[科普中国]-地下水污染监测

地下水污染监测指监视和测定地下水中有害物质的种类、浓度及其变化趋势，评价掌握地下水质污染状况，了解地下水水质的状况及污染发展的趋势所进行的监视工作。监测项目一般有：氨氮、亚硝氮、硝氮、总硬度、pH值、耗氧量、总矿化度、钾、钠、钙、镁、重碳酸根、硫酸根、氯离子、酚、氰化物、汞、砷、镉、总铬、氟、油类、大肠菌群、细菌总数等1。

简介地下水污染监测是地下水环境研究的基础工作，地下水环境监测的可靠性，直接影响地下水环境评价工作，影响我们对地下水环境变化的客观认识和重大决策的制定。地下水环境监测是我们认识研究区的水文地质条件、含水层系统结构、地下水环境要素的变化规律的先决条件，是地下水环境评价、预测、数值模拟、地下水污染分析、地下水污染防治的最重要基础。

地下水监测布点可根据当地水文地质条件、地下水开发利用状况、工业污染源分布等因素综合考虑而定。由于打井费用较大，通常在现有的工业水井或民用水井中选择有代表性的井位进行监测。，一般每年在地下水丰水期、枯水期和平水期分别各采样一次，进行分析测试，分析测试方法与一般水质分析相同2。

地下水污染监测的基本内容（1）水文地质和水力条件调查

进行地下水污染调查时，必须确定调查的范围和合理的布置采样点，使样品的测定具有代表性。只有在搞清水文地质以及地下水的动力条件的基础上，才能了解污染物在地下水中的扩散过程和方式，找出污染源的所在，为采取合理的保护地下水措施提供科学依据。

（2）环境背景值选择

环境背景值的调查是评价地下水污染程度的重要依据。选择时应寻找受人类活动影响少或未曾受到人类活动的地区。这一地区地下水的岩层、地面表层、土壤、地下水动力条件等天然因素未遭受人为的破坏，仍保持着经漫长历史过程所形成的特点。在这样地区内，也有可能有一种或几种天然物质存在，它们在这一地质单元和自然条件下，含量变化不大。因此可以把某地区含有某种物质的天然含量的平均值作为背景值。但在目前人类活动频繁的环境内，很难寻找到自然环境的原始组成。只有选择相对洁净的地区作为背景值的依据。

（3）监测点选择

在对地下水进行长期监测时，监测网点的布设应考虑污染源的分布，环境水文地质条件，含水层性质，地下水开采状况和区域水化学特征等因素。网点的设置还要点面结合，在有毒物质排放量大、危害性大的污染源，重污染区和水源地要多布点。布点时还应根据污染物往地下水中的扩散形式来确定。

（4）分析测定方法的可信度

在对一个地区进行评价时，所采用的分析测定方法的可靠性是取得真实数据的基础。每一个数据的真实程度，与样品的采集、处理和分析测定过程都有关系。

样品的采集包括监测井的选择、采样时间和所用的采样方法。要使样品具有代表性，除要合理选择监测点外，采样方式和采样时间的确定是不可忽视的因素。

（5）获取数据的分类

在取得大量的数据之后，必须对它们进行分析和解释，才能对地区污染程度作出正确的评价。我们按照下列几个方面的原则，对数据进行了分类处理：

a．按布点的地区分成为工业污染区、农业污染区、城市污染区和污灌区。

b．按监测井深度分类。因为选择不同深度的水源井比较困难，也不能按所需的条件来开凿合乎要求的井。目前仅能选择现有的水源井中条件合适者进行研究。

c．按采样时间分类。目的是比较枯水期和丰水期的水质变化，以追踪污染源。

d．污染预报

监测地下水的目的是及时地预报水质污染和提供水源保护和建设的资料。由于地下水流动缓慢，自净能力远比地表水弱，一旦受到污染就难以消除。所以保护地下水源要坚持预防为主，尤其是以地下水为主要水源的地区，预报更显得特别重要3。

监测孔设计监测孔可用来采集地下水水样，并获取水位资料，监测孔的各个设计要素必须以不改变水样的水质为前提。对场地污染物化学性质与地质构造的了解，在钻进技术和成井材料的选择方面起着主要的作用。

井径监测孔的直径大小一般取决于获取地下水水样的设备（提桶、水泵等）的尺寸。在高渗透性的岩层中，含水层有能力提供大量的地下水。然而，在严重缺水区布设监测孔时，如果井的直径非常大，在低渗透性岩层中大量抽取地下水将会产生水量不足的问题。此外，当地下水被有害液体废物污染时，抽取地下水进行处理需要大口径孔。因此，从安全和处理费用的角度来看，都应尽量使监测阶段抽取的地下水量最小化。鉴于以上原因，监测孔成井技术规程规定井径的标准通常为50 mm。如果监测工作完成后，还需要继续进行地下水及污染土壤的处理时，可以将大口径的监测孔用作抽水井，以抽取被污染地下水进行处理。另外，由于大口径井具有更高的强度，它们常被用于深井监测。

套管与过滤器材料监测孔成井材料的类型对于所采集水样的水质有明显的影响。因而，成井材料应不吸收或过滤水样中的化学组分，且不应影响水样的代表性。通常所用成井材料的类型包括如下几种。

（1）聚氯乙烯

由于聚氯乙烯（PVC）材料非常便宜，且易于处理，因此广泛地应用于套管与水井过滤器的制造。聚氯乙烯在一般环境里不发生化学反应。然而，当聚氯乙烯与低分子酮、乙醛及氯化物溶液直接接触时，将会发生变质现象。一般来说，当溶液中的有机物含量增加的时候，将会对聚氯乙烯造成直接的破坏或发生吸收作用。

（2）聚四氟乙烯

聚四氟乙烯被认为是化学性质最不活泼的成井材料。但由于其价格昂贵，所以只在不允许任何化学扰动的情况下使用。

（3）电镀套管

电镀套管的性能要优于聚氯乙烯材料，这是由于电镀套管对于有机化合物来说是惰性的，而且在岩层中也更为经久耐用。电镀套管的电镀膜还可以防止生锈。但需要明确的是，电镀套管会增加地下水中铁、锰、锌、镉等元素的浓度。由于铁、锰浓度的增加，水样中污染物的浓度可能也会增加。因此，在监测地下水中的重金属污染时，采用聚氯乙烯做成井材料更为适合。

（4）不锈钢套管

不锈钢套管在实质上对所有的污染物都是惰性的。然而，在pH值很低的情况下，不锈钢会向地下水中释放铬离子。这将对一些有机污染物的生物降解反应起到催化作用。不锈钢套管的另一个显著缺点是价格太高。

密封材料当钻进时采用回转、螺旋等方法时，成型后的钻孔直径要大于监测孔的套管直径，应在监测孔套管和钻孔壁之间充填止水材料（膨润土泥浆、水泥泥浆或膨润土与水泥的混合物等）。下面将对每一种充填材料在使用时的注意事项加以讨论。

（1）膨润土泥浆

膨润土泥浆一般用作钻进泥浆，也可以在成井后用作钻孔密封材料。膨润土的结构为铝硅键通过阳离子桥而联系起来。膨润土具有很强的铁离子交换能力，当作为密封材料靠近过滤器或监测孔入口时，所采集到的水样的化学组分可能会发生改变。

（2）水泥泥浆

采用回转钻进法成孔并下入套管之后，水泥泥浆用于密封环形套筒。对于地下水来说，水泥的渗透性要大于膨润土，因此水泥有时被认为不适合用作充填材料。然而，水泥是刚性材料，而且极易在监测孔的套管周围形成整体。要注意的是，水泥的不正确使用可能会影响水样的pH值。

（3）膨润土与水泥的混合物

膨润土与水泥的混合物常被用作充填泥浆。混合泥浆的强度略小于纯水泥，渗透性则略大于膨润土。混合物的变异作用有助于加强充填泥浆的结构强度与抗渗透性。

过滤器长度及埋置深度监测孔过滤器的长度及其在地下的埋设深度取决于污染物在饱水带与包气带的性质和监测目的。当对某一用作供水源地的含水层进行监测时，在整个含水岩层的厚度范围内都应安置过滤器。然而，当需要在某一具体的深度区间内取样时，通常采用多个垂向监测点即定深取样（depth—specific sampling）的方式。当地下水的饱水带厚度太大，以致利用长过滤器都不足以进行监测时，这项技术也是非常必要的。

特别需引起注意的是，轻质非水相液体，即密度小于水的液体污染物，将会漂浮在地下水面之上。对这类漂浮污染物进行监测时，过滤器的长度必须扩展到整个地下水饱水带，以便这些轻质液体能够进入监测孔中。过滤器的长度与位置必须与地下水位及其变化幅度相对应。

监测孔的位置与数目在一个监测过程中，监测孔的位置与数目和该监测过程的目的密切相关。大多数的溶解性化合物在包气带以垂直迁移为主，一旦到达饱水带以后，就将随着地下水的流动微水平运动。

场地的地质条件、水文地质条件、污染物性质及勘察区域的范围都是确定监测孔的数目及布置方式的因素。当然，场地的地质条件与水文地质条件越复杂，污染物的运动情况也越复杂。勘察区域的范围越大，监测孔的数目应越多4。

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学