地表水回補(bǔ)對(duì)地下水水質(zhì)的影響

甕紹蘇

摘 要：地表水回補(bǔ)地下水是解決水資源緊缺的有效方法，本文探討了地表水回補(bǔ)地下水所產(chǎn)生的影響因素，包括鹽分、氮素、重金屬、有機(jī)污染物，并針對(duì)這些影響因素探討了避免引起地下水水質(zhì)污染的方法，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：地表水；回補(bǔ)；地下水；污染

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我國(guó)是水資源緊缺國(guó)家，而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)量的增加，水資源的供需日趨嚴(yán)峻。尤其是我國(guó)西部、沿海，人口相對(duì)密集、以地下水為供水源的城市，長(zhǎng)期的地下水超采，導(dǎo)致地下水水位連年下降，局部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)地下水降落漏斗，地面下沉或海水倒灌，地下水的水質(zhì)日趨惡化，所以，合理并有效地利用地表水對(duì)地下水回補(bǔ)，以增加地下水資源量，迫在眉睫。為促進(jìn)我國(guó)人工回補(bǔ)地下水事業(yè)的發(fā)展，保證地下水資源的安全利用，本文將針對(duì)地表水回補(bǔ)地下水，影響水質(zhì)的主要因素進(jìn)行了分析，以供同行借鑒。

地表水資源回補(bǔ)地下水，對(duì)其水質(zhì)的影響主要與回補(bǔ)的方式、地下水的埋深、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)回補(bǔ)地下水水質(zhì)的研究，主要聚焦于回補(bǔ)后，地下水中鹽分、氮素、重金屬、有機(jī)污染物等指標(biāo)的影響。

1.對(duì)地下水水質(zhì)鹽分的影響

地表水回補(bǔ)地下水，是解決污水亂排放、緩解地區(qū)水資源緊張的有效處置方法，其是將鹽含量較高的污水處理后，采用循環(huán)再利用的方法再生水資源的目的。但是，污水在處理后，其中的鈉離子等鹽分不能徹底清除，在回補(bǔ)地下水后，土壤中的鹽分將增加，深入到下層土壤并進(jìn)入地下水。此時(shí)，由于回灌區(qū)的地質(zhì)條件和處理后的水質(zhì)等環(huán)境不同，地下水的鹽化程度也會(huì)不同。

國(guó)外學(xué)者利用土柱試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地表水回補(bǔ)地下水所淋溶出的總?cè)芙夤腆w-TDS，由原濃度的40mg/L增加到240mg/L，但K+、CL-和SO42-的濃度卻未有顯著變化；細(xì)濾后再回補(bǔ)時(shí)，TDS僅增加到42mg/L，但Mg2+的濃度卻增加了74%；距離回補(bǔ)區(qū)越近的地下水，其含鹽量越高；回補(bǔ)后的地下水，在沉淀、離子交換、溶解的作用下，NaCl值逐漸高于CaCl的值；地下水中CL-的濃度年增長(zhǎng)量約為2.43mg/L。

國(guó)內(nèi)某學(xué)者對(duì)再生水灌區(qū)附近地下水的水質(zhì)研究后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)包氣帶滲濾后的再生水，其CL-濃度的增幅為1.5%～16.1%，TDS為21.2%～28%，電導(dǎo)率從0.5dS/m增至1.2dS/m。

從上述學(xué)者的研究表明，即使對(duì)地表水進(jìn)行處理，回補(bǔ)后的地下水濃度依然是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飲用水鹽濃度的1.5～2倍（飲用水電導(dǎo)率為0.6dS/m），即使經(jīng)過(guò)處理的地表水，在回補(bǔ)地下水后，對(duì)地下水中鹽度污染的風(fēng)險(xiǎn)仍然較大。所以，在地表水回補(bǔ)地下水時(shí)，應(yīng)結(jié)合模型、土柱試驗(yàn)等方法，采用反滲透技術(shù)，將地表水中的鹽分去除，以降低地下水鹽化的風(fēng)險(xiǎn)。

2.對(duì)地下水水質(zhì)氮素的影響

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)地表水回補(bǔ)地下水，其氮素影響的檢測(cè)方法，主要是實(shí)地監(jiān)測(cè)和土柱試驗(yàn)。通過(guò)采用不同的地表水回灌方法，檢測(cè)并分析地下水中氮濃度的變化，以及不同氮元素形態(tài)間的轉(zhuǎn)換。三氮指的是NH42+-N、NO2--N、NO3-N，其之間氮元素的轉(zhuǎn)換與氧化還原電位、土壤微生物和土壤的性質(zhì)等有密切的關(guān)系。研究表明，當(dāng)土壤中粘粒的含量增加時(shí)，土層凈化容重增加，反硝化速率明顯加快，降低氮素滲漏對(duì)地下水的影響。

一些國(guó)內(nèi)外學(xué)者在對(duì)地表水回補(bǔ)地下水的研究表明：在一些施用了化肥的地區(qū)回補(bǔ)地下水，其水中NO3-N值較低，但施用動(dòng)物糞便等的地區(qū)，其回補(bǔ)后的地下水NO3-N值較高；地下水中氮元素的濃度逐年增加；5m的包氣帶對(duì)總氮的凈化率在35.5%～69.1%，而12m～18m的包氣帶對(duì)總氮的凈化率在97.3%～94%，幾乎與回補(bǔ)前地下水中的總氮含量持平。

總之，地表水回補(bǔ)地下水，水中NO3-N含量明細(xì)增加，NH42+-N的含量幾乎不變，因此，在地表水回補(bǔ)前，應(yīng)對(duì)其做脫氮處理，降低地下水水質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)。

3.對(duì)地下水水質(zhì)重金屬的影響

重金屬會(huì)在土壤中發(fā)生沉淀和溶解，此反應(yīng)將對(duì)重金屬的下移產(chǎn)生明顯的抑制作用。據(jù)研究表明，地表水在回補(bǔ)后，其中的重金屬會(huì)積累于距表層20mm～40mm土壤中，但會(huì)隨著植物根下滲到地下水，引起污染。

一些國(guó)內(nèi)外的研究人員分別在室內(nèi)和種植區(qū)通過(guò)土柱試驗(yàn)，對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：室內(nèi)回補(bǔ)其表層積累的重金屬As、Cu、Pb向下移動(dòng)的趨勢(shì)緩慢，Cd的下移趨勢(shì)相對(duì)較強(qiáng)，并隨著回補(bǔ)時(shí)間的增加而增加；種植區(qū)的地表水回補(bǔ)，其表層的As、Cu、Cd、Zn積累分別占據(jù)總輸入量的93%、90%、92%和90%；植物的根系加速了重金屬的下移速度；相同地質(zhì)條件，種植玉米比種植小麥的下移趨勢(shì)更明顯；地下水中重金屬的含量，與地表水中的重金屬含量有直接關(guān)系。

但隨著工業(yè)污水處理能力的增強(qiáng)，回補(bǔ)水含有的重金屬明顯降低，引發(fā)地下水重金屬污染的概率也較低。所以，在地表水回補(bǔ)地下水之前，應(yīng)對(duì)該地區(qū)典型重金屬的遷移能力做出評(píng)估，確保地下水質(zhì)的安全。

4.對(duì)地下水水質(zhì)有機(jī)污染物的影響

污水處理廠的二級(jí)和深度處理后的地表水，其水質(zhì)中仍含有一定的未溶解的有機(jī)物質(zhì)—DOM，DOM隨著地表水的回補(bǔ)，將導(dǎo)致地下水質(zhì)的污染。地表水中的有機(jī)污染物主要包括阻燃劑、塑化劑、醫(yī)藥品、個(gè)人護(hù)理、農(nóng)藥等，地表水在回補(bǔ)地下水過(guò)程中，地表水中含有的DOM對(duì)地下水的影響，與地區(qū)土質(zhì)的吸附和解吸能力、降解能力、揮發(fā)能力等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者通過(guò)土柱模擬實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)?shù)乇硭|(zhì)中DOM的含量較低時(shí)，土壤中的微生物對(duì)其降解率由15%逐漸增至80%；較高時(shí)，由25%增至83%；當(dāng)?shù)乇硭械腄OM含量在1.2mg/L～2.5mg/L時(shí)，可以促進(jìn)土壤中微生物的降解能力。

但這些研究均缺乏地下水在DOM污染后的毒性效應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道，包括是否致癌、干擾內(nèi)分泌等，其真實(shí)可靠性還難以證實(shí)。因此，在對(duì)地表水回補(bǔ)地下水前，應(yīng)對(duì)地表水增加臭氧氧化等較高級(jí)的氧化處理工藝，降低上述風(fēng)險(xiǎn)。

5.其他污染物的影響

地表水中含有大量的病原微生物，有些存活能力很強(qiáng)，如果在地表水回補(bǔ)地下水過(guò)程中，不能完全去除，就會(huì)影響到地下水的水質(zhì)。地表水回補(bǔ)對(duì)地下水中微生物的影響，主要與地表水中的微生物種類和含量、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤溫度等相關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者主要集中在對(duì)地表水中大腸桿菌的影響，實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)大腸桿菌基本能在土層中被去除，其對(duì)地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)較小。但應(yīng)對(duì)其他存活和遷移能力較強(qiáng)的病原微生物予以關(guān)注，有效控制地表水中病原微生物的種類和含量，并進(jìn)行病原微生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

為防止微生物的污染，很多地區(qū)和國(guó)家規(guī)定，地表水回補(bǔ)至含水層，需停留一定的時(shí)間。例如：我國(guó)規(guī)定，地表水回補(bǔ)地下水后，停留的時(shí)間不低于6個(gè)月。

結(jié)語(yǔ)

地表水回補(bǔ)地下水，是一種可靠的存儲(chǔ)與保護(hù)水資源方法，目前在世界范圍內(nèi)已普遍應(yīng)用。但地表水中含有的鹽分、氮素、重金屬、有機(jī)物等殘留的有害物質(zhì)，增加了地下水質(zhì)的污染風(fēng)險(xiǎn)，威脅到人們的身體健康。因此，國(guó)家有關(guān)部門，應(yīng)完善地表水回補(bǔ)地下水的相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保障地下水的水質(zhì)安全。

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