地下水污染監測

地下水污染監測指監視和測定地下水中有害物質的種類、濃度及其變化趨勢，評價掌握地下水質污染狀況，了解地下水水質的狀況及污染髮展的趨勢所進行的監視工作。監測項目一般有：氨氮、亞硝氮、硝氮、總硬度、pH值、耗氧量、總礦化度、鉀、鈉、鈣、鎂、重碳酸根、硫酸根、氯離子、酚、氰化物、汞、砷、鎘、總鉻、氟、油類、大腸菌群、細菌總數等。

基本介紹

• 中文名：地下水污染監測
• 外文名：Groundwater pollution monitoring
• 套用學科：地下水污染控制
• 適用領域範圍：環境生態
• 監測項目：氨氮、亞硝氮、硝氮、總硬度等
• 基本內容：水文地質和水力條件調查等

簡介

地下水污染監測是地下水環境研究的基礎工作，地下水環境監測的可靠性，直接影響地下水環境評價工作，影響我們對地下水環境變化的客觀認識和重大決策的制定。地下水環境監測是我們認識研究區的水文地質條件、含水層系統結構、地下水環境要素的變化規律的先決條件，是地下水環境評價、預測、數值模擬、地下水污染分析、地下水污染防治的最重要基礎。

地下水監測布點可根據當地水文地質條件、地下水開發利用狀況、工業污染源分布等因素綜合考慮而定。由於打井費用較大，通常在現有的工業水井或民用水井中選擇有代表性的井位進行監測。，一般每年在地下水豐水期、枯水期和平水期分別各採樣一次，進行分析測試，分析測試方法與一般水質分析相同。

地下水污染監測的基本內容

（1）水文地質和水力條件調查

進行地下水污染調查時，必須確定調查的範圍和合理的布置採樣點，使樣品的測定具有代表性。只有在搞清水文地質以及地下水的動力條件的基礎上，才能了解污染物在地下水中的擴散過程和方式，找出污染源的所在，為採取合理的保護地下水措施提供科學依據。

（2）環境背景值選擇

環境背景值的調查是評價地下水污染程度的重要依據。選擇時應尋找受人類活動影響少或未曾受到人類活動的地區。這一地區地下水的岩層、地面表層、土壤、地下水動力條件等天然因素未遭受人為的破壞，仍保持著經漫長歷史過程所形成的特點。在這樣地區內，也有可能有一種或幾種天然物質存在，它們在這一地質單元和自然條件下，含量變化不大。因此可以把某地區含有某種物質的天然含量的平均值作為背景值。但在目前人類活動頻繁的環境內，很難尋找到自然環境的原始組成。只有選擇相對潔淨的地區作為背景值的依據。

（3）監測點選擇

在對地下水進行長期監測時，監測網點的布設應考慮污染源的分布，環境水文地質條件，含水層性質，地下水開採狀況和區域水化學特徵等因素。網點的設定還要點面結合，在有毒物質排放量大、危害性大的污染源，重污染區和水源地要多布點。布點時還應根據污染物往地下水中的擴散形式來確定。

（4）分析測定方法的可信度

在對一個地區進行評價時，所採用的分析測定方法的可靠性是取得真實數據的基礎。每一個數據的真實程度，與樣品的採集、處理和分析測定過程都有關係。

樣品的採集包括監測井的選擇、採樣時間和所用的採樣方法。要使樣品具有代表性，除要合理選擇監測點外，採樣方式和採樣時間的確定是不可忽視的因素。

（5）獲取數據的分類

在取得大量的數據之後，必須對它們進行分析和解釋，才能對地區污染程度作出正確的評價。我們按照下列幾個方面的原則，對數據進行了分類處理：

a．按布點的地區分成為工業污染區、農業污染區、城市污染區和污灌區。

b．按監測井深度分類。因為選擇不同深度的水源井比較困難，也不能按所需的條件來開鑿合乎要求的井。目前僅能選擇現有的水源井中條件合適者進行研究。

c．按採樣時間分類。目的是比較枯水期和豐水期的水質變化，以追蹤污染源。

d．污染預報

監測地下水的目的是及時地預報水質污染和提供水源保護和建設的資料。由於地下水流動緩慢，自淨能力遠比地表水弱，一旦受到污染就難以消除。所以保護地下水源要堅持預防為主，尤其是以地下水為主要水源的地區，預報更顯得特別重要。

監測孔設計

監測孔可用來採集地下水水樣，並獲取水位資料，監測孔的各個設計要素必須以不改變水樣的水質為前提。對場地污染物化學性質與地質構造的了解，在鑽進技術和成井材料的選擇方面起著主要的作用。

井徑

監測孔的直徑大小一般取決於獲取地下水水樣的設備（提桶、水泵等）的尺寸。在高滲透性的岩層中，含水層有能力提供大量的地下水。然而，在嚴重缺水區布設監測孔時，如果井的直徑非常大，在低滲透性岩層中大量抽取地下水將會產生水量不足的問題。此外，當地下水被有害液體廢物污染時，抽取地下水進行處理需要大口徑孔。因此，從安全和處理費用的角度來看，都應儘量使監測階段抽取的地下水量最小化。鑒於以上原因，監測孔成井技術規程規定井徑的標準通常為50 mm。如果監測工作完成後，還需要繼續進行地下水及污染土壤的處理時，可以將大口徑的監測孔用作抽水井，以抽取被污染地下水進行處理。另外，由於大口徑井具有更高的強度，它們常被用於深井監測。

套管與過濾器材料

監測孔成井材料的類型對於所採集水樣的水質有明顯的影響。因而，成井材料應不吸收或過濾水樣中的化學組分，且不應影響水樣的代表性。通常所用成井材料的類型包括如下幾種。

（1）聚氯乙烯

由於聚氯乙烯（PVC）材料非常便宜，且易於處理，因此廣泛地套用於套管與水井過濾器的製造。聚氯乙烯在一般環境裡不發生化學反應。然而，當聚氯乙烯與低分子酮、乙醛及氯化物溶液直接接觸時，將會發生變質現象。一般來說，當溶液中的有機物含量增加的時候，將會對聚氯乙烯造成直接的破壞或發生吸收作用。

（2）聚四氟乙烯

聚四氟乙烯被認為是化學性質最不活潑的成井材料。但由於其價格昂貴，所以只在不允許任何化學擾動的情況下使用。

（3）電鍍套管

電鍍套管的性能要優於聚氯乙烯材料，這是由於電鍍套管對於有機化合物來說是惰性的，而且在岩層中也更為經久耐用。電鍍套管的電鍍膜還可以防止生鏽。但需要明確的是，電鍍套管會增加地下水中鐵、錳、鋅、鎘等元素的濃度。由於鐵、錳濃度的增加，水樣中污染物的濃度可能也會增加。因此，在監測地下水中的重金屬污染時，採用聚氯乙烯做成井材料更為適合。

（4）不鏽鋼套管

不鏽鋼套管在實質上對所有的污染物都是惰性的。然而，在pH值很低的情況下，不鏽鋼會向地下水中釋放鉻離子。這將對一些有機污染物的生物降解反應起到催化作用。不鏽鋼套管的另一個顯著缺點是價格太高。

密封材料

當鑽進時採用迴轉、螺旋等方法時，成型後的鑽孔直徑要大於監測孔的套管直徑，應在監測孔套管和鑽孔壁之間充填止水材料（膨潤土泥漿、水泥泥漿或膨潤土與水泥的混合物等）。下面將對每一種充填材料在使用時的注意事項加以討論。

（1）膨潤土泥漿

膨潤土泥漿一般用作鑽進泥漿，也可以在成井後用作鑽孔密封材料。膨潤土的結構為鋁矽鍵通過陽離子橋而聯繫起來。膨潤土具有很強的鐵離子交換能力，當作為密封材料靠近過濾器或監測孔入口時，所採集到的水樣的化學組分可能會發生改變。

（2）水泥泥漿

採用迴轉鑽進法成孔並下入套管之後，水泥泥漿用於密封環形套筒。對於地下水來說，水泥的滲透性要大於膨潤土，因此水泥有時被認為不適合用作充填材料。然而，水泥是剛性材料，而且極易在監測孔的套管周圍形成整體。要注意的是，水泥的不正確使用可能會影響水樣的pH值。

（3）膨潤土與水泥的混合物

膨潤土與水泥的混合物常被用作充填泥漿。混合泥漿的強度略小於純水泥，滲透性則略大於膨潤土。混合物的變異作用有助於加強充填泥漿的結構強度與抗滲透性。

過濾器長度及埋置深度

監測孔過濾器的長度及其在地下的埋設深度取決於污染物在飽水帶與包氣帶的性質和監測目的。當對某一用作供水源地的含水層進行監測時，在整個含水岩層的厚度範圍內都應安置過濾器。然而，當需要在某一具體的深度區間內取樣時，通常採用多個垂向監測點即定深取樣（depth—specific sampling）的方式。當地下水的飽水帶厚度太大，以致利用長過濾器都不足以進行監測時，這項技術也是非常必要的。

特別需引起注意的是，輕質非水相液體，即密度小於水的液體污染物，將會漂浮在地下水面之上。對這類漂浮污染物進行監測時，過濾器的長度必須擴展到整個地下水飽水帶，以便這些輕質液體能夠進入監測孔中。過濾器的長度與位置必須與地下水位及其變化幅度相對應。

監測孔的位置與數目

在一個監測過程中，監測孔的位置與數目和該監測過程的目的密切相關。大多數的溶解性化合物在包氣帶以垂直遷移為主，一旦到達飽水帶以後，就將隨著地下水的流動微水平運動。

場地的地質條件、水文地質條件、污染物性質及勘察區域的範圍都是確定監測孔的數目及布置方式的因素。當然，場地的地質條件與水文地質條件越複雜，污染物的運動情況也越複雜。勘察區域的範圍越大，監測孔的數目應越多。