Navigation:  守护地下水 > 污染物在地下水中如何运动？

大多数的地下水污染起源于地表污染源，比如废物填埋场的渗滤液、事故倾洒的化学药品、大面积播撒的化肥农药……在此类情况下，污染物需要先经历从地表通过非饱和带向地下水饱和带渗滤的过程。这时，污染物在非饱和带的运动特征就决定了有多大比例的污染物可以最终到达饱和含水层。

溶解态的污染物在非饱和带中的运移一般受四类条件的影响：污染物浓度、含水率、水势、和温度；通过观测这些条件可以计算出土壤水通量，乃至污染通量。由于非饱和带中的溶解相污染物运移机理比较复杂，观测工作也不易开展，这一领域的工作仍处于研究阶段，尚无法完全支持实际应用。还有一些污染物在土壤中以油相存在，这样就形成了土壤中水、气、油三相的复杂运动系统，研究程度更低，仅有一些经验性成果可以借鉴。

污染物进入饱和带中之后，会随地下水做水平运动，由此造成的污染扩散问题更受人们关注，研究程度也相应较高。当溶解态的污染物被引入到饱和含水层中时，相应污染物的浓度增加会形成污染“烟羽”。这一烟羽会在地下水缓慢流动的带动下向下游运动，而这一运动一般受三种过程控制：对流、弥散、和阻滞作用。对流是污染物随水流的运动，与地下水的运动同宗同源，一般也使用相同的线性机制（达西定律）来描述；弥散主要由地下水在微观尺度上九曲回转的运动特点造成，在理论上也包括污染物在地下水中的分子扩散过程，其直接后果是污染烟羽在各个方向上不断扩散变大；阻滞作用也是一类统称，主要描述污染烟羽运移速度受到各种因素（吸附、沉降、反应等）影响而减缓的过程，其直接后果是污染烟羽的运移速度低于地下水的实际运移速度。

相对于废物处置设施长期稳定的污染泄漏，事故排放造成的地下水污染是一次性的污染源。以这种较为简单的污染情形为例，在理想状态下，污染烟羽会在地下水运行的方向上被拉长而形成椭球体，这个椭球体的质心会随对流作用向下游运动，速度与地下水流速度一致（如果没有阻滞作用）；同时这个椭球体的体积也会由于弥散作用而不断增大，浓度也会相应降低。

得益于数值模拟技术的发展，上述的污染迁移过程已经可以使用计算机模型较为准确地再现。在这些模型中，各种机制都可以被数学语言描述而形成控制方程和定解条件，对这些方程求解可以得到相关污染物浓度场随时间的变化。实践证明，地下水污染物迁移模型对于污染现状的诊断，污染过程的预测，以及修复系统的设计都有重要的作用。

 

   

油相的污染物（NAPL）本身具有流动性，在地下的迁移过程更为复杂。比水轻的油相污染物简称为LNAPL，比如常见的石油烃类污染物（左图），到达地下水饱和带后会“漂浮”在潜水面之上而形成长期影响地下水质的二次污染源，地下水会不断溶出油中的有机物并向下游携带，尽管浓度一般较小，但足以长期产生令人不快的气味。比水重的油相污染物简称为DNAPL，例如氯代烃类污染物（右图），会在含水层底板附近聚集，长期缓慢向地下水中释放污染物，由于这类污染物毒性高而环境标准值低，会造成地下水长期超标，成为监管难题（图片改编自：Huling&Weaver, 1991）