌溉时重金属在水土系统中的分布

在污水灌溉的过程中，土壤颗粒会吸附其含有的重金属，使重金属离子集中在土壤的表层，造成了土壤Zn、Cu、Pb和Cr等重金属污染，而土壤颗粒对重金属的吸附在一定程度上降低了其在地下水中的迁移，所以污水灌溉对地下水重金属污染的直接影响不明显。

土壤中的重金属迁移由其存在形态控制，其存在形态则由它们在土壤中的组分形式、环境条件和土壤组分种类与含量决定。通过土柱淋滤模拟实验可以表明，表面吸附、螯合作用和阳离子交换等是重金属的衰减机理。对Cd、Cu和Zn等重金属，在土壤中有机质的含量较低时，吸附是重金属主要的衰减机理；对Cr、Mo和Pb等重金属，沉淀是其主要衰减机理；对Cd、Pb、Cu和As等重金属，通过淋滤实验证明，其在土壤表层的0~10cm出累积，随着土壤淋溶时间的增加，其向下迁移趋势越显著，进而对地下水造成污染。

2.4 灌溉污水中的细菌与病毒对地下水的污染

灌溉污水中会造成地下水污染的病原微生物主要为细菌、病毒和寄生虫等，尤其是细菌和病毒污染最为常见。有研究表明，污水中的大肠杆菌可以迁移至较深土层，而病毒的包囊较小，在经过多孔土壤的过程中不易被过滤和净化，随着水分进入地下水系统的几率较高，所以地下水病毒污染较为严重。病原微生物在水土系统的迁移主要受到存活期、吸附作用与过滤作用的影响。

吸附作用主要取决于环境条件、介质性质与病原微生物的类型，过滤作用则主要取决于介质空隙与病原微生物种类。例如粉土可以对细菌进行过滤，但对病毒无效。同时有实验表明，病毒吸附量和介质pH值密切相关，当pH值＞7时，土壤中的病毒不易被吸附，而容易出现迁移；当pH值＜7时，土壤中的病毒容易被吸附，而不会出现迁移，所以病毒吸附量会随着土壤pH值升高而降低。

2.5 灌溉污水中的有机物对地下水的污染

人类在生产和生活中对有机物的处置不当也会对地下水造成污染。包气带是污染物进入地下水时必经之路，污水中有机物在此过程中出现自然衰减，如吸附、挥发、稀释和生物降解等。有机污染物的吸附作用对其在土壤中的含量与分布有直接的影响。对非极性有机污染物，吸附作用受土壤中有机质的性质与含量控制，对极性的有机污染物，不但要受其含量影响，而且还受到矿物含量及种类和环境的pH值等影响。

3 污水灌溉污染地下水的影响因素及防治措施

污水灌溉对地下水的污染主要取决于灌溉年限、灌溉方式及强度、水文地貌条件、土壤性质及类型和水中污染物性质及类型等。管理部门在进行地下水污染防治时，需要依据其影响因素采取相应的防治措施。

例如对进行长期污水灌溉地区，需要对地下水的水质、土壤重金属含量、有毒物质含量与累积速度、周边生态环境和居民健康状况等进行定期的监测；依据水文地质条件与土壤类型，选择是否进行污水灌溉，如地下水位高和土地的渗透性好的区域可以进行污水灌溉，而水源地则严格禁止污水灌溉；在采取污水灌溉时，其水质需要符合灌溉用水的标准，并在灌溉前进行污水预处理措施，对污水中有毒物质进行无害化处理；采用合适的灌溉方式与灌溉技术，制定科学的灌溉制度，尽量避免使用大水漫灌，以免使污水扩散污染地下水。

4 结束语

总之，污水灌溉虽然可以解决水资源较为紧缺的问题，但是如果管理和应用不当，则会对地下水造成严重污染。只有掌握污水灌溉对地下水污染的机理，采取正确的灌溉方式和技术，才能真正保证地下水环境不受污染和水资源的合理利用。

参考文献：

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