地下水污染现状及监测方法探讨

水作为生命之源，对于人类生存以及社会的发展有着举足轻重的作用。纵观人类发展历程，有着丰富水资源的地区，都诞生了灿烂的文明。除去海洋、大江大河等地表水外，地下水也是重要的饮用及工农业用水水源。在内陆以及缺水地区，地下水更是人类生存和经济发展必不可缺的重要资源。但随着改革开放，经济的快速发展，地下水的污染问题也变得越来越突出。地下水是指存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在《水文地质术语》（GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水[1]。

地球上的水97.2%为咸水，淡水仅占2.8%，除了冰川和冰盖，目前人类容易利用的淡水资源主要是河流、湖泊以及地下水，而这些赖以生存的淡水中，有98.5%是地下水。地下水主要补给来自地表河流径流、湖泊、降水、冰川等。土壤和岩石中有大量的溶隙和空隙、裂隙。这些都是存储地下水的有效空间。

地下水作为人类生存和经济发展的重要淡水资源之一，为全世界提供了重要的饮用以及工农业用水，其中提供大约1/2的饮用水，1/4的灌溉用水和1/3的工业用水[2][3]。根据2023年《中国水资源公报》[4]显示，我国地下水资源量为7 807.1亿m3，大约占全国水资源总量的30.3%，而地下水作为水源供水量约为819.5亿m3，占供水总量的13.9%。地下水作为我国重要的饮用水以及工农业用水资源，对于我国经济、社会发展发挥着重要作用。根据《2023年中国生态环境状况公报显示》，全国共有1 888个国家地下水环境质量考核点位，其中Ⅰ～Ⅳ类水质点位占77.8%，Ⅴ类占22.2%。主要超标指标为铁、硫酸盐和氯化物[5]。

由于地下水存在于土壤和岩石的裂缝中，因此地下水污染具有一定程度的隐蔽性，不能及时被发现。有代表性的样品获取难度较大，对于分析检测技术要求较高。其次，地下水在含水层中的流动特征复杂，并且大多数情况下流动较缓慢。因此地下水的污染是一个逐步累积的过程。再次，地下水如果受到污染，污染物不仅只存在于水中，而且会吸附在介质中，随着时间的推移慢慢地向水中释放。地下水污染具有持久性，污染物在地下水中存在的时间较长，很难被自然降解。最后，由于地下水具有流动性，容易对周边地下水产生影响。地下水污染紧急处置难度较地表水污染处置难度大。一旦发生污染事故，很难像地表水一样采取应急措施阻止污染物的快速扩散。

1 地下水污染成因

1.1 工业污染

各种工业生产中必然会产生大量有毒有害的废弃物，这些废弃物同污水排放或者固体废物存放在地表或填埋在地下，会随着雨水或者地表径流进入到地下水循环中[6]。据相关调查研究表明化工集中区地下水主要污染指标为氨氮、氟化物、硝酸盐、总硬度、铁、铝、镉、镍、铊等。稀土开采及冶炼行业周边地下水污染指标主要有pH值、嗅和味、氨氮、硫酸盐、硝酸盐、氯化物、氟化物和铊等[7]。垃圾填埋场周边地下水主要存在总硬度、溶解性总固体、耗氧量、亚硝酸盐、总大肠菌群、氯化物、钠、铁、锰、铝、镉、铅、总汞及氨氮等指标超标的现象[8]。加油站周边地下水可能存在硫化物、烃类物质等污染[9]。

1.2 农业污染

近年来，为了追求农业高产，降低病虫害影响，农药被大量使用于农作物中。残留部分的农药随雨水进入地表水和地下水循环中，对地下水造成严重污染。同时化肥的使用量也在增加，这无疑对地下水也会造成一定程度的污染。

1.3 生活污水污染

由于各种政策变化及城镇化进程的加快，大量人员从农村流向城市，居民生活产生的垃圾与污水也与日俱增。如果生活垃圾不及时运送到垃圾处理厂而在垃圾暂存站堆放，则会产生大量渗滤液，随雨水进入地下水。生活污水中含有大量有机物、氮、磷以及微生物，如果未经达标处理或者直接泄漏排放会对地下水、地表水造成严重污染。

1.4 矿产开采污染

我国地大物博矿产资源丰富，矿产开采在一定程度对地方经济的发展起到积极作用。但采矿、选矿活动，使得地表水或地下水酸性增加。重金属或有毒有害物质对于矿区周围的地下水影响较大[10]。煤矿开采过程中产生的废水主要含有硫酸盐、重金属等有害物质。

2 地下水污染监测技术手段

目前地下水监测中常用的方法有容量法、光谱法、重量法、分光光度法、离子色谱法、原子吸收法、原子荧光法、气相色谱法、气质联机法、液相色谱法、液质联机法等。《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）要求的监测指标见表1。

2.1 容量法

容量法又称滴定分析法，是将一种已知准确浓度的标准溶液通过滴定管滴加到被测物质的溶液中，或者是将被测物质的溶液滴加到标准溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量关系定量反应，然后根据试剂溶液的浓度和用量等计算被测物质的含量或浓度。容量法具有分析简便、快速，可以测定多种元素和化合物，特别是在常量组分分析中，具有较高的准确度。地下水监测中可以用容量法分析的项目有总硬度、氯化物、耗氧量、氰化物等。

2.2 重量法

重量法一般是先用适当的方法将被测组分与试样中的其他组分分离后，转化为一定的称量形式，然后称重，由称得的物质的质量计算该组分的含量。重量法分为沉淀法、气化法、电解法。地下水监测中用到重量法分析的项目有溶解性总固体。

2.3 分光光度法

分光光度法是建立在物质对光的选择性吸收基础上的分析方法。利用有色溶液对光的吸收进行定量测定。基于朗伯比尔定律，测定被测物质对光的吸收程度，从而计算出被测物质的含量。地下水监测中可以用到分光光度法的项目有挥发酚、阴离子表面活性剂、硫化物、氨氮、六价铬等。

2.4 离子色谱法

离子色谱是高效液相色谱的一种，是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。离子色谱法的优点包括高分辨率、高灵敏度、高自动化，适用于不同类型离子的分析。离子色谱法可以检测到微量的阴离子和阳离子。地下水监测中可以采用离子色谱法进行分析的项目有硫酸盐、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物、碘化物等[11]。

2.5 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是依据在待测样品蒸气相中，被测元素的基态原子，对于光源发出的被测元素的特征辐射光的共振吸收，通过测量辐射光的减弱程度，而求出样品中被测元素的含量。地下水监测中可以使用原子吸收光谱法测定的项目有铁、锰、铜、锌、钠、镉、银等。

2.6 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是通过测定待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激发下所产生的荧光发射强度，来测定待测元素含量的方法。原子荧光光谱法具有发射谱线简单、灵敏度高、线性范围较宽、干扰少的优点，能够进行多元素同时分析。地下水监测中可以使用原子荧光法进行分析的项目有汞、砷、硒。

2.7 气相色谱法

气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法。由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。由于可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一种分析速度快和分离效率高的分离方法。地下水监测中常用气相色谱法进行分析的项目有2,4-二硝基甲苯、2,6-二硝基甲苯、多氯联苯、六六六、六氯苯、七氯、2,4-滴、百菌清、莠去津等。

2.8 液相色谱法

液相色谱法是用液体作为流动相的色谱法。液相色谱的分离机理是基于混合物中各组分对两相亲和力的差别。液相色谱不受样品挥发性的限制，可以完成气相色谱法不能完成的分离任务。具有分离效能高、检测灵敏度高、分析速度快、选择性高等优点。地下水监测中可以用液相色谱进行分析的方法有多环芳烃、2,4,6-三氯酚、五氯酚、克百威、涕灭威、草甘膦等项目。

2.9 质谱法

质谱法是分子在离子源接受能量（电子流轰击气态样品分子），把样品分析电离成离子，受到轰击的分子，除形成分子离子外，还有多余能量可导致化学键断裂，形成许多碎片，然后利用不同离子在电场或磁场中运动行为的不同，把离子按照质荷比分开而得到质谱图，通过样品的质谱图和相关断裂规律，可以得到样品的相对分子量及分子结构信息。常用的质谱法有电感耦合等离子体质谱法、气相色谱质谱法、液相色谱质谱法。可以采用电感耦合等离子体质谱法进行分析的监测项目有锰、铜、锌、铝、镉、铅、铍、硼、锑、钡、镍、钴、钼、银、铊。可以采用气相色谱质谱法进行分析的项目有三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯、二氯甲烷、氯乙烯、氯苯、三氯乙烷、二氯乙烯等有机物。可以采用液相色谱-质谱法进行分析的项目有克百威、涕灭威、百菌清、莠去津、草甘膦等。

表1地下水监测指标

Table 1 Groundwater monitoring indicators

3 地下水环境保护策略

3.1 构建完善的地下水环境保护法律法规体系

近年来，我国逐年完善地下水污染防治制度体系建设，相继出台了一系列法律法规。2017年我国修订完善《中华人民共和国水污染防治法》。重点针对地下水污染防渗措施改造、环境质量监测及地下水资源利用等方面进行完善。2019年我国发布《地下水污染防治实施方案》，首次就如何保障地下水饮用水源安全等，提出了“一保、二建、三协同、四落实”的目标任务。2021年颁布了《地下水管理条例》并相继出台了《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》。建议相关部门根据具体任务变化情况，出台专门的地下水污染防治法，就地下水污染治理主体、资金来源、具体策略等相关要求进一步明确[12][13]。

3.2 加强协同防控，协同治理地下水与地表水

地表水和地下水联系非常紧密，是两个相互依存、相互制约而又相对独立的两个水系统。地表水和地下水存在相互补给、相互转化的现象。每年汛期，地下水主要接受河流等地表水的补给[14]。地表水和地下水存在一定程度的转化关系，因此污染物可以在地表水和地下水之间发生迁移转化[15]。统筹做好地表水、地下水污染协同治理才能从根本上做好水污染防治工作。

3.3 提高地下水污染监管能力

紧紧围绕我国区域、污染源和地下水型饮用水水源的环境监测网络建设，不断优化网络设置及提高自动化监测水平。目前各省已经建立有地下水环境监测体系，部分走在前列的省市已经完成网络化监测平台的建设如福建、四川。今后还需在自动化网络监测平台建设、应用、监管等方面取得新突破。实现实时数据互联共享，更好地为环境管理决策提供支持。

3.4 加强技术研发，提高地下水监测技术

充分利用大数据的优势，实现对监测数据的分类处理。综合分析地下水当前水质及周边污染源情况，为污染防治提供参考。利用大数据统一分析地下水成分与污染状态、污染物含量，及时明确地下水超标的点位具体位置。加强设备的研发及分析方法的研发，为有机物及新污染物监测指标的分析提供设备及理论支撑。

4 结论

地下水作为重要的水资源对于经济发展和工农业生产发挥着重要意义。地下水污染主要来源于工业污染、农业污染、生活污水污染、矿产开采污染等。但由于地下水污染具有隐蔽性、累积性和持久性，因此地下水污染防治显得尤为重要。为了做好地下水污染防治工作，本文对于地下水污染的成因、分析检测方法以及防治对策进行论述。本文综述容量法、重量法、分光光度法、离子色谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、气相色谱法、液相色谱法、质谱法等分析方法的特点，旨在择优选择最好的分析方法，达到最好的分析检测效果。建议从构建完善的地下水环境保护法律法规体系、加强协同防控，协同治理地下水与地表水、提高地下水污染自动化监管能力、加强地下水分析新技术的研发四方面入手，协同做好地下水污染防治工作，支撑经济社会高质量发展。

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