戴佩彬

摘要：地下水污染是當前面臨的重要環(huán)境問題之一。原位地下水修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)費用較低、針對性強及修復(fù)徹底等優(yōu)點。介紹地下水污染原位修復(fù)的種類與特點，以及不同污染源地下水的原位修復(fù)技術(shù)，以期為實際污染治理過程中原位修復(fù)技術(shù)的合理篩選和多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地下水；原位修復(fù)技術(shù)；滲透性反應(yīng)墻；化學(xué)氧化修復(fù)；生物修復(fù)

中圖分類號：X523 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）08-0045-03

由于我國總體水資源短缺，將城市污水和有機工業(yè)廢水進行集中處理并達到灌溉水質(zhì)標準要求可進行農(nóng)業(yè)灌溉。污水中含有多種養(yǎng)分及豐富的有機質(zhì)懸浮物，是重要的水源和肥源，有利于節(jié)省肥料、降低成本。但是盲目地使用污水灌溉會導(dǎo)致地下水的污染，尤其是工業(yè)污水中的重金屬鹽類及有機污染物，長期實施污水灌溉會導(dǎo)致各種點源或非點源污染層出不窮。

目前，國內(nèi)地下水修復(fù)技術(shù)正處于起步階段，與國外成熟的修復(fù)體系及技術(shù)相比還有較大差距。地下水修復(fù)技術(shù)主要分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。其中異位修復(fù)技術(shù)主要為抽提技術(shù)（Pump-Treat，P&T），P&T技術(shù)適用于污染范圍大、污染暈埋藏深的污染源，但其存在一定局限性，如DNAPL，LNAPL污染物無法通過抽提技術(shù)大量清除，并且需要封閉污染源，防止拖尾和反彈現(xiàn)象，此外修復(fù)過程中還需要定期維護與監(jiān)測，修復(fù)費用昂貴。近年來，地下水原位修復(fù)技術(shù)引起了研究者的關(guān)注，原位地下水修復(fù)技術(shù)往往具有對場地針對性強、對場地干擾小、污染物修復(fù)徹底等特點，明顯優(yōu)于異位修復(fù)技術(shù)。

本研究從地下水原位修復(fù)技術(shù)種類及特點及不同污染源（無機污染、有機污染）地下水原位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用方面進行總結(jié)綜述，對我國未來地下水修復(fù)技術(shù)方向進行展望。

1 地下水原位修復(fù)技術(shù)種類

1.1 原位滲透性反應(yīng)墻修復(fù)技術(shù)

原位被動修復(fù)技術(shù)——透水性反應(yīng)墻（Permeable Reactive Barrie，PRB）是地下水污染原位處理的重要技術(shù)手段之一。PRB技術(shù)通過在污染區(qū)域下游安置連續(xù)或非連續(xù)的滲透性反應(yīng)墻（物理吸附反應(yīng)墻、化學(xué)反應(yīng)墻及生物反應(yīng)墻），污染地下水流經(jīng)該區(qū)域與反應(yīng)墻中的添加劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而去除污染物，并利用PRB物理屏障阻止污染進一步擴散。該技術(shù)原理簡單，能持續(xù)原位處理，處理組分多且修復(fù)費用低廉，能有效吸附和降解多種重金屬和有機污染物。該方法在歐美已成為地下水修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向，正逐步取代成本相對高昂的抽提技術(shù)。

1.2 原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)

原位化學(xué)氧化（In-situ Chemical Oxidation，ISCO）是將化學(xué)氧化劑通入地下含水層中，通過氧化還原作用去除地下水中的污染物?；瘜W(xué)氧化方法主要有Fenton氧化、高錳酸鉀（鈉）氧化及臭氧氧化等。傳統(tǒng)的Fenton反應(yīng)的實質(zhì)是Fe2+催化H2O2發(fā)生鏈式反應(yīng)，生成的具有強氧化能力和高負電性或親電子性的羥基自由基將有機污染物降解為CO2、水及無機鹽類等小分子物質(zhì)。高錳酸鉀（鈉）作為強氧化劑，具有較大的水溶性，可順利進入地下水層中，適用于氯代溶劑、烯烴、酚類、醚類以及硫化物等污染物。臭氧因其強氧化性和高溶解度，可迅速溶于水中，將難降解的大分子有機物氧化成小分子物質(zhì)；同時，臭氧氧化過程中產(chǎn)生的氧氣還可被土壤中的微生物利用。

1.3 原位生物修復(fù)技術(shù)

原位生物修復(fù)技術(shù)（In-situ Bioremediation）是指微生物催化降解有機物、轉(zhuǎn)化其他污染物，從而消除污染的受控或自發(fā)進行的過程。該技術(shù)將空氣、營養(yǎng)和能量物質(zhì)注入含水層中，通過微生物的吸附、降解功能實現(xiàn)修復(fù)。微生物可隨著污染物的遷移而遷移，從而到達其他方法難以到達的區(qū)域，相比其他技術(shù)，該技術(shù)耗時短、修復(fù)費用低、修復(fù)區(qū)域范圍較大。但其也有局限性，如一些有機污染物在地下很難被降解，它們的毒性會抑制原有的微生物活性；對于滲透性較差的地下水來說，因無法向微生物群體傳遞足夠的氧氣、營養(yǎng)和能量物質(zhì)，微生物難以實施降解；另外，原位生物修復(fù)技術(shù)要求持續(xù)的監(jiān)控和維護。

1.4 監(jiān)測天然衰減修復(fù)技術(shù)

監(jiān)測天然衰減修復(fù)技術(shù)（Monitor Natural Attenuatio，MNA）于20世紀90年代才開始正式用于地下水污染治理。該技術(shù)基于污染場地自身理化條件和污染物自然衰減能力進行污染修復(fù)，從而達到降低污染物濃度、毒性及遷移性等目的。采用MNA技術(shù)進行地下水污染修復(fù)，一般不會產(chǎn)生次生污染物，對生態(tài)環(huán)境的干擾程度較小，該技術(shù)工程設(shè)施簡單，修復(fù)費用遠遠低于其他修復(fù)技術(shù)。但該技術(shù)適用范圍較窄，對區(qū)域環(huán)境和污染物自然衰減能力要求較高，且修復(fù)時間較為漫長。

2 不同污染源地下水原位修復(fù)技術(shù)

地下水中的污染物種類繁多，主要分為非有機污染物和有機污染物兩大類。其中，非有機污染物主要包括重金屬及無機離子類污染物；而有機污染物中以非水相液體化合物即NAPLs較為經(jīng)典，其又分為重非水相污染物（DNAPLs）及輕非水相污染物（LNAPLs）。

2.1 非有機污染物

2.1.1 重金屬 PRB技術(shù)廣泛應(yīng)用于重金屬污染地下水的原位修復(fù)。從2001年納米零價鐵首次應(yīng)用于地下水修復(fù)以來，多個修復(fù)方案證明，零價鐵（鐵屑、鐵粉）對重金屬有非常好的去除效果，是經(jīng)濟有效的地下水修復(fù)劑。此外，羥基磷灰石作為活性物質(zhì)時，其溶解后可導(dǎo)致地下水中磷酸根離子濃度增大，而磷酸根離子與某些重金屬離子結(jié)合形成顆粒沉淀，從而消除地下水中的重金屬污染。

2.1.2 無機鹽類 由于過度施肥、人畜造成的垃圾和工業(yè)廢物的影響，硝酸鹽污染較為突出。采用原位生物修復(fù)技術(shù)，利用醋酸鹽、乳酸鹽、葡萄糖、甲醇等作為生物修復(fù)的營養(yǎng)物，均能在好氧條件及厭氧條件下發(fā)生生物降解。好氧條件下，氧作為電子受體；而厭氧條件下，硝酸鹽作為電子受體。原位生物修復(fù)只需向污染的地下水體中加入營養(yǎng)物質(zhì)，利用微生物消耗營養(yǎng)物的過程將硝酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的氮氣，而無需將地下水提取出來再處理，可有效提高修復(fù)效率，節(jié)省費用，產(chǎn)生的廢物較少，且一次處理的水量較大。endprint

2.2 有機污染物

2.2.1 DNAPLs DNAPLs主要包括碳氫化合物的氯化物，如三氯乙烯、四氯化碳、氯酚等。由于DNAPLs密度比水大，污染帶位于地下水水面以下，采樣檢測難度大；此外由于表面張力作用，DNAPLs能夠進入低滲透區(qū)。因此，需進行原位修復(fù)技術(shù)的合理選擇及搭配。以氯代烴為例，抽提技術(shù)和滲透反應(yīng)墻技術(shù)可用于對地下水污染物擴散范圍的控制，生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)氧化技術(shù)可以針對地下水污染源區(qū)進行修復(fù)，監(jiān)測自然衰減技術(shù)可用于微污染區(qū)域的長期修復(fù)。

2.2.2 LNAPLs LNAPLs主要包括含碳氫化合物的燃料，如汽油、煤油、航空燃油和熱用油等石油烴。采用抽提技術(shù)修復(fù)至標準條件需長達幾十年甚至幾百年，而采用臭氧氧化對污染物進行原位氧化修復(fù)預(yù)處理可有效縮短修復(fù)時間，臭氧能有效地將復(fù)雜的、難降解的有機物氧化為簡單的、易生物降解的中間產(chǎn)物。原位生物修復(fù)技術(shù)在地下水石油烴污染修復(fù)中應(yīng)用廣泛。張?zhí)m英等人對加油站附近的土樣進行富集、培養(yǎng)、分離純化等操作，篩選出降解特效菌株，并模擬地下水環(huán)境進行馴化，菌株在12 d內(nèi)對甲苯的降解率達到93.5%。

3 未來地下水修復(fù)技術(shù)方向展望

由污水灌溉造成的地下水污染普遍、危害性巨大、去除困難。在我國，地下水異位修復(fù)技術(shù)發(fā)展至今已成為相對成熟的技術(shù)類型，但其在實際應(yīng)用中一直存在缺陷，而原位修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點正好可以彌補這一點。相關(guān)研究者應(yīng)進一步加強對污染地下水修復(fù)機理和污染物遷移機理的研究，建立完善的模型，探索地下水污染原位修復(fù)與異位修復(fù)的復(fù)合應(yīng)用，為制定修復(fù)計劃提供可靠依據(jù)。

參考文獻

[1] 宋震宇，楊偉，王文茜，等.氯代烴污染地下水修復(fù)技術(shù)研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（4）：104-106.

[2] 張?zhí)m英，阿布巴卡爾·達布雷，林學(xué)鈺，等.模擬地下水環(huán)境微生物降解甲苯的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2002，22（5）：634-636.

[3] 潘芳，杜鎖軍.地下水污染生物修復(fù)技術(shù)研究進展[J].環(huán)境科技，2008，21（s1）：112-116.

[4] 張耀.地下水污染物的傳播方式與治理方法[D].西安：長安大學(xué)，2009.

[5] 楊偉，宋震宇，袁珊珊，等.污染地下水修復(fù)技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（5）：104-106.

[6] 趙勇勝.地下水污染場地風險管理與修復(fù)技術(shù)篩選[J].吉林大學(xué)學(xué)報，地球科學(xué)版，2012，42（5）：1 426-1 433.endprint