地下水汚染

ヒ素とフッ素は、世界保健機関（WHO）によって、世界規模で飲料水中の最も深刻な無機汚染物質として認識されている。 ^{[ 4 ] [ 5 ]}

無機ヒ素は土壌や水中で最も一般的なヒ素の種類です。^{[ 6 ]}半金属ヒ素は地下水中に自然に存在することがあり、中国、インド、バングラデシュを含むアジアで最も頻繁に見られます。^{[ 7 ]}インド北部とバングラデシュのガンジス平原では、自然発生するヒ素による地下水の深刻な汚染が、2つの地域帯水層のうち浅い方の帯水層の井戸の25%に影響を与えています。これらの地域の地下水は、ヒ素系農薬の使用によっても汚染されています。^{[ 8 ]}

地下水中のヒ素は、鉱山操業が行われている場所や、ヒ素が浸出する鉱山廃棄物の投棄場がある場所にも存在する可能性がある。

地下水がより深いところから利用されるようになるにつれて、地下水中の天然フッ化物はますます懸念されるようになり、「2億人以上が高濃度のフッ化物を含む水を飲むリスクにさらされている」 ^{[ 9 ]} 。フッ化物は、水の硬度が低い場合、酸性の火山岩や分散した火山灰から特に放出される可能性がある。地下水中の高濃度のフッ化物は、アルゼンチンのパンパ、チリ、メキシコ、インド、パキスタン、東アフリカ地溝帯、およびいくつかの火山島（テネリフェ島）で深刻な問題となっている^{[ 10 ]。}

飲料水として使用される地下水中に自然発生的に高濃度のフッ素が含まれている地域では、歯フッ素症と骨フッ素症の両方が蔓延し、重症化する可能性がある。^{[ 11 ]}

適切な衛生対策の欠如や不適切な場所に設置された井戸は、糞便や尿に含まれる病原体で汚染された飲料水につながる可能性があります。このような糞口感染性の疾患には、腸チフス、コレラ、下痢などがあります。^{[ 12 ] [ 13 ]}糞便中に存在する4種類の病原体（細菌、ウイルス、原虫、蠕虫または蠕虫卵）のうち、最初の3種類は汚染された地下水でよく見られますが、比較的大きな蠕虫卵は通常、土壌マトリックスによって濾過されます。

深くて閉じ込められた帯水層は、病原体に関して最も安全な飲料水源とみなされることが多い。処理済みまたは未処理の廃水からの病原体は、特定の、特に浅い帯水層を汚染する可能性がある。^{[ 14 ] [ 15 ]}

硝酸塩は、世界の地下水や帯水層で最も一般的な化学汚染物質です。^{[ 16 ]}一部の低所得国では、地下水中の硝酸塩濃度が非常に高く、深刻な健康問題を引き起こしています。また、高酸素条件下では安定しており（分解しません）。^{[ 4 ]}

地下水中の硝酸塩濃度の上昇は、敷地内の衛生設備、下水汚泥の処分、農業活動によって引き起こされる可能性がある。^{[ 17 ]}したがって、都市部または農業部起源である可能性がある。^{[ 10 ]}

地下水中の硝酸塩濃度が10  mg/L (10 ppm)を超えると、「ブルーベビー症候群」（後天性メトヘモグロビン血症）を引き起こす可能性があります。^{[ 18 ]}欧州連合の飲料水水質基準では、飲料水中の硝酸塩濃度は50 mg/L未満と規定されています。^{[ 19 ]}  

飲料水中の硝酸塩とブルーベビー症候群との関連性は、他の研究でも議論されている。^{[ 20 ] [ 21 ]}この症候群の発生は、飲料水中の硝酸塩濃度の上昇以外の要因による可能性もある。^{[ 22 ]}

揮発性有機化合物（VOC）は、地下水を汚染する危険な物質です。これらは一般的に、不注意な産業活動によって環境中に放出されます。これらの化合物の多くは、1960年代後半まで有害であるとは知られておらず、地下水の定期的な検査によって飲料水源からこれらの物質が検出されるようになるまでには、かなりの時間を要しました。

地下水中に見られる主な VOC 汚染物質には、BTEX化合物 (ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン)などの芳香族炭化水素や、テトラクロロエチレン(PCE)、トリクロロエチレン(TCE)、塩化ビニル(VC) などの塩素系溶剤が含まれます。BTEX はガソリンの重要な成分です。PCE と TCE は、それぞれドライクリーニング工程や金属脱脂剤として使用される工業用溶剤です。 ^{[ 23 ] [ 24 ]}

地下水中に存在するその他の有機汚染物質で、工業活動に由来するものとしては、多環芳香族炭化水素（PAH）が挙げられる。ナフタレンは分子量が大きいため、地下水中で最も溶解性が高く移動しやすいPAHであり、ベンゾ(a)ピレンは最も毒性が高い。PAHは一般的に、有機物の不完全燃焼の副産物として生成される。

有機汚染物質は、殺虫剤や除草剤として地下水にも見られます。他の多くの合成有機化合物と同様に、ほとんどの農薬は非常に複雑な分子構造を持っています。この複雑さによって、地下水系における農薬の水溶性、吸着能力、および移動性が決まります。そのため、一部の種類の農薬は他のものよりも移動性が高く、飲料水源に到達しやすくなります。^{[ 9 ]}

いくつかの微量金属は特定の岩石層に自然に存在し、風化などの自然プロセスによって環境中に放出される可能性があります。しかし、鉱業、冶金、固形廃棄物処理、塗料やエナメル工場などの産業活動は、鉛、カドミウム、クロムなどの有毒金属の濃度上昇につながる可能性があります。これらの汚染物質は地下水に流れ込む可能性があります。^{[ 17 ]}

地下水中の金属（およびメタロイド）の移動は、いくつかの要因、特に汚染物質の異なる相や種への分配を決定する化学反応によって影響を受ける。したがって、金属の移動性は主に地下水のpHと酸化還元状態に依存する。^{[ 9 ]}

処理済み廃水から帯水層に浸透する微量の医薬品は、米国全土で研究されている新たな地下水汚染物質の一つである。^{[ 25 ]}抗生物質、抗炎症剤、抗うつ剤、充血除去剤、精神安定剤などの一般的な医薬品は、通常、処理済み廃水に含まれている。^{[ 26 ]}この廃水は処理施設から排出され、多くの場合、帯水層や飲料水として使用される地表水の水源に流れ込む。

地下水と地表水の両方に含まれる微量の医薬品は、ほとんどの地域で危険または懸念されるレベルをはるかに下回っていますが、人口増加と都市用水供給に利用される再生廃水の増加に伴い、問題が深刻化する可能性があります。^{[ 26 ] [ 27 ]}

その他の有機汚染物質には、さまざまな有機ハロゲン化合物やその他の化学化合物、石油炭化水素、パーソナルケア製品や化粧品に含まれるさまざまな化学化合物、医薬品とその代謝物を含む薬物汚染が含まれます。無機汚染物質には、アンモニアやリン酸塩などの他の栄養素、一部の地質構造に自然に存在するウラン（U）やラドン（Rn）などの放射性核種が含まれる可能性があります。塩水侵入も自然汚染の一例ですが、人間の活動によって非常に頻繁に悪化します。^{[ 28 ]}

地下水汚染は世界的な問題です。1991年から2004年にかけて実施された米国主要帯水層の地下水質調査では、家庭用井戸の23%で汚染物質が人間の健康基準値を超えるレベルに達していることが示されました。^{[ 29 ]}別の調査では、アフリカにおける主要な地下水汚染問題は重要度の順に、(1)硝酸塩汚染、(2)病原体、(3)有機汚染、(4)塩類化、(5)酸性鉱山排水であると示唆されています。^{[ 30 ]}

「地質起源」とは、地質学的プロセスによって自然に発生したものを指します。

自然のヒ素汚染は、帯水層の堆積物に有機物が含まれており、それが帯水層内で嫌気性条件を生成するために発生します。これらの条件により、堆積物中の酸化鉄が微生物によって溶解し、その結果、通常は酸化鉄に強く結合しているヒ素が水中に放出されます。結果として、ヒ素が豊富な地下水は鉄が豊富な場合が多いですが、二次的なプロセスにより、溶解したヒ素と溶解した鉄の関連性が不明瞭になることがよくあります。ヒ素は、地下水中では還元種の亜ヒ酸塩と酸化種のヒ酸塩として最も一般的に存在し、亜ヒ酸塩の急性毒性はヒ酸塩よりもやや高いです。^{[ 31 ]} WHOの調査によると、バングラデシュで検査された25,000のボーリング孔のうち20%でヒ素濃度が50μg/Lを超えていました。^{[ 4 ]}

フッ化物の発生は、蛍石（CaF ₂）などのフッ化物含有鉱物の存在量と溶解度に密接に関係している。^{[ 31 ]}地下水中のフッ化物濃度が著しく高いのは、通常、帯水層中のカルシウム不足が原因である。^{[ 4 ]}地下水中のフッ化物濃度が1.5 mg/Lを超えると、歯のフッ素症に関連する健康問題が発生する可能性がある。 これは、1984年以来WHOのガイドライン値である。^{[ 4 ]}

スイス連邦水科学技術研究所（EAWAG）は最近、対話型地下水評価プラットフォーム（GAP）を開発しました。このプラットフォームでは、個々の地下水資源からサンプルを検査することなく、地質学的、地形学的、その他の環境データを使用して、特定の地域の汚染の地質学的リスクを推定できます。このツールを使用すると、ヒ素とフッ化物の両方について確率リスクマップを作成することもできます。^{[ 32 ]}

地下水中の塩分、鉄、マンガン、ウラン、ラドン、クロムなどの高濃度のパラメータも地質起源である可能性がある。これらの汚染物質は局所的に重要となる可能性があるが、ヒ素やフッ化物ほど広範囲に及ぶものではない。^{[ 31 ]}

人口密度や水文地質学的条件によっては、汲み取り式トイレや浄化槽などの敷地内衛生システムから地面に浸透する液体によって、病原体や硝酸塩による地下水汚染が発生することもある。 ^{[ 12 ]}

病原体の運命と輸送を制御する要因は非常に複雑であり、それらの間の相互作用は十分に理解されていません。^{[ 4 ]}数平方キロメートルの範囲内で変化する可能性のある地域の水文地質学的条件を無視すると、汲み取り式トイレなどの単純な現場衛生設備が、汚染された地下水を介して重大な公衆衛生リスクを引き起こす可能性があります。

ピットから液体が浸出し、不飽和土壌層（完全に水で満たされていない層）を通過します。その後、ピットからのこれらの液体は地下水に入り込み、地下水汚染を引き起こす可能性があります。近くの井戸が飲料水として地下水を供給するために使用されている場合、これは問題となります。土壌を通過する間に、病原体は死滅するか、大きく吸着される可能性がありますが、これは主にピットと井戸の間の移動時間に依存します。^{[ 33 ]}病原体のほとんどすべてではありませんが、すべてではありません。地下を通過する50日以内に死滅します。^{[ 34 ]}

病原菌の除去度は、土壌の種類、帯水層の種類、距離、その他の環境要因によって大きく異なります。^{[ 35 ]}例えば、不飽和帯は長期間の豪雨で「洗い流され」、病原菌が速やかに通過するための水理経路を提供します。^{[ 4 ]}汲み取り式トイレや浄化槽と水源との安全な距離を推定することは困難です。いずれにせよ、汲み取り式トイレを建設する人は、安全距離に関するそのような推奨事項をほとんど無視しています。さらに、家庭の敷地は限られた大きさであるため、汲み取り式トイレは、安全と考えられる距離よりもはるかに地下水井戸の近くに建設されることがよくあります。その結果、地下水が汚染され、この地下水を飲料水源として使用すると、家族が病気になります。

未処理の廃水排出は、皮膚病変、血便、皮膚炎などの病気を引き起こす可能性があり、地下水汚染の原因となります。これは、廃水処理インフラが限られている場所や、敷地内の汚水処理システムに体系的な不具合がある場所でより一般的です。^{[ 35 ]}未処理の汚水には、病原体や栄養素に加えて、地下水系に浸透する可能性のある重金属も相当量含まれている可能性があります。^{[ 36 ]}

下水処理場からの処理済み排水は、浸透したり、地域の地表水域に排出されたりすると、帯水層に到達することもあります。そのため、従来の下水処理場で除去されない物質も地下水に到達する可能性があります。^{[ 37 ]} 例えば、ドイツのいくつかの場所では、地下水中の医薬品残留物の濃度が50 mg/L程度検出されています。 ^{[ 38 ]}これは、従来の下水処理場では、尿や糞便に含まれるホルモン、医薬品残留物、その他の微量汚染物質などの微量汚染物質が部分的にしか除去されず、残りが地表水に排出され、そこから地下水にも到達する可能性があるためです。

地下水汚染は、例えばドイツで観察されているように、下水道の漏水によっても発生する可能性があります。^{[ 39 ]}これは、飲料水供給の交差汚染につながる可能性もあります。^{[ 40 ]}

農業における廃水や下水汚泥の散布も、地下水の糞便汚染源として含まれる可能性がある。^{[ 4 ]}

硝酸塩は、堆肥散布を含む肥料の過剰使用によっても地下水に流入する可能性がある。これは、窒素系肥料のごく一部しか農産物やその他の植物物質に変換されないためである。残りは土壌に蓄積されるか、流出によって失われる。^{[ 41 ]}窒素含有肥料の施用量が多いことと硝酸塩の高い水溶性が相まって、地表水への流出と地下水への浸出が増加し、地下水汚染を引き起こす。^{[ 42 ]}窒素含有肥料（合成肥料か天然肥料かを問わず）の過剰使用は特に有害である。植物に吸収されなかった窒素の多くは硝酸塩に変換され、容易に浸出するためである。^{[ 43 ]}

肥料に含まれる栄養素、特に硝酸塩は、土壌から水路に流れ込んだり、土壌を通して地下水に浸透したりすると、自然環境や人間の健康に問題を引き起こす可能性があります。作物栽培における窒素肥料の多用は、世界中の地下水における人為的な窒素の最大の原因となっています。^{[ 44 ]}

飼育場や動物の囲い場は、窒素や金属が地下水に溶出する可能性もある。^{[ 40 ]}動物の糞尿を過剰に施用すると、獣医薬由来の医薬品残留物による地下水汚染を引き起こす可能性もある。

米国環境保護庁（EPA）と欧州委員会は、農業開発に関連する硝酸塩問題を、適切な管理と統治を必要とする主要な水供給問題として真剣に取り組んでいます。^{[ 10 ] [ 45 ]}

農薬の流出は地下水に浸透し、汚染された井戸水から人々の健康問題を引き起こす可能性があります。^{[ 4 ]}地下水中で検出される農薬濃度は通常低く、規制上の人体健康基準値を超える場合も非常に低いことが多いです。^{[ 4 ]}有機リン系殺虫剤モノクロトホス（MCP）は、飲料水源に到達できる数少ない有害で残留性があり、溶解性があり移動性（土壌中の鉱物と結合しない）な農薬の1つであるようです。^{[ 46 ]}一般的に、地下水質モニタリングプログラムが拡大するにつれて、より多くの農薬化合物が検出されています。しかし、分析コストが高いため、発展途上国ではモニタリングがはるかに少なくなっています。^{[ 4 ]}

商業活動や工業活動の下にある帯水層からは、無機物と有機物の両方を含む多種多様な汚染物質が発見されている。

鉱石採掘施設や金属加工施設は、ヒ素を含む人為起源の金属が地下水中に存在する主な原因である。酸性鉱山排水（AMD）に伴う低いpHは、潜在的に有害な金属の溶解度を高め、最終的に地下水系に流入する可能性がある。

ガソリンスタンドの石油地下貯蔵タンク（UST）から漏れたガソリンによる地下水汚染への懸念が高まっている。^{[ 4 ]} BTEX化合物はガソリンの最も一般的な添加剤である。ベンゼンを含むBTEX化合物は、水（1 g/mL）よりも密度が低い。海上の油流出と同様に、混和しない相は、軽質非水相液体（LNAPL）と呼ばれ、帯水層の地下水面に「浮く」。^{[ 4 ]} 

塩素系溶剤は、脱脂剤が必要なほぼすべての工業分野で使用されています。^{[ 4 ]} PCE は、洗浄効果が高く比較的低コストであるため、ドライクリーニング業界で広く使用されている溶剤です。金属の脱脂作業にも使用されています。揮発性が高いため、地表水よりも地下水でより頻繁に検出されます。^{[ 47 ]} TCE は、歴史的に金属洗浄剤として使用されてきました。米国の軍事施設であるアニストン陸軍補給廠(ANAD)は、地下水が最大 2,700 万ポンドの TCE で汚染されたため、 EPAスーパーファンド国家優先リスト (NPL)に掲載されました。 ^{[ 48 ]} PCE と TCE はどちらも、最も毒性の高い塩素系炭化水素である塩化ビニル(VC)に分解する可能性があります。 ^{[ 4 ]}

多くの種類の溶剤も不法投棄され、時間の経過とともに地下水系に漏れ出している可能性がある。^{[ 4 ]}

PCEやTCEなどの塩素化溶剤は水よりも密度が高く、混和しない相は高密度非水相液体（DNAPL）と呼ばれます。^{[ 4 ]}これらは帯水層に到達すると「沈降」し、最終的には低透水性層の上部に蓄積します。^{[ 4 ] [ 49 ]}歴史的に、木材処理施設はペンタクロロフェノール（PCP）やクレオソートなどの殺虫剤も環境に放出し、地下水資源に影響を与えてきました。^{[ 50 ]} PCPは溶解度が高く毒性のある廃止された農薬で、最近ストックホルム条約の残留性有機汚染物質リストに掲載されました。PAHやその他の半揮発性有機化合物は、クレオソートに関連する一般的な汚染物質です。

LNAPLとDNAPLは混和しないものの、水相（混和性）にゆっくりと溶解してプルームを形成し、長期的な汚染源となる可能性を秘めている。DNAPL（塩素系溶剤、重質PAH、クレオソート、PCB）は、地下水系の非常に深いところに存在する可能性があるため、管理が難しい傾向がある。^{[ 4 ]}

米国における近年の水圧破砕（「フラッキング」）井戸の増加は、地下水資源を汚染する潜在的なリスクについて懸念を引き起こしている。 ^{[ 51 ]} EPAは、他の多くの研究者とともに、水圧破砕と飲料水資源の関係を調査するよう委任されている。^{[ 52 ]}厳格な管理と品質管理措置が実施されていれば、地下水資源に重大な影響を与えることなく水圧破砕を実施することは可能であるが、不適切な取り扱いや技術的な不具合による地下水汚染が観察された事例が多数ある。^{[ 53 ]}

EPAは水圧破砕による飲料水への広範囲にわたる体系的な影響の重大な証拠を発見していないが、これは水圧破砕前後の飲料水の水質に関する体系的なデータが不十分であること、およびタイトオイルやシェールガスの採掘とその影響との関連性を妨げる他の汚染物質の存在による可能性がある。^{[ 54 ]}

EPA は広範な証拠を欠いているものの、他の研究者は、マーセラス^{[ 55 ] [ 56 ]} (カナダ、ブリティッシュコロンビア州) にある主要なシェールオイル/ガス掘削現場のすぐ近くで地下水汚染が上昇していることを重要な観測として報告している。これらの特定の場所から 1 キロメートル以内では、浅い飲料水の一部で、メタン、エタン、プロパンの濃度が通常よりも高いことが一貫して示されている。炭化水素濃度の上昇とともにヘリウムやその他の希ガスの濃度が高いことを評価することで、水圧破砕による漏洩ガスと自然発生的な「バックグラウンド」炭化水素含有量との区別が裏付けられる。この汚染は、ガス井ケーシングの漏洩、故障、または不適切な設置の結果であると推測されている。^{[ 57 ]}

さらに、深層残留高塩水と水圧破砕液の毛細管移動によって汚染が発生する可能性もあると理論づけられている。これらの水は断層や亀裂をゆっくりと流れ、最終的に地下水資源と接触する。^{[ 57 ]}しかし、多くの研究者は、頁岩層を覆う岩石の透水性が低すぎて、このようなことが十分に起こることはないと主張している。^{[ 58 ]}この理論を最終的に証明するには、有毒なトリハロメタン（THM）の痕跡が存在する必要がある。なぜなら、THMはしばしば迷走ガス汚染の存在と関連しており、通常、高塩水中の高濃度のハロゲンと共存するからである。^{[ 58 ]}さらに、高塩水は深層地下水系では一般的な自然の特徴である。

水圧破砕流体の流れによる地下水汚染に関する結論は空間的にも時間的にも限定されているが、研究者らは、系統的な迷走ガス汚染の可能性は、主にシェールオイル/ガス井戸構造の健全性と、ガスが漏洩する経路となる可能性のある局所的な破砕系に対する相対的な地質学的位置に依存すると仮説を立てている。^{[ 57 ] [ 58 ]}

水圧破砕による広範囲にわたる体系的な汚染については激しい議論が交わされているが、研究者の間で最も問題視されている汚染源の1つは、現場における水圧破砕液と生産水の偶発的な流出である。これまでのところ、地下水汚染事象の大部分は、下層の頁岩層からの地下流ではなく、地表レベルの人為的な経路に由来している。^{[ 59 ]}被害は明らかであり、このような事故が頻繁に発生しないようにするための努力がさらに行われているが、フラッキングによる石油流出に関するデータの不足により、研究者は依然として状況を把握できていない。これらの事象の多くでは、漏洩や流出から得られるデータは非常に曖昧な場合が多く、そのため研究者は結論を導き出せない。^{[ 60 ]}

連邦地球科学天然資源研究所（BGR）の研究者らは、北ドイツ盆地の深層シェールガス層のモデル研究を実施した。彼らは、フラッキング液が地質地下を通って地表に上昇しても浅層地下水に影響を与える可能性は低いと結論付けた。^{[ 61 ]}

衛生埋立地からの浸出液は地下水汚染につながる可能性があります。化学物質は降雨や流出によって地下水に到達する可能性があります。新しい埋立地は、周囲の地下水を保護するために、浸出液とともに粘土またはその他の合成材料で覆うことが義務付けられています。しかし、古い埋立地にはこれらの対策がなく、多くの場合、地表水に近く、透水性の高い土壌にあります。閉鎖された埋立地は、汚染物質の漏出を防ぐために閉鎖前に不透水性の材料で覆わなければ、地下水に脅威を与える可能性があります。^{[ 62 ]}

ラブキャナルは、地下水汚染の最も有名な事例の一つとして知られています。1978年、ニューヨーク州北部のラブキャナル地区の住民は、高い癌発生率と驚くべき数の先天性異常に気づきました。これは最終的に、地区が建設された場所の周囲にあった産業廃棄物埋立地から発生した有機溶剤とダイオキシンが原因であることが判明しました。これらの物質は水道水に浸透し、地下室で蒸発してさらに大気を汚染しました。大規模な訴訟とメディア報道を経て、800世帯が住宅の補償を受け、移転しました。

ベトナムのメ​​コンデルタの衛星データは、地下水の過剰揚水が地盤沈下とそれに伴うヒ素および他の重金属の放出につながるという証拠を提供している。^{[ 63 ]}ヒ素は、砂サイズの粒子に比べて表面積対体積比が高いため、粘土層に存在する。揚水された地下水のほとんどは、ヒ素濃度が低い砂や砂利を通過する。しかし、過剰揚水中は、高い垂直勾配によって透水性の低い粘土から水が引き抜かれ、ヒ素が水中に放出されやすくなる。^{[ 64 ]}

地下水汚染は、商業または工業活動からの化学物質の流出、輸送中に発生する化学物質の流出（ディーゼル燃料の流出など）、不法投棄、都市の流出水や鉱山作業からの浸透、道路塩、空港からの除氷剤、さらには地下水が水循環の一部であるため大気汚染物質によっても引き起こされる可能性があります。^{[ 65 ]}

除草剤の使用は、ヒ素の浸透を通じて地下水汚染の一因となる可能性があります。除草剤は、汚染物質の移動と輸送を通じてヒ素の脱着に寄与します。塩素系除草剤は、リン酸塩系除草剤よりもヒ素の脱着への影響が少ないです。これは、特定の土壌に存在するさまざまな濃度のヒ素に適した除草剤を選択することによって、ヒ素汚染を防ぐのに役立ちます。^{[ 66 ]}

遺体の埋葬とその後の腐敗は、地下水汚染のリスクをもたらす可能性もある。^{[ 67 ]}

地表水と地下水は相互に関連しているものの、これまで別々の資源として研究・管理されることが多かった。^{[ 70 ]}地下水と地表水の相互作用は複雑である。地表水は土壌を浸透して地下水となる。逆に、地下水が地表水源に供給されることもある。例えば、多くの河川や湖は地下水によって水が供給されている。つまり、例えばフラッキングや過剰取水によって地下水帯水層が損傷すると、それに依存する河川や湖にも影響が出る可能性がある。沿岸帯水層への塩水侵入は、このような相互作用の一例である。^{[ 2 ] [ 3 ]}

化学物質や放射性核種汚染物質が土壌（地表水域から離れた場所）に流出したり、継続的に放出されたりした場合、点源汚染や非点源汚染は発生しないかもしれませんが、地下の帯水層を汚染し、有毒なプルームを形成する可能性があります。このプルームの移動は、水文輸送モデルや地下水モデルを用いて解析することができます。

リオ環境開発宣言の原則15から発展した予防原則は、地下水資源を汚染から守る上で重要である。予防原則は、「不可逆的な損害の脅威がある場合、完全な科学的確実性の欠如を、環境悪化を防ぐための費用対効果の高い措置を延期する理由として使用してはならない」と規定している。^{[ 71 ]}

欧州連合（EU）の水政策の6つの基本原則の1つは、予防原則の適用である。^{[ 72 ]}

地下水質モニタリングプログラムは、世界中の多くの国で定期的に実施されています。これらは、水文地質システムを理解し、概念モデルや帯水層の脆弱性マップを作成するための重要な要素です。^{[ 73 ]}

地下水の水質は、傾向を把握するために帯水層全体で定期的に監視する必要があります。効果的な地下水監視は、特定の懸念される汚染物質など、特定の目的によって推進されるべきです。^{[ 9 ]}汚染物質のレベルは、世界保健機関（WHO）の飲料水の水質に関するガイドラインと比較することができます。 ^{[ 74 ]}医療経験が増えるにつれて、汚染物質の許容限度が引き下げられることは珍しくありません。^{[ 10 ]}

長期にわたって監視を継続するために十分な投資を行うべきである。問題が発見された場合は、それを是正するための措置を講じるべきである。^{[ 9 ]} 1990年代初頭に、より厳格な監視（および治療）要件が導入されたことで、米国における水系感染症の発生は減少した。^{[ 4 ]}

地域社会は地下水質の監視にも協力できる。^{[ 73 ]}

科学者たちは、地下水中の地質由来の有毒物質の危険度マップを作成する方法を開発しました。^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]}これにより、どの井戸を検査すべきかを効率的に決定する方法が提供されます。

土地利用ゾーニングマップの作成は、世界中のさまざまな規模の水管理機関によって実施されてきました。ゾーニングマップには、帯水層脆弱性マップと水源保護マップの2種類があります。^{[ 9 ]}

ほとんどの有害化学物質の健康影響は長期曝露後に現れるため、化学物質による健康リスクは一般的に病原体によるリスクよりも低い。^{[ 4 ]}したがって、水源保護対策の質は、最終的な飲料水に病原体が存在するかどうかを制御する上で重要な要素である。^{[ 81 ]}

敷地内衛生システムは、これらの衛生システムからの地下水汚染が発生しないように設計することができます。^{[ 12 ] [ 34 ]}敷地内衛生からの汚染から地下水源を保護するための安全な距離を推定するための詳細なガイドラインが開発されています。^{[ 83 ] [ 84 ]}敷地内衛生システムの安全な設置場所（つまり、場所の決定）については、次の基準が提案されています。^{[ 12 ]}

• 飲料水源と衛生設備間の水平距離
  • 敷地内衛生設備と水源間の水平距離に関するガイドライン値は大きく異なります（例：汲み取り式トイレと地下水井戸 間の水平距離は15～100m ）^{[ 35 ]。}
• 飲料水井戸と衛生設備間の垂直距離
• 帯水層の種類
• 地下水の流れの方向
• 不浸透性層
• 斜面排水と表面排水
• 漏洩した廃水の量
• 重ね合わせ、すなわちより広い計画区域を考慮する必要性

非常に一般的なガイドラインとして、ピットの底は 地下水位より少なくとも 2 m 上にあるべきであり、 微生物汚染への曝露を制限するために、ピットと水源との間の水平距離は最低 30 m であることが通常推奨されています。^[1]ただし、ピット式トイレから井戸の汚染を防ぐために必要な最小横方向分離距離については、一般的な声明は出すべきではありません。^{[ 12 ]}例えば、下流に供給井戸または湧水がある強いカルスト地形 システムでは、横方向分離距離が 50 m でも十分ではない可能性がありますが、粘土被覆層が十分に発達していて、地下水井戸の環状空間が十分に密閉されている場合は、横方向分離距離が 10 m で完全に十分です。

地下水保護政策や戦略の成否を左右する上で、制度的および法的問題は極めて重要である。^{[ 4 ]}米国では、資源保全回復法が固形廃棄物や有害廃棄物の処分を規制することで地下水を保護しており、また「スーパーファンド」としても知られる包括的環境対応・補償・責任法は、放棄された有害廃棄物サイトの修復を義務付けている。^{[ 85 ] [ 86 ]}

携帯型浄水装置や「使用地点」(POU)浄水システム、および野外水消毒技術は、飲用前に地下水汚染の一部、特に糞便汚染を除去するために使用できます。病原体、塩素、不快な味、臭い、鉛や水銀などの重金属を除去できる市販の携帯型浄水システムや化学添加剤が多数あります。^{[ 88 ]}

技術としては、煮沸、ろ過、活性炭吸着、化学消毒、紫外線浄化、オゾン水消毒、太陽光水消毒、太陽光蒸留、自家製浄水器などがある。

ヒ素除去フィルター（ARF）は、ヒ素を除去するために設置される専用技術です。これらの技術の多くは、初期投資と長期的なメンテナンスを必要とします。バングラデシュでは、フィルターは高額な費用と複雑なメンテナンス（これもまた非常に高価です）のため、利用者によって放棄されることがよくあります。

地下水汚染は、目に見えない帯水層を通って長距離を移動する可能性があるため、地表汚染よりも軽減するのがはるかに困難です。粘土などの非多孔質帯水層は、単純なろ過（吸着と吸収）、希釈、場合によっては化学反応と生物学的活動によって水を部分的に細菌から浄化しますが、場合によっては汚染物質が土壌汚染物質に変化するだけです。開いた亀裂や洞窟を通って移動する地下水はろ過されず、地表水と同じくらい簡単に輸送される可能性があります。実際、カルスト地形の地域で自然の陥没穴をゴミ捨て場として利用する人間の傾向によって、これは悪化する可能性があります。^{[ 89 ]}

汚染物質や有害物質は、さまざまな技術を適用することで地下水から除去され、安全に使用できるようになります。地下水処理（または浄化）技術には、生物学的、化学的、および物理的処理技術が含まれます。ほとんどの地下水処理技術は、複数の技術を組み合わせて利用します。生物学的処理技術には、バイオオーグメンテーション、バイオベンティング、バイオスパージング、バイオスラーピング、およびファイトレメディエーションなどがあります。化学的処理技術には、オゾンおよび酸素ガス注入、化学沈殿、膜分離、イオン交換、炭素吸収、水性化学酸化、および界面活性剤強化回収などがあります。一部の化学的技術は、ナノ材料を使用して実施される場合があります。物理的処理技術には、ポンプアンドトリート、エアスパージング、および二相抽出などがありますが、これらに限定されません。

汚染された地下水の処理や浄化が困難または費用がかかりすぎると判断された場合、この帯水層の地下水の利用を断念し、代替の水源を見つけることが唯一の選択肢となる。

カリフォルニア州ノーコ町は、ノーコ高校の隣にあったワイル研究所の施設における有害物質の不適切かつ怠慢な取り扱いと廃棄方法の結果として、トリクロロエチレンとヒドラジンによる地下水汚染の影響を受けた。トリクロロエチレン濃度は州の飲料水安全基準の128倍にも達し、ヒドラジンは近隣の2つの井戸で検出された。^{[ 95 ]}

当該施設は現在操業を停止しており、有害物質の除去作業が行われている現場である。