王光東

1 地下水及其特性

1)地下水的分類。地下水是指存在于地表以下巖土層空隙中各種不同形式水的統(tǒng)稱。地下水可以分為多種類型,從地下水文學(xué)角度看,按埋藏條件,地下水可以分為包氣帶水和飽水帶水。按含水介質(zhì)類型,地下水可分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。

2)地下水的化學(xué)特性。地下水中含有無(wú)機(jī)離子,溶解有機(jī)物質(zhì),溶解性氣體還有微生物等。無(wú)機(jī)離子主要有:鈉、鎂、鈣、鉀、氯、碳酸氫根、硫酸根離子。大部分溶解有機(jī)物質(zhì)是富里酸和有機(jī)酸。微生物中最重要的是細(xì)菌,還有藻類、真菌類、酵母類和原生動(dòng)物。地下水中存在多種物理、化學(xué)作用過(guò)程,但是最基本的、最重要的是離子交換和吸附作用以及氧化還原作用。

2 地下水污染途徑與類型

1)地下水污染途徑。污染液從各種污染源不斷地通過(guò)包氣帶向地下水面滲透是一種普遍的地下水污染途徑。利用井、鉆孔、坑道或巖溶通道將廢液、廢水直接排放到地下,對(duì)地下水污染最為嚴(yán)重。污染地表水也是造成地下水污染的原因之一。污染的潛水對(duì)承壓水來(lái)說(shuō)也是一個(gè)潛在的污染源。

2)地下水污染物類型。地下水中最普遍的污染物是氮,它是世界上很多地區(qū)含水層系統(tǒng)的巨大威脅。從污染治理的觀點(diǎn)來(lái)看,必須對(duì)遭受氮污染的地下水進(jìn)行脫氮。造成地下水污染的最大威脅是有機(jī)物質(zhì),尤其是那些相對(duì)可溶、無(wú)揮發(fā)性和難溶性的物質(zhì)。防止這些化合物從地表向含水層遷移的主要機(jī)理是吸附作用。

3 地下水污染的評(píng)價(jià)

3.1 地下水污染的調(diào)查

地下水污染調(diào)查包括區(qū)域歷史情況的研究、地下水污染現(xiàn)狀的調(diào)查以及未來(lái)趨勢(shì)的分析。不僅要調(diào)查污染源、污染途徑及含水層中污染物的分布、遷移規(guī)律,而且還應(yīng)該調(diào)查自然地理和水文地質(zhì)條件。工作方法有資料收集、地面調(diào)查、勘探試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)。地面調(diào)查包括污染源及污染途徑調(diào)查和水文地質(zhì)調(diào)查。地下水水化學(xué)調(diào)查在污染水文地質(zhì)調(diào)查中占有重要的地位。勘探試驗(yàn)包括野外試驗(yàn)工作和實(shí)驗(yàn)室工作,室內(nèi)試驗(yàn)工作是污染水文地質(zhì)調(diào)查中的重要環(huán)節(jié)。

3.2 地下水污染監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)條件,地下水開(kāi)發(fā)利用狀況,污染源的分布等環(huán)境因素綜合考慮。監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布置宜采用點(diǎn)面結(jié)合的方法重點(diǎn)區(qū)段重點(diǎn)監(jiān)測(cè),并對(duì)區(qū)域情況做適當(dāng)控制。觀測(cè)點(diǎn)的布置方法,主要應(yīng)根據(jù)污染物在地下水中的擴(kuò)散形式確定。監(jiān)測(cè)采樣要選擇常年使用的生產(chǎn)井的地區(qū),以確保水樣能代表含水層真實(shí)的化學(xué)成分。

4 地下水的修復(fù)方法

4.1 抽提處理

抽提處理是采用水泵將地下水抽出來(lái),在地面進(jìn)行處理凈化,處理后的水將重新注入地下或排入地表水體,從而減少地下水污染程度的一種修復(fù)技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以防止受污染的地下水向周圍遷移,減少污染擴(kuò)散。缺點(diǎn)是不能保證全部地下水尤其是巖層中的污染物得到有效去除。

4.2 氣提技術(shù)

氣提技術(shù)是利用真空泵和井,在受污染區(qū)域誘導(dǎo)產(chǎn)生氣流,將吸附態(tài)、溶解態(tài)或者自由相的污染物轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?抽提到地面,然后再進(jìn)行收集和處理。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠原位操作,比較簡(jiǎn)單,對(duì)周圍干擾小;有效去除揮發(fā)性有機(jī)物;在可接受的成本范圍內(nèi),能夠處理較多的受污染地下水;系統(tǒng)容易安裝和轉(zhuǎn)移;容易與其他技術(shù)組合使用。在受加油站污染的地下水和土層中應(yīng)用廣泛。

4.3 空氣吹脫技術(shù)

空氣吹脫技術(shù)是在一定的壓力條件下,將壓縮空氣注入受污染區(qū)域,將溶解在地下水中的揮發(fā)性化合物,吸附在土顆粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驅(qū)趕出來(lái)?？諝獯得摷夹g(shù)與氣體技術(shù)相組合效果尤佳。

4.4 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物降解地下水中污染物,將其最終轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)的技術(shù)。它包含異位生物處理和原位生物修復(fù)兩類。生物修復(fù)技術(shù)主要適用于非粘附性、比較松散的土層,即滲透系數(shù)在10-4cm/s以上土層。生物修復(fù)技術(shù)具有物理技術(shù)和化學(xué)技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn),突出表現(xiàn)在生物修復(fù)技術(shù)可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行、環(huán)境影響小和最大限度地降低污染物濃度等,是一種綠色生態(tài)方法。

4.5 滲透反應(yīng)墻(PRB)修復(fù)

滲透反應(yīng)墻修復(fù)技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種地下水污染的原位修復(fù)技術(shù)。它是在污染物區(qū)域下游設(shè)置具有滲透性的障礙墻,當(dāng)污染物或者受污染地下水流經(jīng)此障礙墻,污染物被截留并得到處理,地下水得到凈化。PRB技術(shù)目前正逐步取代運(yùn)行成本高昂的抽提技術(shù),成為地下水修復(fù)的發(fā)展方向。它一般應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物及無(wú)機(jī)污染物的修復(fù),對(duì)于其他石油烴的處理效率不高。其缺點(diǎn)是裝置布點(diǎn)受到地層巖性的限制,處理埋深大、流速大的污染地下水時(shí),施工難度就比較大,成本比較高。

4.6 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用土層和污染物電動(dòng)力學(xué)性質(zhì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的新興技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是既能避免傳統(tǒng)技術(shù)嚴(yán)重影響土層結(jié)構(gòu)和地下水所處生態(tài)環(huán)境,又可以克服現(xiàn)場(chǎng)生物修復(fù)過(guò)程非常緩慢、效率低的缺點(diǎn),而且投資少、成本低。

5 結(jié)語(yǔ)

地下水作為地球上重要的水體,與人類社會(huì)有著密切的關(guān)系。地下水以其穩(wěn)定的供水條件、良好的水質(zhì),成為農(nóng)業(yè)灌溉、工礦企業(yè)以及城市生活用水的重要水源。特別是地表缺水的干旱、半干旱地區(qū),地下水常常成為當(dāng)?shù)氐闹饕┧础Ｒ蚨鵀榱擞行У乇ＷC地下水水源質(zhì)量,預(yù)防地下水污染和及時(shí)修復(fù)地下水污染是保護(hù)地下水環(huán)境的重要工作。綜上所述在諸多的地下水修復(fù)技術(shù)中,生物修復(fù)技術(shù)投資少,運(yùn)行方便,能耗低,此外,生物修復(fù)技術(shù)可以結(jié)合其他技術(shù),使其處理效果更加好。例如:利用基因工程和生物技術(shù)篩選超積累、高耐性修復(fù)植物和具有特異降解功能的微生物進(jìn)入處理系統(tǒng),能更有效的達(dá)到處理效果。它以其綠色生態(tài)的方法,成為地下水污染處理的發(fā)展主流,而電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)作為生物修復(fù)技術(shù)的互補(bǔ)也將廣泛地應(yīng)用于地下水污染的處理?？傊?及時(shí)有效地做好地下水修復(fù)工作,對(duì)于人類的生存和發(fā)展有著非常重要的意義。

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