根据80年代初流域内各省(区)、市的“环境质量报告书”和其它有关资料分析，西宁、兰州、白银、银川、包头、呼和浩特、太原、咸阳、西安、洛阳等大中城市和一些中小城市的地下水普遍受到污染。
造成城市地下水污染的主要原因是：①天然环境水文地质条件不良。流域内所有大中城市及部分小城市均座落在松散沉积物，孔隙水分布区，山间河谷盆地的浅部沉积物孔隙水、承压水分布区。地下水埋藏潜，饱气带岩性粗。②城市污水放管网不健全，城区渗井、渗坑多。西安市是流域内污水排放管网最健全的少数城市之一，单就通过渗坑零星排放的企业有35家，排放废污水量约6万吨/日,占全市污水排放总量的11%。其它城市通过渗井、渗坑排入地下的污水量可能更多。③城区附近污水灌溉面积大，灌溉定额不合理。如西安市区的污灌面积约30万亩，灌溉季节引水量约36万吨/日。全市年平均送入渭河的污水量仅占排放量的40-60%。包头市因污灌和明渠、河道渗漏的污水量占排放量的40%左右。其它城市如白银、银川、太原、洛阳等，也有相当大的一部分污水因污灌或输送渗漏进入了地下水环境。 由于地表水资源的严重污染，使得一些以地表水为灌溉水源的广大农村平原盆地，地下水中的污染物含量逐年增高。
目前，汾河、渭河、涑水河、湟水、伊洛河、大汶河等河流的中下游河谷平原，已有相当面积的地下水环境质量不符合饮用水水质标准。其中，汾河太原盆地、临汾盆地和涑水河运城盆地的污染最为严重。许黄河流域地表水泥沙含量高，加上近几年来的水污染严重，极不适宜作城市和农村生活供水水源。因而，流域内大中小城市和农村生活水源，除有几个城市的部分用水为水库水源外，一般基本上全部或绝大部分以地下水为供水水源。
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