陕西地下水水质污染与修复管理

王光东

1 地下水及其特性

1)地下水的分类。地下水是指存在于地表以下岩土层空隙中各种不同形式水的统称。地下水可以分为多种类型,从地下水文学角度看,按埋藏条件,地下水可以分为包气带水和饱水带水。按含水介质类型,地下水可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。

2)地下水的化学特性。地下水中含有无机离子,溶解有机物质,溶解性气体还有微生物等。无机离子主要有:钠、镁、钙、钾、氯、碳酸氢根、硫酸根离子。大部分溶解有机物质是富里酸和有机酸。微生物中最重要的是细菌,还有藻类、真菌类、酵母类和原生动物。地下水中存在多种物理、化学作用过程,但是最基本的、最重要的是离子交换和吸附作用以及氧化还原作用。

2 地下水污染途径与类型

1)地下水污染途径。污染液从各种污染源不断地通过包气带向地下水面渗透是一种普遍的地下水污染途径。利用井、钻孔、坑道或岩溶通道将废液、废水直接排放到地下,对地下水污染最为严重。污染地表水也是造成地下水污染的原因之一。污染的潜水对承压水来说也是一个潜在的污染源。

2)地下水污染物类型。地下水中最普遍的污染物是氮,它是世界上很多地区含水层系统的巨大威胁。从污染治理的观点来看,必须对遭受氮污染的地下水进行脱氮。造成地下水污染的最大威胁是有机物质,尤其是那些相对可溶、无挥发性和难溶性的物质。防止这些化合物从地表向含水层迁移的主要机理是吸附作用。

3 地下水污染的评价

3.1 地下水污染的调查

地下水污染调查包括区域历史情况的研究、地下水污染现状的调查以及未来趋势的分析。不仅要调查污染源、污染途径及含水层中污染物的分布、迁移规律,而且还应该调查自然地理和水文地质条件。工作方法有资料收集、地面调查、勘探试验和监测。地面调查包括污染源及污染途径调查和水文地质调查。地下水水化学调查在污染水文地质调查中占有重要的地位。勘探试验包括野外试验工作和实验室工作,室内试验工作是污染水文地质调查中的重要环节。

3.2 地下水污染监测

监测点的布置应根据水文地质条件,地下水开发利用状况,污染源的分布等环境因素综合考虑。监测网的布置宜采用点面结合的方法重点区段重点监测,并对区域情况做适当控制。观测点的布置方法,主要应根据污染物在地下水中的扩散形式确定。监测采样要选择常年使用的生产井的地区,以确保水样能代表含水层真实的化学成分。

4 地下水的修复方法

4.1 抽提处理

抽提处理是采用水泵将地下水抽出来,在地面进行处理净化,处理后的水将重新注入地下或排入地表水体,从而减少地下水污染程度的一种修复技术。其优点是可以防止受污染的地下水向周围迁移,减少污染扩散。缺点是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。

4.2 气提技术

气提技术是利用真空泵和井,在受污染区域诱导产生气流,将吸附态、溶解态或者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。其优点在于能够原位操作,比较简单,对周围干扰小;有效去除挥发性有机物;在可接受的成本范围内,能够处理较多的受污染地下水;系统容易安装和转移;容易与其他技术组合使用。在受加油站污染的地下水和土层中应用广泛。

4.3 空气吹脱技术

空气吹脱技术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性化合物,吸附在土颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来。空气吹脱技术与气体技术相组合效果尤佳。

4.4 生物修复技术

生物修复技术是利用微生物降解地下水中污染物,将其最终转化为无机物质的技术。它包含异位生物处理和原位生物修复两类。生物修复技术主要适用于非粘附性、比较松散的土层,即渗透系数在10-4cm/s以上土层。生物修复技术具有物理技术和化学技术无可比拟的优点,突出表现在生物修复技术可以现场进行、环境影响小和最大限度地降低污染物浓度等,是一种绿色生态方法。

4.5 渗透反应墙(PRB)修复

渗透反应墙修复技术是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复技术。它是在污染物区域下游设置具有渗透性的障碍墙,当污染物或者受污染地下水流经此障碍墙,污染物被截留并得到处理,地下水得到净化。PRB技术目前正逐步取代运行成本高昂的抽提技术,成为地下水修复的发展方向。它一般应用于挥发性有机物、半挥发性有机物及无机污染物的修复,对于其他石油烃的处理效率不高。其缺点是装置布点受到地层岩性的限制,处理埋深大、流速大的污染地下水时,施工难度就比较大,成本比较高。

4.6 电动力学修复技术

电动力学修复技术是利用土层和污染物电动力学性质对环境进行修复的新兴技术。其优点是既能避免传统技术严重影响土层结构和地下水所处生态环境,又可以克服现场生物修复过程非常缓慢、效率低的缺点,而且投资少、成本低。

5 结语

地下水作为地球上重要的水体,与人类社会有着密切的关系。地下水以其稳定的供水条件、良好的水质,成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源。特别是地表缺水的干旱、半干旱地区,地下水常常成为当地的主要供水水源。因而为了有效地保证地下水水源质量,预防地下水污染和及时修复地下水污染是保护地下水环境的重要工作。综上所述在诸多的地下水修复技术中,生物修复技术投资少,运行方便,能耗低,此外,生物修复技术可以结合其他技术,使其处理效果更加好。例如:利用基因工程和生物技术筛选超积累、高耐性修复植物和具有特异降解功能的微生物进入处理系统,能更有效的达到处理效果。它以其绿色生态的方法,成为地下水污染处理的发展主流,而电动力学修复技术作为生物修复技术的互补也将广泛地应用于地下水污染的处理。总之,及时有效地做好地下水修复工作,对于人类的生存和发展有着非常重要的意义。

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