| 单词 | 地下水污染及水文地质地球化学 |
| 释义 | 【地下水污染及水文地质地球化学】 地下水的污染源多种多样，如工业、农业生产中和人们日常生活中产生的废物和垃圾、采矿废渣、核能研究和利用时产生的放射性废料等等。这些废物中的有害物质一旦渗入地下，就会使地下水受到污染。 地下水污染可能是局部的，也可能是区域性的，这取决于污染源和地下水系统。一般说来，地下水运移和自然净化的过程较缓慢。一个地区一旦受污染，污染物可在地下水中停留几十年甚至更长的时间。水文地质学是一门研究地下水及其与岩石、土壤和人类关系的交叉性学科，其本身是一门定量的科学，正在有目的地从理论向实际发展，其核心是研究水流体通过各种地质构架的机理，并据此解释控制水质量和水资源储量的因素。在过去，由于人类对水污染认识的不断提高，促进了水文地质学的迅速发展。美国对水污染问题的认识觉醒较早，近来主要执行两个水质量大工程计划。一个由美国地质调查局负责，名叫“全美水质量评估工程”。该项目立题于1985年，旨在：为美国大部分地区水资源的水质条件提供一个权威性的评价；预测水质量的长周期性变化趋势；尽可能详细地鉴别出影响水质量变化的自然因素和人为因素，并对此作出恰当的解释采用局部和大区域两个层次相结合的办法来评估水资源质量。局部地区这一层次的重点是调研具体的水文体系，为明尼苏达州北部和北达科他州的雷德河水系、特拉华州的德尔马瓦半岛和得克萨斯州的巴尔康斯断裂带等，计划用4～5年时间对局部体系进行监控，然后再用5年或更长的时间进行间歇监控。在这期间，每个被研究地区均有几名有关专家研究其地下水和地表水的水文、水质量、地球化学和生态，并进行统计。第一阶段调研工作可望在2002年前结束，届时要提交详细的系列调研报告。据设计，该项目的调研重点在于各种水体系中残余农药的浓度和分布，人对水的卫生要求标准、农药的施用量与农作物的收成、气候、地质和土壤之间的相互关系，点源和非点源形成污染的比较，微量元素和工业污染有机化保物在区域水体中的分布状况，城市污水处理对水质、生态系统的影响等。与上述工程平行的另一工程是“2000年后的水质量政策”，旨在使与水供应和水质量有关的各个利益实体达成共识，并据此制定有关政策、法律，以便强制实施。这将有利于保护人类赖以生存的自然水资源的质量。“2000年的水质量政策”工程开始于1988年，主要由全美水污染监测网联合会负责协调，参加者包括美国联邦政府、地方政府、技术职业学会、科研单位、工业界和环境工作者。有人认为，尽管现行的法律对点源污染(主要是工业排放的污水)有效，但对非点源污染却无能为力。他们相信，通过政治、法律和技术手段，将最终能使美国水资源质量得到控制。所谓水污染，实际上指的是有毒化学物质、放射性物质和盐度在水体中超过了一定的标准。所以，准确地分析地下水溶解物质的化学成分，了解其化学行为和化学反应是污染水的水文地质学的主要课题。水化学和地球化学家的参与是现代水文地质学的重要特征之一。尽管水文化学在20世纪50年代已得到倡导，但目前对污染物质在地下水中的化学状态和迁移的认识，还不足以可靠地预测污染物质的宿源。人类仍需要加强对地下水中污染物质的化学反应及其对污染物质迁移、扩散的影响的研究。在饱和及不饱和的各种地下环境中，污染物质的地球化学问题还远未得到解决。一些有机化合物在地下水中具有特别的顽性，并且浓度不高也可能对人体造成危害。就目前所知，许多有机反应是受生物控制的，但人类对微生物在这方面所起的作用仍知之甚少。对污染物的生物化学反应的了解，将有助于利用这些反应来净化受污染的地下水。水文地质工作者向地球化学家靠拢是一种必然趋势，因为只有这样才能深入认识水文地质系统(包括地球的可溶物质、污染物质的迁移机理和化学问题)。水文地球化学家发展和利用地下水指纹技术，将有助于推定地下水年龄和污染物来源，改进水文地质工作中的不确定性。通过对地下水体中各种金属含量的测定和对水在地下被加热活化、运移行为的研究，亦可为研究古成矿流体提供可直接借鉴的信息。对污染物质运移的可靠的定量预测，只有在了解控制这些物质在地下水中的运移、水动力扩散机制以后才能变成现实。综观水文地质史，不难发现水文地质学与数学有不解之缘。长期以来，人们已认识到水文的特征主要受气候、地质和地形的控制。19世纪达西定律、鸠布依平衡方程等数学定律的引用，为定量描述流体的流动规律奠定了坚实的基础。在20世纪，水文地质以定量描述地下水流、化学成分和热量的迁移为特征，C．V．Theis(1935)发展了非平衡流动方程，描述了水井周围地下水的瞬态条件。M．K．Ltubbert(1940)等讨论了大盆地中地下水的流动规律，同时提出关于贮藏机制和地下水流体系的分析。60年代以后，人们研究分析了地下各种地质条件对地下水流体系的控制作用，以及深盆地和其周围的流体。当前，水文地质正热衷于定量表征水流体在有孔隙地质介质中的行为和质量的迁移过程，以建立复杂的水流体流动和迁移的数学模型。20世纪80年代，计算机模拟地下水体系飞速发展。但由于受到硬件的制约，所获得的模型也受到特定的限制。可以预料，随着计算机硬件的发展，这些模拟的前景肯定会改观，并且在计算机软件的帮助下，流体、迁移和化学反应之间的关系将会统一起来。现在有许多研究地下水系统的水文地质学家已感到：计算机模拟的复杂程度在一定条件下已超过了野外技术收集可靠数据的能力。计算机模拟要求的常常是空间分布型数据，而不是简单的点数据。所以，遥感技术对未来水文地质的发展会产生强大的冲击效应。今后，水文地质学的发展方向是：(1)与数学、统计学、地球化学和土壤等学科的结合将进一步得到加强。传统地质领域(如石油、矿床、岩石、构造地质、沉积学等)与水文地质学的相互关系和交叉地带也将受到进一步重视。(2)对区域范围研究的兴趣将会受到重新评价。现在水文地质学家已能定量描述区域的地下水体系，但必须依靠地质和数学、物理、化学原理去揭示水系统中的各种因果关系。(3)流体在多孔介质和碎裂岩石中的迁移和扩散问题，仍然是水文地质学的主要研究方向之一。数学模型和计算机模拟仍将是定量描述、模拟地下水及其中迁移物质的产状、数量、质量和运移的有效手段。通过这些研究，将会减少预测地下污染物质活动规律的不确定性。(4)进一步加强水化学和地球化学研究，其中包括对地下水中污染物质的化学反应及其对污染物质迁移、扩散的影响的研究。(5)基础研究与应用研究的密切结合。(6)公众和政府的参与和支持。(中国科学院地球化学研究所卢焕章、周永章撰) |
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