지하수 오염

Groundwater pollution
잠비아 루사카의 지하수 오염 사례.배경에 있는 구덩이 변기가 병원균과 질산염으로 인해 지상의 얕은 우물을 오염시키고 있다.
시리즈의 일부
오염
Air pollution3.jpg
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분류

지하수 오염은 오염물질이 지상으로 방출되어 지하수로 유입될 때 발생한다.이러한 유형의 수질 오염은 지하수에 미미한 바람직하지 않은 성분, 오염물질 또는 불순물이 존재하기 때문에 자연적으로 발생할 수도 있으며, 이 경우 오염보다는 오염으로 지칭될 가능성이 높습니다.지하수 오염은 현장 위생 시스템, 매립지 침출수, 폐수 처리장으로부터의 유출, 누출 하수구, 주유소, 유압 파쇄(파쇄) 또는 농업에서의 과도한 비료 사용으로 인해 발생할 수 있습니다.오염(또는 오염)은 비소나 [1]불소와 같은 자연적으로 발생하는 오염 물질에서도 발생할 수 있습니다.오염된 지하수를 사용하는 것은 중독이나 질병(수인성 질병)의 확산을 통해 공중 건강에 위험을 초래한다.

오염물질은 종종 대수층 내에 오염물질 플룸을 생성한다.물의 움직임과 대수층 내에서의 분산은 오염물질을 더 넓은 영역으로 확산시킨다.종종 플룸 엣지라고 불리는 그것의 전진 경계는 지하수 우물이나 샘과 같은 지표수와 교차할 수 있으며, 이는 인간과 야생동물에게 물 공급을 안전하지 않게 만든다.플룸 프런트라고 불리는 플룸의 움직임은 수문학적 운송 모델이나 지하수 모델을 통해 분석될 수 있다.지하수 오염의 분석은 토양 특성, 부지 지질학, 수문학, 오염물질의 성질에 초점을 맞출 수 있다.다양한 메커니즘이 지하수에서의 오염물질 운송에 영향을 미친다(예: 확산, 흡착, 강수, 붕괴).

지하수 오염과 지표수의 상호작용은 수문학 운송 모델을 사용하여 분석한다.지하수와 지표수 사이의 상호작용은 복잡하다.예를 들어, 많은 강과 호수는 지하수에 의해 공급된다.따라서 프래킹이나 과도한 추상화에 의한 지하수 대수층 손상은 지하수에 의존하는 강과 호수에 영향을 미칠 수 있다.해안 대수층에 대한 해수 침입은 그러한 상호작용의 [2][3]한 예이다.예방 방법에는 예방 원칙 적용, 지하수 수질 모니터링, 지하수 보호를 위한 토지 구역 설정, 현장 위생 시스템의 올바른 위치 확인 및 법률 적용 등이 포함된다.오염이 발생하면 관리 접근법에는 사용 시점 수처리, 지하수 복구 또는 최후의 수단으로 폐기 등이 포함됩니다.

오염물질의 종류

지하수에서 발견되는 오염물질은 물리적, 무기 화학적, 유기 화학적, 세균학적 및 방사능 매개변수를 포괄한다.기본적으로 지표수 오염에 영향을 미치는 동일한 오염물질의 대부분은 각각의 중요도는 다를 수 있지만 오염된 지하수에서도 발견될 수 있다.

비소 및 불소

주요 기사:지하수의 비소 오염

비소와 불소는 세계보건기구(WHO)에 의해 [4][5]전 세계적으로 식수에서 가장 심각한 무기 오염 물질로 인정되었습니다.

무기 비소는 토양과 [6]물에서 가장 흔한 종류의 비소이다.메탈로이드 비소는 중국, 인도,[7] 방글라데시를 포함한 아시아에서 가장 자주 볼 수 있는 지하수에서 자연적으로 발생할 수 있습니다.인도 북부와 방글라데시의 갠지스 평야에서는 자연 발생에 의한 지하수의 심각한 오염이 두 개의 지역 대수층 얕은 곳의 우물 중 25%에 영향을 미친다.이들 지역의 지하수 또한 비소계 살충제의 [8]사용에 의해 오염되었다.

지하수에 있는 비소는 또한 비소를 침출시키는 광산 작업이나 광산 폐기물 처리장이 있는 곳에서도 존재할 수 있다.

지하수에 있는 천연 불소는 "2억 명 이상의 사람들이 높은 [9]농도로 물을 마실 위험이 있는" 더 깊은 지하수가 사용되고 있기 때문에 점점 더 걱정거리가 되고 있다.불소는 특히 물의 경도가 낮을 때 산성 화산암과 분산 화산재에서 방출될 수 있다.지하수의 높은 불소 수치는 아르헨티나 팜파스, 칠레, 멕시코,[10] 인도, 파키스탄, 동아프리카 리프트, 그리고 일부 화산섬에서 심각한 문제입니다.

음용수에 사용되는 지하수에서 자연적으로 높은 수준의 불소가 발생하는 지역에서는 치과용과 골격용 불소증이 모두 유행하고 [11]심각할 수 있다.

병원균

수인성 질병은 지하수 유정을 통해 전염될 수 있으며, 지하수 유정은 구덩이 변소에서 나오는 분변 병원균으로 오염된다.

적절한 위생 조치와 부적절한 우물 설치는 배설물과 소변에 포함된 병원균에 오염된 식수로 이어질 수 있습니다.이러한 분변-구강 전염병에는 장티푸스, 콜레라, [12][13]설사가 포함된다.대변에 존재하는 네 가지 병원체 유형(박테리아, 바이러스, 원생동물, 기생충 또는 기생충 알) 중 첫 세 가지는 오염된 지하수에서 흔히 발견될 수 있는 반면, 상대적으로 큰 기생충 알은 보통 토양 매트릭스에 의해 걸러진다.

깊고 제한적인 대수층은 보통 병원균과 관련하여 가장 안전한 식수원으로 여겨진다.처리되거나 처리되지 않은 폐수로 인한 병원균은 특정,[14][15] 특히 얕은 대수층을 오염시킬 수 있습니다.

질산염

질산염은 세계 지하수와 대수층에서 [16]가장 흔한 화학 오염 물질이다.일부 저소득 국가에서는 지하수의 질산염 수치가 매우 높아 건강에 심각한 문제를 일으킨다.또한 높은 산소 [4]조건에서도 안정적입니다(분해되지 않음).

지하수의 질산염 수치가 10mg/L(10ppm)를 넘으면 "블루 베이비 증후군"(취득된 메트헤모글로빈혈증)[17]을 일으킬 수 있다.유럽연합의 음용수 수질기준은 [18]음용수 중 질산염에 대하여 50 mg/L 미만으로 규정하고 있다.

하지만 먹는 물에 있는 질산염과 블루 베이비 증후군 사이의 연관성은 다른 연구들에서 [19][20]논란이 되고 있다.신드롬의 발생은 식수의 [21]질산염 농도 상승 이외의 다른 요인 때문일 수 있다.

지하수의 질산염 수치 상승은 현장 위생, 하수 슬러지 처리 및 농업 [22]활동에 의해 발생할 수 있다.그러므로 그것은 도시 또는 농업에서 [10]기원할 수 있다.

유기 화합물

주요 기사: 지하수의 휘발성유기화합물

휘발성 유기화합물(VOCs)은 지하수의 위험한 오염물질이다.그들은 일반적으로 부주의한 산업 관행을 통해 환경에 소개된다.이 화합물들 중 다수는 1960년대 후반까지 유해한 것으로 알려져 있지 않았으며, 음용수원에서 이러한 물질을 정기적으로 확인하기까지는 상당한 시간이 걸렸다.

지하수에서 발견되는 1차 VOC 오염물질에는 BTEX 화합물(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌) 등의 방향족 탄화수소와 테트라클로로에틸렌(PCE), 트리클로로에틸렌(TCE), 염화비닐(VC) 등의 염소화 용제가 있으며, BTEX는 휘발유의 중요한 성분이다.PCE와 TCE는 각각 드라이클리닝 공정과 금속 탈지제로 사용되는 산업용 용제입니다.

지하수에 존재하며 산업 운영에서 파생되는 다른 유기 오염 물질은 다환 방향족 탄화수소(PAHs)입니다.분자량 때문에 나프탈렌은 지하수에서 가장 용해성과 이동성이 높은 PAH인 반면 벤조(a) 피렌은 가장 독성이 강한 PAH이다.PAHs는 일반적으로 유기물의 불완전 연소에 의해 부산물로 생성된다.

유기 오염 물질은 또한 살충제와 제초제로 지하수에서 발견될 수 있다.다른 많은 합성 유기 화합물과 마찬가지로, 대부분의 살충제는 매우 복잡한 분자 구조를 가지고 있다.이 복잡성은 지하수 시스템에서 살충제의 수용성, 흡착 능력 및 이동성을 결정합니다.따라서, 어떤 종류의 살충제는 다른 것들보다 더 이동성이 뛰어나서 식수원에 [9]더 쉽게 도달할 수 있다.

금속

몇몇 미량 금속은 특정 암석층에서 자연적으로 발생하며 풍화와 같은 자연적 과정을 통해 환경에 유입될 수 있습니다.그러나 광업, 야금, 고형 폐기물 처리, 페인트 및 에나멜 작업 등과 같은 산업 활동은 납, 카드뮴 및 크롬을 포함한 독성 금속의 농도를 높일 수 있습니다.이 오염물질들은 지하수로 [22]들어갈 가능성이 있다.

지하수에서의 금속(및 금속) 이동은 여러 요인에 의해 영향을 받는데, 특히 다양한 상과 종 간의 오염물질 분리를 결정하는 화학 반응에 의해 영향을 받는다.따라서 금속의 이동성은 주로 지하수의 [9]pH와 산화환원 상태에 따라 달라집니다.

제약

주요 기사 : 의약품에 의한 지하수 오염

처리한 폐수가 대수층에 침투하여 발생하는 미량의 의약품은 [23]미국 전역에서 연구되고 있는 새로운 지하수 오염물질 중 하나이다.항생제, 항염증제, 항우울제, 충혈제, 진정제 등과 같은 인기 있는 의약품은 보통 처리된 [24]폐수에서 발견됩니다.이 폐수는 처리 시설에서 배출되며 종종 식수로 사용되는 대수층이나 지표수원으로 유입됩니다.

지하수와 지표수의 미량 의약품은 대부분의 지역에서 위험하거나 우려되는 양보다 훨씬 낮지만, 인구가 증가하고 도시 수도 [24][25]공급에 더 많은 재활용 폐수가 사용됨에 따라 증가하는 문제가 될 수 있다.

다른이들

다른 유기 오염 물질에는 유기 할로겐화합물 및 기타 화합물, 석유 탄화수소, 개인 위생 및 화장품에서 발견되는 다양한 화합물, 의약품 및 그 대사물이 포함된다.무기 오염 물질에는 암모니아 및 인산염과 같은 다른 영양소와 일부 지질 형성에 자연적으로 존재하는 우라늄(U) 또는 라돈(Rn)과 같은 방사성핵종이 포함될 수 있다.소금물 침입도 자연 오염의 한 예이지만, 종종 인간의 활동에 의해 심해진다.

지하수 오염은 세계적인 이슈이다.1991년과 2004년 사이에 실시된 미국 주요 대수층의 지하수 품질에 대한 연구에 따르면 국내 유정의 23%가 [26]인간 건강 벤치마크보다 더 높은 수준의 오염물질을 가지고 있는 것으로 나타났다.또 다른 연구에서는 아프리카의 주요 지하수 오염 문제는 (1)질산염 오염, (2)병원성 물질, (3)유기 오염, (4)염산염 배출, (5)산광 [27]배출이라고 한다.

원인들

지하수 오염의 원인은 다음과 같습니다(자세한 내용은 아래 참조).

  • 자연발생(지질발생)
  • 온사이트 위생 시스템
  • 하수 및 하수 슬러지
  • 비료 및 살충제
  • 상업 및 산업 유출
  • 유압 파쇄
  • 매립 침출수
  • 다른.

자연발생(지질발생)

"지질"은 지질 작용의 결과로 자연적으로 발생하는 것을 말한다.

자연 비소 오염은 대수층 퇴적물이 대수층에 혐기성 조건을 생성하는 유기물을 포함하고 있기 때문에 발생한다.이러한 조건은 침전물 내의 산화철을 미생물로 용해시키고, 따라서 일반적으로 산화철에 강하게 결합되어 있는 비소가 물로 방출됩니다.그 결과, 비소가 풍부한 지하수는 철분이 풍부한 경우가 많지만, 2차 공정은 용해된 비소와 용해된 [citation needed]철의 연관성을 종종 모호하게 합니다.비소는 환원성 비산염 및 산화성 비산염으로 지하수에서 가장 흔하게 발견되며, 비산염의 급성 독성은 [28]비산염보다 다소 크다.WHO의 조사에 따르면 방글라데시에서 테스트한 25,000개의 시추공 중 20%에서 비소 농도가 50μg/[4]l를 초과했다.

플루오르화물의 발생은 플루오르화물(CaF)[28]과2 같은 플루오르화물이 함유된 광물의 풍부함과 용해성과 밀접한 관련이 있다.지하수의 상당히 높은 불소 농도는 일반적으로 대수층의 [4]칼슘 부족으로 인해 발생합니다.지하수의 불소 농도가 1984년 [4]이후 WHO 지침치인 1.5mg/l를 초과할 경우 치과용 불소증과 관련된 건강 문제가 발생할 수 있다.

스위스 연방수생과학기술연구소(EAWAG)는 최근 모든 지하수 자원의 샘플을 테스트하지 않고도 특정 지역의 오염의 지리적 위험을 추정할 수 있는 대화형 지하수 평가 플랫폼(GAP)을 개발했다.ce. 이 도구를 사용하면 사용자는 비소와 [29]불소 모두에 대한 확률 위험 매핑을 생성할 수 있습니다.

지하수의 염도, 철, 망간, 우라늄, 라돈 및 크롬과 같은 고농도의 매개 변수도 지질 발생원일 수 있다.이 오염물질은 지역적으로 중요할 수 있지만 비소와 [28]불소만큼 널리 퍼지지 않는다.

온사이트 위생 시스템

아프가니스탄 헤라트 근교의 전통 주택지로 지하수 오염으로 이어지는 얕은 물 공급 우물(전경)이 지하수 변기(흰색 온실 뒤편)와 인접해 있다.

지하수 오염은 인구밀도와 수문 [12]지질조건에 따라 피트 화장실, 정화조 등 현장 위생시스템에서 지상으로 침투한 액체에서도 발생할 수 있다.

병원균의 운명과 수송을 통제하는 요소들은 매우 복잡하고 그들 사이의 상호작용은 잘 [4]이해되지 않는다.지역 수문 지질 조건(수평방 킬로미터의 공간 내에서 달라질 수 있음)을 무시할 경우 피트 화장실과 같은 간단한 현장 위생 기반 시설은 오염된 지하수를 통해 상당한 공중 보건 위험을 야기할 수 있다.

액체가 구덩이에서 침출되어 불포화 토양 지대를 통과합니다(이 구역은 물로 완전히 채워지지 않음).그 후, 구덩이에서 나온 이 액체들은 지하수로 들어가 지하수 오염으로 이어질 수 있다.이는 인근 우물을 식수용으로 지하수를 공급하는 데 사용할 경우 문제가 된다.토양 내를 통과하는 동안 병원균은 죽거나 상당히 흡착될 수 있는데, 대부분 구덩이와 [30]우물 사이의 이동 시간에 따라 달라집니다.하지만 모든 병원균이 [31]지하를 통해 50일 이내에 죽는 것은 아닙니다.

병원체 제거 정도는 토양 유형, 대수층 유형, 거리 및 기타 환경 [32]요인에 따라 크게 다릅니다.예를 들어, 불포화 구역은 오랜 폭우 기간 동안 "세척"되어 [4]병원균의 빠른 통과를 위한 유압 경로를 제공합니다.구덩이 변기 또는 정화조와 상수원 사이의 안전 거리를 추정하는 것은 어렵다.어떤 경우에도 안전 거리에 대한 이러한 권고는 건물 피트 변기에서는 대부분 무시됩니다.또한 가구 부지는 크기가 제한적이므로 피트 변기는 안전한 것으로 간주할 수 있는 것보다 지하수 유정에 훨씬 더 가깝게 건설되는 경우가 많다.이것은 지하수를 식수원으로 사용할 때 지하수 오염과 가족 구성원들이 병에 걸리는 결과를 초래한다.

하수 및 하수 슬러지

지하수 오염은 피부병변, 유혈설사, 피부염과 같은 질병으로 이어지는 처리되지 않은 폐기물 배출로 인해 발생할 수 있다.이는 폐수 처리 인프라가 제한적이거나 현장 하수 처리 [32]시스템이 체계적으로 고장 난 곳에서 더 흔하다.병원균과 영양소와 함께, 처리되지 않은 오수는 지하수 시스템에 스며들 수 있는 중요한 중금속을 가질 수 있다.

하수 처리장에서 처리한 유출물이 침투하거나 국소 지표수체로 배출되면 대수층에 도달할 수도 있다.따라서 기존 하수처리장에서 제거되지 않은 물질이 지하수에 [33]도달하는 경우도 있습니다.예를 들어 독일의 [34]여러 곳에서 지하수에서 검출된 의약품 잔류물의 농도는 50mg/L 정도였다.이는 기존의 하수처리장에서는 호르몬, 의약품 잔류물 및 소변과 대변에 포함된 기타 미세 오염물질과 같은 미세 오염물질이 부분적으로만 제거되고 나머지는 지하수에 도달할 수 있는 지표수로 배출되기 때문이다.

지하수 오염은 독일에서 [35]관찰된 하수구 누출로도 발생할 수 있다.이것은 또한 식수 [36]공급의 잠재적 교차 오염으로 이어질 수 있다.

농업에서의 폐수 또는 하수 슬러지 확산도 지하수의 [4]분변 오염원으로 포함될 수 있다.

비료 및 살충제

질산염은 또한 거름 확산을 포함한 과도한 비료 사용을 통해 지하수로 유입될 수 있다.이것은 질소 비료의 일부만이 생산물과 다른 식물 물질로 전환되기 때문이다.나머지는 토양에 축적되거나 [37]유출로 손실됩니다.질산염의 높은 수용성과 질소 함유 비료의 높은 도포율은 지표수로의 유출을 증가시키고 지하수로 침출되어 지하수 [38]오염을 일으킨다.질소가 함유된 비료의 과도한 사용(합성이든 천연이든)은 식물에 의해 흡수되지 않는 많은 질소가 쉽게 [39]침출되는 질산염으로 변하기 때문에 특히 해롭다.

비료 살포에 대한 잘못된 관리 방법은 지하수 시스템에 병원균과 영양소(질산염)를 둘 다 유입시킬 수 있습니다.

비료의 영양소, 특히 질산염은 흙에서 수로로 씻겨나가거나 흙을 통해 지하수로 침출될 경우 자연 서식지와 인간의 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다.작물 시스템에서 질소 비료를 많이 사용하는 것은 [40]전 세계 지하수에서 인공적인 질소를 발생시키는 가장 큰 요인이다.

사료통/동물성 산호초는 또한 질소와 금속이 지하수로 [36]침출될 수 있다.동물성 비료의 과다 도포는 또한 수의약품에서 유래한 의약품 잔류물로 지하수 오염을 초래할 수 있다.

미국 환경보호청(EPA)과 유럽위원회는 적절한 관리와 [10][41]통치가 필요한 주요 급수 문제로서 농업개발과 관련된 질산염 문제에 진지하게 대처하고 있다.

살충제 유출은 오염된 [4]우물에서 인간의 건강 문제를 야기하는 지하수로 침출될 수 있다.지하수에서 발견되는 살충제 농도는 일반적으로 낮으며, 종종 인간의 건강 기준 한도를 초과하는 규제도 [4]매우 낮다.유기인 살충제 MCP(Monocrotophos)는 [42]음용수원에 도달할 수 있는 몇 안 되는 위험하고 지속적이며 가용성이며 이동성이 있는 살충제 중 하나로 보인다.일반적으로 지하수 수질 모니터링 프로그램이 확대됨에 따라 더 많은 농약 성분이 검출되고 있지만, 개도국에서는 [4]분석 비용이 많이 들기 때문에 모니터링이 훨씬 덜 이루어지고 있다.

상업 및 산업 유출

다양한 무기 및 유기 오염 물질이 상업 및 산업 활동의 기초가 되는 대수층에서 발견되었습니다.

광석 채굴 및 금속 가공 시설은 비소를 포함한 인공 발생 지하수에 금속이 존재하는 주된 책임이 있다.산성 광산 배수(AMD)와 관련된 낮은 pH는 결국 지하수 시스템으로 들어갈 수 있는 잠재적 독성 금속의 용해성에 기여합니다.

지하 파이프라인과 탱크와 관련된 기름 유출은 벤젠과 다른 수용성 석유 탄화수소를 방출하여 대수층으로 빠르게 스며들 수 있습니다.

주유소의 [4]석유 지하 저장 탱크(UST)에서 유출된 휘발유로 인한 지하수 오염에 대한 우려가 커지고 있다.BTEX 화합물은 휘발유의 가장 일반적인 첨가제입니다.벤젠을 포함한 BTEX 화합물은 물(1g/ml)보다 밀도가 낮습니다.바다에서의 기름 유출과 유사하게, LPAPL(Light Non-Acycle Phase Liquid)이라고 불리는 혼합되지 않는 상은 대수층의 [4]물 위에 "떠다닐" 것입니다.

염소화 용제는 그리스 제거 제거기가 [4]필요한 거의 모든 산업 관행에 사용됩니다.PCE는 세척 효과와 비교적 저렴한 비용으로 인해 드라이클리닝 업계에서 활용도가 높은 용제입니다.또한 금속 탈지 작업에도 사용되고 있습니다.휘발성이 매우 높기 때문에 [43][unreliable source?]지표수보다 지하수에서 더 많이 발견됩니다.TCE는 지금까지 금속 청소로 사용되어 왔습니다.미국의 군사 시설 Anniston Army Dept(ANAD)는 2,700만 파운드의 [44]TCE로 지하수 오염으로 인해 EPA 슈퍼펀드 국가 우선 순위 목록(NPL)에 올랐다.PCE와 TCE 모두 가장 유독성이 높은 염소화 [4]탄화수소인 염화비닐(VC)로 분해될 수 있습니다.

또한 많은 종류의 용제가 불법으로 폐기되어 시간이 지남에 따라 지하수 [4]시스템으로 누출될 수 있습니다.

PCE 및 TCE와 같은 염소화 용제는 물보다 밀도가 높으며, 혼합되지 않는 상은 DNAPL([4]Dense Non-Acycle Phase Liquids)이라고 합니다.일단 대수층에 도달하면, 그것들은 "침하"하고 결국 낮은 투과성 [4][45]층의 꼭대기에 축적될 것이다.역사적으로 목재 처리 시설은 펜타클로로페놀(PCP)이나 크레오소테 등의 살충제를 환경에 방출해 지하수 [46]자원에 영향을 주고 있다.PCP는 최근 스톡홀름 영구유기오염물질협약에 등재된 고용성 독성 구식 농약이다.PAHs 및 기타 준 VOCs는 크레오소트와 관련된 일반적인 오염물질이다.

LPAPL과 DNAPL은 혼합할 수 없지만 여전히 서서히 수용성(혼합성) 단계로 용해되어 플룸을 형성하여 장기적인 오염원이 될 가능성이 있습니다.DNAPL(염화용매, 중질 PAHs, 크레오소트, PCBs)은 지하수계 [4]깊숙이 존재하기 때문에 관리가 어려운 경향이 있다.

유압 파쇄

상세 정보:유압 파쇄

최근 미국에서 유압 파쇄('프래킹') 유정이 증가하면서 지하수 자원을 [47]오염시킬 수 있는 잠재적 위험에 대한 우려가 높아지고 있다.EPA는 다른 많은 연구자들과 함께 유압 파쇄와 식수 자원 [48]간의 관계를 연구하도록 위임되었다.엄격한 관리 및 품질관리 조치가 취해지면 지하수 자원에 영향을 미치지 않고 수압파쇄를 할 수 있지만, 취급불량이나 기술고장에 의한 지하수 오염이 [citation needed]관찰된 사례가 다수 있다.

EPA는 유압 파쇄에 의한 음용수에 대한 광범위하고 체계적인 영향에 대한 유의한 증거를 발견하지 못했지만, 이는 음용수 품질에 대한 체계적 사전 및 사후 유압 파쇄 데이터 부족과 타이트 오일과 셰일 가스 추출물 간의 연관성을 차단하는 기타 오염제의 존재 때문일 수 있다.이온과 그 영향.[49]

EPA의 광범위한 증거가 부족함에도 불구하고, 다른 연구자들은 마셀러스[50][51](캐나다 브리티시컬럼비아주)에 위치한 주요 셰일 오일/가스 시추 현장 근처에서 지하수 오염이 증가하는 것을 유의하게 관찰했다.이러한 특정 장소의 1km 이내에서는 얕은 식수의 부분 집합이 정상보다 지속적으로 높은 메탄, 에탄 및 프로판 농도를 보였다.탄화수소 수치의 상승과 함께 헬륨 및 기타 귀한 가스 농도에 대한 평가는 유압 파쇄성 비산 가스와 자연적으로 발생하는 "배경" 탄화수소 함량의 차이를 뒷받침합니다.이 오염은 누출, 고장 또는 부적절하게 설치된 가스 웰 [52]케이싱의 결과로 추측됩니다.

또 오염 또한 깊은 잔류 hyper-saline 물과 수압 파쇄 공법을 유체의 모세관 이동에서, 천천히 결함과 균열을 통해 마침내 지하수 자원과 접촉할 때까지 쏟아지는 것과 같죠;[52] 하지만, 많은 연구자들이 바위의 투과도에 혈암 위에 가로놓인 논쟁 야기할 수 있다는 설이 있다.matiON이 너무 낮아서 이런 일이 충분히 [53]일어날 수 없습니다.이 이론을 증명하기 위해서는 독성 트리할로메탄(THM)의 흔적이 있어야 한다. 왜냐하면 그것들은 종종 부유 가스 오염의 존재와 관련이 있고 일반적으로 고염수 수분의 [53]높은 할로겐 농도와 함께 발생하기 때문이다.게다가, 고염수 물은 깊은 지하수 시스템의 일반적인 자연 특성이다.

유압 파쇄 유체 흐름의 결과로 지하수 오염에 관한 결론은 시간과 공간 모두에서 제한되지만, 연구자들은 체계적인 부유 가스 오염의 잠재력은 주로 셰일 오일/가스 우물 구조의 무결성과 지역 fra에 대한 상대적 지질학적 위치에 따라 좌우된다는 가설을 세웠다.잠재적으로 도망가스의 [52][53]이동을 위한 흐름 경로를 제공할 수 있는 cture 시스템.

유압 파쇄에 의한 체계적인 오염은 널리 논란이 되고 있지만, 연구자들 사이에서 가장 문제가 되는 오염의 가장 큰 원인 중 하나는 현장 고유의 유압 파쇄액과 생성된 물의 우발적인 유출이다.지금까지 지하수 오염 사건의 대부분은 지하 셰일 [54]형성의 지표면 흐름보다는 지표면 수준의 인공 경로에서 도출되었다.피해가 명백하고 이러한 사고가 빈번하게 발생하는 것을 막기 위해 훨씬 더 많은 노력을 기울이고 있지만, 기름 유출로 인한 데이터의 부족은 연구자들을 계속 미궁에 빠뜨리고 있습니다.이러한 사건 중 많은 경우, 누출 또는 유출로 얻은 데이터는 종종 매우 모호하기 때문에 연구자들이 결론을 [55]내리지 못할 수 있다.

연방지질자연자원연구소(BGR)의 연구원들은 북독일 분지의 깊은 셰일 가스 형성을 위한 모델 연구를 실시했다.그들은 지질학적 지하를 통해 지표로 유입되는 프래킹 액체가 얕은 [56]지하수에 영향을 미칠 가능성은 작다고 결론지었다.

매립 침출수

위생 매립지의 침출수는 지하수 오염으로 이어질 수 있다.화학물질은 강수량과 유출을 통해 지하수에 도달할 수 있다.새로운 매립지는 주변 지하수를 보호하기 위해 침출수와 함께 점토나 다른 합성 물질로 덮어야 한다.그러나 오래된 매립지에는 이러한 조치가 없으며 지표수와 투과성 토양에 가까운 경우가 많다.폐쇄된 매립지는 오염물질 [57]누출을 방지하기 위해 폐쇄 전에 불침투성 물질로 덮이지 않으면 지하수에 여전히 위협이 될 수 있습니다.

러브 캐널은 지하수 오염의 가장 널리 알려진 사례 중 하나였다.1978년 뉴욕 북부 러브 캐널 지역 주민들은 높은 암 발병률과 놀랄 만큼 많은 선천적 기형아를 발견했다.이는 결국 인근이 건설된 산업 매립지에서 나온 유기 용제와 다이옥신(dioxins)으로 거슬러 올라갔고, 이 유기 용제는 급수로 침투해 지하로 증발해 공기를 더욱 오염시켰다.800여 가구가 광범위한 법적 분쟁과 언론 보도 이후 집을 보상받고 이사했다.

오버펌핑

베트남 메콩 삼각주의 위성 데이터는 지하수가 과도하게 퍼지면 지반이 침하되고 결과적으로 비소와 다른 [58]중금속이 방출된다는 증거를 제공했다.비소는 모래 크기의 입자에 비해 표면적 대 부피비가 높기 때문에 점토층에서 발견됩니다.대부분의 양수된 지하수는 비소 농도가 낮은 모래와 자갈을 통과합니다.그러나 과다 펌핑 시 높은 수직 경사도는 투과성이 낮은 점토에서 물을 끌어당겨 [59]비소 방출을 촉진합니다.

다른.

지하수 오염은 상업 또는 산업 운영에서 발생하는 화학 물질 유출, 운송 중 발생하는 화학 물질 유출(예: 디젤 연료 유출), 불법 폐기물 투척, 도시 유출 또는 광산 운영에서 침투, 도로 염분, 공항의 제빙 화학물질, 심지어 대기 오염 물질에 의해 발생할 수 있다. 지하수는 p.수문 [60]순환의 예술

제초제 사용은 비소 침투를 통한 지하수 오염의 원인이 될 수 있다.제초제는 오염물질의 이동과 운반을 통해 비소 탈착에 기여한다.염화 제초제는 인산염 제초제보다 비소 탈착에 미치는 영향이 적다.이것은 특정 [61]토양에 존재하는 다른 농도의 비소에 적합한 제초제를 선택함으로써 비소 오염을 예방하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

시신의 매몰과 그에 따른 부패는 지하수에 [62]오염의 위험을 초래할 수도 있다.

메커니즘

지표면을 통과하는 물은 오염에 대한 신뢰할 수 있는 천연 장벽을 제공할 수 있지만, 이는 유리한 [12]조건에서만 작동합니다.

그 지역의 지층학은 오염물질의 수송에 중요한 역할을 한다.그 지역은 모래 흙 층, 부서진 암반, 점토 또는 단단한 판을 가질 수 있다.석회암 기반 암반의 카르스트 지형 지역은 때때로 지하수에 의한 표면 오염에 취약하다.지진 단층은 또한 하향 오염 물질 유입을 위한 진입 경로가 될 수 있다.식수 공급, 농업 관개, 폐기물 처리(핵폐기물 포함), 야생동물 서식 및 기타 생태학적 [63]문제에 있어 물 테이블 조건은 매우 중요합니다.

특히 지하수 저장고에서는 많은 화학물질이 반응성 붕괴나 화학적 변화를 겪는다.이러한 화학물질의 주목할 만한 부류는 트리클로로에틸렌(공업용 금속 탈지 및 전자제품 제조에 사용됨) 및 테트라클로로에틸렌과 같은 염화 탄화수소입니다.발암물질인 두 화학물질 모두 부분 분해반응을 일으켜 새로운 유해화학물질(디클로로에틸렌, [citation needed]염화비닐 포함)이 발생한다.

지표수와의 상호작용

지표수와 지하수는 상호 연관성이 있지만 종종 별도의 [64]자원으로 연구되고 관리되어 왔다.지하수와 지표수 사이의 상호작용은 복잡하다.지표수는 흙을 통해 스며들어 지하수가 된다.반대로 지하수는 지표수원을 공급할 수도 있다.예를 들어, 많은 강과 호수는 지하수에 의해 공급된다.따라서 프래킹이나 과도한 추상화에 의한 지하수 대수층 손상은 지하수에 의존하는 강과 호수에 영향을 미칠 수 있다.해안 대수층에 대한 해수 침입은 그러한 상호작용의 [2][3]한 예이다.

화학 또는 방사성핵종 오염물질을 토양(표층수체에서 떨어진 위치)으로 유출하거나 지속적으로 방출할 경우 지점 또는 비점원 오염이 발생하지 않을 수 있지만 아래 대수층을 오염시켜 독성 플룸을 생성할 수 있다.플룸의 움직임은 수문학적 운송 모델 또는 지하수 모델을 통해 분석될 수 있다.

예방

지하수[12] 오염의 위험이 낮음을 나타내는 도식도

예방 원칙

상세 정보:예방 원칙

환경 및 개발에 관한 리오 선언의 원칙 15에서 발전한 예방 원칙은 지하수 자원을 오염으로부터 보호하는 데 중요하다.예방원칙은 "불가역적 피해의 우려가 있는 경우, 완전한 과학적 확실성의 결여를 환경 [65]악화를 방지하기 위한 비용 효과적인 조치를 미루는 이유로 삼지 않는다"고 규정하고 있다.

유럽연합(EU) 물 정책의 6가지 기본 원칙 중 하나는 예방 [66]원칙의 적용이다.

지하수 수질 모니터링

지하수 수질 감시 프로그램은 세계 여러 나라에서 정기적으로 시행되고 있다.이들은 수문 지질학적 시스템을 이해하고 개념 모델과 대수층 취약성 [67]지도를 개발하는 데 중요한 구성요소이다.

지하수 수질은 대수층 전체에 걸쳐 정기적으로 모니터링하여 추세를 파악해야 한다.효과적인 지하수 모니터링은 특정 목표([9]예: 특정 우려 오염 물질)에 의해 추진되어야 한다.오염물질 수준은 세계보건기구(WHO)의 식수 수질 [68]지침과 비교할 수 있다.의료 경험이 [10]많아질수록 오염물질의 한계가 줄어드는 것은 드문 일이 아니다.

장기적인 감시를 지속할 수 있도록 충분한 투자가 이루어져야 한다.문제가 발견되면 이를 수정하기 [9]위한 조치를 취해야 합니다.미국의 [4]수인성 발병은 90년대 초 보다 엄격한 모니터링(및 치료) 요건이 도입되면서 감소하였다.

그 공동체는 또한 지하수의 [67]수질을 감시하는 것을 도울 수 있다.

과학자들은 지하수에 [69][70][71]있는 지질 독성 물질에 대한 위험 지도를 제작할 수 있는 방법을 개발했다.이를 통해 테스트해야 할 웰을 효율적으로 결정할 수 있습니다.

지하수 보호를 위한 토지 구역 설정

토지 이용 구역 지도의 개발은 전 세계 다양한 규모의 여러 수도 당국에 의해 시행되었다.존 분할 맵에는 대수층 취약성 맵과 소스 보호 [9]맵의 두 가지 유형이 있습니다.

대수층 취약성 맵

이는 지하수 시스템이 [9]오염에 본질적으로(또는 자연적으로) 취약하다는 것을 의미합니다.본질적으로, 일부 대수층은 다른 [67]대수층보다 오염에 더 취약하다.오염 물질을 [9]걸러내는 층이 적기 때문에 얕은 미정수층은 오염의 위험이 더 높다.

불포화 영역은 병원균을 지연시키는 데 중요한 역할을 할 수 있으므로 대수층 [4]취약성을 평가할 때 고려해야 한다.생물학적 활동은 병원균의 감쇠가 일반적으로 [4]가장 효과적인 최상위 토양층에서 가장 크다.

취약성 맵의 준비에는 일반적으로 대수층 [67]취약성을 설명하기 위해 선택된 물리적 요소의 여러 주제 맵이 중첩된다.Foster와 Hirata(1988)가 개발한 지수 기반 매개변수 매핑 방법 GOD는 일반적으로 이용 가능하거나 쉽게 추정할 수 있는 세 가지 매개변수, 지하수 수압 구속 정도, 오버라이징 지층의 지질학적 특성 및 지하수에 [67][72][73]대한 깊이를 사용한다.EPA가 개발한 추가 접근방식인 "DRASTIC" 등급 시스템은 취약성 지수를 개발하기 위해 7가지 수문 지질학적 요소를 사용한다.수면에 대한 깊이, 순 충전, 대수층 매체, 토양 매체, 지형(경사), 바도스 구역에 대한 영향 및 유압 전도성.[67][74]

모든 오염물질에 대해 대수층의 취약성을 일반적인(내적) 방식으로 확립해야 하는지, 아니면 특히 [67]각 오염물질에 대해 확립해야 하는지에 대해 수문 지질학자들 사이에 특별한 논쟁이 있다.

소스 보호 맵

특히 오염으로부터 보호하기 위해 우물이나 샘과 같은 개별 지하수 공급원 주변의 포획 지역을 말한다.따라서 병원균과 같은 분해성 오염물질의 잠재적 공급원은 여과 또는 흡착을 [9]통해 오염물질을 제거할 수 있을 만큼 흐름로를 따라 이동하는 시간이 긴 거리에 위치할 수 있다.

지하수 흐름과 오염물질 수송을 정의하기 위한 방정식을 이용한 분석 방법이 가장 널리 사용된다.[75]WHPA는 유정 보호 구역의 [76]포획 구역을 설명하기 위해 미국 EPA가 개발한 반분석 지하수 흐름 시뮬레이션 프로그램이다.

가장 단순한 형태의 조닝은 추상점 [75]주위에 균일하게 적용된 지정된 거리 내에서 활동이 제외되는 고정 거리 방법을 사용합니다.

온 사이트 위생 시스템 위치 확인

대부분의 독성 화학물질의 건강 영향은 장기간 노출 후에 발생하기 때문에, 일반적으로 화학물질에 의한 건강 위험은 [4]병원균에 의한 것보다 낮다.따라서 선원 보호 [75]조치의 품질은 최종 음용수에 병원균이 존재할 수 있는지 여부를 제어하는 데 중요한 요소이다.

현장 위생 시스템은 이러한 위생 시스템으로 인한 지하수 오염이 [12][31]발생하지 않도록 설계할 수 있다.현장 [77][78]위생에 의한 오염으로부터 지하수원을 보호하기 위한 안전거리를 추정하기 위한 세부 지침이 개발되었습니다.현장 위생 [12]시스템의 안전 시팅(즉, 위치 결정)을 위해 다음과 같은 기준이 제안되었다.

  • 식수원과 위생시스템 사이의 수평거리
    • 현장 위생 시스템과 상수원 사이의 수평 분리 거리에 대한 지침 값은 매우 다양하다(예: 피트 변기와 지하수 [32]우물 사이의 수평 거리 15~100m).
  • 먹는물과 위생시스템의 수직거리
  • 대수층형
  • 지하수 흐름 방향
  • 불침투층
  • 경사면 및 지표면 배수
  • 누수량
  • 중첩, 즉 더 큰 계획 영역을 고려할 필요성

매우 일반적인 지침으로, 미생물 [1] 오염에 대한 노출을 제한하기 위해 갱의 바닥은 지하수 수위 2m 이상에 있어야 하며 갱과 수원 사이의 최소 수평 거리는 보통 30m가 권장된다.단, 피트 [12]변기 유정의 오염을 방지하기 위해 필요한 최소 가로 방향 분리 거리에 대해서는 일반적인 진술을 해서는 안 된다.예를 들어 하향 급수 우물 또는 스프링이 있는 강한 카르스티화 시스템에서는 50m의 가로 방향 이간 거리도 충분하지 않을 수 있으며, 10m의 가로 방향 이간 거리는 점토 피복층이 잘 발달하고 지하수 유정의 고리형 공간이 잘 밀폐되어 있으면 완전히 충분하다.

법령

지하수 보호 정책과 [4]전략의 성패를 결정하는 데 있어 제도적, 법적 문제가 중요하다.

독일 만하임 부근에 전용 '지하수 보호구역'으로 구역 표시

관리

오염된 지하수의 교정조치에 대한 옵션은 다음과 같은 범주로 분류할 수 있다.

  • 오염물질이 더 이상 이동하지 않도록 하는
  • 대수층에서 오염 물질을 제거하다
  • 오염물질이 아직 대수층에 있는 동안 고정화 또는 해독함으로써 대수층을 교정하는 것(수중)
  • 지하수를 사용 지점에서 처리하는 것
  • 이 대수층의 지하수 사용을 포기하고 대체 [79][better source needed]수원을 찾는 것.

사용 시점 처리

주요 기사 : 휴대용 정수기

휴대용 정수 장치 또는 "사용 시점(POU)" 수처리 시스템과 현장 물 소독 기술을 사용하여 음용 전 지하수 오염, 즉 분뇨 오염을 제거할 수 있습니다.병원균, 염소, 악취, 그리고 납과 [80]수은과 같은 중금속을 제거할 수 있는 많은 상업용 휴대용 정수 시스템이나 화학 첨가물을 이용할 수 있습니다.

비등, 여과, 활성탄 흡수, 화학 소독, 자외선 정화, 오존 물 소독, 태양열 물 소독, 태양열 증류, 가정용 물 필터 등이 있습니다.

비소 제거 필터(ARF)는 일반적으로 비소를 제거하기 위해 설치된 전용 기술입니다.이러한 기술의 대부분은 자본 투자와 장기적인 유지보수가 필요합니다.방글라데시의 필터는 고비용과 복잡한 유지보수로 인해 사용자에게 버림받는데, 이 또한 상당히 비싸다.

지하수 복구

주요 기사: 지하수 복구

지하수는 보이지 않는 대수층을 통해 먼 거리를 이동할 수 있기 때문에 지하수 오염은 지표 오염보다 훨씬 완화하기 어렵다.점토와 같은 비다공성 대수층은 간단한 여과(흡착 및 흡수), 희석, 일부 경우에는 화학 반응 및 생물학적 활동을 통해 박테리아 물을 부분적으로 정화한다. 그러나 일부 경우에는 오염 물질이 토양 오염 물질로 변환될 뿐이다.개방된 균열과 동굴을 통과하는 지하수는 여과되지 않고 지표수처럼 쉽게 운반할 수 있다.사실, 카르스트 [81]지형에서 자연 싱크홀을 덤프로 사용하는 인간의 성향으로 인해 이것은 더욱 악화될 수 있다.

다양한 기술을 적용하여 지하수 오염물질 및 오염물질을 제거할 수 있으므로 안전하게 사용할 수 있습니다.지하수 처리(또는 교정조치) 기술은 생물학적, 화학적 및 물리적 처리 기술을 포괄한다.대부분의 지하수 처리 기술은 여러 기술의 조합을 이용한다.생물학적 치료 기술 중 일부는 생물 증식, 바이오벤팅, 바이오 파징, 바이오 슬러핑, 그리고 식물성 조절을 포함한다.일부 화학 처리 기술에는 오존 및 산소 가스 주입, 화학 침전, 막 분리, 이온 교환, 탄소 흡수, 수성 화학 산화 및 계면 활성제 강화 회수 등이 포함됩니다.일부 화학 기술은 나노 물질을 사용하여 구현될 수 있습니다.물리 처리 기술에는 펌프 및 처리, 에어 스파링 및 이중상 추출이 포함되지만 이에 한정되지 않습니다.

포기

오염된 지하수의 처리 또는 복구가 너무 어렵거나 비용이 많이 든다고 판단될 경우, 이 대수층의 지하수 사용을 포기하고 대체 수원을 찾는 것이 유일한 선택이다.

예

아프리카

루사카, 잠비아

다음 항목도 참조하십시오.잠비아의 수도 및 위생 시설

잠비아의 수도인 루사카의 주변 도시 지역은 카르스트화 된 지반 조건을 가지고 있으며, 이러한 주변 도시 지역의 증가하는 인구 밀도와 더불어 피트 변기로부터의 물 우물 오염은 그곳의 [82]공중 보건에 큰 위협이 되고 있다.

탄자니아 바바티 시

다음 항목도 참조하십시오.탄자니아의 수도 및 위생 시설

탄자니아에서는 많은 주민이 음용 및 기타 가정용으로 주로 얕은 현장의 우물에서 나오는 지하수원에 의존하고 있다.공식 급수 비용은 많은 가정에서 바바티의 도시 용수 및 위생 시설보다는 개인 우물에 의존하게 만들었다.수질을 알 수 없는 일시적 수원(주로 얕은 우물)의 물을 소비함으로써 많은 사람들이 수인성 질환을 앓고 있다.탄자니아에서는 매년 23,900명의 5세 미만의 어린이들이 안전하지 않은 [83]물을 마시는 것과 관련된 이질 및 설사로 사망하는 것으로 보고되고 있다.

아시아

인도

다음 항목도 참조하십시오.인도의 급수 및 위생 시설

힌두교의 신성한 수역인 강가강 유역(GRB)이 심각한 비소 오염에 직면해 있다.인도는 GRB의 79%를 차지하고 있으며, 따라서 많은 주가 영향을 받았다.영향을 받는 주로는 우타락한드, 우타르프라데시주, 델리, 마디아프라데시주, 비하르주, 자르칸드, 라자스탄주, 차티스가르주, 펀자브주, 하리아나주, 서벵골주가 있다.비소 함량은 지하수 4730μg/L, 관개수 1000μg/L, 식재료 3947μg/kg으로 모두 유엔식량농업기구(FAO)의 관개수 기준과 세계보건기구(WHO)의 음용수 기준을 초과한다.그 결과, 노출된 개인은 피부, 신경학적, 생식 및 인지 기능에 영향을 미치는 질병으로 고통 받고 심지어 [84]암을 일으킬 수도 있다.

인도에서는 지하수 오염의 증가를 막기 위해 정부가 위생 개발을 추진하고 있다.그 노력은 결과를 보여주었고 지하수 오염을 줄였으며 주로 이 문제에 의해 영향을 받은 엄마와 아이들의 질병 발생 가능성을 줄였다.이 연구에 따르면 매년 117,000명 이상의 5세 이하의 어린이들이 오염된 물을 섭취하여 사망하는 것으로 나타나기 때문에 이것은 매우 필요한 것이었다.그 국가들의 노력은 그 나라의 [85]더 경제적으로 발전된 부분에서 성공을 거두었다.

북미

다음 항목도 참조하십시오.미국의 상수도 및 위생 및 캐나다의 상수도 및 위생

미국, 힝클리

미국 캘리포니아주 힝클리시는 1952년부터 지하수가 6가 크롬으로 오염돼 1996년 태평양가스전기(PG&E)에 대한 법적 소송과 수백만 달러 규모의 합의금을 냈다.이 소송은 2000년에 개봉된 영화 에린 브로코비치에 각색되었다.

미국 샌호아킨

캘리포니아 주 샌호아킨 카운티에서 집중적으로 펌핑한 결과 비소 오염이 발생했습니다.샌호아킨 카운티는 심각한 집중 펌핑에 직면해 있으며, 이로 인해 샌호아킨 아래의 지반이 침하되고 기반시설이 손상되었습니다.지하수로의 이러한 집중적인 펌핑은 적어도 백만 명의 주민들에게 식수를 공급하는 지하수 대수층으로 비소가 이동하도록 했고 미국에서 가장 부유한 농경지 중 일부에서 농작물 관개에 사용되었습니다.대수층은 물과 비소를 유지하는 스폰지 역할을 하는 얇은 점토 층에 의해 분리된 모래와 자갈로 이루어져 있습니다.물을 집중적으로 퍼올리면 대수층이 압축되어 지반이 가라앉아 점토가 비소를 방출하게 됩니다.과도한 펌핑으로 오염된 대수층은 배출이 중단되면 [86]회수할 수 있다는 연구결과가 나왔다.

캐나다, 워커튼

2000년에 캐나다의 작은 마을인 월커튼에서 지하수 오염이 발생해 월커튼 E로 알려진 곳에서 7명이 사망했다. 대장균의 발생.지하수에서 끌어온 물 공급이 매우 위험한 O157에 오염되었습니다.대장균의 H7 변종.[87]이 오염은 지하수 오염에 취약한 인접한 우물로 농장 유출로 인한 것이었다.

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