关于地下水化学性及防污性能的研究

摘 要：研究地下水污染性能，是对地下水遭受水污染可能性的真实评价，可为土地利用规划和地下水资源监测及保护提供参考。根据中国发展的实际情况，针对不同水质，采用不同的防污性能研究模型。对地下水防污性能进行了概述，并提出了中国在地下水防污性能研究方面的新思路。

关键词：地下水;防污性能;研究

0 引言

近年来，由于人们对水资源的浪费及污染，中国水资源出现了严重紧张的局面。“地球上的最后一滴水将会是人类的眼泪”，这句话时刻警醒人们节约水资源。因此，保护地下水资源越来越重要，也逐步引起了人们的高度重视。地下水的防污性能具有明显区域性，不同地质和水文地质条件下地下水的防污性能都有明显不同。近年来，地下水防污性能评价与研究，已逐步发展成为了世界范围内的热门话题。本文对地下水防污性能进行了概述，并提出了中国在地下水防污性能研究方面的新思路。

1 地下水防污性能概述

众多地下水化学特征研究报告结果显示，地下水根据离子的不同组合关系分为多种类型，这些离子主要包括：HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+等。地下水防污性能主要分为两类：天然防污性能和特殊防污性能。天然防污性能是指在一定的地质和水文地质条件下，地下水防止人类活动所产生污染物污染自身的能力，含水层所处水文地质条件及污染物性能都会影响污染物污染地下水的难易。特殊防污性能是指地下水防止某种污染物对本身造成污染的能力，其影响因素主要是污染物的性能及其在地下水中的迁移能力[1]。

2 中国地下水防污性能研究

本文主要围绕地下水天然防污性能进行讨论，介绍中国在地下水防污性能方面研究的初步想法。

2.1 研究原则

a) 对于潜水和承压水这两种水埋藏条件差异较大的含水层，应分别进行研究;b) 污染物在地下水中的迁移能力对于地下水防污性能的研究具有很重要的影响，进行地下水防污性能评价研究时，应当选择对于其迁移影响较大，同时资料容易获得的因子;c) 根据中国水文地质条件的特殊性，即中国地下水供水水源大部分集中在松散沉积地区，因此，要对松散沉积物区的包气带介质做详细研究[2]。

2.2 潜水防污性能研究

影响潜水污染的因子种类多样，在DRASTIC模型(DRASTIC评价标准被广泛用来评价地下水的脆弱性评价，其评价指标包括权重、范围和类别;在不同地质条件下，该模型选择了较易获得的7个因子)中的7个因子都对潜水的防污性能造成了不同程度的影响。但从实际情况来看，有些因子所起作用并不大或具有两重性，科学家很难对其进行评价，可略去。a) 补给量是大气降水渗入量和农田灌溉回归水量，很难掌握具体量值的准确数据。此外，补给量具有两重性，它可把更多的污染物带入到地下水中，也可增强稀释能力;b) 中国地大物博，不同地区的土壤性质可能各不相同，科学家们很难取得土壤介质的详细资料。科学家一致认为，土壤介质是包气带的一种，因此可将二者放在一起研究;c) 含水层介质及其渗透系数其实是两个重复的因子，它对污染物在地下水中的迁移能力具有很重要的影响，但对于污染物进入到地下水的能力却并没有影响。此外，二者具有两重性，介质颗粒粗或裂隙发育，对污染物的吸附能力就差，污染物的衰减能力也较差;但渗透性好，可使地下水以较快速度进行交换，增强地下水的自净能力，同时，增加含水层的稀释能力，难以对此种物质做出评价。因此，补给量、土壤介质、含水层介质及其渗透系数都应略去。此外，由于含水层厚度大小可反映地下水稀释能力强弱，应增加此因子，即潜水防污性能需考虑的因子为4种[3]。

4种因子的详细描述：a) 地下水埋深(D)。它是对潜水防污性能影响最大的因子，防污性能会随着埋深加深、污染物与介质接触时间加长而越好，反之则相反;b) 包气带评分介质(R)。它对防污性能的影响较为明显。包气带颗粒越细或裂隙越不发育，则污染物在地下水中的迁移速度就越慢，吸附容量越大，污染物在水中所进行的各种化学反应就越充分，防污性能就越好，反之则相反。当包气带由多种介质组成时，在进行评分时就很难确定哪种介质为主要因素，此时应选择防污性能最好且厚度不小于1 m的介质作为参考评分介质;c) 包气带评分介质的厚度(T)。潜水防污性能不仅与包气带介质类型有关，还与其厚度有关，参与评分的介质厚度越大，其防污性能就越好;d)含水层厚度(A)。含水层厚度对稀释能力有重要影响，厚度越大，稀释能力越强[4]。

2.3 承压水防污性能研究

一般选择DLCT模型对承压水防污性能进行研究，这是因为承压含水层一般不容易受污染物污染，因此，进行防污性能研究时需要考虑的因子就相对简单，包括：承压含水层埋深(D)，隔水层岩性(L)，C隔水层连续性(C)，隔水层厚度(T)。一般，选择对地下水防污性能影响大且资料较容易取得的因子，潜水污染一般集中在上部，如果承压水层埋深很大，就增加了污染潜水进入承压含水层的难度，选择因子时需考虑潜水向下越流的问题，隔水层如果不连续，污染物就能很轻易进入到承压含水层。同时，如果隔水层的颗粒较粗或厚度较小，被污染的潜水也能轻易通过层间越流进入承压含水层。

各因子的权重值：进过科学计算，将各因子对承压水防污性能影响大小的权重值从高到低排列如下：承压含水层埋深(D)影响最大，权重值为5;隔水层岩性(L)和隔水层连续性(C)影响程度是一样的，权重值都为4;隔水层厚度(T)影响最小，权重值为1。

DLCT模型各因子在不同情况下或不同取值范围内，其各自评分值各不相同，但都在1～10的范围内。例如隔水层不连续时，评分为10;连续时，评分为5。且评分越低，地下水的防污性能越好，反之则相反。

DLCT模型防污性能指数计算公式如下：

DI=5D+4L+5C+4T，(1)

式(1)中，D、L、C、T分别为各因子的评分值。计算可得的DI值一般处于100～190的范围内。承压水的防污性能会随着DI值的增高反而变差。科学上，一般将承压水的防污性能分为3个等级：a) Ⅰ级。DI值小于120，防污性能良好;b) Ⅱ级。DI值在120～160的范围内，防污性能较好;c) Ⅲ级。DI值超过160，防污性能为中等。

3 结语

地下水水化学性及防污性能研究是部门进行环境规划和决策的有用工具，国外此项研究水平已发展得较为成熟。而在中国，地下水防污性能研究起步较晚，还没有形成完整的研究理论，研究思路不够清晰，研究实践经验比较少，严重拉大了中国与发达国家之间的差距。因此在今后的研究中，要积极应用发达国家的研究模型，引进发达国家在研究地下水防污性能方面的成功经验与先进理论，结合中国地下水的水文地质情况大胆创新，不断完善中国地下水防污性能理论研究，拉近与发达国家的差距，共同提高地下水防污性能研究的先进性与适用性。地下水防污性能研究，为保护水资源提供了方向，可在很大程度上减轻水污染，对于中国的发展具有非常积极的影响。

参考文献：

[1] 刘泽明.岩溶水水化学演变及防污性能评价[J].工程地质计算机应用,2012(3):14-20.

[2] 仝长水,靳孟贵,王献坤,等.黄河故道兰考段地下水水化学特征[J].工程勘察,2011(12):36-41.

[3] 钟佐燊.地下水防污性能评价方法探讨[J].地学前缘,2005(S1):3-11.

[4] 赵 航.锦州市地下水水源地防污性能评价研究[J].环境保护与循环经济,2008(6):52-54.

原标题：关于地下水化学性及防污性能的研究