地下水的理化性质与水质污染.docx
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地下水的理化性质与水质污染
地下水的理化性质与水质污染
水量和水质是地下水的两大要素。
研究地下水水量，主要是分析地下水的补给、径流和排泄过程，分析地下水运动的机理及其与外界的交换关系，使人们能在数量上研究并掌握地下水的运动规律。
在自然界中地下水长期埋藏在岩石和土壤的空隙中，在与周围介质的相互作用下，不断溶解与它相接触的岩石和土壤中的盐类，从而成为地下水的化学成分。
人类活动对地下水的化学成分有着特别重要的影响，工业三废和城市废水的排放、农药化肥的施用、矿业开发等都会改变地下水的化学成分，使地下水受到污染。
地下水埋藏在地表以下，运动速度很小，污染物在地下水中的扩散很慢，更由于地下水系统的复杂性，地下水污染的发生、发展检测十分困难。
研究表明，几乎所有含水层的污染都是在供水井受到污染时才被发现，而在这时，地下水污染已既成事实，采取防治措施为时已晚。
为更有效地保护地下水环境，深入了解和研究地下水的化学成分及其形成、发展和运移过程，研究污染地下水的主要污染源及形成地下水污染的地质条件，对污染物的运移进行预测、预报是必要的。
一、地下水的物理、化学性质
（一）地下水的物理性质
地下水的物理性质包括颜色、透明度、气味、味道、温度、密度、导电性和放射性等。
1.颜色地下水一般是无色的，但由于化学成分的含量不同，以及悬浮杂质的存在而常常呈现出各种颜色（见表4-5）。
表4-5地下水的颜色与水中存在物质的关系[4]
存在物质
硬水
低铁
高铁
硫化氢
锰的化合物
腐殖酸盐
颜色
浅蓝
淡灰
锈色
翠绿
暗红
暗黄或灰黑
表4-6地下水透明度分级[4]
分级
野外鉴别特征
透明的
无悬浮物及胶体，60cm水深可见3mm的粗线
微浊的
有少量悬浮物,30-60cm水深可见3mm的粗线
浑浊的
有较多的悬浮物,半透明状,小于30cm深可见3mm的粗线
极浊的
有大量悬浮物或胶体,似乳状,水深很浅也不能清楚看
见3mm的粗线
2.透明度常见的地下水多是透明的，但其中如含有一些固体和胶体悬浮物时，则地下水的透明度有所改变。
为了测定透明度可将水样倒入一高60cm带有放水嘴和刻度的玻璃管中,把管底放在四号铅字（专用铅字）的上面,打开放水嘴放水,一直到能清楚地看到管底的铅字为止,读出管底到水面的高度。
根据这种观测方法可以把水的透明度划为四级（见表4-6）。
3.气味一般地下水是无味的，当其中含有某种气体成分和有机物质时，产生一定的气味。
如地下水含有硫化氢气体时则有臭鸡蛋味。
有机物质使地下水有鱼腥味。
4.味道地下水的味道取决于它的化学成分及溶解的气体（见表4-7）。
存在
物质
NaCl
Na2SO4
MgCl2及MgSO4
大量有机物
铁盐
腐殖质
H2S与碳酸气同时存在
CO2.CaHCO3和MgHCO3
味道
咸味
涩味
苦味
甜味
墨水味
沼泽味
酸味
可口
表4-7地下水味道与所含物质的关系[4]
5.温度地下水的埋藏深度不同，温度变化规律也不同。
近地表的地下水水温受气温的影响，具有周期性变化的特征。
在常温层以上，水温产生季节性变化；在常温层中，地下水温度变化很小，一般不超过0.1oC；而在常温层以下,地下水温则随深度的增加而逐渐升高。
其变化规律决定于一个地区的地热增温级。
地热增温级是指在常温层以下，温度每升高1.0oC所需增加的深度。
地热增温级一般为3oC/100m。
在不同地区,地下水温度差异很大。
地下水的温度差异可分为如下几类（见表4-8）。
一般情况下，鲁西北平原地区的常温层在地表下14-16m，其温度相当于常年平均气温。
通常情况下，20-200m的井水温度在17-20oC之间。
表4-8地下水温度分级
类别
非常冷的水
极冷的水
冷水
温水
热水
极热水
沸腾水
温度
＜0
0-4
4-20
20-37
37-42
42-100
＞100
（二）地下水的化学性质
地下水中溶解的化学成分，常以离子、化合物、分子以及游离气体状态存在。
地下水中常见的化学成分有以下几种：
离子成分中阳离子有氢（H+）、钾（K+）、钠（Na+）、镁（Mg2+）、钙（Ca2+）、铵（NH4+）、二价铁（Fe2+）、三价铁（Fe3+）、锰（Mn2+）等；阴离子有氢氧根（OH-）、氯根（Cl-）、硫酸根（SO42-）、亚硝酸根（NO2-）、硝酸根（NO3-）、重碳酸根（HCO3-）、碳酸根（CO3-）、硅酸根（SiO32-）及磷酸根（PO43-）等。
以未离解的化合物分子状态存在的有三氧化二铁（Fe2O3）、三氧化二铝（Al2O3）及硅酸（H2SiO3）等。
溶解的气体有二氧化碳（CO2）、氧（O2）、氮（N2）、甲烷（CH4）、硫化氢（H2S）及氡（Rn）等。
上述组分中以Cl-、SO42-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+最常见、含量最多。
地下水中可能出现各种微量元素。
在不同地区由于基岩、土壤成分和地下水补给、径流关系的差异，微量元素的种类和数量分布不尽相同。
在水中含量少于10mg/L的元素称为微量元素或微量成分（个别情况下水中微量元素的含量可以高于此值）。
地下水中的微量元素有溴（Br）、碘（I）、氟（F）、硼（B）、磷（P）、铅（Pb）、锌（Zn）、锂（Li）、铷（Rb）、锶（Sr）、钡（Ba）、砷（As）、钼（Mo）、铜（Cu）、钴（Co）、镍（Ni）、银（Ag）、铍（Be）、汞（Hg）、锑（Sb）、铋（Bi）、钨（W）、铬（Cr）等。
这些微量元素在天然地下水中一般含量很小。
大部分元素迁移性能弱，分布不广。
一系列因素阻碍了微量元素在含水介质中的积累和迁移。
水中的阴离子OH-和CO32-能与重金属离子形成难溶的化合物。
粘土矿物和各种有机质对微量元素具有很大的吸附性。
1.氯离子氯离子几乎存在于所有地下水中。
其含量的变化范围很大，由每升水中数毫克至数百克不等。
氯离子的主要来源有两大类，即无机来源和有机来源。
无机来源包括岩盐矿床和其他氯化沉积物的溶解和海相沉积物中埋藏的海水。
另外，氯在火山喷溢时亦被带到地表。
有机来源包括生活和工农业废水、动物及人类排泄物等。
除上述来源外，含Cl-的大气降水也是氯离子的一个重要来源。
氯离子具有很强的迁移性能，它不形成难溶的矿物，不被胶体吸附，也不被生物聚集。
氯化钠、镁、钙盐的溶解度很大，因而地下水中氯离子的分布很广。
2.硫酸根离子硫酸根离子同样具有很好的迁移性，仅次于氯离子。
天然水中SO42-的含量由于Ca2+的存在而受到限制,因为它们能形成溶解度很小的CaSO4沉淀。
当水中的Ca2+不多时，每升水中的SO42-可达数十克。
硫酸根离子是天然水中的重要离子，地表水和浅层地下水中均含有SO42-。
在中等矿化度的地下水中往往占主导地位。
在缺氧条件下，不稳定的硫酸根离子被还原成硫化氢。
地下水中硫酸根离子的主要来源是石膏及含硫酸盐矿物的溶解。
在地壳中广泛分布的硫化物和天然硫的氧化对SO42-的富集也起了重要作用。
此外，硫酸根离子也来自有机物的分解。
因此，居民点附近地下水中SO42-的存在常与污染有关。
在火山喷发时，有相当数量的硫化物和H2S气体喷出,并被氧化成SO42-。
雨水中也经常有少量的SO42-。
在沙漠条件下，潜水和地表水中因溶滤含盐岩、石膏和芒硝（Na2SO4.10H2O）的盐土而富含SO42-。
3.重碳酸根（HCO3-）和碳酸根离子（CO32-）重碳酸根离子和碳酸根离子是天然水中很重要的组成部分，在水中与碳酸之间存在一定数量的转换关系
平衡式中任何一项的变化，都会引起其他项数量的变化。
碳酸平衡要素之间的关系决定于水的PH值。
在酸性水中，碳酸或CO2占主导地位。
在PH＜5时重碳酸根的浓度实际上等于零。
在中性或碱性水中HCO3-占主导地位。
在PH＞8时CO32-才出现,在强碱性水中它才成为占优势的成分。
除了酸性水之外，重碳酸根离子均可在地下水中出现，它是低矿化水和中矿化水中的主要成分。
当水中存在有Ca2+时，HCO3-和Ca2+形成弱溶解盐，使水中HCO3-的积累受到限制。
由于重碳酸钙、镁在水中的溶解度随温度的上升而降低，水温达到100oC时它们的溶解度为零，所以HCO3-随水深的增加而降低。
天然水中CO32-离子比较少见。
碳酸钙、镁的溶解度很低，CO32-在每升水中的含量不超过几毫克。
地下水中的HCO3-和CO32-主要来源是各种碳酸盐类（石灰岩、白云岩等）的溶解。
其溶解按下式进行
虽然重碳酸根离子广泛地存在于地下水中，但其含量不高，一般在1000mg/L以内。
在低矿化度的地下水中，通常以HCO3-为主要离子成分。
4.钠离子（Na+）地下水中Na+的分布很广，且含量变化范围很大，由每升数毫克至数十克不等。
在阳离子中，Na+的含量占首位。
钠的所有盐类均具有很高的溶解性，因此其迁移能力极强。
在这方面它仅次于氯，因为Na+易被胶体吸附而从溶液中析出，所以在矿化度的增长中，有时Na+的增长会落后于Cl-。
大部分Na+与Cl-平衡，形成活动性很强的盐。
较少一部分钠以硫酸盐的形式迁移。
钠离子的来源主要是含钠盐的海相沉积物和岩盐矿床的溶解。
其次是火成岩的风化产物。
此外，土壤吸附体中的钠离子被水中的钙、镁离子所置换也是地下水中钠离子富集的原因之一。
5.钾离子（K+）钾的化学性质及其在地壳中的含量与钠相似。
钾与钠一样，与主要阴离子形成可溶化合物（KCl、K2SO4、K2CO3），但钾在地下水中含量却很少，一般只有钠含量的4%—10%，其最大的含量见于低矿化度的水中。
这种现象是由于钾的生物活性所决定的弱迁移性引起的，因为动植物可以在水中吸收钾。
由于K+在地下水中的含量少，且其性质与Na+相近，所以一般研究地下水化学成分时，将K+归于Na+之中不另区分。
6.钙离子（Ca2+）钙离子是低矿化水中的主要阳离子，重碳酸钙水是低矿化水的普遍特征。
随着矿化度的增高，Ca2+的相对含量迅速减少，同时从溶液中不断析出CaSO4.CaCO3。
因此在天然水中Ca2+的含量一般很少超过1000mg/L。
地下水中Ca2+的来源主要是石灰岩的溶解。
此外，阳离子交替和大气降水也是地下水中Ca2+的重要来源。
7.镁离子（Mg2+）虽然镁离子在所有地下水中都存在，但是较少遇到镁占优势的水。
在低矿化水中通常以钙占优势，而在高矿化水中以钠占优势。
这是由于地壳组成中Mg2+比较少且易被岩土吸附及被植物摄取的缘故。
镁的来源主要为白云岩、泥灰岩和基性岩、超基性岩的风化、溶解。
8.PH值PH值为水中氢离子浓度的负对数值。
当温度为22OC时，一千万（107）个水分子中，有一个离解而生成一个H+与OH-。
此时离子浓度的乘积为10-14。
在纯水中氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等时，水呈中性。
地下水按PH值的分类，见表4-9。
表4-9地下水按PH值分类表
水的类别
ph值
水的类别
ph值
水的类别
ph值
强酸性水
＜5
中性水
7
强碱性水
＞9
弱酸性
5-7
弱碱性水
7-9
9.矿化度地下水的矿化度，是指地下水中所含盐分的总量。
通常是指在105-110OC将水蒸干所得到的固体残余物的数量。
也可以将分析得到的阴、阳离子含量相加求得理论干涸残余物值。
因为在蒸干时有一半的HCO3-分解为CO2和H2O而逸出,因此在离子含量相加时,HCO3-仅取理论重量的一半。
地下水按矿化度分类，见表4-10。
表4-10地下水按矿化度分类表
水的类别
矿化度（g/l）
水的类别
矿化度（g/l）
淡水
＜1
半咸水
（中等矿化水）
4-10
微咸水
（低矿化水）
1-3
咸水
（高矿化水）
＞10
10.硬度地下水的硬度可分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。
总硬度是指水中所含钙、镁盐类的总含量。
如Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2等。
暂时硬度又称重碳酸盐硬度，是指当水煮沸时，重碳酸盐分解破坏而析出的Ca（HCO3）2或Mg（HCO3）2的含量。
而当水煮沸时，仍旧存在于水中的钙盐和镁盐（主要是硫酸盐和氯化物）的含量,称永久硬度又称非重碳酸盐硬度。
雨水属软水，地表水的硬度随地区等因素而异，一般地表水的硬度不会过高，地下水的硬度往往比地表水高。
11.溶解氧溶解于水中的氧称为“溶解氧’,氧在水中有比较大的溶解度，其溶解度与水的矿化度、埋藏深度、温度、大气压力及空气中氧的分压有关。
清洁的地面水在正常情况时所含溶解氧接近饱和状态，当水中含有藻类植物时，由于植物的光合作用而放出氧，就可能使水中含过饱和的溶解氧。
若水源被易于氧化的有机物质所污染，则水中所含溶解氧降低。
当氧化进行的太快而水源不能从空气中吸收充足的氧来补充氧的消耗时，水中的溶解氧会不断减少，甚至接近于零。
在这种情况下，厌氧菌繁殖并活跃起来，有机物发生腐败作用，会使水发出臭味。
地下水通常含有少量溶解氧，主要原因是地下水在渗透过程中，溶解氧与土壤中的有机物发生氧化作用而被消耗。
12.化学耗氧量水的化学耗氧量在一定程度上代表水中所含可被氧化物质的数量，是水被污染的标志之一。
根据分析时所采用的氧化剂不同，分为高锰酸盐耗氧量（高锰酸盐指数）和重铬酸盐耗氧量。
其数值等于氧化一升水中有机物所需氧化剂的毫克数。
13.含氮化合物水中氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的含量，是判断水体是否受到有机物污染的重要指标。
饮用水中硝酸盐过高，进入人体后被还原为NO2-,直接与血液中血红蛋白作用生成甲基球蛋白,引起血红蛋白变性。
实验还证明，亚硝酸盐在人体中与仲胺、酰胺等发生反应生成致癌的亚硝基化合物。
14.大肠菌群大肠菌群是大肠菌及其他与其相似的细菌的总称。
它们经常生活在温血动物肠道内，在粪便中大量存在，但对人体无害。
如水体中发现了大肠菌群，说明水体已受到粪便污染，可能伴有病源微生物存在；水中没有大肠菌群时，病源菌也不可能存在。
饮用水中不应含有病原微生物，因此限定饮用水中大肠菌群小于3个/L。
二、地下水运移过程中的物理、化学作用
地下水运移过程中的物理、化学作用主要有：
溶滤作用、浓缩作用、混合作用、阳离子交替吸附作用、脱硫酸作用、脱碳酸作用等。
从环境评价工作角度，尤以地表水由包气带进入地下水过程中的各种作用更重要。
一定程度上反映了包气带的环境功能，亦即对地下水污染的防护能力，因此，环境评价工作中应认真研究这些作用。
1.溶滤作用在水的作用下，岩石中某些组分进入水中的作用称为溶滤作用。
溶滤作用是形成地下水原始化学成分的主要作用。
对矿物而言，溶滤是指在保留原来矿物结晶格架的情况下，使部分元素转入水中的作用。
矿物中所有元素按比例全部溶于水中的作用叫溶解作用。
岩石和矿物在天然水中的溶解度，决定于组成这些矿物的离子半径、离子价、化学键类型及其它物理、化学性质，另一方面，也同水的温度、压力、浓度、酸度和氧化还原电位等存在密切关系（见表4-11）。
溶滤作用主要发生在侵蚀基准面以上地带。
由于浅部地下水迳流条件良好，水交替强烈，一般溶滤作用形成的地下水为低矿化度的重碳酸盐型水。
溶滤作用形成的地下水化学成分与含水介质岩性十分密切。
表4-11常温常压条件下不同矿物（盐）的溶解度[3]
盐
MgCL2
MgCO3
MgSO4
KCL
NaCL
Na2SO4
Na2CO3
CaSO4
CaCO3
溶解度（g/l）
343
25.79
354.3
329.5
320.6
168.3
193.9
2.2
0.063
2.浓缩作用当水分蒸发时，水中盐分含量不减，致使其浓度（即矿化度）相对增大，这种作用称为浓缩作用。
浓缩作用的结果，除矿化度增加外，其化学成分也可能随之变化。
这是因为，当水中盐分浓度增大时，溶解度小的盐先沉淀。
因此，水中各种成分的比例也就发生变化。
以HCO3-为主要成分的低矿化水，在浓缩后会变为SO42-为主的水，进一步浓缩会变为以CL_为主的高矿化度水。
浓缩作用主要发生在干旱、半干旱地区的潜水中。
其直接影响深度一般不超过常温带的深度。
3.混合作用当两种以上化学成分或矿化度不同的地下水相遇时，所形成的地下水在化学成分或矿化度上都与混合前有所不同，这种作用称混合作用。
如海岸、湖岸、河岸、深部卤水、热水、矿泉出露的地方，都可以发生水的混合作用。
混合作用有简单混合作用与反应混合作用两种。
简单混合是指混合后其矿化度或化学组分按混合量成简单的比例关系。
反应混合作用是指混合后发生化学元素之间的平衡反应，产生新的反应产物，而使原来的化学成分产生明显变化。
4.阳离子交替吸附作用岩石颗粒表面常带有负电荷，能吸附某些阳离子。
一定条件下，岩石颗粒将吸附地下水中的某些阳离子，而将其原来吸附的阳离子转入水中，成为地下水的化学组分，这种交换称为阳离子的交替吸附作用。
岩石对离子的吸附能力决定于岩石比表面积及参与吸附的离子本身的理化性质。
岩石的颗粒越细，比表面积越大，则吸附能力越强；在其它条件相同的情况下，阳离子的电价越高，则被吸附性越强。
此外，吸附能力与离子在水溶液中的浓度成正比，浓度大的离子比浓度小的离子易被吸附。
阳离子交替吸附作用最易在细颗粒岩石，特别是在粘土、亚粘土中发生。
5.沉淀和溶解作用溶解在水中的某些离子，由于外界物理或化学条件的变化，浓度超过其饱和浓度时，则该离子将以某种盐的形式沉淀下来。
由于沉淀作用，将导致地下水中所能携带的离子量大为减少，降低了其在地下水中的迁移。
反过来，若地下水中某种离子浓度减小或条件变化，可以重新溶解已沉淀的盐分，使之进入地下水中，增大地下水中该离子的含量。
6.脱硫酸作用在还原环境中，水中的硫酸根离子在有机物存在时，因微生物的作用还原成硫化氢，使水中的硫酸根离子减少甚至消失，而硫化氢和重碳酸根离子的含量增大，这种作用称为脱硫酸作用。
脱硫酸作用一般发生在封闭缺氧并有有机物存在的地质构造环境中，如储油构造。
油田水中硫化氢含量较高，而硫酸根离子含量很少即是脱硫酸作用所致。
7.脱碳酸作用碳酸盐类，在水中的溶解度取决于水中所含CO2的数量。
当温度升高或压力减小时，水中CO2含量就会减少，这时水中的HCO3-便会与Ca2+、Mg2+结合产生沉淀。
这种使水中HCO3-含量减少的作用称为脱碳酸作用。
岩溶地区溶洞内常见的石钟乳、石笋、泉华等现象都是这种作用的结果。
8、机械过滤作用由于土壤颗粒较细，水中的悬浮物、细菌等颗粒较大的物质，在通过表层土壤时，可以被土体截留。
在松散的地表土层中，悬浮物一般在一米土层深度内即被滤掉。
但在裂隙岩层中，对悬浮物的过滤微弱。
砂层一般对细菌没有过滤作用；而在粘性土层中，机械过滤对悬浮物是有效的，但对病毒无效或效果很差。
三、地下水污染
（一）污染源与污染物
工业及城市废水、废渣的不合理排放、处置，农业生产中农药、化肥的淋失等，造成很多地区的地下水水质恶化。
影响经济发展，甚至威胁到人民的身体健康和生命安全。
对地下水污染的监测、预报和防护已成为地下水研究的重要课题。
地下水污染源可以按不同方法进行分类。
按产生污染物的部门或活动，可将污染源分为工业污染源、生活污染源、农业污染源等。
按污染源的空间分布特征可将其分为点状污染源、线状污染源和面状污染源。
按污染物存在的状态又可将其分为固体的、液体的、气体的及可溶混和不可溶混的污染源。
从不同的角度对污染源进行分类研究，便于掌握地下水污染物的特征、运动规律和采取相应的治理措施。
1.工业污染源工业污染源是地下水污染的主要来源，其特点是排放量大、含污染物质多、成分复杂、毒性大、不易净化。
工业污染源中尤以废水、废渣对地下水影响明显。
特别是未经处理的废水，直接渗入含水层中，会造成地下水的严重污染。
不同工业、不同产品、不同工艺过程、不同原材料及不同管理方式排出废水的水质和水量差异很大。
（1）废水目前，我国多以排水沟渠将工业废水排入地表纳污河流，当排放污水的水质未达到排放标准时，不仅使地表水受到污染，同时，经过排污沟渠的渗透也污染了地下水。
进行工业废水处理的建筑物，如沉淀池、曝气池、氧化塘、集水池等，常因防渗效果不好，而使污水下渗污染地下水。
工厂废水的无组织排放，煤矿开采中酸性矿坑水的排放，金属矿产开采中含有毒金属或放射性元素矿床废水的排放等，都可污染地表水体或直接渗入污染地下水。
（2）废渣包括高炉渣、钢渣、粉煤灰渣、电石渣、洗煤泥、化工渣及其他废渣。
这些废渣有的用坑池存放，有的直接堆放在地面，有的深挖填埋。
如果放置的位置选择不当，防水、防渗处理不善，污染物经雨水分解淋滤而下渗，将造成地下水的污染。
（3）废气工业燃料的燃烧每天要排放大量废气，一个大型企业每天排放废气量达10万m3以上。
各种车辆也排出大量废气。
有害气体主要包括二氧化硫、氧化氰、二氧化碳、氯气等。
大气中的各种污染物质随着降雨和降雪落至地面，渗入地下污染土壤和地下水。
所谓酸雨是指PH小于5.65的降水。
目前，酸雨在北半球的所有工业区已很普遍，成为全球重大环境问题之一。
地下水酸化区的时空分布规律与酸雨分布密切相关，酸雨对地下水中微量元素的变化也有重要影响。
在酸雨的影响下某些地区地下水中的汞、锌、镉、铝、铜等元素含量有所升高。
2.农业活动对地下水的污染在现代农业生产过程中，为提高作物产量使用了大量的化肥、农药、除草剂等化学物质。
若使用不当，这些物质将会残留于土壤中，在降雨入渗和灌溉回渗水的作用下，对地下水造成大面积污染。
与地下水污染有关的几种重要杀虫剂有：
有机氯（DDT和六六六）、有机磷（1605.1059、3911.敌百虫、乐果）、有机汞（赛力散、雨力生）和除草剂农药。
有机氯农药性质稳定，在土壤、水体和动植物体内降解慢，在人体内有一定积累，是一种重要的环境污染物。
国家已停止有机氯农药的生产和使用。
有机磷农药是含磷的有机化合物，这类农药有较强的杀虫效果，其化学性质不稳定，容易分解，大部分品种不易在人体和植物内积累。
有机汞农药药效高、成本低，多年来被用作杀菌剂。
但因其是剧毒农药，又有严重的残留毒性和积累毒性，目前很多国家都在限制或取消有机汞农药的生产和使用。
利用除草剂除草，已成为配合机械化大生产而广泛采用的现代化农业技术之一，多数除草剂使用安全、低毒、易分解。
土壤肥料可分为有机肥料和无机肥料。
有机肥料主要包括动物粪便、绿肥、垫草等。
除施用含有大量水分的有机肥料外（粪浆水、粪肥水），有机肥料的施用对地下水水质变化影响较小。
无机肥料（即化肥）有氮肥、磷肥和钾肥，土壤中过剩的肥料可以随下渗水一起渗入到地下水中，引起地下水的污染。
其中氮为地下水污染的主要物质。
呈NO3-状态的氮比溶解的磷类物质在地下水中具有更大的活动性。
大量氮肥的施用，不仅污染了环境，而且降低了食物的品质，对人类的健康产生重要的影响。
研究表明，化学氮肥施用后，作物的吸收利用率仅为30%-40%，大部分氮素通过各种不同途径损失于环境之中。
由于NO3-易溶于水，呈NO3-状态的N是形成农田地下水污染的最重要因素之一。
目前我国城市污水用于灌溉的比例很高，特别是污水土地处理技术的研究和开发，为工业废水和城市污水的处理开辟了一条行之有效的途径。
污水灌溉既有对农业生产有利的一面，也有对人和生物有害的一面。
特别是对于地下水位埋藏较浅的地区，对污灌的方式、方法、用时、用量要进行详细研究和试验，否则会对地下水造成污染。
在农业活动对地下水质影响的过程中，包气带的岩性特征具有重要的作用。
农业生产过程中，化肥、农药主要施用在地表或植物的茎和叶，残留的污染物或毒素首先积累于包气带中。
土壤具有多相、高分散、胶体、微生物等体系特征，包气带与大气有较好的连通性，环境水文地球化
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