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第七章 地下水的污染与防治. 第一节 地下水污染的概念 第二节 地下水污染防治. 第一节 地下水污染的概念. 一、地下水污染的含义 二、地下水污染的特点 三、地下水污染的危害及与人体健康 四、地下水污染方式及污染途径 . 一、地下水污染的含义. 1984 年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为 “ 水污染 ” 下了明确的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象称为水污染。 判定地下水是否污染必须具备三个条件： 第一，水质朝着恶化的方面发展；
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第七章地下水的污染与防治 第一节 地下水污染的概念 第二节 地下水污染防治
第一节 地下水污染的概念 一、地下水污染的含义 二、地下水污染的特点 三、地下水污染的危害及与人体健康 四、地下水污染方式及污染途径
一、地下水污染的含义 • 1984年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为“水污染”下了明确的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象称为水污染。 • 判定地下水是否污染必须具备三个条件： • 第一，水质朝着恶化的方面发展； • 第二，这种变化是由人类活动引起的； • 第三，地下水是否污染的判别标难是地区背景值(或称本底值，即未受人类影响的地下水各组分的天然含量)，超过此值者，即可称之为污染（如广州惠州部分地区铁超标）
二、地下水污染的特点 • 1.隐蔽性 • 由于地下水污染是发生在地表以下的多孔介质中，即使地下水受某些组分严重污染，也往往是无色、无味的，不易被发现，不能像地表水那样，从颜色、气味、感观或鱼类等生物的死亡、灭绝鉴别出来。即使人类饮用了受有害或有毒组分污染的地下水，对人体的影响也只是慢性的长期效应，不易被觉察。 • 2.延续性 • 主要表现在两个方面：（1）由于污染物在含水层上部的包气带，污水渗入过程中经过土壤各种物理化学及生物作用，则会在时间上和垂向上延缓潜水含水层的污染，对于承压含水层，由于上部的隔水顶板存在，污染物向下的运移速度会更加缓慢;(2)因地下水流缓慢和地下水在含水层中产生的各种作用，地下水污染的扩散过程亦是相当缓慢的。
3.难以逆转性 • 地下水一旦受污染，便很难治理及恢复。这主要是因为其流速极其缓慢，不像地表水那样流速快，取稀释作用即可很快恢复；切断了污染来源后，靠含水层本身的自然净化，所需的时间长达十年、几十年、甚至上百年。
三、地下水污染的危害及与人体健康 • 地下水污染使水质恶化，影响地下水在国民经济建设与人民生活中的正常利用制了地下水的使用范围，危害人类健康，使环境恶化，破坏生态平衡等。 • 我国和世界上一些发达国家的地下污染都较为严重。 • 据统计，世界上约有30％的人口因地下水污染而得不到安全、清洁的饮用水。发展中国家每年约有1300万以上的儿童死亡，其中1／3是饮用污染水所致。地下水污染还给工农业生产造成严重危害和损失。
(1)一般组分对人体健康的影响 • NO3-N超标可引起婴儿变性血红蛋白升高，使血液输氧功能减退或丧失，有的研究者认为，NO3-N还有致硼作用。SO42-含量超过1000mg/L时，可引起腹泻。Zn含量超过40mg/L时，会引起恶心、呕吐等。 • 正常情况下锌则是体内某些酶的结构或活性所必需的，但摄入过量的锌会引起哺乳动物广泛的生化紊乱。
(2)毒性组分对人体健康的影响 • 地下水微量金属元素污染主要是Cr、Hg、N、Pb、Fe、Mn、Cu、Zn、As、Pd、Cd、Ta等的污染。在这些微量元素中，以镉、汞、铅、砷最具毒性的物质，它们不仅可以造成严重的生态环境病，即使没有达到临界点，一定量的积存，也会造成人体组织器官的其他病变，成为其他疾病的导火索。 • Hg可损害神经系统，甚至使眼睛失明、孕妇早产、死亡，日本的“水促病”就是甲基汞所致。酚浓度大于0.1mg/L时，出现口腔溃疡、皮疹、恶心、腹泻等。氰化物中毒引起头疼、乏力、甚至死亡。 • Cd可置换人体中的钙，使骨质疏松、软化和变形，易骨折，身体腐烂，重者全身骨疼，日本称“疼痛病”，如北京大学的一名大学生发生的镉中毒。 • As慢性中毒引起疲劳、气短、心悸等。 • Se超标引起慢性中毒，使肝脏及骨髓机能受损等。
汞污染： • 在大气、水和土壤环境中，汞不断进行着迁移转化。 • 大气中的呈蒸气态的汞，在日光紫外线照射下可能生成甲基汞，大气中气态和颗粒状的汞，还可通过湿沉降或干沉降返回地面或水体。 • 土壤中的汞可挥发进入大气，或直接被植物吸附；或被水中胶状颗粒、悬浮物、泥土细粒、浮游生物吸附、吸收体内；或由降雨冲淋进入地面水和地下水。 • 地表水中部分的汞可挥发进入大气，大部分汞以重力沉降，达到吸附共沉，而且汞对有机物中的硫氢基有较高的亲和力，能够结合在有机悬浮物上。底泥中的无机汞在细菌、微生物的作用下和维生素B12的衍生物——甲基钴胺素作用，无机汞转化为有剧烈毒性作用的甲基汞。 • 水生生物摄人的甲基汞可在体内蓄积，并经食物链的生物浓缩和生物放大，在鱼体内浓缩几万至几十万倍。
各种汞化合物的通透性差异很大。 • 金属汞被消化道吸收的数量甚微，通过食物和饮水摄入的金属汞一般不会引起中毒。金属汞蒸汽侵入呼吸道时，可被肺泡完全吸收，并经血液运至全身。 • 无机汞中的氯化汞为剧毒物质； • 有机汞中，苯基汞分解较快，毒性不大；而以甲基汞和乙基汞为代表的烷基汞化合物毒性最大。推算得出，70 kg体重人体内甲基汞蓄积量达到30 mg时，可出现感觉障碍，蓄积到100mg时则出现水俣病典型症状，故日本部分学者主张100mg的蓄积量为中毒阈值。
当汞进入体内后，对含硫化合物具有高度亲和特性，故汞离子与体内的各种含有巯基(—SH)的蛋白质极易结合形成汞的硫酸盐，因此一般认为Hg—S反应是汞产生毒性作用的基础。当汞进入体内后，对含硫化合物具有高度亲和特性，故汞离子与体内的各种含有巯基(—SH)的蛋白质极易结合形成汞的硫酸盐，因此一般认为Hg—S反应是汞产生毒性作用的基础。 • 当汞与酶中的一SH基结合时，就可使酶失去活性，影响酶的正常功能。汞与体内组织中的巯基、氨基、磷酸基、羰基等功能基团结合，使汞可进入细胞内，并造成细胞的损害。 • 烷基汞化合物通过破坏大脑和小脑的神经元而使动物死亡，同时被汞抑制或损伤的血脑屏障转运机制，不能供应神经元必要的氨基酸。有机汞化合物也可能是由于破坏了亚细胞结构，例如溶酶体和核糖体的膜，从而影响蛋白质合成和细胞的完整性。 • 甲基汞化合物易溶于脂肪中，易通过血脑屏障而侵犯中枢神经系统，因此中枢神经系统损害的症状明显。
镉污染: • 镉是相对稀少的金属，在地壳、未污染的大气、水和土壤环境中镉的含量很低。 • 随着生产活动的开展，镉已被广泛用于电镀、汽车、航空工业以及用于氯乙烯稳定剂、颜料、油漆、电器制造、印刷等行业。 • 空气镉污染可来自开采矿石、冶炼金属、石油和煤的燃烧等工业过程，城市垃圾的焚烧也可导致镉含量增高。 • 工业城市和冶炼车间附近空气镉污染的最高含量达到0.06 μg/m3以上。 • 水体镉污染可通过饮用水而直接被人体吸收，同时镉污染在水生态系统中可沿食物链不断浓缩放大，海产品浓集的镉比海水高4500倍。
在风的扩散作用下，土壤镉污染范围有时达数十平方千米，镉污染土壤表层20cm，甚至30～45cm，土壤中镉含量在1 mg／kg以上，工业污染附近土壤的镉可达到40～50mg·kg-1，镉污染土壤上种植的庄稼，镉含量可达0．5—1.0mg·kg-1。污水灌溉对土壤中镉的蓄积有十分重要的作用，实测表明：污灌污染了的土壤镉含量为对照土壤中镉含量的4～6倍。
镉的环境毒理作用 • 镉不是人体代谢中一种必要的微量元素。人体对来自空气的镉污染比来自饮食的镉污染更为敏感，镉进入机体后，主要与富含半胱氨酸低分子质量(约10000)的胞浆蛋白相结合，形成金属硫蛋白，并可分布到全身的各个器官。进一步的研究表明，被吸收的镉1／2～1／3选择性地储存于肝和肾，其次储存于脾、肺、胰腺、肾上腺和睾丸中，而脑、心、肠和肌肉中则无镉的存留或存量甚微。 • 当镉进入机体后主要可在肾、肝和脾中蓄积。当高浓度吸收镉时，临界器官是肺，主要症状是肺水肿。长期低浓度摄人镉时，临界器官是肾和肺，主要症状是肾功能损害，特别是低分子蛋白尿与肺气肿。人长期摄人受镉污染的饮水及食物(粮食、蔬菜、水产品及畜产品等)，可使镉在体内蓄积并导致慢性中毒。日本著名的公害病之一痛痛病(骨痛病)就是在这种条件下发生的慢性镉中毒的典型事例。
镉化合物 浓度／mg.dm3 鱼类和其他水生物 作用 氯化镉 0.0010 鲤鱼 经8-18 h致死 0.0165 鲫鱼 蒸馏水中经8-18 h致死 0.10 水蚤 致死 0.90 藻类 抑制繁殖 5.0 觜岁 软水中经96 h致死 硝酸镉 0.10 藻类 硬水中经96h致死 0.10 水蚤 致死 0.118 淡水鱼 致死 0.30 丝鱼 经7天致死 6.0 鲤鱼 经36 h致死 硫酸镉 1.042 水蚤 经3 h致死 镉对鱼类和其他水生物的影响（刘毓谷等，1987 ）
日本著名的公害病之一痛痛病(骨痛病) 痛痛病患者骨骼严重畸形。患者在极端痛苦中死去后，身高仅是正常时的１／３ • 慢性镉中毒的典型事例。据调查表明，日本发病区的大米平均含镉0.5-0.8mg/kg以上。若当地居民以每日消费大米300g计，则每日通过大米而摄人的镉就可达300～480μg。镉对鱼类和其他水生物都有强烈的毒性作用。
日本著名的公害病之一痛痛病(骨痛病) 痛痛病的发生原因直至1961年才查明，原来是神冈矿业所炼锌厂将含镉的污水排入神通川，经灌溉流入两岸广大农田，致使有的稻秧枯死，没有枯死的水稻成为含镉的米。神通川流域的居民喝的是有镉毒的水，吃的是有镉毒的米，吸的是有镉毒的空气，生活在严重的镉污染环境中，时间一长，就因镉中毒患上了可怕的痛痛病。 疼痛的神通川 1955年--1977年，生活在 日本富山的人们，因为饮用了含镉的河水和食用了含镉的大米，以及其他含镉事物引起痛痛病，就诊患者258人，其中死亡者达207人。
砷污染 (As) • 砷在地壳中大部分以分散状态存在，也常与硫结合形成硫化(矿)物，如雄黄、雌黄、毒砂、砷铁矿、硫砷锡矿、红银矿等。地壳岩石矿物中的砷经氧化后变为砷酸盐，易溶于水，成为地下水中砷的天然来源。 • 砷的环境污染： • 地下水中砷的人为来源主要是砷合金冶炼、玻璃工业、化工工业、硫酸厂、氮磷靶厂、医药、染科、涂料等工业废水和废渣及农药使用等。 • 一般地下水中As含量较低，As含量很高的地下水多是人为污染所致。 • 砷中毒最典型的临床表现是砷性皮肤损伤，包括色素过度沉着、色素脱失，手、脚掌过度角化，砷性包纹氏病和皮肤癌等。 • 中国的地方性砷中毒分为两种类型，即饮水型和燃煤型。
砷中毒事例-1 砷中毒是由长期饮用重度氟砷水而引起的一种地方病。 据1994年普查结果，山西省的砷中毒人口20余万人，这种病不仅严重威胁群众的身体健康，还导致许多人因病致贫、因病返贫。
砷中毒事例-2 2002年03月20日法制日报报道，贵州省独山县城近郊一选冶厂因随意堆放和倾倒有毒废渣污染饮用水源，导致附近三百多名群众砷中毒。 2008年9月18日法制周报1月25日报道 2007年年底，贵州省独山县瑞丰矿业有限公司将1900吨含砷废水直接排入都柳江，造成下游群众（2万人）饮水危机，17人出现不同程度的砷中毒。 1995年，独山县就被定为国家级贫困县
砷中毒事例-3 2002年08月05日北京青年报报道，7月中旬湖南省衡阳市衡阳县界牌镇发生了一起群体性砷中毒事件，至今共有76人接受住院治疗，其原因是当地私人开的冶炼厂（镇属企业——红星瓷厂）从砷矿石里提炼剧毒砷(又名砒霜)因管理不善而造成了大量砷渗漏流失污染地下水源所致。
砷中毒事例-4 中国的癌症村-陕西华县 2001/02/09 06:30 北京青年报，1974年以来，陕西华县龙岭村村民小组共死亡58人，死于癌症的29人，死于肺心病、脑血管病的22人，仅一人属于自然死亡。化验结果证实：土壤、面粉、豆角及人的头发中均有远高于标准值的剧毒元素。其中土壤主要受到剧毒元素铅和砷的污染；面粉受到铅、砷、锌、铬4种元素的严重污染，食用后对健康有害，很可能是癌症村致癌的原因之一。 陕西华县龙岭村4年里只出生了两个孩子
砷中毒事例-5 2001年02月18日12:39 新快报，广东省翁源县上坝村在历史上是一个鱼米之乡， 1997年到2000年死亡人数有40多人，90%以上都是死于癌症。从1986年起上坝村死亡的250人中，因癌症死亡的就有210人，占死亡总人数的84%。除了癌症之外，皮肤病、肝病也是村里的高发病。原因是上游大宝山铁、铜、铅、锌等多种金属矿（广东省一座特大型矿山） 70年代初期，国家正式对大宝山进行全面开发。一些地方政府就打起了大宝山的主意，擅自批准或默许农民非法采矿、洗矿。从1984年开始，大宝山非法民采的现象就十分严重。矿区周边的民采矿窿星罗棋布，最多达102条，民工超过了3000人。据统计，仅仅从1995年到1999年，民采矿就高达900多万吨。农民非法洗矿点排放的污水污染河流所致。
砷中毒事例-5 右图-大宝山常年的矿水把下游的河道污染成一片橙色。 上图-长年的矿山开挖，已使大宝山伤痕累累。
铊中毒 铊为一种稀有金属元素，银白色，质软，高毒类，燃烧时能发出十分美丽的绿色光焰。铊和铊的氧化物都有毒，能使人的中枢神经系统、肠胃系统及肾脏等部位发生病变。人如果饮用了被铊污染的水或吸入了含铊化合物的粉尘，就会引起铊中毒。 急性铊中毒患者，有恶心、呕吐、腹绞痛，甚至昏迷、抽搐、休克等症状；慢性铊中毒患者，初期为全身无力、食欲减退、头晕、头痛、失眠，随后便出现手指震颤、视力减退、脱发等症状。“鬼剃头”就是慢性铊中毒的一种表现。 治疗铊中毒的有效药物———普鲁士蓝.
中国铊中毒事件-1 1995年４月，清华大学化学系女生朱令得了一种“怪病”，通过互联网络向国际医学界发出求助电子信函，才得以确诊“铊”中毒一事。目前，朱令被人投毒一案尚未侦破。在1995年因铊中毒延误治疗留下了永久性后遗症，现在朱令已经100%伤残，全身瘫痪、双目近乎失明、大脑迟钝及基本丧失语言能力。 患病前的朱令（1973年生）
中国铊中毒事件-2 1997年５月，北京大学又发生全国第二起“铊”投毒案件。受害人江林、陆晨光，系北京大学化学系94级的男生，犯罪嫌疑人王晓龙与江林同班不同寝室。王晓龙曾交待，过去江林与他关系那么好，现在却不理他了，所以投毒。为实验投毒量，他把陆晨光当作实验对象，也投了毒。
中国铊中毒事件-3 2004年1月1日，河南省三门峡市某厂职工祝晓梅与母亲以及年仅10岁的儿子杨泽宁吃过晚饭后，相继出现恶心、呕吐、下肢疼痛等症状。经当地医学专家会诊，疑为重金属中毒。随后，祝晓梅一家被紧急送往北京，经中国职业病毒物检测中心正式检测，确诊为重金属铊中毒。祝晓梅与其母及其子铊中毒量分别为63.8、25.8、73.8毫克。
中国铊中毒事件-4 2004年04月13日成都曾义贵、童贵兰夫妇一家四口发生铊中毒.
铅中毒 2009-08-09-成都商报(成都)报道，陕西凤翔县长青镇马道口村至少300名孩子血铅含量超标。原因-东岭集团陕西东岭冶炼有限公司铅锌（年产20万吨）冶炼厂铅排放污染地下水所致。 当地村民和小孩向记者出示他们 在医院检测的血铅超标结果
中国癌症村- 江苏淮河污染 2004-04-26人民网-江南时报，盐城阜宁洋桥村三年来有20多人被癌症夺去生命，今年又有10人被确诊患癌,占到了自然死亡人数的67%-80% 。三年来杨庄乡因癌症死亡的人数达到千分之13，年龄以四五十岁居多。80%是肝癌，还有胃癌、食道癌。杨庄乡3万8千多人，5年内因癌症死亡的人口就有近300人。 原因：附近一家农药厂(盐城市双宁农化有限公司阜宁县农药厂)、两家化工厂(阜宁县庆泰精细化工有限公司，一家无厂名) 排除的废气和污水所致。
中国癌症村-江苏淮河污染 这里是位于安徽蚌埠的龙子河污水排放口，大量的不达标的工业废水和城市生活污水正从这里流向淮河的干流。我们在这里提取了水样。您可以看到这里的水已经呈现出淡酱油色。据当地群众反映，现在的水还是比较好的状况，可想而知，水质不好的时候会是一个什么状况
中国癌症村-鹤壁市浚县北老观嘴村 2002年08月22日千龙新闻网豫北鹤壁市浚县北老观嘴村，近几年已有百余人陆续死于癌症（肠癌、食道癌、肝癌、胃癌等 ），其原因个体企业或承包企业造纸厂排放的工业废水直接排入河流，导致卫河严重污染。
中国癌症村-四川遂宁市蓬溪广门桥村 2003年11月12日四川在线-华西都市报，遂宁市蓬溪广门桥村。这个有1400多人、370户的村庄从1990年被发现为癌症多发地区。据不完全统计，从1990年到现在，已先后有近40人患上胃癌、食道癌、口腔癌等8种癌症，年平均死于癌症的人数不低于3人。致癌原因：水污染和农药超标。
四、地下水污染源、地下水污染方式及污染途径四、地下水污染源、地下水污染方式及污染途径 • 1、地下水污染源 • 地下水的污染物主要来自危险废物处置场、化粪池、地下污水管泄漏、农田径流中携带的农药和化肥残留物、城市垃圾和高速公路的废物（如化雪用盐）、地下或露天矿场、受污染的地表水、地下贮油罐与输油管线泄漏以及有机液体的事故性泄漏等。
切尔诺贝利核漏事件 1986年4月27日早晨，前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站一组反应堆突然发生核漏事故，引起一系列严重后果。带有放射性物质的云团随风飘到丹麦、挪威、瑞典和芬兰等国，瑞典东部沿海地区的辐射剂量超过正常情况时的100倍。大量的碘和铯等放射性物质外泄，使核电站周围环境的放射剂量高达200伦琴/小时，为允许指标的2万倍，火灾现场温度高达2000℃以上. 核事故使乌克兰地区10％的小麦受到影响，此外由于水源污染，使前苏联和欧洲国家的畜牧业大受其害。当时预测，这场核灾难，还可能导致日后十年中10万居民患肺癌和骨癌而死亡。
战争中的贫铀弹的危害 美国军方承认在伊拉克战争中使用了贫铀弹，举世哗然。1991年海湾战争中贫铀弹的恶果仍然历历在目。这是一名患白血病的伊拉克小男孩的资料照片，据信他是贫铀弹污染的受害者。新华社发 萨达姆可能因贫铀弹而患绝症 许多参加过1991年海湾战争的美国老兵仍在承受着“战争综合征”带来的痛苦。他们中有5000余人患有慢性病，近600人现已病逝。 在科索沃战争中，美军为摧毁南军坦克和防御工事，共发射了31000颗贫铀弹，其中造成21名意军驻科索沃维和士兵死亡（死于淋巴组织瘤）。
硝酸盐污染 • 硝酸盐是地下水的主要污染物质，其来源有二。一是地表污废水排放，通过河道渗漏污染地下水；城市化粪池、污水管的泄漏以及垃圾堆的雨水淋溶等。这一类污染源具有点污染的特征。二是农业面源污染，农耕区过多施用氮肥，其中约有12.5%～45%的氮从土壤中流失，造成农耕区地下水硝酸盐的含量严重超标。 • 随着化肥的广泛使用，硝酸盐污染将成为一个世界性的问题，在美国对10多万口水井的调查发现，有6%的水井硝酸盐含量超过标准，20%的水井氨氮含量超标。 • 中国进行调查的57座城市中，地下水氮超标的有46座。硝酸盐污染可以导致高铁血红蛋白症，婴儿畸形及癌症等疾病。对地下水构成威胁的还有石油、石油化工产品及各种有机合成化学物质。
石油和石油化工产品污染 • 石油和石油化工产品，经常以非水相液体（NAPL）的形式污染土壤、含水层和地下水。当NAPL的密度大于水的密度时，污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔水底板，即潜没在地下水中，并沿隔水底板横向扩展；当NAPL密度小于水的密度时，污染物的垂向运移受阻于地下水面，只能沿地下水面（主要在水的非饱和带）横向广泛扩展。NAPL可被孔隙介质长期束缚，其可溶性成分还会逐渐扩散至地下水中，成为一种持久性的污染源。这类污染通常因地下油罐泄漏造成。
实例： 20世纪90年代初，北京某地发生一起恶性柴油泄漏事件，78t柴油在一周内全部渗入包气带和潜水含水层，致使附近的水源并遭受严重污染，水厂被迫停产，影响供水范围波及36k㎡。 • 有机合成化学物质则主要来源于危险废物处置场所的淋溶和渗漏。中国科学院对京津唐地区地下水有机污染物的初步调查表明，该地区地下水中有机物种类达133种。有机污染物在地下水中含量甚微，但许多有机物毒性很大，足以引起各种健康问题。有机污染物进入包气带和含水层后，不仅其残留物可以维持数十乃至上百年，长期污染环境，而且其降解中间产物亦会污染环境，某些中间产物甚至具有更大的毒性。
其他污染 用灌注并孔的办法人工补给地下水时，如果回灌水含有细菌或毒物，将造成严重后果；利用污水灌溉农田而又处理不当时，也会使大范围的潜水受到影响。 海水倒灌污染。
四、地下水污染源、地下水污染方式及污染途径四、地下水污染源、地下水污染方式及污染途径 • 1、地下水污染方式 • 地下水污染的方式可分为直接污染及间接污染。 • （1）直接污染 • 直接污染是指地下水中的污染组分直接来源于污染源，污染组分在迁移过程中，其化学性质没有任何改变的污染。由于地下污染组分与污染源组分的一致性，因此较易查明其污染来源及污染途径，这是地下水污染的主要方式。在地表或地下以任何方式排放污染物时，均可发生此种方式的污染。 • （2）间接污染 • 特点：地下水的污染组分在污染源中的含量并不高，或低于附近的地下水，或该污染组分在污染源中根本不存在，它是污水或固体废物淋滤液在地下迁移过程中，经复杂的物理、化学及生物反应后的产物。例如：地下水硬度的升高，多半以这种方式产生。
