随着整个美国对饮用水安全和生态健康需求的不断增加,政策决策者正面临着如何评价和管理水资源的问题。由于需要评价人为活动和天然污染源对地下水资源造成的可能污染,因此在政策制定和目标管理过程中面临着严峻的挑战。对地下水污染的脆弱性评价,既有费用相对较低的简单定性法,也有成本相对较高的严格定量评价法。必须针对水资源决策者的不同需求,认真分析评价成本、防御措施的科学性和可能存在的不确定性等因素。
地下水的科学防御方法
科学的方法是指系统而客观地获取知识的原则和过程,包括认识问题、通过观察和实验搜集资料、归纳和检验假设等。因此,科学方法不能只凭经验或主观判断,而是需要根据事实进行客观分析。科学的地下水脆弱性评价必须按照科学的方法,搜集大量的文献资料、观测数据和研究方法,从而得出可靠的结论。
地下水的固有敏感性和脆弱性
地下水系统的固有敏感性取决于含水层性质(水力传导系数、孔隙度和水力梯度),以及相关的水源和压力(补给、与地表水的相互作用、在非饱和带的迁移和井排泄)。因此,固有敏感性评价不能只针对特定的天然和人为污染源,相反,必须要考虑影响地表水和地下水流动的各种物理因素。
地下水资源对污染物的脆弱性取决于固有敏感性、天然和人为污染源的位置和类型、井的位置以及污染物的迁移转化。水资源决策者通常面临着两种选择,究竟是根据固有敏感性来管理水资源,还是根据更全面的地下水对特定污染物的脆弱性进行管理。
地下水流动系统概述
在天然条件下,地下水在三维空间内从补给区向排泄区流动,地下水由大气降水获得补给,通过非饱和带渗入地下饱和带;地下水的补给也可以通过地表水体获得。饱和带的地下水以泉、溪流、湖泊、湿地和植物蒸发蒸腾等形式进行排泄。这样,地下水从补给区到排泄区的三维流动水体就组成了地下水流动系统。地下水流动系统的面积从几平方米到上万平方米不等,地下水径流通道从几米到几百米不等。地下水流动系统的补给区和排泄区之间具有一定的水力联系。
不同的地下水流动系统,地下水的年龄(距补给的时间)也有所不同,从补给区到排泄区地下水的年龄稳定增加。在浅层地下水流动系统中,排泄区的地下水年龄从不足一天到几百年不等,而且补给区的地下水年龄要小于排泄区。在流动通道较长(几十英里)的地下水系统中,地下水的年龄会达到几千年或几万年(见图1)。埋深较浅和形成年代较晚的地下水对地表污染物较为敏感;而埋藏较深和形成年代较长的地下水则更容易在长期的流动的过程中接触某些天然存在的污染物。对地下水流向和流速的认识,有助于更好地理解地下水系统固有敏感性的发生机理。