第頁地下水污染與防治報告地下水污染與防治的研究進(jìn)展

摘要。地下水是人類寶貴的淡水資源，由于受到人類活動的影響，目前卻在遭受著日益嚴(yán)重的污染，地下水污染防治迫在眉睫。本文通過介紹地下水資源現(xiàn)狀、地下水污染狀況、污染的途徑和污染防治的研究進(jìn)展，提出了幾種治理地下水污染的技術(shù)方法，例如，微生物修復(fù)技術(shù)，原位修復(fù)技術(shù)，地下水原位治理的滲透性反應(yīng)墻技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地下水污染；防治；研究進(jìn)展；

abstract：groundwaterisakindofpreciousfreshwaterresource.however，groundwaterisbecomingseriouslypollutedduetohumanactivitiessothatthemeasureofpreventinggroundwaterpollutionmustbetaken.throughintroducinggroundwaterresourcesituation，groundwaterpollutionsituation，pollutionwaysandprogressinpollutionpreventiontoproposeseveralmanagementintechnologyofgroundwaterpollution.suchasmicrobialremediation，siturepairtechnologyandpermeablereactivebarriertechnologyofgroundwaterinsitutreatment.keywords：groundwaterpollution；prevention；researchprogress；

第一章前言

1.1日益嚴(yán)峻的地下水環(huán)境問題

地下水是水資源的重要組成部分，已經(jīng)成為城市和工農(nóng)業(yè)用水的主要水源。在干旱、半干旱地區(qū)，地下水則是主要的，甚至是唯一的可用水源。在全國660多個城市中，利用地下水作為飲用水的城市有400多個，全國有近1/3人口飲用地下水。由于地下水自凈能力較弱，一旦受到污染，將難以更新和恢復(fù)，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，直接對人類及其活動造成危害。大量未經(jīng)處理或未達(dá)到一定排放標(biāo)準(zhǔn)的生活和工業(yè)污水的無序排放、工業(yè)廢水和城市垃圾填埋場滲濾液的泄漏、農(nóng)藥化肥的生產(chǎn)及超量施用、生活和工業(yè)有害固體廢棄物的隨降雨入滲，致使中國地下水污染的問題日益突出。因此，了解地下水的污染現(xiàn)狀，加強(qiáng)對地下水污染的防治，開發(fā)相應(yīng)的一些高新技術(shù)來挽救我們?nèi)找鎼夯牡叵滤h(huán)境，是我們當(dāng)前所面臨的一項迫切的任務(wù)。

隨著人口的增長和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對水資源的需求量也大幅度增長。近30年來，我國地下水的開采量以每年25億立方米的速度遞增，全國有400個城市開采地下水，40%的耕地部分或全部依靠地下水進(jìn)行灌溉，地下水的供給量已經(jīng)占到了全國總供水量的20%，北方缺水地區(qū)占到了52%，在華北和西北城市供水中占到了72%和66%，有些城市基本上是依靠地下水來滿足對水資源的需求。而在廣大的農(nóng)村，地下水更成為主要的飲用水源。對地下水資源的過度開發(fā)利用，導(dǎo)致地下水位下降，水源枯竭，有些地區(qū)還形成了嚴(yán)重的地下水漏斗。根據(jù)國土資源部發(fā)布的《我國主要城市和地區(qū)地下水水情通報（2005年度）》，2005年在具備系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的171個地下水漏斗中，漏斗面積擴(kuò)大的就有65個，占到了統(tǒng)計數(shù)的38%，面積擴(kuò)大了6736平方公里，僅河北滄州第Ⅲ承壓含水層漏斗面積就擴(kuò)大了2089平方公里，最大水位埋深達(dá)到101米。由此導(dǎo)致了濕地消失、植被死亡和土地沙漠化等嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難，以及地面沉降、巖溶塌陷、海水入侵等自然災(zāi)害的頻頻發(fā)生。地表環(huán)境污染加劇引發(fā)地下水污染，構(gòu)成對人體健康和生命財產(chǎn)安全的嚴(yán)重威脅。根據(jù)中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院公布的信息，目前，我國地下水污染呈現(xiàn)由點(diǎn)到面、由淺到深、由城市到農(nóng)村的擴(kuò)展趨勢，污染程度日益嚴(yán)重。全國195個城市監(jiān)測結(jié)果表明，97%的城市地下水受到不同程度污染，40%的城市地下水污染趨勢加重；北方17個省會城市中16個污染趨勢加重，南方14個省會城市中3個污染趨勢加重。在一些地區(qū)，地下水污染已經(jīng)造成了嚴(yán)重危害，危及到供水安全。XX省XX縣區(qū)污水排放造成大面積地下水污染，附近一個村因長期飲用受污染的地下水，多數(shù)人患上當(dāng)?shù)匚丛羞^的特殊病癥，造成160人因飲用受污染的地下水而亡；淮河安徽段近5000平方公里范圍內(nèi)，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的淺層地下水面積僅占11%；由于地下水的嚴(yán)重污染，淄博日供水量51萬立方米的大型水源地面臨報廢，國家大型重點(diǎn)工程—齊魯石化公司水源告急，在首都北京，淺層地下水中也普遍檢測出了具有巨大潛在危害的ddt、六六六等有機(jī)農(nóng)藥殘留和尚沒有列入我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)的單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴等“三致”（致癌、致畸、致突變）有機(jī)物。這些“三致”有機(jī)物在我國東部其他城市和地區(qū)很可能同樣存在。

地下水超采與污染互相影響，形成惡性循環(huán)。水污染造成的水質(zhì)性缺水，進(jìn)一步加劇了對地下水的超采，使地下水漏斗面積不斷擴(kuò)大，地下水水位大幅度下降；地下水位的下降又改變了原有的地下水動力條件，引起地面污水向地下水的倒灌，淺層污水不斷向深層流動，地下水水污染向更深層發(fā)展，地下水污染的程度不斷加重。日益嚴(yán)峻的地下水環(huán)境問題已經(jīng)成為自然、社會、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。

1.2地下水污染源成因分析

按照污染物產(chǎn)生的行業(yè)類型，可以將地下水污染源分為工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、生活污染源和自然污染源。（1）工業(yè)污染源

工業(yè)污染源主要指未經(jīng)處理的工業(yè)“三廢”，即廢氣、廢水和廢渣。工業(yè)廢氣如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等物質(zhì)會對大氣產(chǎn)生嚴(yán)重的一次污染，而這些污染物又會隨降雨落到地面，隨地表徑流下滲對地下水造成二次污染，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水如電鍍工業(yè)廢水、工業(yè)酸洗污水、冶煉工業(yè)廢水、石油化工有機(jī)廢水等有毒有害廢水直接流入或滲入地下水中，造成地下水污染；工業(yè)廢渣如高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰、硫鐵渣、電石渣、赤泥、洗煤泥、硅鐵渣、選礦場尾礦及污水處理廠的淤泥等，由于露天堆放或地下填埋隔水處理不合格，經(jīng)風(fēng)吹、雨水淋濾，其中的有毒有害物質(zhì)隨降水直接滲入地下水，或隨地表徑流往下游遷移過程下滲至地下水中，形成地下水污染。（2）農(nóng)業(yè)污染源

農(nóng)業(yè)用水占全部用水量的70%以上，污染的影響面廣泛。一是過量施用農(nóng)藥、化肥，殘留在土壤中的農(nóng)藥、化肥隨雨水淋濾滲入地下，引起地下水污染；二是由于地表水污染嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)灌溉使用被污染的地表水，造成污水中的有毒有害物質(zhì)侵蝕土壤，并下滲到地下水中，造成污染。（3）生活污染源

隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的加快，生活垃圾與生活污水量激增，由于無害化處理率低，造成對陸地生態(tài)環(huán)境和水生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染。我國每年累計產(chǎn)生垃圾達(dá)720億噸，占地約5.4億平方米，并以每年占地約3000萬平方米的速度發(fā)展，全國已有200多個城市陷入垃圾重圍之中。

1.3地下水資源現(xiàn)狀

全國地下淡水的天然補(bǔ)給資源約為每年8840億m3，占水資源總量的三分之一，其XX縣區(qū)6560億m3，平原區(qū)2280億m3；地下淡水可開采資源為每年3530億m3，其XX縣區(qū)為1970億m3，平原區(qū)為1560億m3。按賦存介質(zhì)劃分，地下水主要有孔隙水、巖溶水和裂隙水三種類型，孔隙水天然淡水資源量每年2500億m3，可開采資源量每年l686億m3，巖溶水天然淡水資源量每年2080億m3，可開采資源量每年870億m3，裂隙水天然淡水資源量每私260億m3，可開采資源量每年971億m3?？傮w上，中國地下水資源地域分布差異明顯，南方地下水資源豐富，北方相對缺乏，南、北方地下淡水天然資源分別約占全國地下淡水總量的70%和30%。北方地區(qū)70%生活用水、60%工業(yè)用水和45%農(nóng)業(yè)灌溉用水來自地下水。據(jù)統(tǒng)計，全國181個大中城市，有61個城市主要以地下水作為供水水源，40個城市以地表水、地下水共同作為供水水源，全國城市總供水量中，地下水的供水量占30%。

1.4地下水污染狀況

中國90%城市地下水不同程度遭受有機(jī)和無機(jī)有毒有害污染物的污染，已呈現(xiàn)由點(diǎn)向面、由淺到深、由城市到農(nóng)村不斷擴(kuò)展和污染程度日益嚴(yán)重的趨勢。由中國118個大中城市近年來的地下水監(jiān)測結(jié)果得出，較重污染的城市占64%，較輕污染的城市占33%。在區(qū)域上，中國地下水“三氮”污染突出，主要分布在華北、東北、西北和西南地區(qū)，淮河以北10多個省份約有3000萬人飲用高硝酸鹽水，海河流域受污染的地下水資源量占地下水總資源量的62%，農(nóng)村約有3.6億人喝不上符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。

1.5地下水污染的途徑

1.5.1間歇入滲型

污染物通過大氣降水或灌溉水的淋濾，使固體廢物、表層土壤或地層中的有害或有毒組分，周期性地從污染源通過包氣帶深入含水層。這種滲入多半是呈非飽和狀態(tài)的淋雨狀滲流形式，或者呈短時間的飽水狀態(tài)連續(xù)滲流形式.此種污染，無論在其范圍或濃度上，均可能有季節(jié)性的變化。主要污染對象是潛水。

1.5.2連續(xù)入滲型

污染物隨污水或污水溶液連續(xù)不斷地滲入含水層。最常見的是污水聚積地段（污水池、污水滲坑、污水快速滲濾場、污水管道等）的滲漏，以及被污染地表水體和污水渠的滲漏。其主要污染對象也多半是潛水。

1.5.3越流型

污染物通過層間弱透水層以越流的形式轉(zhuǎn)移到其他含水層。這種轉(zhuǎn)移或者是通過天然途徑（水文地質(zhì)天窗），或者通過人為途徑（結(jié)構(gòu)不合理的井管、破損的老井管等），或者人為開采引起的地下水動力條件的變化而改變了水流方向，是污染水流通過大面積的弱透水層越流轉(zhuǎn)移到其他含水層。其污染來源可能是地下水環(huán)境本身的，也可能是外來的，它可能污染承壓水也可能污染潛水。研究這一類型污染的困難之處是難于查清越流具體地點(diǎn)及地質(zhì)部位。

1.5.4徑流型

污染物通過地下徑流的形式進(jìn)入含水層，即通過廢水處理井，或者通過巖溶發(fā)育的巨大巖溶通道，或者通過廢液地下儲存層的隔離層的破裂進(jìn)入其他含水層。海水入侵是海岸地區(qū)地下淡水超量開采而造成海水向陸地流動的地下徑流。此種形式的污染。其污染物可能是人為來源也可能是天然來源，可能污染潛水也可能污染承壓水。其污染范圍可能不很大，但其污染程度往往由于缺乏自然凈化作用而顯得十分嚴(yán)重。

1.6地下水污染防治的研究進(jìn)展

國外，尤其是歐美，自20世紀(jì)70年代以來在地下水污染點(diǎn)源污染治理方面取得了較大的進(jìn)展，涌現(xiàn)出了許多地下水污染的預(yù)防及治理方法。中國在地下水污染調(diào)查及地下水污染物遷移轉(zhuǎn)化模式方面已做了一些基礎(chǔ)性工作，但地下水污染治理技術(shù)剛剛起步，工程應(yīng)用實(shí)例不多。1980年初首先由XX省地質(zhì)局等單位在XX市XX縣區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究工作，并建立了中國第一個為預(yù)測地下水污染發(fā)展趨勢的地下水水質(zhì)模型。1982年武漢水利電力學(xué)院應(yīng)用伽遼金有限元法求解了在滲流區(qū)有抽水井條件下的二維溶質(zhì)遷移及在自由表面上有人滲補(bǔ)給時二維滲流中的溶質(zhì)遷移問題。此后，許多學(xué)者開始進(jìn)行這方面的理論和工程應(yīng)用研究。其中對流彌散模型是使用最多的數(shù)學(xué)模型，許多研究者將該模型加以修正以使模型適用于不同的工程情況。國家環(huán)保局與清華大學(xué)于1991年-1995年以山東淄博大武水源地石油類污染為研究對象，深人開展了一系列室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)研究，在lokm2范圍內(nèi)布置了213口抽水井和觀測井。監(jiān)測資料表明，該地區(qū)地下水中石油類污染物濃度平均達(dá)到1.0mg/l，最高達(dá)到30mg/l。

2004年3月，中國地質(zhì)調(diào)查局編制《中國首輪地下水污染調(diào)查評價》立項建議書。2004年4月，國家自然基金委地學(xué)部主持召開“地下水污染控制與修復(fù)戰(zhàn)略研討會”。2004年開始，國家環(huán)保局與國土資源部等決定編制《中國地下水污染防治規(guī)劃》，并在修改《水污染防治法》時補(bǔ)充了大量有關(guān)地下水污染內(nèi)容。2005年2月25日，國家發(fā)改委在重慶主持召開了“城市飲用水有機(jī)污染問題調(diào)研座談會”，擬編制《主要城市飲用水有機(jī)污染深度處理規(guī)劃>。2005年6月1日，《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》>正式實(shí)施，與現(xiàn)行的國標(biāo)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（1985年頒布）相比，檢測指標(biāo)由35項增加至93項，包括一些分量檢測，總項目達(dá)101項，其中常規(guī)檢測項目42項，非常規(guī)檢測項目59項。

胡國臣、張清敏等口1采用室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)法.研究了向土壤中摻入活性炭纖維對地下水硝酸鹽氮污染的防治效果。結(jié)果表明，將活性炭纖維摻人土壤中，可以強(qiáng)化土壤反硝化作用，防止硝酸鹽氮對地下水的污染。這種防治技術(shù)簡單、有效，并且能增加土壤的肥力和保墑能力。環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益皆佳。呂春玲、李燁等通過對XX市地下水污染現(xiàn)狀、污染源及污染途徑分析，認(rèn)為工業(yè)廢水、生活污水、固體廢棄物、農(nóng)藥和化肥等是造成地下水污染的主要原因，并針對XX市具體情況提出了相應(yīng)的水環(huán)境污染防治、水資源保護(hù)利用對策。姬亞東、張黎等通過對銀川地區(qū)1991年-2000年的地下水水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)地下水氮污染嚴(yán)重，其中尤以氨氮污染最為嚴(yán)重，對氮污染的成因作進(jìn)一步分析得出：引起潛水氮污染的主要因子是農(nóng)田大量施用化肥和地面污水下滲。引起承壓水氮污染的主要因子是大量開采承壓水造成的潛水對其越流補(bǔ)給，最后提出了相應(yīng)的防治措施。馬榮欣、張玉珍等根據(jù)XX省XX縣區(qū)地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，結(jié)合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（gbl4818—93）中的地下水質(zhì)量分類指標(biāo)，確定XX縣區(qū)地下水水質(zhì)評價指標(biāo)，在單項組分評價的基礎(chǔ)上，運(yùn)用內(nèi)梅羅指數(shù)法對XX縣區(qū)的地下水水源地的水質(zhì)進(jìn)行評價分級，針對污染現(xiàn)狀，提出科學(xué)合理的污染防治措施。張力、宗巖等以XX省地下水為研究對象，揭示了地下水環(huán)境存在的天然水質(zhì)不良、土壤鹽漬化導(dǎo)致的原生鹽漬化水環(huán)境問題及地下水污染、區(qū)域性地下水位持續(xù)下降等導(dǎo)致的次生地下水環(huán)境問題，并分別從開發(fā)和推廣節(jié)約用水的新技術(shù)及新工藝、對企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)評估和技術(shù)改造，減少工業(yè)污染排放、建立地下水水源保護(hù)工程及預(yù)警監(jiān)測工程、完善地下水開采法律及法規(guī)等方面，提出了地下水保護(hù)的主要對策。梁靖、鄭王瓊采用了單要素污染指數(shù)法和多要素綜合污染指數(shù)法評價了湛江馮村垃圾場對周邊淺層地下水的污染，提出了設(shè)立地下水污染防治分區(qū)，建立地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立地下水管理模型的防治對策，貫徹以防為主、防治結(jié)合的原則。陳詠芳、周小龍等通過分析XX市麥積區(qū)老虎溝垃圾填埋處理場地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合揮發(fā)酚彌散試驗(yàn)資料，對垃圾處理場滲濾液中揮發(fā)酚的運(yùn)移特征、污染地下水機(jī)理進(jìn)行了探討，為垃圾填埋處理場有效防滲提供了設(shè)計依據(jù)。畢桂超、孫紅繼通過對錦州地區(qū)地下水飲用水源水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，評價地下水飲用水源水質(zhì)現(xiàn)狀。針對部分水源水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象，分析其成因，并在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上從工礦企業(yè)污染源、生活污染源、養(yǎng)殖業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和不合理開采等幾方面進(jìn)一步闡述水源地潛在污染因素，在此基礎(chǔ)上從預(yù)防、治理、生態(tài)修復(fù)及加強(qiáng)監(jiān)管等方面提出地下水飲用水源污染防治對策。

第二章微生物修復(fù)

微生物修復(fù)技術(shù)是20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)和發(fā)展的治理環(huán)境污染的微生物工程技術(shù)。它以微生物的代謝活動為基礎(chǔ)，通過對有毒有害物質(zhì)進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，修復(fù)受破壞的生態(tài)平衡以達(dá)到治理環(huán)境的目的。微生物修復(fù)的關(guān)鍵是能針對處理體系中的污染物找到相應(yīng)的高效降解菌株。在水污染治理中，高效菌株既可以從長期污染的水體或廢水生物裝置中篩選、分離、富集培養(yǎng)得到，也可以通過誘變、原生質(zhì)體融合、基因工程等技術(shù)來構(gòu)建。因其可以施行原位治理，并以其技術(shù)可行和成本相對低廉而己被人們普遍接受強(qiáng)，具有廣泛的發(fā)展前景。

2.1微生物修復(fù)技術(shù)治理污染問題的特點(diǎn)

科技的發(fā)展也充分證明微生物修復(fù)技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的理想武器，這一技術(shù)在解決環(huán)境問題過程中所顯示的獨(dú)特功能和顯著優(yōu)越性充分體現(xiàn)在它是一個純生態(tài)過程。微生物修技術(shù)在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和等顯著優(yōu)點(diǎn)。隨著生物技術(shù)研究的進(jìn)展和人們對環(huán)境問題認(rèn)識的深入，人們已越來越意識到，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，為從根本上解決環(huán)境問題提供了無限的希望。目前微生物修復(fù)技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、污染環(huán)境的修復(fù)和污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護(hù)的各個方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用微生物技術(shù)處理污染物時，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮?dú)?。利用微生物方法處理污染物避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。特別是現(xiàn)代微生物技術(shù)的發(fā)展，使微生物處理具有更高的效率，更低的成本和更好的專一性，為微生物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用展示了更為廣闊的前景。

2.2微生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)可分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)兩種。原位生物修復(fù)是指對受污染的介質(zhì)（土壤、水體）不作搬運(yùn)或輸送，在原位污染地進(jìn)行的生物修復(fù)處理，修復(fù)過程主要依賴于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件；異位生物修復(fù)是指將被污染介質(zhì)（土壤、水體）搬動和輸送到它處進(jìn)行生物修復(fù)處理。但這里的搬動和輸送是低限度的，而且更強(qiáng)調(diào)人為調(diào)控和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。我們主要介紹原位生物修復(fù)技術(shù)。（1）生物通氣法

這是一種強(qiáng)迫氧化生物降解法，用于修復(fù)地下水上部受揮發(fā)性有機(jī)物污染的透氣層土壤。它是在污染的土壤上打至少兩口井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣強(qiáng)排入土壤中，然后抽出，土壤中的揮發(fā)性有機(jī)物也隨之去除。這種處理系統(tǒng)要求污染土壤具有多孔結(jié)構(gòu)以利于微生物的快速生長。另外，污染物是揮發(fā)性的，這才適于通過真空抽提加以去除。（2）生物注射法

將空氣加壓后注射到污染地下水的下部，氣流加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解，它和生物通氣法都是在廣泛應(yīng)用的土壤氣提法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

（3）生物培養(yǎng)法

定期地向污染環(huán)境中投加h202和營養(yǎng)，以滿足污染環(huán)境中已經(jīng)存在的降解菌的需要，使微生物把污染環(huán)境中的污染物徹底礦化成c02和h2o。（4）投菌法

直接向污染的環(huán)境中接入外源的污染降解菌，同時提供這些細(xì)菌生長所需的營養(yǎng)。（5）農(nóng)耕法

對污染土壤進(jìn)行耕耙處理，在處理進(jìn)程中施入肥料，進(jìn)行灌溉，加入石灰，使其有充足的營養(yǎng)、水分和適宜的ph值，從而盡可能地為微生物降解提供一個良好的環(huán)境，保證污染物降解在土壤的各個層次上都能發(fā)生歸。

2.3生物修復(fù)技術(shù)在污染治理中的應(yīng)用

近年來研究人員把煤的物理選煤技術(shù)之一的浮選法和微生物處理相結(jié)合，即把煤粉碎成微粒與水混合，并將微生物加入溶液中，讓微生物附著在黃鐵礦表面，使其表面變成親水性，能溶于水。在浮選中其難以附著在氣泡上，下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開。由于它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時間只需數(shù)分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時間，可脫除無機(jī)硫約70%。另外，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時，灰分也可同時沉底，所以也具有脫去灰分的優(yōu)點(diǎn)。我國造紙行業(yè)年排放廢水量達(dá)40億噸，其中有機(jī)污染物（以bod計）達(dá)170萬噸，約占全國工業(yè)廢水中有機(jī)污染物總量的1/4。在用植物材料進(jìn)行化學(xué)制漿與化學(xué)漂白過程中，含有大量木質(zhì)素、半纖維素和有害物質(zhì)的廢液被傾倒入江河湖泊中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。造紙工業(yè)中的制漿和漂白工序是污染物產(chǎn)生的主要工序。磨木漿的能量消耗很大，而且成品紙的強(qiáng)度等質(zhì)量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項技術(shù)的發(fā)展。利用微生物與微生物酶類進(jìn)行微生物制漿與微生物漂白具有很大的優(yōu)勢和潛力，因?yàn)槲⑸飿O易生長繁殖，酶催化反應(yīng)具有高度專一性，反應(yīng)條件溫和，并且高效無污染。把過氧化氫作為氧源注入到受污染地下水中，過氧化氫分解以后產(chǎn)生氧以供給微生物生長。過氧化氫常常要與催化劑一起注入，催化劑用以控制過氧化氫的分解速度，使之與微生物的耗氧速度相一致，從而縮短處理時間。最近，臺灣學(xué)者c.11.kao和s.e.lei又提出了一種叫泥炭生物屏障的原位生物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)能有效地降解地下水污染物中廣泛存在的氯化污染物如三氯乙烯（tce）和四氯乙烯（pce）等。其原理是利用微生物的共代謝作用。因?yàn)閠ce和pce均不能作為微生物的生長基質(zhì)，所以需要為微生物提供另外的碳源，微生物利用提供的碳源生長，然后去降解tce和pce等污染物。

第三章地下水污染原位修復(fù)技術(shù)的研究

地下水污染修復(fù)技術(shù)包括異位修復(fù)、原位修復(fù)和監(jiān)測自然衰減技術(shù)。異位修復(fù)技術(shù)是將受污染的地下水抽出至地表再進(jìn)行處理的技術(shù)。該技術(shù)在短期內(nèi)處理量大、處理效率較高，但長期應(yīng)用普遍存在著拖尾、反彈等現(xiàn)象，最終降低了處理效率，增加處理成本。監(jiān)測自然衰減技術(shù)是充分依靠自然凈化能力的修復(fù)技術(shù)，需要的修復(fù)時間很長。加之地下水中污染物的種類日益增多，除有機(jī)物外，還包括重金屬、無機(jī)鹽和放射性元素等，于是地下水污染原位修復(fù)技術(shù)便以其修復(fù)徹底、處理污染物種類多、時間相對較短、成本相對低廉等優(yōu)勢在地下水污染修復(fù)領(lǐng)域嶄露頭角，到今天得到了廣泛應(yīng)用。

3.1地下水污染原位修復(fù)技術(shù)

地下水污染原位修復(fù)技術(shù)是在人為干預(yù)的條件下省去抽出過程在原位將受污染地下水修復(fù)的技術(shù)。根據(jù)修復(fù)機(jī)理不同，可分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)和可滲透反應(yīng)格柵修復(fù)技術(shù)。

3.1.1物理修復(fù)技術(shù)

常用的物理修復(fù)技術(shù)有地下水曝氣技術(shù)和電動修復(fù)技術(shù)。（1）地下水曝氣技術(shù)

地下水曝氣技術(shù)（airsparging，as）是從土壤抽氣技術(shù)（soilvaporextraction，sve）發(fā)展而來的。sve技術(shù)是利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓使空氣流過受污染的土壤層進(jìn)入空氣井，揮發(fā)性有機(jī)污染物會隨著流動的空氣被抽提出來嗍。as技術(shù)正是在此基礎(chǔ)上，將空氣井深入含水層飽水帶中把負(fù)壓抽氣改為正壓曝氣，使空氣擾動水體而促進(jìn)有機(jī)物的揮發(fā)嘲。as是去除土壤和地下水中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的最有效方法之一。（2）電動修復(fù)技術(shù)

電動修復(fù)技術(shù)是利用電動效應(yīng)將污染物從土壤和地下水中去除的原位修復(fù)技術(shù)。電動效應(yīng)包括電滲析、電遷移和電泳。電滲析是在外加電場作用下土壤孔隙水的運(yùn)動，主要去除非離子態(tài)污染物；電遷移是離子或絡(luò)合離子向相反電極的移動，主要去除地f水中的帶電離子；電泳是帶電粒子或膠體在直流電場作用下的遷移，主要去除吸附在可移動顆粒上的污染物。時文歆等利用電動修復(fù)技術(shù)修復(fù)重金屬污染的土壤和地下水，試驗(yàn)證明，該技術(shù)對低滲透性含水層中砷、鎘、鉻、汞和鉛等重金屬的去除率高達(dá)85%～95%，而對多孔、高滲透性的含水層中重金屬的去除率低于65%。尹晉等通過電動修復(fù)不同形態(tài)鉻污染含水層時發(fā)現(xiàn)，電動修復(fù)技術(shù)對六價鉻的去除效率明顯高于三價鉻。電動修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用過程中常出現(xiàn)活化極化、電阻極化和濃差極化等現(xiàn)象從而導(dǎo)致處理效率降低。后來，為了增強(qiáng)該技術(shù)的修復(fù)能力，有許多學(xué)者又開始尋找一些化學(xué)強(qiáng)化劑。pazos等對rb5染料污染的高嶺土進(jìn)行電動修復(fù)試驗(yàn)研究，以電解質(zhì)k2s04來提高修復(fù)體的導(dǎo)電性和促進(jìn)染料的解吸，用h2so4。和naoh作為ph調(diào)節(jié)劑，試驗(yàn)結(jié)果表明，rb5染料的去除率高達(dá)94%。

3.2化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要是利用氧化還原試劑與土壤及地下水中污染物發(fā)生反應(yīng)從而達(dá)到凈化效果的一種地f水污染原位修復(fù)技術(shù)。常見的有原位化學(xué)氧化技術(shù)。原位化學(xué)氧化是將化學(xué)氧化劑引入到地下，通過氧化還原來去除土壤和地下水中的污染物。isco技術(shù)所采用的氧化和種類很多，如過氧化氫、featon試劑、高錳酸鉀和臭氧等

（1）過氧化氫和fenton試劑

通過研究表明，由于過氧化氫的氧化能力還不夠強(qiáng)，所以處理效果常不明顯。為了提高過氧化氫的氧化能力，人們加入亞鐵離子，形成fenton試劑，使其在酸性條件下反應(yīng)生成ho.自由基：

fe+h2o2═fe+ho.+ho

2+3+-ho.自由基是一種很強(qiáng)的氧化劑，具有很高的電負(fù)性或親電子性，可通過脫氫反應(yīng)、不飽和烴加成反應(yīng)、芳香環(huán)加成反應(yīng)及與雜原子氮磷硫的反應(yīng)等方式與烷烴、烯烴和芳香烴等有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)。其結(jié)果是自由基無選擇性地分裂和氧化有機(jī)物形成小鏈碳?xì)浠衔?，形成的中間產(chǎn)物可以是一個或兩個羧基酸。這些物質(zhì)隨后又可容易地被氧化成c02。（2）高錳酸鉀氧

高錳酸鉀是一種固體氧化劑，具有較大的水溶性，可通過水溶液的形式導(dǎo)入受污染的土壤和地下水中。高錳酸鉀適用的ph范圍較廣，它不僅對三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶劑有很好的氧化效果，且對烯烴、酚類、硫化物和mtbe等其他污染物也很有效。（3）臭氧氧化

臭氧以氣體的形式通過注射井進(jìn)入污染區(qū)。臭氧的強(qiáng)氧化性不僅可以氧化大分子及多環(huán)類有機(jī)污染物，也可氧化分解柴油、汽油、含氯溶劑等。臭氧在水中的溶解度是氧氣的12倍，因此它可迅速溶于水并與污染物反應(yīng)。臭氧自身分解產(chǎn)生的氧氣可被土壤中的微生物利用。

3.3生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是一種通過微生物的吸收、吸附、降解等作用凈化土壤及地下水中污染物的原位修復(fù)技術(shù)。常用的技術(shù)有原位生物處理技術(shù)。地下水原位生物處理技術(shù)是一種在飽水帶利用土著或人工馴化的微生物降解污染物的原位修復(fù)方法。該方法實(shí)際上是監(jiān)測自然衰減技術(shù)的拓展與改進(jìn)，它增加了許多人為干預(yù)手段，如將空氣、營養(yǎng)、能量物質(zhì)注入水層中促進(jìn)微生物的降解等。早在1984年，美國就應(yīng)用原位生物處理技術(shù)修復(fù)了密蘇里州西部的石油泄漏場地。該技術(shù)在應(yīng)用初期主要是進(jìn)行有機(jī)污染修復(fù)，后來隨著反硝化菌的發(fā)現(xiàn)，又逐漸被應(yīng)用于地下水硝態(tài)氮污染的修復(fù)中。

3.4可滲透反應(yīng)格櫥修復(fù)技術(shù)

可滲透反應(yīng)格柵（permeablereactivebarriers，prb）是一個填充有活性反應(yīng)介質(zhì)的被動反應(yīng)區(qū)，污染物通過與反應(yīng)介質(zhì)發(fā)生吸附、沉淀、過濾、降解等作用而從地下水中去除。其中填充的活性反應(yīng)介質(zhì)可根據(jù)污染物的種類進(jìn)行調(diào)整，但都應(yīng)具有抗腐蝕性好、活性持續(xù)久、粒徑均勻等特點(diǎn)。該技術(shù)綜合有物理、化學(xué)、生物3種修復(fù)機(jī)理。目前對prb系統(tǒng)的研究與應(yīng)用已經(jīng)屢見不鮮。

3.5地下水污染原位修復(fù)技術(shù)的性能比較及適用性分析

綜上所述，本文介紹了5種地下水污染原位修復(fù)技術(shù)，它們的特點(diǎn)各不相同。表l為地下水污染原位修復(fù)技術(shù)性能比較表，從處理對象、處理時間、是否破壞生態(tài)環(huán)境、安裝操作過程、能耗和處理成本6個方面進(jìn)行了比較。從表1中分析得出，地下水曝氣技術(shù)適合處理揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物污染的土壤及地下水，且其處理時間短、安裝操作簡便，但能耗較高；電動修復(fù)技術(shù)最常應(yīng)用于土壤及地下水的重金屬污染修復(fù)，其具有不破壞生態(tài)環(huán)境、處理成本較低等特點(diǎn)；針對難生物降解的有機(jī)物污染，應(yīng)優(yōu)先考慮原位化學(xué)氧化技術(shù)，其不僅處理時間短，且安裝操作簡便、能耗低，但在應(yīng)用時要注意控制化學(xué)藥劑的使用量，以免過量投加而導(dǎo)致破壞生態(tài)環(huán)境、增加處理成本；針對可生物降解的有機(jī)物污染，應(yīng)優(yōu)先考慮原位生物處理技術(shù)，其能耗低、處理成本低，但需較長的處理時間：可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)，由于所填充的活性介質(zhì)種類多樣，則可用于修復(fù)多種污染物污染的地下水，該技術(shù)具有處理時間短、不破壞生態(tài)環(huán)境、安裝操作簡便、能耗低、處理成本低等特點(diǎn)。

表1.地下水污染原位修復(fù)技術(shù)性能比較

修復(fù)技術(shù)地下水曝氣技術(shù)電動修復(fù)技術(shù)原位化學(xué)氧化技術(shù)原位生物處理技術(shù)可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)處理對象揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)

物重金屬、有機(jī)物難生物降解的有機(jī)物

處理時間較短較短短

是否破壞安裝操作生態(tài)環(huán)境過程否否可能否

較簡便較簡便較簡便較簡便

能耗較高較低較低低

處理

成本較低較低高低可生物降解的有機(jī)物、硝

較長

態(tài)氮

有機(jī)物、重金屬、硝態(tài)氮、氟化物、砷、放射性元素較短

等

否較簡便低低

3.6地下水污染原位修復(fù)技術(shù)前景展望

目前，地下水污染問題在一定程度上得到了緩解，但離最終的解決還存在著較遠(yuǎn)的差距。再加之，地下水資源日益短缺且社會發(fā)展對水資源需求量不斷擴(kuò)大，修復(fù)被污染的地下水使其成為可用資源則成了當(dāng)前最重要的課題之一。地下水污染原位修復(fù)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢從上個世紀(jì)末迅猛發(fā)展至今，對其未來的發(fā)展方向可以總結(jié)為以下3個方面：

（1）針對每項技術(shù)自身的改進(jìn)和完善。如可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)，雖然現(xiàn)有的研究成果和應(yīng)用實(shí)例很多，但一些反應(yīng)機(jī)理至今尚不清晰，而且prb的應(yīng)用受水文地質(zhì)條件的限制較大，在修復(fù)裂隙水污染中仍存在較大的難度。

（2）多項地下水污染原位修復(fù)技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用研究。地下水污染原位修復(fù)的每項技術(shù)都具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢，應(yīng)結(jié)合污染現(xiàn)場情況，取長補(bǔ)短、綜合利用，選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)組合形式。如原位化學(xué)氧化技術(shù)，為了避免應(yīng)用過程中對生態(tài)環(huán)境可能造成的二次污染，可以組合原位生物處理技術(shù)或prb技術(shù)協(xié)同應(yīng)用。（3）地下水污染原位修復(fù)技術(shù)與異位修復(fù)和監(jiān)測自然衰減技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用研究。地下水污染異位修復(fù)和監(jiān)測自然衰減技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)成為了一類相對成熟的技術(shù)類型，但其在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的一些缺陷至今沒得到很好的完善，原位修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢恰好彌補(bǔ)了這一點(diǎn)。如果能夠合理組合不同技術(shù)類型進(jìn)行應(yīng)用，必將事半功倍?？傊?，地下水污染原位修復(fù)技術(shù)是一種有效可行的地下水污染修復(fù)技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景。

第四章地下水原位治理的滲透性反應(yīng)墻技術(shù)

滲透性反應(yīng)墻（permeablereactivebarrier）是20世紀(jì)90年代在歐美等發(fā)達(dá)國家新興起來的用于原位去除污染水中污染組分的方法···。它是一種被動處理系統(tǒng)，具有時效長，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，主要用于地下水污染的治理。其主要機(jī)理是把合適的反應(yīng)材料填充于墻內(nèi)，然后把墻體設(shè)置在垂直污染水的流向上。當(dāng)污染水流經(jīng)反應(yīng)墻時，水中的污染組分與墻內(nèi)的填充物發(fā)生反應(yīng)，或被降解，或被去除，以此達(dá)到治理污染的目的。

4.1滲透性反應(yīng)墻的結(jié)構(gòu)、類型與反應(yīng)介質(zhì)

4.1.1滲透性反應(yīng)墻的結(jié)構(gòu)

滲透性反應(yīng)墻由反應(yīng)單元和隔水漏斗兩部分組成，其中反應(yīng)單元用來放置反應(yīng)介質(zhì)（如鐵屑），當(dāng)污染的地下水流經(jīng)反應(yīng)單元時，有機(jī)氯化物與反應(yīng)介質(zhì)接觸，被降解為無毒的去鹵化有機(jī)化合物和無機(jī)氯化物（見圖1）。最簡單滲透反應(yīng)墻就是一個放置在有機(jī)污染物羽狀體運(yùn)移路徑上的反應(yīng)材料帶（如鐵屑）。研究和實(shí)際應(yīng)用表明，該方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于不需要用泵抽到地上處理，反應(yīng)墻在安裝后自動運(yùn)行，不需要安裝地面以上的處理設(shè)施，因此只要運(yùn)行得當(dāng)，便可以取得很好的處理效果，同時，由于反應(yīng)介質(zhì)消耗得很慢，故滲透反應(yīng)墻對于羽狀體的處理可持續(xù)幾年，甚至幾十年，除了定點(diǎn)監(jiān)測和反應(yīng)介質(zhì)更換外，每年幾乎不需要任何的運(yùn)行費(fèi)用。

圖1.滲透性反應(yīng)墻剖面圖

4.1.2滲透性反應(yīng)墻的類型滲透性反應(yīng)墻主要有連續(xù)墻式反應(yīng)墻系統(tǒng)、隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)和多沉箱隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)。其中，連續(xù)墻式反應(yīng)墻系統(tǒng)由含有滲透性反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)單元組成（見圖2a）；隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)有一個不透水部分（或隔水漏斗）將截獲的地下水導(dǎo)向滲透部分（或?qū)T）（見圖2b）這種結(jié)構(gòu)有時能更好地控制反應(yīng)單元的安裝和羽狀體的截獲。當(dāng)?shù)叵滤鬟^的場地是菲均質(zhì)時，隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)允許反應(yīng)單元被安置在含水層中滲透性較好的地方。在污染物分布不均的條件下，隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)能更好地將進(jìn)人反應(yīng)單元的污染物濃度均勻化。在有較寬的羽狀體和較大地下水流速的地方（尤其是當(dāng)每個反應(yīng)單元或?qū)T尺寸的安裝受到限制時），采有多沉箱隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)能夠保證有足夠的停留時間（見圖2c）。

圖2幾種實(shí)用有效的隔水漏斗-導(dǎo)水門結(jié)構(gòu)

4.1.3反應(yīng)介質(zhì)

反應(yīng)介質(zhì)是滲透性反應(yīng)墻最主要的構(gòu)成要素。反應(yīng)介質(zhì)的種類很多，主要包括零價鐵、雙金屬和新型反應(yīng)介質(zhì)（如陶瓷狀鐵泡沫、膠狀鐵等）。在研究地區(qū)的背景資料基礎(chǔ)上，包括地下水滲流特征、地下水中有機(jī)物的組成與濃度、含水層類型、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，選擇合適的反應(yīng)介質(zhì)，同時受下列因素控制：①反應(yīng)性最好選擇使污染物反應(yīng)速率快的介質(zhì)，以在經(jīng)濟(jì)可行的滲流厚度（停留時間）內(nèi)還原污染物；②穩(wěn)定性反應(yīng)介質(zhì)或混合介質(zhì)所能保持反應(yīng)時間的長短是需要考慮的一個重要因素，可保證在場地特有的地球化學(xué)條件下，在較長時間內(nèi)（幾年或幾十年）維持其反應(yīng)性；③介質(zhì)存在和價格較便宜的與較貴的介質(zhì)相比，當(dāng)兩者的性能差別不大時，應(yīng)優(yōu)先考慮較便宜的介質(zhì)，因此要求反應(yīng)介質(zhì)價格合理，容易獲得；④水力性能反應(yīng)介質(zhì)的粒徑應(yīng)該確保反應(yīng)墻有足夠的能力截獲污染羽狀體，且在特定的地球化學(xué)條件下，通過限制沉淀的生成，能夠長時間的維持其孔隙度（滲透性）水平；⑤環(huán)境兼容性反應(yīng)產(chǎn)物（如fe2+、fe3+、氧化物、氫氧化物和碳酸鹽）要與環(huán)境兼容，不能向下游環(huán)境產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物；在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)綜合考慮這些因素，并綜合特定場地各種特定因素來確定反應(yīng)介質(zhì)的類型。

4.2滲透性反應(yīng)墻的反應(yīng)機(jī)理

滲透性反應(yīng)墻去除污染物的機(jī)理分為生物的和非生物的兩種，主要包括吸附、沉淀、氧化一還原和生物降解，但人們對去除水中有機(jī)物最感興趣的還是還原性脫氯，即應(yīng)用氧化一還原反應(yīng)使有機(jī)物降解為無毒害的物質(zhì)。目前，零價的顆粒金屬（特別是鐵）是在實(shí)驗(yàn)室批量試驗(yàn)、中試和現(xiàn)場應(yīng)用最廣泛的反應(yīng)介質(zhì)，最常用的是零價鐵屑。零價鐵發(fā)生氧化一還原反應(yīng)，產(chǎn)生電子活性將氯化物轉(zhuǎn)化為潛在的無毒物質(zhì)。雖然其它的反應(yīng)介質(zhì)也能產(chǎn)生類似的反應(yīng)，但是反應(yīng)速率不同，以下以鐵為例介紹其反應(yīng)的機(jī)理。

4.2.1化學(xué)反應(yīng)

sweey等研究表明，盡管存在其它降解機(jī)理，但主要是鹵素原子被氫原子取代：

fe+h2o+rcl→rh+fe+oh+cl（1）

鹵素原子被氫氧基取代：

2+--fe+2h2o+2rcl→2roh+fe+h2+2cl（2）

鐵被水消耗，這個反應(yīng)進(jìn)行很慢：

2+-

fe+2h2o→2oh+fe+h2（3）

如果地下水進(jìn)入反應(yīng)單元過程中有氧存在，鐵會被氧化并產(chǎn)生氫氧根離子式，即：

-2+

fe+o2+2h2o→2fe+4oh（4）

鐵會以fe（oh）：或fe（oh），形式沉淀，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。因此，在地下水進(jìn)入反應(yīng)單元之前，應(yīng)采取措施降低或消除水中的溶解氧。一旦去掉溶解氧，像tce這樣的有機(jī)氯化物由于鹵素的存在而處于氧化狀態(tài)，鐵可以通過電子轉(zhuǎn)移與有機(jī)氯化物反應(yīng)，主要產(chǎn)物是乙烯和氯化物，如下式所示：

2+-

3fe→3fe+6e

+

-

2+-c2hcl3+3h+6e→c2h4+3cl

+

-

-

（5）3fe+c2hcl3+3h→c2h4+3cl+3fe

2+

上述幾個反應(yīng)都產(chǎn)生oh-，所以會使反應(yīng)單元中水的ph值升高，ph值升高會導(dǎo)致tce降解速率的降低。其間接影響是易形成氫氧化物沉淀而將鐵的表面包圍起來，從而降低了鐵的活性和反應(yīng)單元的導(dǎo)水性。在天然地下水中，溶解的碳酸及重碳酸鹽起了緩沖體系的作用，限制了ph值的升高和沉淀的生成。在堿性條件下，大量co32-形成feco3，沉淀，反應(yīng)到一定程度時，co32達(dá)到平衡，則不能限制ph值的升高。

h2co3+2oh→co3+2h2o（6）hco3+oh→co3+h2o（7）

4.2.2生物反應(yīng)

gillham和0'iannesin分別用加入和不加入生物殺蟲劑對受tce污染的水進(jìn)行土柱實(shí)驗(yàn)。在這兩種情況下，得到了相近的降解速率，這說明tce的降解是非生物的過程，能夠在沒有生物參與的情況下進(jìn)行。在加利福尼亞sunnyvale一個工廠里進(jìn)行的一個中試研究中，對地下水進(jìn)行了微生物分析，結(jié)果表明在含水層

--2-

-2-的反應(yīng)介質(zhì)中并不存在微生物。但是，在一定的條件下，反應(yīng)單元中有可能發(fā)生生物反應(yīng)。到目前為止，在實(shí)地裝置中的反應(yīng)單元中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的生物活動。

4.3滲透性反應(yīng)墻的安裝

4.3.1反應(yīng)單元的安裝

反應(yīng)單元就是污染羽狀體流過的、裝填有反應(yīng)介質(zhì)的部分含水層，其常用安裝技術(shù)有：傳統(tǒng)溝槽式開挖（conventionaltrenchexcavation）、沉箱式安裝、芯軸式安裝（mandrel-basedemplacement）、連續(xù)挖掘填埋（confinoustrenching）。這4種安裝技術(shù)都曾用于現(xiàn)場反應(yīng)單元的安裝，其中溝槽式安裝應(yīng)用最廣。盡管不同場地有所不同，但考慮到地下水位波動和反應(yīng)介質(zhì)的固結(jié)，反應(yīng)單元應(yīng)的上緣一般位于地下水位以上60cm左右，而下部要嵌人隔水層至少30cm。在隔水漏斗一滲透門系統(tǒng)中，漏斗壁部分一般要嵌入隔水層1.5m。如果隔水層是不連續(xù)的，土工織物和水泥板需要鋪設(shè)在建反應(yīng)單元底部，防止任何污染物通過地下流繞過反應(yīng)單元。在單元建設(shè)期間，監(jiān)測井群可以安裝在反應(yīng)介質(zhì)中或者上游和下游的細(xì)礫石中。

（1）傳統(tǒng)溝槽開挖（conventionaltrenchexcava—don）根據(jù)滲透性反應(yīng)墻的設(shè)計，安裝反應(yīng)單元需要挖一條裝填反應(yīng)介質(zhì)的溝槽。傳統(tǒng)開挖溝中最常用的設(shè)備是反鏟挖土機(jī)（深度小于24m）和蚌殼式挖泥機(jī)（深度大于24m）。開挖前先沿著擬建反應(yīng)單元的周圍打入臨時性的鋼板樁，并用支撐加固。板樁也可以用于暫時隔離細(xì)礫石部分和反應(yīng)介質(zhì)。如果高水位使板樁不能阻止地下水進(jìn)入反應(yīng)單元，將需要對溝排水。為保持反應(yīng)單元安裝期間溝壁的整體性，要在生物高聚物泥漿壓力下進(jìn)行開挖，這種生物高聚物泥漿由粉末狀瓜耳木膠構(gòu)成。反應(yīng)墻安裝完之后，大部分瓜耳木膠將降解成為水，對傳統(tǒng)溝槽式反應(yīng)墻的滲透性影響很小。（2）沉箱式安裝

沉箱是一種空的、承受荷載的圍欄，其形狀和大小可根據(jù)需要而變化。為了安裝反應(yīng)單元，一個預(yù)制開口的鋼制沉箱可用于暫時幫助開挖。通常，直徑為2.4m或更小的沉箱可以推入或夯入地下，其直徑越小，越易驅(qū)入，并且能保持豎直狀態(tài)。直徑大于2.4m對反應(yīng)單元的安裝來說是不經(jīng)濟(jì)的，這對反應(yīng)單元內(nèi)滲透厚度和停留時間都將受到限制，所以在污染羽狀體較寬、濃度較高、水流速度較大的地方，用多沉箱的隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r間。（3）芯軸式安裝

該方法是用一個中空鋼軸或芯軸來開辟一個垂直的空間，然后將反應(yīng)介質(zhì)填進(jìn)去。在被打入地下以前，芯軸的下部放上一個有利于驅(qū)動的金屬套頭。一旦空間形成，使用一個漏斗管直接將介質(zhì)倒入孔中，到達(dá)要求的深度后.把芯軸取出來，留下反應(yīng)介質(zhì)和金屬套頭。其缺點(diǎn)是，反應(yīng)單元的尺寸受到芯軸尺寸的限制，芯軸一般是5cm×13cm，因此安裝一個反應(yīng)單元不可能一次成功；在用振動錘向下安裝芯軸時，可能由于地下的障礙物芯軸偏離方向，而且土壤被壓實(shí)后滲透性將降低。優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用低，不產(chǎn)生泥和石頭，減小了有害廢物的暴露和處置，而且可安放直到粒徑2.5cm的反應(yīng)材料。（4）連續(xù)式開挖安裝

該方法受開挖深度限制，不如其它挖土機(jī)使用那樣普遍，但連續(xù)式開挖機(jī)對深度為10m-12m的墻是一個很好的選擇。它能連續(xù)開挖一個40cm-60cm的窄槽，同時立即用反應(yīng)介質(zhì)回填或放人防滲的高密度聚氯乙烯（hdpe）連續(xù)隔膜。這種挖掘機(jī)開挖時，不需要對含水的溝槽排水，也不需要安裝鋼板樁暫時支護(hù)溝槽墻壁。因?yàn)殚_挖時吊桿幾乎是垂直而沒有坡度，可以最大限度地減小開挖時產(chǎn)生的泥土和巖石，而且開挖的效率也很高。

4.3.2隔水墻的安裝

反應(yīng)單元的設(shè)計也包括引導(dǎo)或匯聚地下水向滲流門的側(cè)面隔水墻，最常用的是鋼板樁隔水墻和泥漿隔水墻，一般都將其嵌人隔水層中防止地下水向下游遷移，有時用懸掛式隔水墻的來阻止懸浮的污染物。如果含水層缺乏連續(xù)性或部分缺失，灌漿防滲底板可達(dá)到36m深。（1）鋼板樁

鋼板樁在巖土工程建設(shè)中是一種常用的地下工程。它通常在開挖過程中用做固定墻來防止溝槽的崩塌和阻止地下水的流入。它以其強(qiáng)度和完整性而聞名，并且可以防止水力壓裂。根據(jù)土壤中的氧含量和污染物的腐蝕性，鋼板墻的有效使用期在7到40年之間。一般板樁的長度為12m，但如果需要更大的深度可將其焊接在一塊。在放入地下之前，將他們在邊緣的嵌連處連接起來。雖然在過去曾放到過24m的深度，可在18m左右就偏離了垂直方向。在多巖石的土壤中安裝時可能被損壞或放不下去，且板樁嵌連處會發(fā)生滲漏，使應(yīng)用受到限制?；F盧大學(xué)開發(fā)了一種滲透性低、安裝速度決、擾動小的無縫板樁，并已經(jīng)在幾個污染區(qū)用作隔離墻。像一般的鋼板樁一樣，為了保證板樁的完整性，新型板樁的安裝深度也應(yīng)該限制在18m以內(nèi)，而由于多巖石的土壤或高度固結(jié)的沉積物在安裝過程中會損壞板樁，所以施工受到地質(zhì)條件的限制。同時，受密封性、形狀和使用要求影響。沉箱式隔水漏斗一滲透門系統(tǒng)很難應(yīng)用板樁。目前。這種無縫板樁只在加拿大的一個地區(qū)生產(chǎn).其推廣和使用也受到限制。（2）泥漿墻泥漿墻是改變污染水流方向最常用的地下墻。首先在膨潤土和水混合的泥漿壓力下開挖一道壕溝，通過在溝壁上形成泥餅來保持溝的穩(wěn)定性。壕溝被開挖后，迅速用選擇的回填材料與膨潤土混合物回填。最常見的泥漿墻是土壤一膨潤土泥漿墻、水泥一膨潤土泥漿墻、塑料一膨潤土泥漿墻和復(fù)合泥漿墻。由于泥漿墻和反應(yīng)單元的密封容易解決，因此特別適合于沉箱式隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)。其中，土壤一膨潤土泥漿墻應(yīng)用最普遍。它安裝費(fèi)用較少，滲透性很低，能承受各種溶解性的污染物的化學(xué)侵蝕，墻的建造也非常簡單。開挖一開始就引入膨潤土泥漿。挖出的土壤可與水和膨潤土混合，當(dāng)溝槽達(dá)到需要的深度和一定的長度時，混合的充填物就可進(jìn)行回填。水泥一膨潤土泥漿墻主要應(yīng)用于沒有足夠空地混合回填物的情況，在水、膨潤土和水泥組成的泥漿壓力下挖一條溝槽，不回填土壤，泥漿慢慢凝固，和土壤一起形成粘土墻。填溝時需要大量的水泥，故其造價高，同時，因挖出的土壤不回填，需要額外的處置費(fèi)用；墻體中大部分都是水，而固體少，故滲透性較高，易被污染物滲透，因此，水泥一膨潤土泥漿墻在環(huán)境中的應(yīng)用受到限制。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度大、可在特殊地形條件下進(jìn)行安裝。塑料混凝土泥漿墻是由水、膨潤土、水泥和聚集體的混合物組成，具有很大的剪切強(qiáng)度和韌性。塑料混凝土泥漿墻是在膨潤土泥漿的壓力下分段建造的，當(dāng)一端挖好后，就用導(dǎo)管灌入水泥漿替換膨潤土泥漿，然后留下凝固。塑料混凝土泥漿墻用在需要對強(qiáng)度和變形有要求的地方。它有相對低的滲透性，能抵抗污染物的滲透。復(fù)合泥漿墻由三層組成，每一層都增加對化學(xué)侵蝕的抵抗力，降低滲透性。最外一層是厚度為3cm的膨潤土過濾層，中間層是30cm-60cm厚的土壤一膨潤土、水泥一膨潤土或塑料一混凝土填充物，最里面是10cm的高密度聚氯乙烯膜（hdpe）。hdpe的滲透性為l×10-12cm/s。復(fù)合泥漿墻的安裝需要在膨潤土或水泥漿的壓力下開挖溝槽，可挖至30m深。但很難將hdpe襯墊放到這么深，并且安裝費(fèi)用很高使得hdpe的利用限制在15m以上。當(dāng)放好hdpe后，就可在膜的兩側(cè)回填。在膜的里面放入排水系統(tǒng)，并設(shè)取樣點(diǎn)來監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是滲透系數(shù)非常小，不用除去地質(zhì)膜就可以密封和修理墻體部分。

4.4展望

（1）滲透性反應(yīng)墻在處理污染方面的現(xiàn)場應(yīng)用較少，目前仍處于技術(shù)開發(fā)及其推廣階段；

（2）滲透性反應(yīng)墻降解機(jī)理還有待于進(jìn)一步深入和完善；

（3）實(shí)際應(yīng)用和數(shù)值模擬的結(jié)果都表明，滲透性反應(yīng)墻具有很好的綜合去除污染物的作用；（4）滲透性反應(yīng)墻的安裝對現(xiàn)場條件和開挖技術(shù)的要求很高，應(yīng)加大研究力度；

（5）滲透性反應(yīng)墻具備良好的長時間運(yùn)行的特性，在高效去除污染物的同時能節(jié)約運(yùn)行成本，是一項值得推廣的污染物治理與控制技術(shù)。

第五章地下水污染預(yù)防及措施

地下水污染與地表水污染、空氣污染、固體廢物污染等各種環(huán)境污染都有密切關(guān)系，交織在一起，因此，地下水污染和防護(hù)除其特殊性外，應(yīng)與各種污染防治相聯(lián)系，綜合考慮。然而，由于地下水污染的復(fù)雜性表現(xiàn)在污染物種類繁多、污染途徑隱蔽、污染機(jī)理復(fù)雜、污染防治系統(tǒng)龐大、地下水流緩慢等，一旦污染很難治理，即使花費(fèi)很大的代價，耗時較長，也難奏效，故應(yīng)以預(yù)防為主，應(yīng)充分考慮地下水污染特征、污染源、污染途徑、污染機(jī)理及地下水污染引起的主要問題，用多種手段，采用系統(tǒng)分析的方法，全面控制地下水的污染。

5.1預(yù)防措施

5.1.1加大宣傳力度，提高公眾環(huán)境意識

要努力貫徹有關(guān)法規(guī)政策，堅決貫徹執(zhí)行《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《水污染防治法》。完善地方法規(guī)，實(shí)行誰污染誰治理，誰開發(fā)誰保護(hù)的原則。有步驟、有重點(diǎn)地解決水環(huán)境污染問題。小而散、多的污水廠建設(shè)不僅給國家和企業(yè)造成巨大的投資浪費(fèi)。還由于企業(yè)負(fù)擔(dān)過重、管理水平較低等原因，使預(yù)想的環(huán)境治理目標(biāo)大打折扣。為此，筆者認(rèn)為集中建設(shè)規(guī)?；鬯畯S，變“誰污染誰治理”為“誰污染誰掏錢”的政策時機(jī)已成熟。加快建設(shè)污水處理廠，處理工業(yè)廢水及生活污水，是保護(hù)水環(huán)境的一個重要途徑。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)許可的情況下，在污染較為嚴(yán)重的城市，如榆次、介休、靈石、和順，有計劃地興建一些污水處理廠，加快建設(shè)速度、提高處理能力加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測、發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

5.1.2統(tǒng)籌規(guī)劃，合理開發(fā)地下水資源

增強(qiáng)全民環(huán)保意識，強(qiáng)化節(jié)約用水，推廣節(jié)水新技術(shù)，加強(qiáng)對用戶尤其是大戶的用水量控制，扶持企業(yè)搞環(huán)保，推廣潔凈新能源外，應(yīng)把能源基地作為一個生態(tài)系統(tǒng)予以全面規(guī)劃。把單個污染源的孤立治理，變以水系或地區(qū)為單位進(jìn)行防治，以全面改善生態(tài)環(huán)境。此外，還要加強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)科學(xué)研究，盡快摸清各地區(qū)的水環(huán)境容量，并以其指導(dǎo)規(guī)劃和建設(shè)。如工業(yè)布局要考慮環(huán)境承載能力，在水環(huán)境容量超負(fù)荷地區(qū)，要嚴(yán)格控制高耗能、重污染工業(yè)的發(fā)展。限制重污染工業(yè)發(fā)展，對縣屬中小企業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)要嚴(yán)格管理，不能只考慮地方利益而棄環(huán)保于不顧。建立排污許可證制度，同時提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，新、擴(kuò)建企業(yè)，必須執(zhí)行“三同時”，使環(huán)保與建設(shè)同步或超前進(jìn)行，對污染嚴(yán)重而又不能治理的企業(yè)，要限期轉(zhuǎn)產(chǎn)或搬遷。

5.1.3建立水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)，加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時解決

建立水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng)，逐步建立和完善水環(huán)境監(jiān)測體系，對重點(diǎn)污染地區(qū)（段）進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，系統(tǒng)掌握城市（區(qū)域）地表水、地下水水質(zhì)的污染發(fā)展變化及動態(tài)特征，為保護(hù)水環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

5.2治理措施

治理已污染的地下水是比較困難的。水污染后的治理措施，要根據(jù)污染狀況、范圍、性質(zhì)、水文地質(zhì)條件和使用要求，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。發(fā)現(xiàn)地下水污染后，首先應(yīng)當(dāng)切斷污染源，然后立即采取防止污染物進(jìn)一步擴(kuò)散的補(bǔ)救措施。治理措施大致有以下幾種。

（1）人工補(bǔ)給被污染的地下水，使其稀釋和凈化發(fā)現(xiàn)地下水有污染物質(zhì)后，采取強(qiáng)排方法，使已被污染的水直接排出，促進(jìn)凈化。改變地下水徑流條件，加速水的交替循環(huán)，以達(dá)到改善水質(zhì)之目的。對污染的地下水應(yīng)采用防滲墻或防滲帷幕進(jìn)行堵塞或截流，通常應(yīng)穿透含水層直達(dá)隔水層。

（2）防止工業(yè)“三廢”對地下水污染要切實(shí)貫徹執(zhí)行“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的方針，采用先進(jìn)技術(shù)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、采取閉路循環(huán)、把工業(yè)“三廢”的污染消化在生產(chǎn)過程中。防止地下水污染的繼續(xù)擴(kuò)大。工業(yè)“三廢”達(dá)標(biāo)排放、合理布局，強(qiáng)化水資源的保護(hù)和管理，嚴(yán)禁滲坑滲井排放，所有排污溝、渠應(yīng)全部硬化和密封，嚴(yán)禁下滲污染。特別應(yīng)注重對化工、造紙、制革、制藥等用水量較大企業(yè)的排污治理，實(shí)行達(dá)標(biāo)排放。對缺乏有效治理措施的，視其情況予以關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、遷。尤其是在新建和改建城市中，應(yīng)按“先地下、后地上，先基礎(chǔ)、后主體”的原則；通過規(guī)劃布局調(diào)整結(jié)構(gòu)來控制污染，和對控制新污染源的產(chǎn)生有重要的作用。

（3）對污染的地下水進(jìn)行水處理，采用物理、化學(xué)和生物方法進(jìn)行處理。建立“閉路循環(huán)”式的生產(chǎn)和消費(fèi)系統(tǒng)，可以大大減少工廠和城市送進(jìn)垃圾填埋場、下水道和垃圾站的廢物，從而保護(hù)地下蓄水層免受滲漏的污染物的危害。一家企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水和固體廢棄物，也許正是另一家企業(yè)生產(chǎn)所需要的原料，這樣既可以“變廢為寶”，又大大減少污染物質(zhì)的排放。在一些發(fā)達(dá)國家，廢物的分類、收集、回收、再利用已形成一個專門行業(yè)。而我國在這方面雖然也做了一些工作，但在廢物的交換種類、規(guī)模及市場容量等方面還有待于迸一步完善。綜上所述，地下水污染是一個全球性的問題，污染防治需要全世界每個人的關(guān)心和參與。雖然一些地下蓄水層的破壞已無法挽回，但大部分地區(qū)的蓄水層目前相對純潔。為了挽救地下水質(zhì)，從根本上來說要對全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)行根本的結(jié)構(gòu)調(diào)整，鼓勵利用再生資源，城市小型化，人類活動環(huán)?；?，減輕地球的負(fù)擔(dān)。如果人人都行動起來，則最終人類不會因干渴而焦慮了。

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