在人類文明的早期,人們依賴的水源是地表水,那時地表水儲量較大,并且潔凈、無污染。隨著人類文明的不斷進步,人口增多,活動范圍擴大,到19世紀末,地表水水源開始頻臨枯竭,污染也日益嚴重,人類開始依賴于相對比較潔凈的地下水。在人們看來,地下水深藏于地下且儲量大,不會遭到過多的污染,然而在若干年后的今天,地下水也要面臨嚴重的污染威脅。
過度使用使儲水量縮減
據統計:目前全球大約15億人口的飲水來源是地下水,亞洲1/3人口的飲水靠地下水提供;一些發展中國家的大城市,如雅加達、墨西哥城等,飲水全部依賴于地下水;美國95%以上的農村人口飲用地下水。作為世界第二大人口大國的印度,其灌溉用水的一半以上也由地下水來提供。隨著世界工業化的發展,大量的地下水被用于工業生產,目前工業用水在全部地下水用水中的份額已占了19%,且有不斷上升的趨勢。地下水正在以驚人的速度減少著,不僅如此,由于某些地理及自然條件的限制,過度采集地下水會使地下蓄水層沉積物變得致密,從而使地下蓄水層的儲水量不可逆轉地永久縮減。
在地下水儲量縮小的同時,地下水污染也在許多地方突出地表現出來,石油、農藥及化工產品中的苯及其同系物、苯酚、高分子聚合物、重金屬等都是生物難以降解、對人類健康危害極大的污染物,有許多還是致癌物質,可以說地下水中有機污染物和重金屬的廣泛存在,是構成全球性惡性腫瘤的一個重要因素。人及動物飲用污染后的地下水會引起各種怪病,如畸形、腫瘤、皮膚及神經系統疾病等。
一旦污染難以恢復
地下水污染與地表水污染有著明顯的不同:對于地下水污染,由于污染物進入到含水層以及在含水層中運動比較緩慢,污染往往是逐漸深入的,若不進行定期專門監測,很難及時發覺。例如我國的西南地區,由于其特殊的地理結構,其巖溶區滲漏強烈,表層巖溶含蓄水分的能力和調節徑流的能力都十分低下,降水多通過地表落入水洞,直接滲入地下,又由于該地區地形高差大,地下水埋藏深,所以當地下水被污染時很難發覺。在發現地下水污染后,確定污染源也不像地表水那么容易。
地下水污染的進程是緩慢的,污染源一般不是單一的,而是由土壤污染、地表水污染、各種滲濾液等在下滲的過程中不斷被沿途的各種障礙物阻擋、截留、吸附、分解,最終進入地下水的。從污染源的出現到地下水的污染往往需要經歷很長的時間。所以當地下水受到某些組分的嚴重污染時,往往是無色無味的,即使人類飲用了有毒有害組分污染的地下水,對人體的影響也只是慢性的長期效應,不易覺察。地下水一旦污染形成,很難治理,即使查明了污染原因并消除了污染源,地下水質仍需要很長的時間才能恢復。這是因為被底層阻留的污染物還會繼續釋放到地下水中,并且地下水流動緩慢,溶解氧含量低,微生物含量很少,自凈能力差,因此地下水的污染恢復和治理要十幾年甚至幾十年才能見效。由于底層的阻留,地下水中的污染物含量一般是微量的,不會引起人類的急性疾病,但是卻會在人體內富集,造成多系統的損傷,甚至會影響到幾代人的健康。
來自工業的污染
工業生產過程中會排出大量含有各種有毒有害元素的廢水,人類通過化學、物理、生物等各種方法處理了部分工業污水,但還是會有大量廢水沒有經過處理而排入城市下水道、江河湖海或直接排到水溝、大滲坑里讓其自行消失,這些都是導致地下水工業污染的主要原因。
一方面,現代化的工業生產產生大量含有各種化學物質的垃圾,這些垃圾一般是露天堆置或簡單填埋,垃圾中的有害物質經地表徑流及雨水的沖淋而滲入地下。一些危害較大的垃圾則一般裝入容器后再掩埋,但多年以后容器罐會被銹蝕腐爛,一樣會使有毒有害物質滲入地下蓄水層中,最終導致地下水的嚴重污染。
另一方面,由于礦產資源逐漸枯竭被迫閉坑及開采中會出現違章濫采,導致地下水水位急劇變化引起串層污染。不少小煤礦盲目追求經濟利益而實施破壞性開采,造成礦區不應有的相連成片,污水大范圍積存,通過裂縫污染地下水。
還有一方面,由于石油及其化工產品使用及管理上的漏洞,汽油、柴油、苯系物及其他含苯環的碳水化合物等對地下蓄水層造成了污染。原因是多方面的,包括石油開采、運輸、冶煉等過程構成的污染,還包括由于深埋于地下的儲油罐年久失修,造成汽油或柴油緩慢地滲入土壤中,使蓄水層嚴重污染。目前世界各地地下水普遍存在石油及其化工產品污染的現象,有些地方已使居民飲用水供應受到嚴重威脅。
來自農業的污染
20世紀40年代,人類開始使用化工合成的農藥來消滅病蟲害,但是經過幾年甚至幾十年的使用,這些農藥大約只有10%左右被作物吸收,還有一部分汽化進入大氣中,其余全部進入土壤及地表附屬物,這部分未被吸收的農藥會隨地表徑流滲入地下蓄水層造成污染,并且有機農藥在自然界存留時間較長,通過食物鏈的傳遞在生物體內富集的濃度越來越高,最終對地下水質造成更大的威脅。據報道,在30年前使用DDT的地方,目前地下水中仍然存在這種農藥,且部分地區地下水中DDT含量超標幾千倍。自20世紀50~60年代起,化肥使用量在逐年增加。有機氮肥、磷肥、鉀肥的使用量已增加了近10倍。而這些化肥大約只有40%左右被作物吸收利用,其余的都溶于雨水及灌溉水中,最終慢慢滲入地下蓄水層中。近幾年,相關部門通過對地下水監測發現,硝酸鹽含量都有上升的趨勢,我國北方有些地方地下水硝酸鹽的含量平均超標2~5倍,有些地方甚至超標30倍以上。
人類生活對地下水造成的污染
長期以來,城市的生活污水沒有經過任何處理而直接排放,只是靠地表水體的自凈能力來消除其中的污染物質,但水體的自凈能力是有限的。據統計,我國約有80%以上的河流遭到污染,有的污染相當嚴重,甚至不能用于灌溉農田,這些污染后的地表水都成了地下水污染的源頭之一。
隨著世界人口的增加,人類的生命活動要消耗大量的糧食、蔬菜及能源,同時也產生大量的生活垃圾,城市是人口密度極高的地方,它每天產生的垃圾量也大得驚人。這些垃圾一般用埋填法處理,而這些被填埋于城市周圍的垃圾,隨著日曬雨淋及地表徑流的沖洗,其溶出物就會慢慢滲入地下,污染地下蓄水層,因而生活垃圾及居民區的化糞池也是造成地下水有機物污染的主要渠道。
來自自然界自身的污染
在地下水環境中也存在著許許多多對人類有毒有害的化學物質,正常情況下它們以一種相對穩定的狀態存在于自然界中,對人類不構成威脅,有些元素還是人類生存所必須的微量元素,但是由于人類的活動改變了這些元素穩定存在的條件,這些元素及其化合物就會超量地釋放出來,污染地下水。
地下水早已不再是人們想象當中的地下水了,其污染狀況不容忽視,人類需要對地下水環境的治理高度重視起來,這樣的醒悟越早越好。(文章代碼:101513)
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