地下水污染与防治
王焰新 中国地质大学 yx.wang@
Outline
Introduction: the importance of GW contamination studies Basic concepts of GW contamination Some advances in GW contamination studies
2005-7-25 武大
武汉市汉江各断面高锰酸盐指数变化趋势图
5 CODMN(mg/L)
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武 汉 新 港 武 汉 宗 关 汉 口 龙 王 庙
Year
0 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
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1991年，美国推出了NAWQA（National Water Quality Assessment Program
USGS(美国地质调查局)的科学家们对全国50多 个河流盆地和含水层开展了资料收集和分析。该 项计划的目标是建立可支持管理和决策的有关河 流、地下水和水生生态系统的长期连续和可比较 的信息系统。NAWQA应当能回答以下问题：
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全球20多个国家存在地下水砷异常导致砷中毒的国 家中，比较严重的是分布于亚洲的三个国家（图2）， 按顺序依次为 孟加拉国、西孟加拉邦（WB，印度） 和中国。
局部地下水砷异常的国家越来越多，每年，都有来 自亚洲国家的关于水砷污染的报道（图3）。由于砷 不是实验室水质常规分析的元素，所以，漏掉了很 多高砷水。饮水标准中砷含量的修订，导致许多国 家的水质需要重新评价。
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砷中毒引起的皮肤癌（波纹氏病）
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蓝色代表湖泊
图1 全球范围内主要高砷地下水以及采矿和地热引起的水和环境问题分布 （Smedley, 2002）
图3. 亚洲高砷地下水影响地区（引自D. Chakraborti et al., 2002）
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全球典型地砷病区
孟加拉国的砷中毒被认为是人类历史上最严重的水安全事件之 一，将可能造成孟加拉国国1.3亿贫困人口中10％的成年人在 未来死亡。 饮用地下水砷的浓度最高达3.7 mg/L（Sracek A.， 1998）。
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1989～2000年汉江水质状况统计
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我国是一个缺水国家，巨大的人口压力加剧 了水资源短缺的严峻形势。在我国许多地区，天 然水质恶劣，如原生高氟水和高砷水的分布范围 之广、危害之大实属罕见。 近几十年来，人类活动造成了大面积的地下 水污染，已经在我国地下水中检测各种有机污 染物、重金属污染物、氮、硫、磷污染物，使得 我国“水质型”缺水形势日益严峻。
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水环境中的有害物质是一个具有重要 意义的问题。特别是因为陈旧的存储场地 开始受到损坏 , 在今后 20 年，对有害化学 废物和放射性废物的产生和储存将会受到 越来越多的关注， 对现有场地废物在地表和地下的运动进 行模拟和监测，具有特殊重要的意义。在 污染对人类健康构成威胁的情况下，开展 这种模拟是极其重要的。
1．美国的河流和地下水现状如何? 2．这些河流和地下水状态随时间是如何变化的? 3．自然特征和人类活动是如何影响这些河流和地下 水状态的?
NAWQA是如何回答这些问题的呢？
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（1）新疆；（2） 吉林；（3）辽宁； （4）内蒙古；（5） 宁夏；（6）山西； （7）Jhelum, 巴 基斯坦；（8） Gujrat, 巴基斯坦； （9）孟加拉国； （10）尼泊尔； （11） 贵州，中国； （12）台湾，中国； （13）河内, 越南； （14）缅甸；（15） 老挝；（16） 西孟 加拉邦，印度（17） 柬埔寨；（18） Ronphibun，泰国
研究设计和方法全国统一
以便 以便
在区域和全国范围内水质状态是可 对比的
研究是长期和周期性的
分析水质的变化趋势，从而确定 水质是变好还是变差
使研究成果对于有关水资源管理及 饮用水和水生生态系统管理的决策 提供帮助
研究工作把人类活动和自然因素与 水质， 以便 水生生物和河流生境联系起来 USGS 的科学家与政府官员，资源管理 者，工业界代表和其他利益相关者相互 作用 USGS的科学家来自多学科，包括水文 学，地质学，生物学。地球物理，地理 学和统计学
以便 以便 以便
研究的发现与决策者相关联
能够分析河流盆地和含水层系统 相互依赖的特性
使研究的发现有多种表现形式，包括原 始数据，报告，期刊论文，宣传小册子， 录象带。这些成果大多是免费的。
USGS有责任为所有人提供不带偏 见的科学信息
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近10年来在Ground Water, Water Resources Research, Environmental Science and Technology, Applied Geochemistry, Water Research，Journal of Contaminant Hydrology 等西方水文地质、环境科学与工程类主流学术刊物 上发表的与地下水有关的论文多与地下水污染有关。 相比之下，我国同类研究十分薄弱。
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在地下水研究领域，国际水文地质界（尤其是美国）自二 十世纪八十年代以来，把研究的重点从地下水水资源评价 与管理转移到地下水污染治理上来
美国已经把受污染场地中土壤和地下水污染的去 除作为优先考虑的问题，并计划在未来几十年修复 30~40 万个场地。费用估计达 5000~10000 亿美元 （ National Research Council,1994 ）。污染物质 泄漏或作为污染物的处臵场均可能导致土地和地下水 的污染。美国管理与预算委员会估计，未来75年中， 修复属于国防部、能源部、内政部、农业部及国家宇 航 局 的 受 污 染 场 地 就 需 要 2340~3890 亿 美 元 （ Federal Facilities Policy Group, 1995 ）。仅 1996年美国在污染场地修复上的花费达90亿美元。
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地下水环境修复：专利和论文
从美国1976-1996年与地下水和土壤污染修复技术 有关的专利增长情况不难看出，自1991年后，出现 了高速增长。欧美国家近10年来的水文地质研发经 费的重点投向了地下水污染与环境修复技术研究。
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砷中毒
砷可对人体的呼吸道、胃、肠、肺、肝、骨 骼、皮肤均有不同程度的损伤。砷可使人体 正常分泌的酶失去活性，使细胞正常代谢发 主障碍而导致细胞死亡，并可导致末稍神经 炎、皮肤癌、肺癌。砷进入血液循环后直接 作用于毛细血管壁，使其通透性增强，麻痹 毛细血管，造成组织营养障碍，产生急性和 慢性中毒。
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图2 全球有文献记录的地下水砷污染地区（引自D. Chakraborti, 2002）
（1）波兰；（2）安大略湖，加拿大；（3）新西兰；（4）西班牙；（5）匈牙利；（6）美国俄勒冈州西 部；（7）科尔多瓦，阿根廷；（8）Lagunera，墨西哥；（9）台湾；（10）Antofagasta，智利；（11） Lassen County，美国中部；（12） 斯里兰卡；（13）新斯科舍省，加拿大；（14）菲尔班克斯，阿拉斯 加州（美国州名）；（15）Millard County，犹他州；（16）Fallon, 内华达州（美国西部内陆州）；（17） 内蒙古，中国；（18）新疆 Utghur，中国；（19）孟加拉国；（20）西孟加拉邦，印度。
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主要污染物
氨 氮
13%
生 化 需 氧 量