地下水污染溯源技术应用进展

2023-01-06周炜强

皮革制作与环保科技 2022年14期

周炜强

（广东新创华科环保股份有限公司，广东东莞 523000）

由于地下水本身具有隐蔽性的特征，所以地下水污染不容易被发现，从而导致地下水污染不断扩散，并难以治理和修复。因此，溯源就尤为重要，这也是开展地下水污染治理的前提条件。地下水污染溯源的常用方法有水化学特征分析法、同位素技术和数值模型模拟技术，且每一项技术都具有自己的优势和不足。而在水污染溯源过程中，将这些技术综合利用能充分发挥出各自的优势并弥补不足，并在实践中不断改进和创新，从而保障最终溯源成果的准确性。此外，利用溯源技术还可以找到地下水污染源和污染途径，以及某些地域特殊的污染源，这样就可以应用科学合理的修复技术对地下水污染进行治理。

1 地下水污染常用的溯源技术

1.1 水化学特征分析法

（1）在研究和评价地下水的过程中，水化学特征分析法是主要的研究方法之一，也是进行地下水污染溯源的常用手段。因此，通过水化学特征分析法能有效对地下水中化学成分的形成原因、地质构成、气候条件等进行分析，且分析结果能展示地下水的发展和演变，以此可以对被污染的地下水进行分析探究，所以，通过深入的化学特征分析就可以对地下水污染的原因进行溯源。在实际应用过程中，水化学特征分析法是对地下水进行取样分析，并根据水中的化学特征来判断水源的整体特征以及水污染情况[1]。

（2）利用水化学特征分析法进行地下水污染溯源时，要先采集水样，再应用水化学特征技术将被污染区域和可能的污染源头区域的水样进行对比研究，以实现水污染的溯源。而比值法就是常用来进行定性分析的研究方法，该方法能对多个污染源展开污染权重的判断，以此对相关数据进行统计学方向的分析[2]。

1.2 同位素技术

该技术是将同位素或其标记化合物用物理的、化学的或生物的方式置入研究对象中，再利用技术检测其变化中所经历的踪迹、滞留的位置或含量变化。因此，在利用同位素技术进行地下水污染溯源时，可将同位素置入调查研究的水源地，再根据同位素的比值或同位素的比值变化规律来判断污染源。且使用同位素技术进行地下水污染溯源，几乎不会受到原本存在的污染物的干扰，所以，该技术对于农药等有机污染物造成的农业污染等溯源有明显效果。在国外，利用同位素进行地下水污染溯源应用较早，而我国利用同位素进行地下水污染研究则起步较晚。此外，最早应用于同位素研究的是氮元素；而由于铅元素相对稳定，几乎不产生同位素分馏，所以常用于铅污染方面的污染溯源探索。

1.3 数值模型模拟技术

（1）该技术主要是利用计算机技术，并通过数据分析和图像展示的方法来研究自然界的各类问题。而在地下水污染溯源中应用数值模型模拟技术的主要目的是，对污染源进行定性判断，同时再运用计算机技术建立模型来模拟污染物的演变和运动。这项技术的优势在于，运用高效灵活，且在运算时可以对污染情况进行顺向推理，所以能对污染物的来源进行较为准确的判断。

（2）目前，广泛应用于地下水污染溯源的是以上三项技术，且每项技术都有一定的优势，但也各自存在不足之处。其中，水化学特征分析法的重点在于定性分析，但不能判断污染物的权重；而同位素技术由于同位素分馏问题的存在，导致准确性不高；数值模型模拟技术在应用时需要复杂的编程，所以在实际应用中不够方便。因此，在进行地下水污染溯源时，为了保证溯源结果的准确性，需要将这些技术结合起来综合使用，以充分发挥出各自优势，同时互相弥补缺陷。

2 地下水污染源和污染途径

2.1 地下水污染源

2.1.1 工业污染

在工业生产中，产生的废气、废水、废渣是污染地下水的主要来源。其中，如果工业废水没有经过科学合理处置直接排放，就会通过水循环污染地下水，例如在造纸厂生产过程中产生的工业废水，其中会含有大量的甲醇、醋酸等多种有害物质，如果不按照规定进行污水处理而是直接排放，就会使工业废水进入水循环，从而污染地表水或地下水；在工业生产中，还会产生大量的工业废气，例如氮氧化物、工业粉尘等，如果这些废气随着雨水沉降回到地表或直接进入河流中，就会在水循环过程中对水资源造成污染，而且这些有害气体的存在，也可能会导致在降雨过程中产生酸雨；工业废渣中往往也会含有各种有害物质，例如矿渣、煤灰、带有污染物的污泥等，所以这些废渣中可能会存在有害的金属有机物和化学物质，通常数量多、体积大，若通过渗透进入土壤，也会造成对地下水的污染[3]。

2.1.2 农业污染

由于我国是农业大国，所以在农业生产中对水资源的需求量巨大。而在传统的农业生产活动中，农民通常会使用化肥、农药等，促进农作物的生长以及减轻病虫害，但这也会造成过剩的农药、化肥中含有的化学物质进入地下水而造成污染。当前，我国有些地区为了缓解农业生产中的水资源短缺问题，会使用污灌的方式进行农业灌溉，污灌是指对污水进行无害化处理后用于农田灌溉，但在实际污灌中，大量污水是未经处理的，因此，这些污水不仅会对农田土壤造成污染，还影响了地下水的质量。此外，农业生产活动还包括畜牧业，而畜牧业生产中也会产生大量的污水和粪便，且这些污水粪便中含有大量的细菌和病毒等有害物质，如果不经过处理直接排放进入地下水，也会造成水资源污染，而其中包含的一部分有机物，还可能会导致地下水富营养化。

2.1.3 城市污染

在城市中，人们在日常生产生活中会产生大量的生活污水，其中可能会含有大量的化学物质、病毒等污染物，而这些生活污水通常会经过下水道排入河道或地表，进而污染地下水；而人们在日常生活中产生的大量生活垃圾，大部分地区处理方式是填埋，但垃圾在填埋过程中，会受到土壤中微生物的作用，从而形成各种细菌和污染物，最后透过土壤进入地下水造成污染。还有一些其他人类活动，比如修建地铁、隧道、采矿等，这些涉及地下的活动都会对地下水产生影响；地震、火山等自然灾害也会对地下水的流动造成影响，使某些有害物质进入地下水产生污染[4]。

2.2 地下水污染途径

（1）通常情况下，地下水污染分为直接和间接两种方式。其中，直接污染是指污染物直接进入地下水，在这个过程中污染物的形状不会发生变化；而间接污染则是指污染物会附着在其他物质上，或与其他物质发生反应，且进入地下水之后造成污染。

（2）地下水的污染途径主要分为四种类型。第一，间接入渗型：主要是指降水或灌溉水裹挟污染物进入含水层，这样会造成潜水层面的污染。第二，连续入渗型：也主要是污染潜水，一般是指污染物随着降雨或废水的排放等形式不断地渗入地下水造成污染。第三，越流型：主要是指污染物以越流的方式从已经受到污染的水域进入没有受到污染的水域，比如通过天窗、井管等渠道污染潜水或承压水。第四，径流型：一般是指污染物通过地下径流进入地下水层面，例如污染物通过地下岩溶孔进入地下水。

3 地下水污染的治理与修复

在我国的水污染治理工作中，随着地下水污染溯源技术的不断发展和实践，地下水的主要污染源和污染途径逐渐被掌握。因此，为了实现地下水的治理和修复，就要结合地下水的保护情况和污染源情况，再应用相应的污染治理技术进行合理的治理修复。同时，也要充分结合社会层面的政策措施等来实现地下水的保护。

3.1 地下水污染治理技术

3.1.1 物理治理技术

在治理地下水污染过程中，使用的物理治理技术通常包括展蔽治理技术和被动收集治理技术等。其中，展蔽治理技术是临时治理地下水污染的方法，主要是在受污染的地下水周围建立物理屏障，使受污染的水源与其他水源隔绝，防止水污染扩散，但这种方法只能处理小范围的严重水污染；而被动收集治理技术应用范围相对更广泛，是在地下水经过的下游利用较深的沟道收集水流经过时所携带的污染物，这种技术能有效处理浮在地下水表面的轻质污染物。

3.1.2 化学治理技术

化学治理技术，主要是指在治理地下水污染时运用化学原理。通常情况下，是先利用地下水污染溯源技术确定污染物的类型和性质，再根据相应的化学原理和化学手段进行化学治理，并确定需要的化学品和剂量，再将治理需要的化学品注入地下水，使化学品与污染物产生化学反应，最终达到去除污染物的目的。

3.1.3 生物降解治理技术

在治理地下水污染的过程中，还可以利用相应的生物，比如植物、微生物或原生动物等，即使用生物降解治理技术对水污染进行治理。因此，正确利用生物能有效将土壤和地下水中含有的有害物质进行降解，从而将这些有害物质转化为无害物质。

3.1.4 水动力控制治理技术

水动力控制治理技术也是临时控制地下水污染的方式，一般是通过抽水或向地下注水的方式人为改变地下水的水力，使受污染的水源与未受污染的水源分开，以此对地下水污染进行临时控制，从而在短期内有效阻止污染物扩散[5]。

3.1.5 抽出治理技术

目前，抽出治理技术是应用最普遍的治理地下水污染的方式之一。该技术是将被污染的地下水抽出之后，再利用与地表水相同的处理方法进行处理。当前，地表水的污水处理方法已相对成熟，即将地下水抽出后利用溯源技术确定污染源和污染物，再根据污染物的类型来选择相应的污水处理技术进行地下水污染处理。

3.1.6 原位治理技术

原位治理技术分为原位物理化学治理技术和原位生物治理技术。其中，原位物理化学治理技术是通过沟道分流水源和填充化学药品的方式进行水污染治理，并利用物理原理和化学原理达到净化的目的；而原位生物治理技术则是对地下水自然生物降解进行人工干预从而实现强化的过程，这种技术的应用一般是先确定原位微生物的种类以及降解污染物的能力，再根据所需氧气和配比进行于地下水污染的治理。

3.1.7 PRB治理技术

PRB治理技术是指可渗透反应墙技术，要先将污染物溶解，再从受污染的水体和土壤中去除污染物。这种技术对于地下水污染的治理具有显著效果，并且还存在实施方便和性价比高的优势。

3.1.8 复合治理技术

复合治理则是综合应用以上的技术方法。但每种治理技术和溯源技术都存在各自的优势和不足，所以为了得到更好的治理效果，可将这些技术综合利用。所以，在实际治理地下水污染的过程中，会比单一治理取得的效果更好。

3.2 地下水污染治理措施

当前，地下水由于人们的生产生活和自然生态环境的破坏而受到严重污染，这对于社会经济的长久发展十分不利。因此，随着地下水污染溯源技术的发展和应用，治理地下水污染成为亟需开展的工作，而在治理地下水污染的过程中，不仅要灵活应用对应的污染治理技术，各部门和人民群众也必须采取应对的政策和措施来推动地下水污染的治理。

3.2.1 大力宣传水资源保护

水资源是人们生产生活不可或缺的重要资源之一。因此，为了实现保护水资源的目的，人们必须明确对水资源重要性的认知，要从生活中的一点一滴做起，避免水资源受到污染。众所周知，水资源并不是取之不尽用之不竭的资源，所以要加强水资源知识的宣传，让公众意识到节水的重要性，并树立起保护水资源的意识；同时加强关于地下水的教育和宣传，让公众认识到自己哪些行为会对地下水造成污染，从而尽量避免污染行为的发生，以此推动水资源保护工作的顺利开展。

3.2.2 明确地下水相关的法律法规

目前，在我国实行的水资源相关法律法规中，包括《水法》、《水污染防治法》、《水土保持法》等，都对地下水资源的保护都有相关的规定和条例，但经过研究发现，这些规定的大多是对地下水水量的保护，而对于地下水的水质和污染则几乎没有相关的明确规定。所以，只有完善了相关的法律法规才能真正保障地下水污染的治理。但在制定相关的法律法规时，需首先制定地下水保护标准，且在制定地下水保护标准之后，再根据这个标准制定相应的法律法规，以此进行地下水污染方面的监督和控制。

3.2.3 建立完善的整体规划体系

地下水的污染与土地的规划利用紧密相关，主要是指土地活动时造成的污染会对地下水起到重要影响。因此，在城市的土地规划过程中，必须要遵循可持续发展的原则，规划土地时不仅要考虑城市的发展，还需要全面考虑城市的自然生态和地下水资源。同时，在进行土地规划时要完善整体的统筹规划，禁止与城市职能无关的工厂或企业进入城市占用土地，尤其是在生产过程中会造成环境污染和地下水污染的企业；要大力推动相关企业搬迁，合理规划工厂用地；同时对于城市中的生活饮用水源区域要展开大力保护，而对于任何企业、工厂和居民区的选址都要进行严格的整体性规划，以加强对地下水资源的保护。

3.2.4 建设地下水监测系统

通常，对地下水进行保护和治理的前提是，要对地下水的情况进行了解以及对地下水污染进行溯源，以此开展完善的监测工作，这样才能掌握水质情况和受污染情况，才能够帮助有关部门应用更加优化的对策解决地下水污染问题，目前，我国的地下水监测仍然存在制度不完善、资金不足、设备手段落后等问题，严重影响了监测和溯源的效果。因此，相关各部门要重视地下水的监测工作，加强监测系统的建设，同时完善相关设施、手段和制度，从而推动地下水污染治理工作的高效展开。

3.2.5 构建节水型的社会体系

地下水的保护和治理与社会生活中的每一环都息息相关，因此，为了更好的实现地下水污染治理，需构建节水型社会体系。首先，要加强污水治理和利用，提高污水资源的再利用效率；其次，要加强对企业和工厂的污水处理监督工作，鼓励相关工厂进行清洁生产，并在生产过程中节约用水；再次，对于农业方面，要鼓励农民实施节水灌溉，同时在农业生产中要尽量避免使用过量的化肥、农药等，以保护地下水资源的水质；最后，加强城市节约用水，并大力宣传地下水资源的重要性。由以上内容可以看出，建设节水型社会体系可实现地下水的保护和污染治理的目标。