陜西地下水水質污染與修復管理

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稱。地下水可以分為多種類型,從地下水文學角度看,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)地下水的化學特性。地下水中含有無機離子,溶解有機物質,溶解性氣體還有微生物等。無機離子主要有:鈉、鎂、鈣、鉀、氯、碳酸氫根、硫酸根離子。大部分溶解有機物質是富里酸和有機酸。微生物中最重要的是細菌,還有藻類、真菌類、酵母類和原生動物。地下水中存在多種物理、化學作用過程,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,對地下水污染最為嚴重。污染地表水也是造成地下水污染的原因之一。污染的潛水對承壓水來說也是一個潛在的污染源。

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含水層系統的巨大威脅。從污染治理的觀點來看,必須對遭受氮污染的地下水進行脫氮。造成地下水污染的最大威脅是有機物質,尤其是那些相對可溶、無揮發性和難溶性的物質。防止這些化合物從地表向含水層遷移的主要機理是吸附作用。

3 地下水污染的評價

3.1 地下水污染的調查

地下水污染調查包括區域歷史情況的研究、地下水污染現狀的調查以及未來趨勢的分析。不僅要調查污染源、污染途徑及含水層中污染物的分布、遷移規律,而且還應該調查自然地理和水文地質條件。工作方法有資料收集、地面調查、勘探試驗和監測。地面調查包括污染源及污染途徑調查和水文地質調查。地下水水化學調查在污染水文地質調查中占有重要的地位。勘探試驗包括野外試驗工作和實驗室工作,室內試驗工作是污染水文地質調查中的重要環節。

3.2 地下水污染監測

監測點的布置應根據水文地質條件,地下水開發利用狀況,污染源的分布等環境因素綜合考慮。監測網的布置宜采用點面結合的方法重點區段重點監測,并對區域情況做適當控制。觀測點的布置方法,主要應根據污染物在地下水中的擴散形式確定。監測采樣要選擇常年使用的生產井的地區,以確保水樣能代表含水層真實的化學成分。

4 地下水的修復方法

4.1 抽提處理

抽提處理是采用水泵將地下水抽出來,在地面進行處理凈化,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技術。其優點是可以防止受污染的地下水向周圍遷移,減少污染擴散。缺點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

氣提技術是利用真空泵和井,在受污染區域誘導產生氣流,將吸附態、溶解態或者自由相的污染物轉變為氣相,抽提到地面,然后再進行收集和處理。其優點在于能夠原位操作,比較簡單,對周圍干擾小;有效去除揮發性有機物;在可接受的成本范圍內,能夠處理較多的受污染地下水;系統容易安裝和轉移;容易與其他技術組合使用。在受加油站污染的地下水和土層中應用廣泛。

4.3 空氣吹脫技術

空氣吹脫技術是在一定的壓力條件下,將壓縮空氣注入受污染區域,將溶解在地下水中的揮發性化合物,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趕出來。空氣吹脫技術與氣體技術相組合效果尤佳。

4.4 生物修復技術

生物修復技術是利用微生物降解地下水中污染物,將其最終轉化為無機物質的技術。它包含異位生物處理和原位生物修復兩類。生物修復技術主要適用于非粘附性、比較松散的土層,即滲透系數在10-4cm/s以上土層。生物修復技術具有物理技術和化學技術無可比擬的優點,突出表現在生物修復技術可以現場進行、環境影響小和最大限度地降低污染物濃度等,是一種綠色生態方法。

4.5 滲透反應墻(PRB)修復

滲透反應墻修復技術是近年來迅速發展的一種地下水污染的原位修復技術。它是在污染物區域下游設置具有滲透性的障礙墻,當污染物或者受污染地下水流經此障礙墻,污染物被截留并得到處理,地下水得到凈化。PRB技術目前正逐步取代運行成本高昂的抽提技術,成為地下水修復的發展方向。它一般應用于揮發性有機物、半揮發性有機物及無機污染物的修復,對于其他石油烴的處理效率不高。其缺點是裝置布點受到地層巖性的限制,處理埋深大、流速大的污染地下水時,施工難度就比較大,成本比較高。

4.6 電動力學修復技術

電動力學修復技術是利用土層和污染物電動力學性質對環境進行修復的新興技術。其優點是既能避免傳統技術嚴重影響土層結構和地下水所處生態環境,又可以克服現場生物修復過程非常緩慢、效率低的缺點,而且投資少、成本低。

5 結語

地下水作為地球上重要的水體,與人類社會有著密切的關系。地下水以其穩定的供水條件、良好的水質,成為農業灌溉、工礦企業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,地下水常常成為當地的主要供水水源。因而為了有效地保證地下水水源質量,預防地下水污染和及時修復地下水污染是保護地下水環境的重要工作。綜上所述在諸多的地下水修復技術中,生物修復技術投資少,運行方便,能耗低,此外,生物修復技術可以結合其他技術,使其處理效果更加好。例如:利用基因工程和生物技術篩選超積累、高耐性修復植物和具有特異降解功能的微生物進入處理系統,能更有效的達到處理效果。它以其綠色生態的方法,成為地下水污染處理的發展主流,而電動力學修復技術作為生物修復技術的互補也將廣泛地應用于地下水污染的處理。總之,及時有效地做好地下水修復工作,對于人類的生存和發展有著非常重要的意義。

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