【正文】 外（糞漿水、糞肥水），有機(jī)肥料的施用對(duì)地下水水質(zhì)變化影響較小。大量氮肥的施用，不僅污染了環(huán)境，而且降低了食物的品質(zhì)，對(duì)人類的健康產(chǎn)生重要的影響。污水灌溉既有對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利的一面，也有對(duì)人和生物有害的一面。土壤具有多相、高分散、膠體、微生物等體系特征，包氣帶與大氣有較好的連通性，環(huán)境水文地球化學(xué)作用比飽水帶更為強(qiáng)烈。 城鎮(zhèn)污水一般包括城鎮(zhèn)居民生活廢水，科研、教育、文化等單位實(shí)驗(yàn)室排放的污水，醫(yī)療衛(wèi)生單位排放的污水等。城鎮(zhèn)的生活垃圾，除小部分進(jìn)行了處理外，大部分運(yùn)到城市郊區(qū)，經(jīng)簡(jiǎn)單發(fā)酵處理后即作為肥料使用。其他貴重金屬在礦石中的含量更低。在選礦過(guò)程中，一般尾礦產(chǎn)出率為采出礦石量的90%，多數(shù)尾礦堆積在尾礦庫(kù)內(nèi)，成為選礦廠的重要污染源。當(dāng)這些水重新進(jìn)入地下含水層時(shí)，會(huì)對(duì)地下水造成污染。在近海地段開(kāi)礦，則會(huì)引起海水入侵。承壓水一般埋藏比較深，不易直接受到地表水體的影響。一般山前沖洪積扇中上部物質(zhì)顆粒較粗、水力坡度較大，中下部顆粒較細(xì)、水力坡度較小。例如山前潛水帶常逐漸過(guò)渡到承壓水帶，因此潛水帶若受到污染后，也會(huì)間接影響到承壓水帶。在礦山附近要特別注意可作為供水水源的含水層，由于坑道掘進(jìn)，導(dǎo)致含水層受到礦物成分的影響，致使水質(zhì)變差。如上所述，由于地質(zhì)條件的差異，雖然地表的污染條件相同，不同地區(qū)對(duì)地下水污染的影響程度卻不盡相同。尤其是許多延伸極遠(yuǎn)而又蜿蜒曲折的溶洞，形成復(fù)雜的地下水暗河系統(tǒng)，這些暗河往往與地表的“天坑”、“地漏 ”（如“淄河十八漏”）相溝通，地表污水極易由這些通道滲入地下。此外，不合理的井管結(jié)構(gòu)，或由于混合開(kāi)采，使?jié)撍c承壓水互相溝通也是導(dǎo)致承壓水污染的原因之一。相反，地下徑流越弱，則受污染后擴(kuò)散也越慢，但隔斷污染源后恢復(fù)也較遲緩。地下水徑流的強(qiáng)弱決定于水力坡度與含水層的滲透性能。（二）形成地下水污染的地質(zhì)條件地下水的污染程度和發(fā)展范圍，雖然主要受各種污染源的影響，但同時(shí)決定于地質(zhì)條件。還可以經(jīng)地表水系的輸送，再污染較遠(yuǎn)處的地下水。這樣，尾礦中不僅含有大量有害的金屬離子，而且還含有氰化物、硫化物、重鉻酸鉀、硫酸、鹽酸等有毒有害成分。對(duì)于貧銅礦，每生產(chǎn)1噸金屬銅,要向環(huán)境中排放近400噸的廢石。廢棄物成分較復(fù)雜，含有相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)生活廢物，易腐敗發(fā)臭，產(chǎn)生大量細(xì)菌，在降雨及地表水的作用下，部分轉(zhuǎn)入地下，造成地下水污染。從各種實(shí)驗(yàn)室排出的污水中成分復(fù)雜，常含有各種有毒物質(zhì)，醫(yī)療衛(wèi)生單位的污水中則含有大量細(xì)菌和病毒，是流行病和傳染病的重要來(lái)源之一。因此，包氣帶是地下水免遭污染的屏障。在農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)地下水質(zhì)影響的過(guò)程中，包氣帶的巖性特征具有重要的作用。由于NO 3易溶于水，呈 NO3狀態(tài)的N是形成農(nóng)田地下水污染的最重要因素之一。其中氮為地下水污染的主要物質(zhì)。土壤肥料可分為有機(jī)肥料和無(wú)機(jī)肥料。有機(jī)磷農(nóng)藥是含磷的有機(jī)化合物，這類農(nóng)藥有較強(qiáng)的殺蟲(chóng)效果，其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易分解，大部分品種不易在人體和植物內(nèi)積累。若使用不當(dāng)，這些物質(zhì)將會(huì)殘留于土壤中，在降雨入滲和灌溉回滲水的作用下，對(duì)地下水造成大面積污染。目前，酸雨在北半球的所有工業(yè)區(qū)已很普遍，成為全球重大環(huán)境問(wèn)題之一。各種車輛也排出大量廢氣。（2）廢渣 包括高爐渣、鋼渣、粉煤灰渣、電石渣、洗煤泥、化工渣及其他廢渣。不同工業(yè)、不同產(chǎn)品、不同工藝過(guò)程、不同原材料及不同管理方式排出廢水的水質(zhì)和水量差異很大。從不同的角度對(duì)污染源進(jìn)行分類研究，便于掌握地下水污染物的特征、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和采取相應(yīng)的治理措施。地下水污染源可以按不同方法進(jìn)行分類。砂層一般對(duì)細(xì)菌沒(méi)有過(guò)濾作用；而在粘性土層中，機(jī)械過(guò)濾對(duì)懸浮物是有效的，但對(duì)病毒無(wú)效或效果很差。巖溶地區(qū)溶洞內(nèi)常見(jiàn)的石鐘乳、石筍、泉華等現(xiàn)象都是這種作用的結(jié)果。油田水中硫化氫含量較高，而硫酸根離子含量很少即是脫硫酸作用所致。由于沉淀作用，將導(dǎo)致地下水中所能攜帶的離子量大為減少，降低了其在地下水中的遷移。巖石的顆粒越細(xì)，比表面積越大，則吸附能力越強(qiáng)；在其它條件相同的情況下，陽(yáng)離子的電價(jià)越高，則被吸附性越強(qiáng)。反應(yīng)混合作用是指混合后發(fā)生化學(xué)元素之間的平衡反應(yīng)，產(chǎn)生新的反應(yīng)產(chǎn)物，而使原來(lái)的化學(xué)成分產(chǎn)生明顯變化。 當(dāng)兩種以上化學(xué)成分或礦化度不同的地下水相遇時(shí)，所形成的地下水在化學(xué)成分或礦化度上都與混合前有所不同，這種作用稱混合作用。因此，水中各種成分的比例也就發(fā)生變化。溶濾作用形成的地下水化學(xué)成分與含水介質(zhì)巖性十分密切。礦物中所有元素按比例全部溶于水中的作用叫溶解作用。一定程度上反映了包氣帶的環(huán)境功能，亦即對(duì)地下水污染的防護(hù)能力，因此，環(huán)境評(píng)價(jià)工作中應(yīng)認(rèn)真研究這些作用。如水體中發(fā)現(xiàn)了大腸菌群，說(shuō)明水體已受到糞便污染，可能伴有病源微生物存在；水中沒(méi)有大腸菌群時(shí)，病源菌也不可能存在。飲用水中硝酸鹽過(guò)高，進(jìn)入人體后被還原為NO 2,直接與血液中血紅蛋白作用生成甲基球蛋白,引起血紅蛋白變性。 水的化學(xué)耗氧量在一定程度上代表水中所含可被氧化物質(zhì)的數(shù)量，是水被污染的標(biāo)志之一。若水源被易于氧化的有機(jī)物質(zhì)所污染，則水中所含溶解氧降低。而當(dāng)水煮沸時(shí)，仍舊存在于水中的鈣鹽和鎂鹽(主要是硫酸鹽和氯化物)的含量,稱永久硬度又稱非重碳酸鹽硬度。 地下水的硬度可分為總硬度、暫時(shí)硬度和永久硬度。通常是指在105110 OC將水蒸干所得到的固體殘余物的數(shù)量。此時(shí)離子濃度的乘積為10 14。這是由于地殼組成中Mg 2+比較少且易被巖土吸附及被植物攝取的緣故。地下水中Ca 2+的來(lái)源主要是石灰?guī)r的溶解。由于K +在地下水中的含量少，且其性質(zhì)與Na +相近，所以一般研究地下水化學(xué)成分時(shí)，將K +歸于Na + 之中不另區(qū)分。此外，土壤吸附體中的鈉離子被水中的鈣、鎂離子所置換也是地下水中鈉離子富集的原因之一。大部分Na +與Cl 平衡，形成活動(dòng)性很強(qiáng)的鹽。（Na +） 地下水中Na +的分布很廣，且含量變化范圍很大，由每升數(shù)毫克至數(shù)十克不等。碳酸鈣、鎂的溶解度很低，CO 32 在每升水中的含量不超過(guò)幾毫克。除了酸性水之外，重碳酸根離子均可在地下水中出現(xiàn)，它是低礦化水和中礦化水中的主要成分。在酸性水中，碳酸或CO 2占主導(dǎo)地位。雨水中也經(jīng)常有少量的 SO42。在地殼中廣泛分布的硫化物和天然硫的氧化對(duì)SO 42的富集也起了重要作用。硫酸根離子是天然水中的重要離子，地表水和淺層地下水中均含有SO 42。氯化鈉、鎂、鈣鹽的溶解度很大，因而地下水中氯離子的分布很廣。另外，氯在火山噴溢時(shí)亦被帶到地表。 氯離子幾乎存在于所有地下水中。大部分元素遷移性能弱，分布不廣。在不同地區(qū)由于基巖、土壤成分和地下水補(bǔ)給、徑流關(guān)系的差異，微量元素的種類和數(shù)量分布不盡相同。以未離解的化合物分子狀態(tài)存在的有三氧化二鐵（Fe 2O3）、三氧化二鋁（Al 2O3）及硅酸（H 2SiO3）等。一般情況下，魯西北平原地區(qū)的常溫層在地表下1416m，其溫度相當(dāng)于常年平均氣溫。地?zé)嵩鰷丶?jí)是指在常溫層以下， oC所需增加的深度。表46 地下水透明度分級(jí) [4]分級(jí) 野外鑒別特征透明的 無(wú)懸浮物及膠體，60cm水深可見(jiàn)3mm的粗線微濁的 有少量懸浮物,3060cm水深可見(jiàn)3mm的粗線渾濁的 有較多的懸浮物,半透明狀,小于30cm深可見(jiàn)3mm的粗線極濁的有大量懸浮物或膠體,似乳狀,水深很淺也不能清楚看見(jiàn)3mm的粗線11 / 75表47 地下水味道與所含物質(zhì)的關(guān)系 [4] 地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。 一般地下水是無(wú)味的，當(dāng)其中含有某種氣體成分和有機(jī)物質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生一定的氣味。 地下水一般是無(wú)色的，但由于化學(xué)成分的含量不同，以及懸浮雜質(zhì)的存在而常常呈現(xiàn)出各種顏色（見(jiàn)表45）。地下水埋藏在地表以下，運(yùn)動(dòng)速度很小，污染物在地下水中的擴(kuò)散很慢，更由于地下水系統(tǒng)的復(fù)雜性，地下水污染的發(fā)生、發(fā)展檢測(cè)十分困難。第二節(jié) 地下水的理化性質(zhì)與水質(zhì)污染水量和水質(zhì)是地下水的兩大要素。對(duì)于不同地區(qū)的不同巖石，滲透系數(shù)是不同的。確定水力梯度時(shí)，水頭差 Δh必須與滲流長(zhǎng)度 L 相對(duì)應(yīng)。可知虛擬流速總是小于實(shí)際流速。基本模式: Q=Kω =KωI （41） Lh?式中:Q——滲透流量（m 3/d） ；ω——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（ m2） ；Δh——水頭損失,亦即上下游水頭差（m） ； L——滲流長(zhǎng)度（m） ；I——水力梯（坡）度，單位滲流長(zhǎng)度上的水頭損失（無(wú)量綱） ；K——滲透系數(shù)（m/d） 。水在滲流場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)要素（水位、流速等）不隨時(shí)間改變時(shí)，稱為穩(wěn)定流。由于巖石的空隙在一般情況下都很細(xì)小，因而地下水在流動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是很大的。另一方面，它要符合以下條件：；；。由于巖石的空隙形狀、大小和連通程度的變化，地下水在這些空隙中的運(yùn)動(dòng)是十分復(fù)雜的。七、地下水運(yùn)動(dòng)的基本定律地下水可以在飽水的巖層中或非飽水的巖層中運(yùn)動(dòng)。地下水的逕流方向總體上受地勢(shì)控制，從上游流向下游。逕流是連接補(bǔ)給與排泄的中間環(huán)節(jié)，通過(guò)逕流，含水層中的水、鹽由補(bǔ)給區(qū)輸送到排泄區(qū)，逕流的強(qiáng)弱影響著含水層的水量與水質(zhì)。開(kāi)發(fā)利用地下水或用井孔、渠道排除地下水，都屬于地下水的人工排泄。在排泄過(guò)程中，含水層的水質(zhì)也發(fā)生相應(yīng)變化。潛水在整個(gè)含水層分布面積上都能直接接受補(bǔ)給。地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給與大氣降水不同：后者是面狀補(bǔ)給，普遍而均勻，前者是線狀（帶狀）補(bǔ)給，局限于地表水體的周邊。汛前，河床以下的包氣帶含水不足，初汛來(lái)臨 ，河水浸濕包氣帶，并垂直下滲（圖 42） 。由砂礫石組成的山前沖洪積扇上緣，地表水呈輻射狀、散流狀，滲漏量相當(dāng)大。c、沖積平原上部，河水位與地下水位接近，汛期河水補(bǔ)給地下水，非汛期地下水補(bǔ)給河水；d、到了沖積平原中下部，由于強(qiáng)烈的堆積作用，多形成所謂的“地上河”，因此經(jīng)常是河水補(bǔ)給地下水。 地表水包括河流、湖泊、水庫(kù)、海洋等，都可補(bǔ)給地下水。7 / 75植被有利于降水對(duì)地下水的補(bǔ)給。包氣帶土質(zhì)越是粘重、厚度越大，滯留的入滲水越多，對(duì)地下水的補(bǔ)給越不利。降水強(qiáng)度小而連續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，入滲的水先濕潤(rùn)包氣帶，而后又蒸發(fā)返回大氣圈，不利于補(bǔ)給地下水。大氣降水是地下水最普遍的補(bǔ)給來(lái)源。近年來(lái)，地下水的人工補(bǔ)給，已經(jīng)成為一種不可忽視的補(bǔ)給來(lái)源。這些變化在空間上的表現(xiàn)就是地下水的分布，在時(shí)間上的表現(xiàn)便是地下水的動(dòng)態(tài)，而從補(bǔ)給與排泄的數(shù)量關(guān)系研究含水層水量及鹽量的增減，便是地下水的均衡。承壓水一般不易受到污染。承壓水的水質(zhì)變化很大，從淡水直到含鹽量高的鹵水都有。因此，氣侯、水文因素的變化對(duì)承壓水的影響較小，承壓水動(dòng)態(tài)比較穩(wěn)定。承壓水受到隔水層的限制，它與大氣圈、地表水圈的聯(lián)系很弱。等水位線的法線方向是地下水的流向。潛水容易受到污染，對(duì)潛水水源應(yīng)注意加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。潛水積極參與循環(huán)，其資源易于補(bǔ)給恢復(fù)。潛水通過(guò)包氣帶與大氣圈及地表水圈發(fā)生聯(lián)系。潛水面不承壓，在重力作用下， 通常由位置高的地方向位置低的地方流動(dòng)，形成逕流。潛水的水面為自由水面，稱作潛水面。飽水帶中巖石空隙全部充滿液態(tài)水，有重力水也有結(jié)合水，是開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)的主要對(duì)象。5 / 75包氣帶是地表物質(zhì)進(jìn)入地下含水層的必經(jīng)之路，因而是地下水環(huán)境評(píng)價(jià)工作的重點(diǎn)研究對(duì)象。且由于自地表至上層滯水的補(bǔ)給途徑很短，極易受污染。五、含水層的埋藏條件 地表以下地下水面以上的巖土層，其空隙未被水充滿，空隙中仍包含著部分空氣，該巖土層即稱為包氣帶。而在松散巖層地區(qū)對(duì)蓄水構(gòu)造的歸納和研究尚不成熟。四、蓄水構(gòu)造由含水層和隔水層相互結(jié)合而形成的能夠積蓄地下水的地質(zhì)構(gòu)造稱蓄水構(gòu)造。 有利于地下水儲(chǔ)存的地質(zhì)構(gòu)造條件是指，在透水性良好的巖層下存在有隔水（不透水或弱透水）的巖層，以免重力水向下全部漏失；或在水流方向上有隔水巖體阻擋，以滯存地下水。從這個(gè)意義上說(shuō)，賦存地下水的巖土，不論其空隙屬性是裂隙、溶隙或孔隙，都可稱為地下水含水系統(tǒng)，包括孔隙含水系統(tǒng)、裂隙含水系統(tǒng)和巖溶含水系統(tǒng)等。所謂系統(tǒng)，是針對(duì)地下水的賦存和運(yùn)移而言，即指巖體中在一定程度上和在一定范圍內(nèi)相互連通的空隙。但對(duì)堅(jiān)硬巖石中的裂隙及可溶性巖石中的溶隙，由于空隙發(fā)育的不均勻性，其中的地下水并非為層狀分布，而只在巖層的某些部位，有若干裂隙、溶隙發(fā)育且互相連通時(shí)，才分布有水。對(duì)于這種兼具隔水與透水性能的巖層，可稱為半含水——半隔水層。在一定條件下，含水層與隔水層可以互相轉(zhuǎn)化。空隙較大的巖層，則含有重力水，在重力作用下能透過(guò)和給出水，即構(gòu)成含水層。隔水層則是不能透過(guò)和給出水，或透過(guò)和給出水的數(shù)量很小的巖層?？障洞笮〖翱障抖嗌?zèng)Q定著巖石透水性的強(qiáng)弱，但兩者的影響并不相等，空3 / 75隙大小經(jīng)常起決定性作用。其定量指標(biāo)是滲透系數(shù)。 飽水巖石在重力作用下釋出的水的體積與巖石體積之比。 飽水巖石在重力作用下釋水時(shí)，一部分水從空隙中流出，另一部分水以結(jié)合水、觸點(diǎn)毛細(xì)水的形式保持于空隙中。而砂礫石、具有寬大張開(kāi)裂隙及溶穴的巖層中，幾乎全是重力水，結(jié)合水的量微不足道。在毛細(xì)力的作用下，地下水沿著細(xì)小孔隙上升到一定高度，這種既受重力又受毛細(xì)力作用的水，稱為毛細(xì)水。受到固體表面的吸力大于其自身重力的那部分水便是結(jié)合水。(二) 巖石中水的存在形式2 / 75巖石中存在著各種形式的水。巖石空隙的發(fā)育程度，實(shí)際上遠(yuǎn)比上面所討論的復(fù)雜。衡量巖石中空隙發(fā)育程度的指標(biāo)是空隙度，對(duì)應(yīng)以上三種空隙分別稱孔隙率、裂隙率和巖溶率。 松散巖類由大大小小的顆粒組成，在顆?；蝾w粒的集合體之間存在著相互連通的空隙，因是小孔狀，稱作孔隙。水循環(huán)的上限可達(dá)地面以上 16km 的高度，即大氣的對(duì)流層，下限可達(dá)地面以下平均2km 左右的深度，即地殼中空隙比較發(fā)育的部分。1 / 75目（內(nèi)容結(jié)構(gòu)）錄第一節(jié) 水文地質(zhì)基礎(chǔ)知