浅析地下水污染与修复技术

浅析地下水污染与修复技术

刘立军1刘艳敏2

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1.邢台市生态环境局邢台县分局；2.邢台市生态环境局环境信息中心

地下水作为我国宝贵的水资源，不仅是人类赖以生存的物质基础条件之一，而且支持者农业种植和工业生产活动。近年来，随着社会经济的不断发展，各类工业企业的建设特别是工业“三废”的排放，农业大量使用化肥、农药等，导致地下水环境污染问题日益突出，不仅给人类饮用水安全带来一定影响，同时将会造成农业种植的大量损失，因此，开展地下水污染修复工作显得尤为重要。

1地下水污染现状

1.1地下水污染源分析

地下水因所处位置不同其污染形式和原因有所区分，主要分为城市地下水污染和农村地下水污染。

城市地下水污染主要来源为工业污染源和生活污染源。工业污染源主要指废水、废气、废渣等污染物。未经处理的工业废水如化工、农药和石化企业的污水，若直接流入或渗入地下水，将造成地下水的严重污染。废气污染则主要指工业城市、能源化工城市，比如煤炭燃烧产生大量的废气和烟尘对大气造成严重的一次污染，而这些污染物随降雨到地表，不仅导致降水的酸化，若随地表径流下渗则又对地下水造成二次污染。

农村地下水污染主要来源分为居民生活垃圾堆放和污水排放，不断扩展的规模化养殖所产生的畜禽粪便，农用化肥和农药的大量使用和污水灌溉、乡镇企业污染物排放等。由于公共基础设施建设滞后，农村垃圾、污水等到处随意丢弃和倾倒，村中的垃圾堆放池也无任何防渗措施，农村旱厕的普遍存在，严重影响地表水、土壤和地下水环境。农村规模化畜禽养殖场产生的粪便未经处理直接排放，使其中过量的有机物渗入地下水造成水环境中氨氮、硬度和细菌总数超标等问题。农药化肥的大量使用，会残留在土壤或水环境，一方面随着食物链逐步在人体内产生危害，另一方面随雨水渗入到地下水造成污染。长期灌溉有毒有害的污水也可能引起对农作物的污染。

1.2地下水污染特征

地下水污染较地表水污染在性质和来源上存在明显差异。人类发展过程中产生的污染物质扩散至地下水及其进入地下水体后扩散运动的速度较地表水扩散速度而言相对缓慢，若无法长时间进行专项、不间断的监测和统计，将很难被发现；然而一旦被发现，其被污染程度早已经非常严重。因为地下水自净能力有限且水体循环过程缓慢，所以进入地下水的污染物即便被立刻停止侵害并将地下水污染源彻底根除，在未经发现前已经进入地下水的污染物还会在地下水水体中长时间残留并扩散，污染的区域会不断地蔓延、扩张。如果仅仅依靠其自身水系环境的净化和生态系统的降解往往需要数年、上百年甚至半个世纪。如果采用人为方式来处理，不仅仅要付出庞大的人力和财力方面的代价。所以，地下水如果一旦被污染物所污染，不仅会引发一系列严重的危害整个自然界的污染事故，其污染产生的后果无法预测和挽救。

其中地下水污染特点有：（1）隐蔽性和延时性：相对地表水，地下水污染常不会引起人们的关注，其污染很难被发现，不像地表水污染直观明显而易于监测。（2）广泛性和不确定性：在地质环境复杂的体系中，地下水经历着补给、径流、排泄各个途径，是处于不断运移和循环中，因此地下水污染范围较广泛且很难准确圈定。（3）难以控制和治理：地下水在含水系统中的循环周期也相当长，从而决定了污染地下水体在地下滞留时间亦长，使污染的地下水在近期内很难得以彻底修复还原。

2地下水污染修复技术

2.1抽提技术。抽提技术是采用水泵将地下水抽出来，在地面得到合理的净化处理，并将处理后的水重新注入地下或排入地表水体。这种处理方式对抽取出来的水中污染物能够进行高效去除，但不能保证全部地下水尤其是岩层中的污染物得到有效去除。

2.2气提技术。利用真空泵和井，在受污染区域利用负压诱导或正压产生气流，将吸附态、溶解态或自由相的污染物转变为气相，抽提到地面，然后再进行收集和处理。典型的气提系统包括提井、真空泵、湿度分离装置、气体收集装置、气体净化处理装置和附属设备等。

气提技术的主要优点包括：（1）能够原位操作，比较简单，对周围干扰小；（2）有效去除挥发性有机物；（3）在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水；（4）系统容易安装和转移；（5）容易与其他技术组合使用。

2.3空气吹脱技术。空气吹脱是在一定的压力条件下，将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发化合物，吸附在土颗粒表面上的化合物，以及阻塞在土壤孔隙中的化合物驱赶出来。空气吹脱包括三个过程：（1）现场空气吹脱；（2）挥发性有机物的挥发；（3）有机物的好氧生物降解。相比较而言，吹脱和挥发作用进行较快，而生物降解进行缓慢。在实际应用中，通常将空气吹脱技术与气提技术组合，得到单一技术无法达到的效果。

2.4生物修复技术。生物修复是利用微生物降解地下水中污染物，并将其最终转化为无机物质的技术，分为原位强化生物修复法和生物反应器法。原位强化生物修复是在污染土壤不被搅动情况下，在原位和易残留部位之间进行处理。这个系统主要是将抽提地下水系统和回注系统（注入空气或H2O2、营养物和已驯化的微生物）结合起来，来强化有机污染物的生物降解。而生物反应器的处理方法是强化生物修复方法的改进，就是将地下水抽提到地上部分用生物反应器加以处理的过程。近年来，生物反应器的种类得到了较大的发展。连泵式生物反应器、连续循环升流床反应器、泥浆生物反应器等在修复污染的地下水方面已初见成效。

2.5渗透反应墙（PRB）技术。渗透反应墙技术是近年来迅速发展的适用于地下水污染的原位修复技术，又称为活性渗滤墙。它是在污染物区域下游设置具有高渗透性的活性材料墙体，使得污染羽中的污染物被截留并得到处理，地下水得到净化。美国环保局将PRB定义为一个填充有活性材料的被动反应区，当含有污染物的地下水在天然水力坡度下通过预先设计好的介质时，溶解的有机物、金属、核素等污染物能被降解、吸附、沉淀或去除。屏障中含有降解挥发有机物的还原剂、固定金属的络合剂、微生物生长繁殖所需的营养物和氧气或其他物质。其中，活性材料选择是PRB修复效果良好与否的关键。

3.结语

我国地下水资源匮乏，可供饮用地下水更少，且极大部分地下水遭受污染，更加剧了水资源短缺的严重程度。目前我国地下水污染来源广，地下水污染场地类型多且复杂，治理工作存在很多问题亟待解决。常用的地下水污染修复技术，只能针对单一的指标，对于多种指标污染的地下水，常常是通过几种技术的结合，而且地下水污染场地的修复涉及多学科交叉，需要多学科人才队伍联合攻关。因此，结合我国地下水污染状况，借鉴国外先进经验，提出适合的修复组合方案至关重要。此外，政府宏观调控，提供地下水污染修复治理资金，完善相关标准和法律法规，健全地下水污染场地管理和修复技术体系，对于推动我国地下水污染修复治理工作具有很大的推动意义。

参考资料

[1]刘志阳，地下水污染修复技术综述：环境与发展，2016

[2]李靖，地下水污染特点及防治措施：环境与发展，2017

[3]张新钰，我国地下水污染研究进展：地球与环境，2011

[4]孟庆玲，科学与信息化：2016