鲁北平原人口聚集区与非聚集区地下水污染特征识别及对策

发布时间：2020-04-09 13:58

【摘要】：地下水在华北平原供水中占60%以上,已成为生活和工业用水的主要供水水源,包括鲁北平原1/3的县城城市供水量完全依靠地下水。但是,该地区地下水污染问题日趋严重,影响着用水供水安全,为此国务院于2013年颁布了《华北地下水污染防治工作方案》。正确认识不同类型区(例如人口聚集区、非聚集区)地下水污染特征,是治理和防治地下水污染加剧的重要科学基础。采用同样方法和防治对策,不加以区分地治理不同类型区地下水污染问题,不仅会影响防治效果,而且,还可能造成不必要的投入成本(经济浪费)。本研究中的“人口聚集区”是指有大量人口稳定居住或活动的场所,例如城镇、乡村农庄和工业园区等。“人口非聚集区”是指没有大量人口稳定居住或活动的场所,例如农业种植区、禽畜养殖场、石油采储区和垃圾填埋场等。在鲁北平原,随着城市化、乡镇和工业发展,以及农田大量施用化肥农药和污水灌溉、油田开发和畜牧场规模不断扩大,各类污染物对地下水质量影响日益严重,且呈现区位特征。因此,鲁北平原具有研究不同类型区(人口聚集区与非聚集区)地下水污染特征的典型性,“鲁北平原人口聚集区与非聚集区地下水污染特征识别及对策”研究对华北平原地下水污染防治具有重要指导意义。本文以鲁北平原作为重点研究区,选择6类人类活动不同的典型区(城镇人口聚集地、乡村农庄、农业种植区、石油采储区、禽畜养殖场和垃圾填埋场),以人口聚集区及非聚集区的地下水污染特征、主导因素和机制作为主要研究内容,采用调查与监测方法、系统理论和地学数理统计方法及水文地球化学过程分析方法,开展了地下水中有机、无机污染物的检出和超标状况调查与监测,建立了研究区地下水污染背景值,进行了不同类型区两两场地之间的地下水污染独立特征识别和非参数检验,以及主要影响因素分析和各典型区地下水中特征污染物识别。通过以上研究,取得如下主要认识和进展： ①查明人类活动的不同类型区地下水污染特征、主要影响因素和机制明显不同,防治的难点和重点也存在较大差异。这些差异,既与人类活动的类型有关,也与当地地质环境背景、水文地质条件和包气带岩性有关,同时还与各区的水动力条件、水环境中化学组分(背景值)和氧化还原环境等有关。但是,地下水污染的主导因素是人类活动,地下水污染程度与当地人类活动产生的污染源规模大小、存在时间长短和防治措施状况密切相关。 ②发现不同类型区地下水污染各具标识特征：城镇、工业园人口聚集区地下水污染特征是以N03-污染物为主,乡村农庄人口聚集区地下水污染特征是以N02-污染物为主。在农业种植区,地下水污染特征是以NO3-、NO2-和NH4+污染物为主：在养殖场及周边地区,地下水污染特征是以As与NH4+污染物组合为主,同时,地下水中Fe2+浓度偏高。石油开采存储区的地下水污染特征是以卤代烃和单环芳烃有机污染物为主。垃圾填埋区的地下水污染特征是NO3-和耗氧量污染指标超标为主。 ③阐明不同类型区地下水污染的成因各不相同。城镇、工业园等人口聚集区的地下水污染,主要源自人类生活或工业生产的污染物影响；农业种植区地下水污染主要源自施用农药和化肥等。养殖场影响地下水As污染的途径有两个方面：一是养殖场使用含砷添加剂的饲料,禽畜排泄物中砷随雨水淋滤进入地下水；二是养殖场禽畜粪便排泄物中包含有机质、NH4+-N作为电子供体和微生物,驱动铁(氢氧)氧化物还原性溶解,使土壤中砷从FeOOH上解吸,由非游离态转化为游离态,进而进入地下水中。石油开采存储区的地下水污染主要源自石油开采、输运和加工过程中泄露等污染。垃圾填埋区的地下水污染特征与垃圾来源密切相关。本成果的特色及创新点：以人口聚集程度和人类活动类型作为寻找地下水污染特征、成因和治理途径的突破点,通过对6个不同类型区地下水污染特征、主要影响因素和机制研究,发现了鲁北平原地下水污染的区位分布特征及其标识特征,为有的放矢地防治地下水污染提供了重要科学依据。
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X523

【参考文献】