水文地球化学分析

地下水受到污染后的修复技术研究
概况
我国的环境污染问题比较突出，生态环境脆弱，经济的发展使废物的排放量不断增大，使土壤和地下水的污染日益加重。

如废水的排放、工业废渣和城市垃圾填埋场的泄漏、石油和化工原料的传输管线、储存罐的破损、农业灌溉等都有可能造成土壤和地下水的污染，使本来就紧张的水资源短缺问题更加严重。

特别是北方城市，地下水在供水中占有很重要的地位，地下水的污染加剧了水资源的短缺，所以地下水污染的研究工作迫在眉睫。

随着经济的快速发展，经济实力的不断提升，对地下水污染开展调查、进行污染控制甚至治理已经逐渐成为可能。

地下水污染的控制与修复是我们面临的新的、极具挑战性的重要课题，需要进行多学科交叉和联合攻关。

水的污染问题已经引起了人们的普遍关注，长期以来，我国把主要的注意力和研究、治理工作集中在地表水的污染，国家投入了大量的人力和物力进行地表水污染的防治，取得了一定的成效。

而地下水污染由于其隐蔽性、复杂性、难以控制和治理的特性，以及治理、修复费用巨大，地下水污染的修复在我国尚未展开。

近年来，随着一些突发地下水污染事件的发生，地下水污染问题也越来越引起人们的关注，国家有关部门也开始把地下水污染研究列为工作内容。

如国土资源部已开始进行全国地下水污染的大调查；国家环保总局和国土资源部联合开展了“全国地下水污染防治规划”；在不同层次的科研项目中也出现了地下水污染控制和治理方面的课题。

含水层的污染是一个缓慢的过程，污染具有累积和滞后效应，有
时在泄漏发生数年、甚至数十年后才会发现，如大多数的垃圾填埋场渗滤液泄漏导致的地下水污染等。

所以，首先需要进行污染源的辨析、污染途径的分析、污染物在地下的迁移转化机理研究。

在此基础上，开展地下水污染的控制、污染的修复工作。

地下水污染源成因分析
按照污染物产生的类型，可以将地下水污染源分为：工业污染源、农业污染源、生活污染源和自然污染源。

工业污染源
工业污染源主要指未经处理的工业“三废”，即废气、废水和废渣。

工业废气如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等物质会对大气产生严重的一次污染，而这些污染物又会随降雨落到地面，随地表径流下渗对地下水造成二次污染，未经处理的工业废水如电镀工业废水、工业酸洗污水、冶炼工业废水、石油化工有机废水等有毒有害废水直接流入或渗入地下水中，造成地下水污染；工业废渣如高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、硫铁渣、电石渣、赤泥、洗煤泥、硅铁渣、矿场尾矿及污水处理厂的淤泥等，由于露天堆放或地下填埋隔水处理不合格，经风吹、雨水淋滤，其中的有毒有害物质随降水直接渗入地下水，或随地表径流往下游迁移过程下渗至地下水中，形成地下水污染。

农业污染源
农业用水占全部用水量的70％以上，污染的影响面广泛。

一是过量
施用农药、化肥，残留在土壤中的农药、化肥随雨水淋滤渗入地下，引起地下水污染；二是由于地表水污染严重，农业灌溉使用被污染的地表水，造成污水中的有毒有害物质侵蚀土壤，并下渗到地下水中，造成污染。

生活污染源
随着我国城镇化步伐的加快，生活垃圾与生活污水量激增，由于无害化处理率低，造成对陆地生态环境和水生态环境的严重污染。

我国每年累计产生垃圾达720亿吨，占地约5．4亿平方米，并以每年占地约3 000万平方米的速度发展，全国已有200多个城市陷入垃圾重围之中。

由于生活垃圾没有进行有效分类，大量有毒物质及危险废弃物与生活垃圾一起混合填埋，以及垃圾填埋处理技术落后、垃圾填埋选址不当等原因，垃圾填埋场的渗漏已经造成地下水的严重污染，成为地下水的主要污染源之一。

同时，大量未经处理的生活污水，在严重污染地表水的同时，通过下渗也对地下水造成了不同程度的污染。

自然污染源
在有些地区，由于特殊的自然环境与地质环境，地下水天然背景不良，有毒有害成分超标。

根据中国地质环境监测院调查统计，我国部分地区分布有高砷水、高氟水、低碘水等。

全国约有1亿多人在饮用不符合标准的地下水，使这些地区长期以来一直遭受皮肤癌、地甲病、地氟病、克山病等地方病困扰。

污染地下水的修复技术
泵-抽处理方法
此方法是地下水处理中常用的方式，它首先是把污染地下水抽出地面，然后再进行地面处理，该方法的优点为抽上地面的污染地下水容易通过各种方法处理，并且处理污染物彻底，不过在用泵-抽处理方法的时候，地下的一些污染物(如一些卤代有机物形成的非水溶相的液体)比水的密度大且很难被生物降解，并且用泵抽的方式抽出地面也非常艰难，地面和地下环境扰动很大，很易造成地面下沉，许多污染物在水中的溶解度相当低，极难从地下冲洗出来；污染物通过扩散进入地下水滞留区，冲洗十分困难；将吸附在土壤上的污染物冲洗下来是一个相当慢的过程。

由于含水介质的差异，很难预测污染物运动的路径。

用泵-抽处理方式一般要运行几十年甚至上百年，运行成本很高。

加药法(化学处理法)
通过井群系统向受污染的水体灌注化学药剂，如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无几化合物形成沉淀等。

通过各种化学反应使有害污染物转变为无害、毒性小的及稳定性好的物质。

此方法在地表污水处理中应用较多，如氰氧化和脱氯是最典型的化学处理方法。

但此方法在应用中要特别注意中间产物和最后产物的毒理效应，防止其对环境造成更大的负面影响。

曝气法
有些地方的垃圾渗滤液中有机烃类污染物含量很大时，可将空气或氧气通过注入井注入受污染区域底部，使地下水中的挥发性或半挥发性的有
机污染物由溶解相向气相转变，随气泡一起上升溢出，再用集气系统将气体收集处理。

并且冲入空气，还有利于水中微生物对有机污染物的有氧降解。

理论上只要整个受污染区被冲洗过，烃类污染物都会被去除。

此方法操作较困难，投资大，在使用时要权衡其经济效益。

土壤改性法
利用土壤中的粘土层，通过注射井在原位注入表面活性剂和有机改性物质，使粘性土转变为有机粘土，这种有机粘性土能有效的吸附地下水中的有机污染物。

然后利用现场的微生物，降解富集在吸附区的有机污染物，从而彻底消除地下水的有机污染物。

此方法施工方便，投资小，对治理有机污染的地下水是一种有效的方法，但由于其吸附作用的有限性，和其它的方法结合使用效果更好。

生物修复法
此方法包括微生物修复和植物修复两种方式。

微生物修复法就是采用工程化方法利用微生物将土壤、地下水及海洋中的有毒有机污染物“就地”降解CO：水或转化成无害物质称为原位生物处理技。

采用的主要措施有：①添加微生物营养盐，提供电子受体。

③提供代谢底物诱导共代谢酶。

④接种微生物。

各种措施的应用根据污染物的具体情况而定。

植物修复法是利用植物对污染物的转移、改变、积累、固定及破坏作用，使地下水中的污染物得到有效的去除，通8常与其它各种方法结合使用。

其优点在于费用省、环境影响小、处理范围广、能最大限度地降低污染物的浓度，是一种很有应用前景的污染物修复技术。

可渗透反应墙
可渗透性反应墙是国外研究较多的一种地下水污染的原位处理技术。

由反应单元和隔水漏斗两部分组成，其中反应单元用来放置反应介质(如铁屑、活性炭、沸石及微生物等)。

污染物靠自然水力传输通过预先设计好的介质时，溶解的有机物、金属、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除。

连续墙式PRB 即在污染地下水下游区域内安装渗透墙，此种结构适于处理地下水污染的羽状体较小的情况，墙体必须囊括整个羽状体的宽度和深度。

隔水漏斗-导水门式PRB 将隔水漏斗嵌入隔水层中，引导地下水流进入导水门，将水流汇聚后再通过渗透反应介质进行处理，从而防止污染羽状体通过渗流进入下游未污染区域。

但是具有局限性，工程设施投资大，设备不可循环再用；反应材料受容量限制，可能需定期更换；受技术限制，反应墙深度和宽度受限；随着有毒金属、盐和生物活性物质在PRB 中不断地沉积和积累；PRB 会逐渐失去其活性；如果反应介质的浓度过高，可能会使地下水产生二次污染；通常仅适用于地下水中溶解性有机污染物。

结语
地下水资源是水资源的重要组成部分，在我国北方地区地下水的供水意义非常重要。

因此，开展地下水污染控制与修复的研究对于水资源的可持续利用具有重要意义。

我国地下水的污染非常严重，存在着大量的污染场地，这些污染场地的类型不同，主要污染物、污染机理和特性复杂，因此污染的控制方法和修复技术可能不尽相同，需要开展研究。

随着经济的
发展，地下水污染场地的控制与修复工作将会有很大的实际需求。

在研究的基础上，对不同类型的地下水污染场地开展目标管理非常重要。

首先要开展地下水污染场地的调查，建立污染场地的地下水监测网，并定期实施监测分析；进行不同级别、不同层次的地下水污染防治规划，以污染预防为主，建立地下水污染的预警系统；积极开展地下水污染控制与修复的研究工作，包括污染控制与修复技术、污染场地的修复基准和标准等。

发达国家地下水污染控制与修复已经是研究的热点和前沿，而且有许多工程实例。

我国在这一领域的研究刚刚起步，急需借鉴发达国家的经验，结合自己具体的条件，开展研究工作。

地下水污染场地污染的控制与修复涉及水文地质学、环境工程等学科，需要进行学科交叉，联合攻关。

2016-2017学年第二学期
课程名称：水文地球化学专业：地质工程
年级：地质-三-班
任课教师：
学号
姓名：
地球科学与工程学院。