城市地下水污染的修复治理路径研究

李天进，刘 栋

（烟台市生态环境局招远分局，山东烟台 265400）

现阶段城市的发展需要多种类型的社会结构组成，在京津冀、江浙沪和港澳台等地区城市中，工业企业的发展迅速，但是所带来的城市地下水污染也相对比较严重，地下水污染也会污染土壤和其他水体。由于地下水具有隐蔽性、长期性和难以恢复性的特征，在对地下水进行治理过程中，面临着地下水质样本的获取困难、污染源的识别困难、分析技术的要求高、治理困难，即便将污染源全部清理干净，地下水质的恢复也是一个漫长的过程。对此，为进一步提高城市地下水污染的防控力度，提高地下水污染检测与修复治理路径，将以工业城市地下水污染为背景，对其地下水污染物和污染修复治理路径进行探究。

1 城市地下水污染的特征与危害

1.1 城市地下水污染特征

1.1.1 隐蔽性

城市地下水与地表水相比，因地理环境与结构的不同，所以污染问题难以被常规监测方法所发现。例如，地表水若遭到污染则可以借助观察颜色、气味和水生动植物等方法进行检测，但是若地下水遭到污染，则需要通过钻孔取样的方式获取污染信息，从近几年发生的城市地下水污染问题可知，多数地下水污染皆在出现明显的社会影响和地表水污染等问题后才会得到关注，由此可知城市地下水污染具有隐蔽性特征[1]。

1.1.2 长期性

由于地下水在含水层中的运动特征较为复杂，并且在大部分时间地下水的运动情况都是较为缓慢的，因此，城市地下水污染具有长期性，运动的迟缓意味着交换能力较差，进而就意味着即便在污染后采取相关的治理修复措施，对污染源头进行了彻底清除，地下水的水质也难以在短期内完全恢复。

1.1.3 不可逆性

城市地下水的不可逆性是指其流动性与净化能力较差，通常无法通过常规的污染检测方式提前预防，污染问题皆需要经过较长时间的演变才可被发现，因此会在一定程度上增加污染检测的修复和治理难度。因此，现阶段对城市地下水污染控制皆集中在污染源头，通过控制企业排放的方式实现地下水污染的治理。

1.2 城市地下水污染的危害

1.2.1 对周边地区的危害

城市地下水污染会流经周边地区，对地表水和抽取地下用水造成污染。其中，地表水污染多会造成自然界动物的危害，同时还会对周边地区的植物产生一定影响，而抽取地下用水则会对地区下的农户和灌溉庄稼造成影响，进而使农户的身体健康遭到威胁，降低农作物的产量与质量。

1.2.2 对城市的危害

通常城市用水皆来自城市周边地区的地下水或地表水，通过一系列净化和过滤使其达到饮用水的标准，但是若城市污染地下水流经城市饮用水水源地，则会直接对净化后的水质造成影响，当饮用水被有机物质污染后，会间接造成饮用者的肝癌、胃癌、肝炎以及结肠癌等疾病[2]。此外，由于地下水被污染，会导致水质下降，在工业生产时则会提高用水处理的费用，影响产品的质量，并且还会造成区域地下水资源可利用的程度下降，从而会为当地区域经济的投资与发展规划造成一定的阻碍，进而间接造成区域经济的损失。

1.3 常见的城市地下水污染物类型

虽然不同条件城市的地下水污染物的具体类型存在一定的差异，但常见的城市地下水污染物类型大同小异，主要为城市中垃圾填埋场周边污染以及工业三废造成的污染，其中垃圾填埋场造成的污染主要是因为垃圾在卫生填埋后，会产生甲烷以及渗滤液等次生产物，未能及时、有效的处理则会渗入到土壤之中，进而使渗滤液中重金属、细菌等进入到地下水中形成污染。而工业三废造成的污染则是对工业生产产生的废气、废水、固体废物未能进行治理实现达标排放，废气直接排放到大气之中，经由大气循环进入城市水循环；氨氮浓度等超标的废水排入水体之中形成污染，固体废物在存放的过程中会由于雨水的淋滤和分解作用，进入土壤内部进而影响地下水。

2 城市工业污染的现状与污染源

2.1 城市化工场地现状

以我国京津冀地区的化工企业为例，该地区属于重化工产业地区，辖区内拥有以沧州、天津以及唐山为代表的众多化工产业基地，并且还拥有20余个大型化工园区，辖区内分散经营危险化学物品的生产单位万余家，具有众多潜在的化工污染源。近年来，随着城市空间管理规划和产业变动，多数化工企业已经从城市搬出，由于后续的管理工作问题导致废弃厂区的设备和生产残留仍未得到良好的解决，在经过长时间的环境影响下，化学污染物将会逐渐渗透进厂区的地下水，并不断对厂区土壤和地下水造成侵蚀。对此，该地推出几项重点治理京津冀地区的地下水污染防治政策，以期协助化工企业进行废弃厂区的治理。

2.2 污染物方面

2.2.1 NAPL

当地区下地下水所含有机污染物浓度大于其溶解度的1%时，便有可能存在非水相液体即NAPL。城市化工地区典型NAPL 可分为以苯系物为主的LNAPL（light non-aqueous phase liquid， 轻质非水相液体）和以氯代烃为主的DNAPL（dense nonaqueous phase liquid，重质非水相液体）。NAPL 仍是现阶段城市地下水污染修复的难题，特别是DNAPL，其污染具有在地下水中不断向下迁移的态势，并在沉积的过程中吸附到低渗透地层中，成为地区水下长期存在的二次污染源，若不及时治理容易造成反向扩散污染问题，增加原地下水修复所需的成本与难度[3]。

2.2.2 有毒副产物

在现有城市地下水原位修复活动中，经常会出现因有机物得不到完全降解而产生有毒副产物的情况。例如三氯乙烯发生的脱氯还原反应，在该反应过程中会生成毒性更高的氯乙烯。即使是苯也会在降解中产生乙醛等有毒的中间产物。从国外一些城市地下水治理工程的结果可知，忽略无污染物产生的有毒副产物极易造成场地修复后的二次污染，造成污染地区内多种污染物并存的现象发生。

2.2.3 新兴污染物

现阶段城市地下水污染物随着新材料领域的发展而出现多种不同的特殊污染源，例如常见的防腐剂、增塑剂以及表面活性剂等化学物质。目前，国内外针对城市地下水污染的相关法律法规与指导性文件均重点针对常见地下水污染物，而对新兴地下水污染物的修复治理标准仍不够完善。同时，一些适用于新兴地下水污染物的修复治理技术仍处于实验阶段，并不能确保可以完全达到修复目标的目的。例如全氟和多氟烷基物质因其具有较高的热稳定性和化学惰性，所以该类污染物易溶于水但难被自然界降解。

3 城市地下水污染的修复与治理路径

3.1 合理规划各流域的产业发展

为保障各地区的供水安全，应当做好城市供水网络的规划建设，同时加强企业间的规划关系，有效调整上下游具有污染排放可能的企业，通过迁移或产业整改的方式加强企业污染控制与管理。通过对本市地下水自然恢复能力的调查，结合地下水的流向和涉及地表水的关系不断提出合理的城市工业产业空间布局，并构建不断完善的科学地下水污染的补偿机制，通过重点控制上游区域的化工企业污染排放，降低对城市地下水的污染。此外，城市地下水的质量监督还应当做到企业、政府以及检测单位的相互监督，对可能影响城市地下水质量的活动各方皆有一票否决权，以期通过各方监督的方式逐步提高城市地下水的质量[4]。

3.2 健全地下水监测网络

为实现对于城市地下水污染的修复与治理，建立健全的地下水监测网络具有必要性。与发达国家相比，我国的地下水监测体系和网络建设相对较为滞后，监测网络建设的滞后造成了对地下水监测和开发利用的局限性。因此，为控制和降低城市地下水污染情况，提高地下水的利用效率，既要严格、科学地控制地下水资源的利用，还要在此基础上，提高对于地下水环境监测的重视程度以及投入力度，充实、完善现有的地下水监测网络，实现地下水监测质量的提升、效率的提升以及对地下水情况的实时掌控。对于地下水重点污染区域，除了要提高监测力度之外，还应对地下水信息以及动态变化特征进行定期的调查、研究与分析，通过严谨的科学分析为后续地下水利用效率的提高提供参考与指导，从而实现地下水资源的可续性发展，进而实现社会以及经济的可持续性发展。

3.3 ISTD

ISTD 是色谱测量中的内标法，该技术可在需要治理的区域地下布设间接或直接的加热装置，使污染地下水的有机污染物能够转化成气相污染物质，并借助配套设备给予抽采和集中治理。现阶段该技术多用于具有低渗透性城市污染地层中的NAPL 去除活动，特别是对DNAPL 的治理效果尤为显著。DNAPL 污染源会在地下水的作用下向下迁移逐渐形成多个DNAPL 滞留区，从而不断溶解释放形成一个区域性的污染源。因使用设备不同，ISTD 可结合传热方式将治理方法分为蒸汽热脱附、电阻热脱附和热传导热脱附等三种方法，同时ISTD 还可以结合运行温度将其分为高温热脱附和低温热脱附两种。其中，高温热脱附技术的最佳使用范围为315～340℃，而低温热脱附技术的最佳使用范围为95～315℃。ISTD 是否可以有效除去NAPL 和污染羽中残留的污染物，且明显降低渗透性介质中地下水污染物的反向扩散情况，是当前ISTD 技术使用效果的评估重点。ISTD 技术虽具有较高的修复效率和较低的修复时间，但是需要较高的资金投入和运行维护成本的支出才能够发挥该技术的应用效益，具有一定的使用局限性。

3.4 增溶增流

现阶段城市地下水NAPL 污染物的增溶增流能够借助表面活性剂强化含水层的方式给予修复。该技术需要以井间水动力条件为基础，使治理用表面活性剂冲洗液能够完全冲刷到含水层的各个NAPL 污染区域，由此提高污染物的地下水水相溶解度，增强其在地下水环境中的迁移性能，以此达到加速地下水污染源的释放和去除过程，实现含水层修复的目的。传统用于城市地下水污染的单一表面活性剂及其冲洗模式实际处理效率较低并且修复成本过高，由此可通过改良活性剂的方式提高体系的表界面活性以及胶束结构，使其能够在治理新兴污染物时具有更高的增溶增流性能[5]。为达到更为良好的去除污染物的目的，现阶段表面活性剂强化含水层修复技术常与其他修复技术相结合，并作为地下水修复技术的辅助技术。从该技术的应用角度出发，其活性剂的种类、复配剂量和复配方式都将会影响其表面活性剂强化含水层修复效果，因此在制作活性剂的过程中应当注意复配比例。

3.5 缓释长效修复技术

借助缓释材料提出的地下水污染修复技术可作为ISCO 的辅助或替代选择，例如使用ISCO 使城市地下水污染物的浓度快速下降，然后使用缓释材料进行长久修复，即可预防ISCO 技术的多次药剂注入操作所带来的二次污染[6]。同时，因缓释材料具有一定的持续性和缓慢释放能力，能够在地下水空间中起到较高的治理效率和修复长效性，可以有效避免地下水含水层土壤出现堵塞和污染物反弹与拖尾等情况发生。但是现阶段适用于新兴地下水污染物材料的缓释氧化剂多处于实验阶段，并未将该技术应用到实际的城市地下水污染治理工作中。例如在京津冀某化工厂的地下水苯污染治理活动中，便开展基于ZVI 活化的硫酸盐缓释材料实地试验，在试验过程中投加的缓释材料在前4个月的监测中，其地下水苯浓度出现一定程度的下降，但是实际下降结果仍在监测记录中。

4 结束语

现阶段城市地下水污染源多为新兴产业所排放的特殊污染物，通过传统方法已经无法及时准确地对其污染程度进行检测，并无法完全对污染物进行根治，容易造成地下水的二次污染。对此，对几种适用于新兴污染物污染城市地下水的治理方法进行分析，明确治理技术的应用以及发展现状，为新兴地下水污染治理技术的发展提供参考。