主管:中華人民共和國水利部  主辦:水利部黃河水利委員會
水與中國
當前位置:主頁> 科技博覽 >

地下水中主要污染物治理的常見方法概述

作者:陳 強 發布日期:2019-10-09 10:38

  摘 要:近年來,地下水污染治理技術成為研究的熱點。通過介紹我國目前地下水開采引發的地下水污染狀 況以及地下水的預防措施和治理技術,希望提高全民對地下水污染的認知。同時,綜合多種因素,根據不同的污染成分采用合理的修復技術對污水進行分層處理,將不同水質的水供給不同的用水對象,提高用水效率,既可以 節約資金又可以達到預期的治理目的。  

  關鍵詞:地下水污染;污水治理;分層處理

  1 問題的提出

  較之湖泊、河流中的淡水資源,廣泛埋藏在地面以下各種狀態的水資源更為豐富,對人類的生活和生產也有著重大意義。近年來,大量開發與利用地下水來滿足人類生存發展、經濟建設的需求,但卻改變和破壞了自然環境,引發負環境效應。據統計,全國地下水超采量已由 20 世紀 80 年代的每年 100 億 m3 增加到每年 228 億 m3 ,地下水超采面積由 5.6 萬 km2 擴展到 18.0 萬 km2[1] 。周學志 [2] 根據 1984 年的調查資料,以開采量與可開采資源量的比值(開 采程度)分析指出,即使水資源豐富,開發潛力較大的地區大量開采地下水也會引起十分突出的地下水水位下降。地下水位的過度下降也會引起海水或咸水入侵,惡化水質。

  同時,隨著人口增長,經濟高速發展,大量生活、工業廢水排放,由于管理不嚴、治理不當而導致地下水不同程度 的污染。通過中國知網數據庫查找“地下水污染”統計 1973 — 2017 年與此相關的國內論文數量分布(見圖 1),可以得出地下水污染受到越來越多的研究人員及相關工作人員的關注,也表明國內地下水污染問題亟待解決。

QQ截圖20191008161831.jpg    2 地下水污染簡介   

  2.1 地下水污染定義  

  關于地下水污染的定義,目前國內外還沒有比較統一的說法。有學者主張凡是在人類活動影響下,地下水變化朝著水質惡化方向發展的現象,統稱為“地下水污染”。不管此種現象是否使水質惡化達到影響使用的程度,只要 這種現象一發生,就應該視為污染 [3] 。就污染而言,主要指水的物理、化學和生物性質的改變。因此呂書君 [4] 認為 地下水污染的定義應該是,人類活動使地下水的物理、化學和生物性質發生改變,從而限制或妨礙地下水在各方面 的應用。

  熊玲 [5] 在此基礎上提出,處在特殊的地質背景中, 在水巖長期的相互作用下,天然地下水中某些組分濃度相 對富集或是貧化而超過或低于水質標準的現象,不應稱為 地下水污染,而應稱為“天然異常”,或者說屬于一種原 生態的污染。方玉瑩 [6] 基于國內外學者研究基礎上定義地下水污染是,在人類活動的影響之下,地下水中所含的污染物質超過地下水本身的自我凈化能力,使地下水的組成 及其性質發生變化,從而使地下水環境惡化的現象。作者 認為,只要地下水直接或間接地對人類健康產生危害或水 質不能滿足人類的需要就屬于“地下水污染”。

  2.2 污染現狀

  我國地下水污染有以下 3 個特征:在我國有 400 多個 城市開采地下水,大、中城市中,約有 50% 的市區地下水污染嚴重,所以區域性地下水污染問題突出;部分重點地區如經濟發達的工業基地和沿海地區地下水污染嚴重;農業生產過程中使用的化肥、農藥,城市垃圾填埋,工業污水等一些有典型污染源的場地地下水污染嚴重。 2014 年全國 202 個地級市開展了地下水水質監測見圖 2。依據 GB/T 14848 — 2017《地下水質量標準》,綜合評價結果為優良水質占10.8%,良好水質占 25.9%,較好水質 占 1.8%,較差水質占 45.4%,極差水質占 16.1%。主要超 標的物質為鐵、錳、“三氮”、氟化物、硫酸鹽等,個別監測點水質存在砷、鉛、六價鉻、鎘等重金屬超標現象。

  2016 年水利部 1 月《地下水動態月報》公布了對全 國主要平原的淺層地下水的水質調查結果:無Ⅰ類水, Ⅱ ~ Ⅲ類水占總數的 19.9%,Ⅳ類水 32.9%,Ⅴ類水占 47.3%。“三氮”污染情況較重,部分地區存在一定程度的 重金屬和有毒有機物污染。   

  2.3 污染源   

  國內外學者對于污染源的研究,大多包括工業、農業 和生活等方面普遍存在的污染源。刁徐笑總結了國內外城 市地下水污染的主要影響因素:水文地質條件、地下水埋 深、植被覆蓋、氣候條件、城市建設以及工農業等,這些 或污染地下水,或加劇地下水污染 [7] 。地下水位的下降所 引發的海水倒灌以及淺層咸水對深層淡水的污染。呂書君 強調采礦活動對地下水的污染是極其嚴重的 [4] ,采礦的同 時伴隨著無目的的地下水開采,造成地下水超采,以及突 發性的環境災難所引起的環境污染不可忽視。   

  3 地下水污染的常見治理方法  

  地下水埋藏在地表以下,一經污染便難以清除。所以 地下水的防治要堅持“以防為主,防治結合”的原則。預 防措施主要包括:加強相關法律法規的建設,加大宣傳力 度;加強地下水監測是地下水合理利用的重要基礎;統籌 規劃,合理開發地下水。 對于地下水污染的治理主要分為治理污染源和修復污染的地下水 2 類。治理污染源則需要依靠采取相關預防措 施來避免或減少地下水污染。在治理污染的地下水過程中 不可避免地涉及對已污染的地下水進行處理,因此水體修 復技術是當前研究的熱點,發展至今也形成了較為系統的 技術體系。目前比較典型的地下水污染修復技術有十幾種, 根據技術原理分類,即物理法修復技術、化學法修復技術、 生物法修復技術和復合修復技術(復合修復技術是兼有以 上 2 種或多種技術屬性的污染處理技術)[8] 。根據修復處 理的方式分類,即原位修復技術、異位修復技術和監測自然衰減技術 [7]。   

  地下水開發引發的負環境效應很大程度是因為人們缺乏對地下水污染程度的正確認知從而無法對地下水進行統籌規劃,管理應用。吳劍鋒 [9] 提出將不能利用的水變為可 利用的水并根據不同水質的水供給不同的用水對象。污染物在地下水中通過對流、彌散、擴散及延遲作用形成特有的溶質分布。數據顯示,城市地下水中污染物質檢出普遍, 多種污染物質的檢出率大于 25%[2] 。據于此可以將地下水污染治理按照不同污染成分進行分層處理。以美國印第安納州的超級基金場的地下水污染為例,在其場地修復計劃中采用了按不同污染成分進行分層處理的方法:首先以氯 代物為基礎修建污染羽控制井,防止污染擴散;然后促進 包氣帶中有機化合物的生物降解;最后建立水平土壤蒸汽 分離系統,清除易揮發的有機物 [10]。 地下水的污染可分為 3 大類,即金屬污染、非金屬污 染(主要是“三氮”超標)和有機物污染。

  3.1 金屬污染修復

  重金屬因其含有劇毒而且難降解而難以處理,尤其是 礦坑的排水含有大量重金屬。臺灣學者提出的泥炭生物屏 障修復技術能有效去除溶解性重金屬,如銅、鉛等 [11] ;電 動修復技術能使金屬離子在電場作用下發生定向遷移;植 物處理法也可處理多種金屬離子。  

  3.2 非金屬污染修復(三氮)  

  近年來,為滿足農業增產需要,我國地下水中“三氮” (氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽)居高不下 [12] 。注氣 — 土壤 氣相抽提技術(SEV)可用于揮發性農藥污染物,更廣泛 地講,適用于處理揮發性有機物的修復技術也適用于處理 “三氮”污染物。   

  3.3 有機物污染修復 [12 - 16]   

  有機物的污染是地下水污染中最為普遍也最為嚴重的污染問題,因此有機物污染修復技術一直是國內外學者研究的熱點。目前的污水修復技術大多適用于有機物污染的 處理。原位曝氣技術(AS)是去除地下水揮發性有機物最有效的方法。有機黏土法和電化學法對吸附性較強的有機 物的處理效果比較好。被動收集法和抽出處理法都是比較 有效的處理密度較輕有機物污染(如油污)的方法。流線控制法則適用于密度比水大的大批量有機物污染處理。空氣沖洗可有效處理烴類污染物。生物修復技術(BS)是處 理地下水及包氣帶土層有機污染的最有效也最有前途的方 法。原位化學修復氧化技術(ISCO)就是用氧化劑(常用 的氧化劑包括高錳酸鹽、Fenton 試劑、O3 和過硫酸鹽等) 氧化大多數有機物,朱琨等人研究的以二氧化氯為主的混 合氣(大部分二氧化氯和少量氯氣、臭氧、過氧化氫的混 合氣)也是一種經濟有效的氧化劑,它不但成本相對低,而且能有效降低石油及苯系類污染物。 滲透性反應屏修復技術雖然可以根據污染物的種類和 污染物的濃度等選擇合適的反應裝置,是一種典型的分層 治理技術,但需定期清理,檢查更換,而且更換裝置麻煩, 更換過程中會產生二次污染 [8] 。因此,根據污染物類型來 采取相應的修復技術對污染的地下水進行治理,目的性強, 層次分明,資源能得到合理配置。同時,污染的地下水不需要得到徹底凈化,就可以根據不同的要求供水對象進行 供給,如利用微咸水進行灌溉等。 然而,水體修復技術終究治標不治本,唯有統籌規劃,合理利用地下水資源,恢復地下水自我修復能力,再輔以人工治理方法,才能實現地下水可持續開發利用。

  4 結 語  

   地下水污染是一個全球性問題,不是單獨一個國家或個人就能解決的。在我國,20 世紀 60 年代以來,地下水污 染引發相關部門和科研單位的極大關注,并進行大量研究工作,在治理污水過程中也取得了較好的結果。所以,對地下水污染防治經驗的整理和總結是十分有必要的,普及防治地下水污染的教育,提高全民對地下水污染的認知, 調動全民力量保護地下水資源。 

瀏覽更多相關資訊敬請關注水與中國微信公眾號
【如何關注水與中國雜志微信公眾號】——方法一:打開微信直接“掃一掃”圖上的二維碼即可。方法二:打開微信,并點擊“通訊錄”并點擊右“公眾號”選項;在“公眾號”頁面里面,點擊右上角的“+”號選項;在“查找公眾號”頁面里面的搜索框里輸入“水與中國雜志”,并點擊“搜索”按鈕;在“搜索”結果里選擇第一個,即水與中國雜志微信公眾號,點擊關注“進入公眾號”即可。
【下次如何打開你關注的水與中國雜志公眾號呢?】——進入“通訊錄”頁面后,點擊“公眾號”;在這里您可以找到您已經關注過的水與中國雜志公眾號。
來源:《浙江水利科技》 編輯:李楠
江苏7位数彩票开奖