中国江河湖海防污减灾对策揭秘：地下水污染的主要原因

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：众多的污染源是造成地下水污染的主要原因，其中工业废水、生活废水对地下水的污染是最普遍和最严重的，属点源污染。由此可见，氮肥对地下水污染的贡献较磷肥大。研究表明，在北京地区农肥施用量超过150kg/时，就会引起地下水的硝态氮污染。当前，对地下水污染有关的三大重要杀虫剂是：有机氯、有机磷和氨基甲酸酯。如DDT 剧毒，即使只含有10 亿分之一的DDT，这种地下水用作饮用水源也是十分不安全的。

众多的污染源是造成地下水污染的主要原因，其中工业废水、生活废水对地下水的污染是最普遍和最严重的，属点源污染。分散排放的面源污染如农业污染（化肥、农药、农田径流、畜禽养殖业粪尿与废水）、酸雨、酸沉降、污染地表水入渗等也应予高度重视。由于其他各章已经对工业废水和生活废水的排放和控制作了详细的论述，本章将重点论述对地下水污染影响也十分突出的一些面源污染的来源和特征。

1.化肥的施用与污染

据世界肥料会议认为，发展中国家的粮食产量约有30%是依靠大量施用化肥获得的。我国的农业土地资源的开发和利用已占现有土地资源的很大比重。我国要用占世界1/7的国土面积养活占世界人口1/5的人口，农业生产所经受的压力是十分沉重的。因此，我国也往往以增加化肥、农药的施用量作为提高土地产量的重要措施。但是，农药、化肥的过量施用会导致大量农药、化肥的流失，据美国的统计资料认为，该国每年施用的氮肥中大约10%～15%流失。根据T.E.Waddel等人的研究，农田化学品在施用后的分布如下表4-4所示：

表4-4　氮肥与磷肥在环境中的去向

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注　表中的a 表示百分数基本准确；b表示较准确；c表示只是最好的猜测而已。

由上表可知氮肥被作物吸收的量仅占施用量的35%～50%；磷肥仅占施量的7%～15%。氮肥进入根区以下土壤地下水的量占施用量的5%～15%，磷肥仅占施用量的不到1%。由此可见，氮肥对地下水污染的贡献较磷肥大。

据我国1984～1994年10年间化肥施用量的统计，化肥施用量增加了90.7%，而粮食产量只增加了9.1%。世界平均单位面积施氮肥量54kg/（hm2·年），我国却为191.6kg/（hm2·年），是世界平均值的3.55 倍。但每公斤氮肥谷物产量仅为20.95kg，不到世界平均水平的一半。我国有些地区，化肥施用量更为惊人，以海河流域为例：滦河流域平均433.8kg/（hm2·年），北三河流域平均821kg/（hm2·年）子牙河流域平均929kg/（hm2·年），陡骇马颊河平均815kg/（hm2·年），漳卫南运河平均646kg/（hm2·年），全海河流域平均564kg/（hm2·年），为世界平均施用量的10倍多，为全国平均施用量的近3 倍。

研究表明，在北京地区农肥施用量超过150kg/（hm2·年）时，就会引起地下水的硝态氮污染。北京市1990年氮肥施用量平均为271.65kg/（hm2·年），超过全国平均施用量，足可引起地下水污染。事实证明也是如此。

据我国农业部门调查统计，我国的化肥平均利用率仅为20%～30%（比表4-4还低），化肥平均流失率超过60%。全国每年施用氮肥2000×104t，若按50%的流失率计，则平均每年流失氮肥量1000×104t，造成惊人的损失和巨大的环境破坏。

20世纪70年代以来，地下水中 pagenumber_ebook=175,pagenumber_book=161 -N浓度的增加，引起了科学家的高度重视，地下水中硝态氮浓度的增加与农田氮肥施用量的增加有密切的关系。以国外为例，美国伊利诺州有1/4的浅水井的-N超标，地下水中-N浓度不小于14mg/L。原民主德国1973年化肥施用量达360 kg/（hm2·年），50%的农田水井井水 pagenumber_ebook=175,pagenumber_book=161 -N浓度大于60mg/L。法国巴黎附近的地区，地下水中-N浓度达180mg/L。

根据原地矿部环境监测站的报告，北京市郊区1972～1982年10年间40×104hm2耕地化肥施用量增加与地下水中 pagenumber_ebook=175,pagenumber_book=161 -N浓度增加的趋势一致，呈正相关。以地下水作为饮用水源，其中-N浓度的增加会导致高铁血红蛋白症，婴儿胃的血液成分比成年人更易生成正铁血红蛋白，易导致患正铁血红蛋白症，婴儿患此病的死亡率达8%～52%。

此外，饮用水中硝酸盐还有致癌危险，它在人体中被还原成亚硝酸盐，与仲胺、酰胺或类似的氮氢化物反应形成亚硝基化合物，如亚硝胺等，具有致癌性与致突变性。

我国有些地方井水中硝酸盐浓度大于100mg/L（占水样的81%），这些地方男性患肾癌死亡的比例很高。河南省林县的井水中硝酸盐和亚硝酸盐浓度也很高，与该地食管癌发病率呈正相关。

我国农村饮用井水 pagenumber_ebook=176,pagenumber_book=162 -N的浓度增高与农田氮肥施用量增加的浅层地下水迁移密切相关，这种现象应引起我们的高度重视。

2.农药的施用与污染

农药包括杀菌剂、除草剂、杀虫剂、杀鼠剂等，使用广泛。

当前，对地下水污染有关的三大重要杀虫剂是：有机氯（DDT）、有机磷和氨基甲酸酯。

合成有机氯杀虫剂（农药），1945年至20世纪80年代初，曾被广泛使用，虽然80年代开始禁用，但其特点是具有长期的残留作用（持久性），能长期滞留在环境中，因此仍需严密注意。如DDT 剧毒，即使只含有10 亿分之一的DDT（即1 ppb），这种地下水用作饮用水源也是十分不安全的。

有机磷和氨基甲酸酯农药是较为活跃、使用广泛的农药，其降解性好，较易降解，溶解度也较高，可以在地下运动很长距离。氨基甲酸酯是一种较新的农药，对其所积累的数据较少。

农药施用不得当是造成对地下水污染的重要因素，首先是没有完全施用于作物，撒落到不是目标的地方；其次是容器的渗漏，残液外泄，都能促使农药通过土壤或井进入地下水，造成地下水的污染。

美国对水体中农药污染的检测报告中认为：农业用地中浅层地下水中的农药含量不小于0.01mg/L的概率为45%。

我国每年施用农药防治农作物病虫鼠害的耕地面积已超过1.5×108hm2（22.5×108 亩），挽回粮食损失量约占总产量的7%。但是，田间试验表明，喷洒的农药仅有20%～30%附着在目标农作物上，30%～50%撒落在地面、土壤，或渗入地下水，其余部分进入大气中。而且，我国农药的施用还在增长，如北京1990年平均使用量为11.85kg/（hm2·年），在西郊地下水源地区域已达到50kg/（hm2·年），而东北郊地下水源地区域则为7.8kg/（hm2·年）。西郊如此高的农药使用量，对地下水质量有很大的潜在危险性。可惜的是，我国地下水的质量的检测系统极不完备，缺乏系统的、长期的、有效的检测，拿不出足够的数据。(www.chuimin.cn)

根据我国不完全的检测结果显示，我国不少地方由于过去施用DDT等农药，而使其在地下水中有所残留，如DDT浓度从检不出到0.005μg/L；HCH浓度从检不出到0.074ppb。个别地方的检测结果，如从江苏省江浦县的地下水中检出了五水合硫代硫酸钠0.10～2.62ppb；还有其他农药或农药所含成分。

由以上可以看出，大量的化肥、农药通过雨水冲淋、农田灌溉、土壤渗透等途径进入地表及地下水体，造成了我国水体环境的污染。

3.废水与污水灌溉对地下水的污染

我国利用城市废水和工业废水灌溉农田历史悠久，靠废水灌溉的农田面积约为2000万亩（约140×104hm2）。我国农业部若干年前曾对全国十大废水灌区的环境质量进行过调查，结果证实北方地区由于废水灌溉农田，已发现土壤、作物、地下水及地表水的污染，污水灌溉已成为地下水污染的重要污染之一，对当地人民的身体健康造成了危害。

值得注意的是，从灌区排出的灌溉尾水与用于灌溉的废水相比较，前者质量往往更差，未蒸发的灌溉尾水随着作物根部地区的土壤又重新渗透到地下，其所含的盐分（TDS）有相当的增加。因此，农业灌溉加速了地下水中TDS的增加。尾水中还会带有从土壤中溶出的其他化学成分。由于灌溉效率低，布水不均匀等原因，造成了这种水的水质下降与恶化，对地下水污染影响很大。

4.降水的污染

降水往往会将大气中所含的污染物夹带并降落至地面，随之下渗至地下水蓄水层，造成对地下水的污染。如1998年全国排放烟尘总量达1455×104 t/年，北方一些城市可能超过20t/（km2·月），这些烟尘都有可能随降水降落至地面和水体，并有可能进入土壤，渗入地下水，造成严重污染。

以北京为例，每年降水夹带的污染物计有：溶解性铵盐6955.0kg/km2，硝酸盐1220.5kg/km2，亚硝酸盐1580.0kg/km2，氯化物2405kg/km2。这些污染物除一部分残留地表土壤，其余都随着降水而入渗地下造成地下水水质恶化。

5.畜禽养殖业粪尿和废水的污染

近十几年来，我国一些城市实施“菜篮子工程”，规模化畜禽养殖业蓬勃发展，它向城市居民提供了丰富的蛋、肉、奶及其制品，满足了广大城市居民的生活需要。但畜禽养殖场排放大量的粪尿和废水，对水环境造成污染，并产生了极大的危害。

据1995年资料，北京、上海等地，猪肉自给率已接近60%，蛋、禽、奶或基本上自给，或自给有余并向外输出，如北京经常向邻近地区或城市输出多余的鸡蛋。现代化封闭型的规模化养殖技术，促进了我国城市畜禽养殖业向高产、优质、高效发展，但另一方面也使养殖业脱离了种植业。畜禽排放的大量粪尿与废水不能被利用作为种植业的有机肥，而且大多未经妥善处理即排放环境，对环境造成很大污染。这也是地下水的一大污染源。据北京、上海资料表明，畜禽养殖业的污染负荷总量已超过了工业废水和生活废水合起来排放污染负荷的总和，往往相当于数千万人口当量的污染数量。畜禽养殖业的废水极少处理并回收利用，是城市环境的极大威胁。

畜禽养殖业对地下水和土壤造成的污染，来自饲养场及粪便堆置场的淋溶渗漏的影响，特别是粪便中所含的大量含氮有机物在土壤、作物、硝化细菌和反硝化细菌的作用下，形成 pagenumber_ebook=178,pagenumber_book=164 -N、-N和-N，经过土壤下渗而污染地下水。除粪尿和废水的特性外，当地的水文地质条件、地形、地貌、气候、圈舍位置、管理等因素都会影响对地下水污染的程度。

6.铬渣对地下水的污染

我国每年排放铬渣120000t，逐年累积目前已达200×104t。铬渣的堆置造成对地下水的污染，一般超过饮用水标准10倍，有时可达200倍，以辽宁省锦州市为例。该市铬渣堆置场污染地下水，污染范围达12.5km2，1800余口井不能饮用，导致工厂关门、停产。

7.煤矿废渣对地下水的污染

辽宁省抚顺市两露天煤矿废渣堆置场对地下水造成污染，主要是造成地下水硬度增高，硝酸盐及硫酸盐浓度增高，如地下水中NO3-N浓度升至31～180mg/L，大多不少于100mg/L；又如 pagenumber_ebook=179,pagenumber_book=165 的污染，地下水中硫酸盐浓度最高达1456mg/L。

8.放射性物质对地下水的污染

地下水受到放射性物质的污染，可来自天然来源的放射，也可来自与对核物质的各种应用，如核电站、实验室及医院的废弃物等。具体的污染源包括：①铀矿石的开采与选矿；②核电站；③核化学品的再生工厂；④放射性废物的收集、运输与储存等。

铀矿石的开采、选矿主要产生矿渣的放射性污染；核电站主要由于储罐、管道泄露或事故释放的放射性污染物；又如放射性废物的处理不当，也会造成放射性物质的泄漏，放射性核素主要通过液体废物而渗入地下蓄水层。还要注意虽然埋藏但保护措施不佳的放射性固体废物淋溶的污染物随渗漏水间接地进入蓄水层。又如地下管道破裂而使放射性溶液出流和入渗等，都可能造成地下水的放射性污染，这种污染或扩散、或稀释，其毒性是否会长期存在取决于放射性物质的寿命及毒性。

9.城市垃圾对地下水的污染

城市垃圾是城市生活和生产活动产生的废物，我国在2000年产生垃圾量可能达2亿t 左右，垃圾的堆置或填埋会产生淋滤液，它所含污染物的种类多，组成成分复杂且浓度高，有机污染负荷往往为城市废水的几十倍至几百倍。如渗入地下水，将对地下水产生严重污染。

中国江河湖海防污减灾对策揭秘：地下水污染的主要原因

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