地表水回补对地下水水质的影响

瓮绍苏

摘 要：地表水回补地下水是解决水资源紧缺的有效方法，本文探讨了地表水回补地下水所产生的影响因素，包括盐分、氮素、重金属、有机污染物，并针对这些影响因素探讨了避免引起地下水水质污染的方法，以供同行借鉴。

关键词：地表水；回补；地下水；污染

中图分类号：TD823 文献标识码：A

我国是水资源紧缺国家，而随着我国经济和人口数量的增加，水资源的供需日趋严峻。尤其是我国西部、沿海，人口相对密集、以地下水为供水源的城市，长期的地下水超采，导致地下水水位连年下降，局部地区已经出现地下水降落漏斗，地面下沉或海水倒灌，地下水的水质日趋恶化，所以，合理并有效地利用地表水对地下水回补，以增加地下水资源量，迫在眉睫。为促进我国人工回补地下水事业的发展，保证地下水资源的安全利用，本文将针对地表水回补地下水，影响水质的主要因素进行了分析，以供同行借鉴。

地表水资源回补地下水，对其水质的影响主要与回补的方式、地下水的埋深、地质结构等因素有关，目前，国内外对回补地下水水质的研究，主要聚焦于回补后，地下水中盐分、氮素、重金属、有机污染物等指标的影响。

1.对地下水水质盐分的影响

地表水回补地下水，是解决污水乱排放、缓解地区水资源紧张的有效处置方法，其是将盐含量较高的污水处理后，采用循环再利用的方法再生水资源的目的。但是，污水在处理后，其中的钠离子等盐分不能彻底清除，在回补地下水后，土壤中的盐分将增加，深入到下层土壤并进入地下水。此时，由于回灌区的地质条件和处理后的水质等环境不同，地下水的盐化程度也会不同。

国外学者利用土柱试验，发现地表水回补地下水所淋溶出的总溶解固体-TDS，由原浓度的40mg/L增加到240mg/L，但K+、CL-和SO42-的浓度却未有显著变化；细滤后再回补时，TDS仅增加到42mg/L，但Mg2+的浓度却增加了74%；距离回补区越近的地下水，其含盐量越高；回补后的地下水，在沉淀、离子交换、溶解的作用下，NaCl值逐渐高于CaCl的值；地下水中CL-的浓度年增长量约为2.43mg/L。

国内某学者对再生水灌区附近地下水的水质研究后发现，经包气带渗滤后的再生水，其CL-浓度的增幅为1.5%～16.1%，TDS为21.2%～28%，电导率从0.5dS/m增至1.2dS/m。

从上述学者的研究表明，即使对地表水进行处理，回补后的地下水浓度依然是国家标准饮用水盐浓度的1.5～2倍（饮用水电导率为0.6dS/m），即使经过处理的地表水，在回补地下水后，对地下水中盐度污染的风险仍然较大。所以，在地表水回补地下水时，应结合模型、土柱试验等方法，采用反渗透技术，将地表水中的盐分去除，以降低地下水盐化的风险。

2.对地下水水质氮素的影响

目前，国内外学者对地表水回补地下水，其氮素影响的检测方法，主要是实地监测和土柱试验。通过采用不同的地表水回灌方法，检测并分析地下水中氮浓度的变化，以及不同氮元素形态间的转换。三氮指的是NH42+-N、NO2--N、NO3-N，其之间氮元素的转换与氧化还原电位、土壤微生物和土壤的性质等有密切的关系。研究表明，当土壤中粘粒的含量增加时，土层净化容重增加，反硝化速率明显加快，降低氮素渗漏对地下水的影响。

一些国内外学者在对地表水回补地下水的研究表明：在一些施用了化肥的地区回补地下水，其水中NO3-N值较低，但施用动物粪便等的地区，其回补后的地下水NO3-N值较高；地下水中氮元素的浓度逐年增加；5m的包气带对总氮的净化率在35.5%～69.1%，而12m～18m的包气带对总氮的净化率在97.3%～94%，几乎与回补前地下水中的总氮含量持平。

总之，地表水回补地下水，水中NO3-N含量明细增加，NH42+-N的含量几乎不变，因此，在地表水回补前，应对其做脱氮处理，降低地下水水质污染的风险。

3.对地下水水质重金属的影响

重金属会在土壤中发生沉淀和溶解，此反应将对重金属的下移产生明显的抑制作用。据研究表明，地表水在回补后，其中的重金属会积累于距表层20mm～40mm土壤中，但会随着植物根下渗到地下水，引起污染。

一些国内外的研究人员分别在室内和种植区通过土柱试验，对土壤中的重金属进行检测发现：室内回补其表层积累的重金属As、Cu、Pb向下移动的趋势缓慢，Cd的下移趋势相对较强，并随着回补时间的增加而增加；种植区的地表水回补，其表层的As、Cu、Cd、Zn积累分别占据总输入量的93%、90%、92%和90%；植物的根系加速了重金属的下移速度；相同地质条件，种植玉米比种植小麦的下移趋势更明显；地下水中重金属的含量，与地表水中的重金属含量有直接关系。

但随着工业污水处理能力的增强，回补水含有的重金属明显降低，引发地下水重金属污染的概率也较低。所以，在地表水回补地下水之前，应对该地区典型重金属的迁移能力做出评估，确保地下水质的安全。

4.对地下水水质有机污染物的影响

污水处理厂的二级和深度处理后的地表水，其水质中仍含有一定的未溶解的有机物质—DOM，DOM随着地表水的回补，将导致地下水质的污染。地表水中的有机污染物主要包括阻燃剂、塑化剂、医药品、个人护理、农药等，地表水在回补地下水过程中，地表水中含有的DOM对地下水的影响，与地区土质的吸附和解吸能力、降解能力、挥发能力等密切相关。有关学者通过土柱模拟实验表明：当地表水水质中DOM的含量较低时，土壤中的微生物对其降解率由15%逐渐增至80%；较高时，由25%增至83%；当地表水中的DOM含量在1.2mg/L～2.5mg/L时，可以促进土壤中微生物的降解能力。

但这些研究均缺乏地下水在DOM污染后的毒性效应的相关数据报道，包括是否致癌、干扰内分泌等，其真实可靠性还难以证实。因此，在对地表水回补地下水前，应对地表水增加臭氧氧化等较高级的氧化处理工艺，降低上述风险。

5.其他污染物的影响

地表水中含有大量的病原微生物，有些存活能力很强，如果在地表水回补地下水过程中，不能完全去除，就会影响到地下水的水质。地表水回补对地下水中微生物的影响，主要与地表水中的微生物种类和含量、地质结构、土壤温度等相关。目前，国内外的学者主要集中在对地表水中大肠杆菌的影响，实验后发现大肠杆菌基本能在土层中被去除，其对地下水的污染风险较小。但应对其他存活和迁移能力较强的病原微生物予以关注，有效控制地表水中病原微生物的种类和含量，并进行病原微生物的风险评估。

为防止微生物的污染，很多地区和国家规定，地表水回补至含水层，需停留一定的时间。例如：我国规定，地表水回补地下水后，停留的时间不低于6个月。

结语

地表水回补地下水，是一种可靠的存储与保护水资源方法，目前在世界范围内已普遍应用。但地表水中含有的盐分、氮素、重金属、有机物等残留的有害物质，增加了地下水质的污染风险，威胁到人们的身体健康。因此，国家有关部门，应完善地表水回补地下水的相關水质标准，保障地下水的水质安全。

参考文献

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