地下水污染主要指人類活動引起地下水化學成分、物理性質和生物學特性發生改變而使質量下降的現象。地表以下地層復雜，地下水流動極其緩慢，因此，地下水污染具有過程緩慢、不易發現和難以治理的特點。地下水一旦受到污染，即使徹底消除其污染源，也得十幾年，甚至幾十年才能使水質復原

進入地下水的污染物有來自人類活動的，有來自自然過程的。生活污水和生活垃圾會造成地下水的總礦化度、總硬度、硝酸鹽和氯化物含量的升高，有時也會造成病原體污染。工業廢水和工業廢物可使地下水中有機和無機化合物的濃度增加。農業施用的化肥和糞肥，會造成大范圍的地下水硝酸鹽含量增高。農藥對地下水的污染較輕，且僅限于淺層。農業耕作活動可促進土壤有機物的氧化，如有機氮氧化為無機氮（主要是硝態氮），隨滲水進入地下水。天然的咸水會使地下天然淡水受咸水污染等
硝酸鹽是地下水的主要污染物質，其來源有二。一是地表污廢水排放，通過河道滲漏污染地下水；城市化糞池、污水管的泄漏以及垃圾堆的雨水淋溶等。這一類污染源具有點污染的特征。二是農業面源污染，農耕區過多施用氮肥，其中約有12.5%～45%的氮從土壤中流失，造成農耕區地下水硝酸鹽的含量嚴重超標。隨著化肥的廣泛使用，硝酸鹽污染將成為一個世界性的問題，在美國對10多萬口水井的調查發現，有6%的水井硝酸鹽含量超過標準，20%的水井氨氮含量超標。中國進行調查的57座城市中，地下水氮超標的有46座。硝酸鹽污染可以導致高鐵血紅蛋白癥，嬰兒畸形及癌癥等疾病。對地下水構成威脅的還有石油、石油化工產品及各種有機合成化學物質。

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