地表水回補對地下水水質的影響

甕紹蘇

摘 要：地表水回補地下水是解決水資源緊缺的有效方法，本文探討了地表水回補地下水所產生的影響因素，包括鹽分、氮素、重金屬、有機污染物，并針對這些影響因素探討了避免引起地下水水質污染的方法，以供同行借鑒。

關鍵詞：地表水；回補；地下水；污染

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A

我國是水資源緊缺國家，而隨著我國經濟和人口數量的增加，水資源的供需日趨嚴峻。尤其是我國西部、沿海，人口相對密集、以地下水為供水源的城市，長期的地下水超采，導致地下水水位連年下降，局部地區已經出現地下水降落漏斗，地面下沉或海水倒灌，地下水的水質日趨惡化，所以，合理并有效地利用地表水對地下水回補，以增加地下水資源量，迫在眉睫。為促進我國人工回補地下水事業的發展，保證地下水資源的安全利用，本文將針對地表水回補地下水，影響水質的主要因素進行了分析，以供同行借鑒。

地表水資源回補地下水，對其水質的影響主要與回補的方式、地下水的埋深、地質結構等因素有關，目前，國內外對回補地下水水質的研究，主要聚焦于回補后，地下水中鹽分、氮素、重金屬、有機污染物等指標的影響。

1.對地下水水質鹽分的影響

地表水回補地下水，是解決污水亂排放、緩解地區水資源緊張的有效處置方法，其是將鹽含量較高的污水處理后，采用循環再利用的方法再生水資源的目的。但是，污水在處理后，其中的鈉離子等鹽分不能徹底清除，在回補地下水后，土壤中的鹽分將增加，深入到下層土壤并進入地下水。此時，由于回灌區的地質條件和處理后的水質等環境不同，地下水的鹽化程度也會不同。

國外學者利用土柱試驗，發現地表水回補地下水所淋溶出的總溶解固體-TDS，由原濃度的40mg/L增加到240mg/L，但K+、CL-和SO42-的濃度卻未有顯著變化；細濾后再回補時，TDS僅增加到42mg/L，但Mg2+的濃度卻增加了74%；距離回補區越近的地下水，其含鹽量越高；回補后的地下水，在沉淀、離子交換、溶解的作用下，NaCl值逐漸高于CaCl的值；地下水中CL-的濃度年增長量約為2.43mg/L。

國內某學者對再生水灌區附近地下水的水質研究后發現，經包氣帶滲濾后的再生水，其CL-濃度的增幅為1.5%～16.1%，TDS為21.2%～28%，電導率從0.5dS/m增至1.2dS/m。

從上述學者的研究表明，即使對地表水進行處理，回補后的地下水濃度依然是國家標準飲用水鹽濃度的1.5～2倍（飲用水電導率為0.6dS/m），即使經過處理的地表水，在回補地下水后，對地下水中鹽度污染的風險仍然較大。所以，在地表水回補地下水時，應結合模型、土柱試驗等方法，采用反滲透技術，將地表水中的鹽分去除，以降低地下水鹽化的風險。

2.對地下水水質氮素的影響

目前，國內外學者對地表水回補地下水，其氮素影響的檢測方法，主要是實地監測和土柱試驗。通過采用不同的地表水回灌方法，檢測并分析地下水中氮濃度的變化，以及不同氮元素形態間的轉換。三氮指的是NH42+-N、NO2--N、NO3-N，其之間氮元素的轉換與氧化還原電位、土壤微生物和土壤的性質等有密切的關系。研究表明，當土壤中粘粒的含量增加時，土層凈化容重增加，反硝化速率明顯加快，降低氮素滲漏對地下水的影響。

一些國內外學者在對地表水回補地下水的研究表明：在一些施用了化肥的地區回補地下水，其水中NO3-N值較低，但施用動物糞便等的地區，其回補后的地下水NO3-N值較高；地下水中氮元素的濃度逐年增加；5m的包氣帶對總氮的凈化率在35.5%～69.1%，而12m～18m的包氣帶對總氮的凈化率在97.3%～94%，幾乎與回補前地下水中的總氮含量持平。

總之，地表水回補地下水，水中NO3-N含量明細增加，NH42+-N的含量幾乎不變，因此，在地表水回補前，應對其做脫氮處理，降低地下水水質污染的風險。

3.對地下水水質重金屬的影響

重金屬會在土壤中發生沉淀和溶解，此反應將對重金屬的下移產生明顯的抑制作用。據研究表明，地表水在回補后，其中的重金屬會積累于距表層20mm～40mm土壤中，但會隨著植物根下滲到地下水，引起污染。

一些國內外的研究人員分別在室內和種植區通過土柱試驗，對土壤中的重金屬進行檢測發現：室內回補其表層積累的重金屬As、Cu、Pb向下移動的趨勢緩慢，Cd的下移趨勢相對較強，并隨著回補時間的增加而增加；種植區的地表水回補，其表層的As、Cu、Cd、Zn積累分別占據總輸入量的93%、90%、92%和90%；植物的根系加速了重金屬的下移速度；相同地質條件，種植玉米比種植小麥的下移趨勢更明顯；地下水中重金屬的含量，與地表水中的重金屬含量有直接關系。

但隨著工業污水處理能力的增強，回補水含有的重金屬明顯降低，引發地下水重金屬污染的概率也較低。所以，在地表水回補地下水之前，應對該地區典型重金屬的遷移能力做出評估，確保地下水質的安全。

4.對地下水水質有機污染物的影響

污水處理廠的二級和深度處理后的地表水，其水質中仍含有一定的未溶解的有機物質—DOM，DOM隨著地表水的回補，將導致地下水質的污染。地表水中的有機污染物主要包括阻燃劑、塑化劑、醫藥品、個人護理、農藥等，地表水在回補地下水過程中，地表水中含有的DOM對地下水的影響，與地區土質的吸附和解吸能力、降解能力、揮發能力等密切相關。有關學者通過土柱模擬實驗表明：當地表水水質中DOM的含量較低時，土壤中的微生物對其降解率由15%逐漸增至80%；較高時，由25%增至83%；當地表水中的DOM含量在1.2mg/L～2.5mg/L時，可以促進土壤中微生物的降解能力。

但這些研究均缺乏地下水在DOM污染后的毒性效應的相關數據報道，包括是否致癌、干擾內分泌等，其真實可靠性還難以證實。因此，在對地表水回補地下水前，應對地表水增加臭氧氧化等較高級的氧化處理工藝，降低上述風險。

5.其他污染物的影響

地表水中含有大量的病原微生物，有些存活能力很強，如果在地表水回補地下水過程中，不能完全去除，就會影響到地下水的水質。地表水回補對地下水中微生物的影響，主要與地表水中的微生物種類和含量、地質結構、土壤溫度等相關。目前，國內外的學者主要集中在對地表水中大腸桿菌的影響，實驗后發現大腸桿菌基本能在土層中被去除，其對地下水的污染風險較小。但應對其他存活和遷移能力較強的病原微生物予以關注，有效控制地表水中病原微生物的種類和含量，并進行病原微生物的風險評估。

為防止微生物的污染，很多地區和國家規定，地表水回補至含水層，需停留一定的時間。例如：我國規定，地表水回補地下水后，停留的時間不低于6個月。

結語

地表水回補地下水，是一種可靠的存儲與保護水資源方法，目前在世界范圍內已普遍應用。但地表水中含有的鹽分、氮素、重金屬、有機物等殘留的有害物質，增加了地下水質的污染風險，威脅到人們的身體健康。因此，國家有關部門，應完善地表水回補地下水的相關水質標準，保障地下水的水質安全。

參考文獻

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