地下水污染特征及防治措施

地下水污染特征及防治措施

刘渝 ,黄苹

中电建环保科技有限公司 650000

[摘 要]人们对地下水污染防治的重视程度日益提高，本文简单介绍了地下水污染源及污染特征，并阐述了目前地下水常用的防治措施，旨在为今后地下水的治理提供借鉴。

[关键词]地下水；污染源；污染特征；防控措施；治理技术

作为很多城市居民生活用水及饮用水的水源，地下水是我们宝贵的淡水资源，而当前我国地下水污染时有发生，地下水水质恶化会造成诸如氟中毒、克山病等多种疾病。当今，人们对地下水污染防治的重视程度日益提高，也开始探索地下水污染治理技术。本文对地下水污染特征及防治措施介绍如下：

一、地下水污染源

城镇地下水主要承受来自工业、农业两大领域的污染。工业污染主要体现为：固体废物填埋场、垃圾堆场、加油站、工业园区、化学品生产企业以及矿区等重点防控区域防腐防渗措施不到位引起危害物质进入到地下水体中；工业生产废水的违规排放、偷排漏排以及环境污染事故的发生；污水管网的渗漏、收集与输送设施的损坏导致受污染的地表水在流动过程中下渗等^{【1】【2】}。而农业污染方面：污水灌溉，化肥、农药的过量使用，畜禽粪便的任意堆放等也都会造成地下水污染。

加之对城市地下水的长期过量开采^【3】，致使地下水位大幅降低，水体的自净能力也大幅减弱。

二、地下水污染的特点

由于地下水水源埋深较深、水流速度较慢且流动范围较广，地下水在污染初期不易被发觉^【4】，污染物逐步累积的过程会使污染程度越来越严重且污染范围越来越大，从而导致地下水大面积受到污染且危害程度较为严重，增大治理难度。故地下水污染具有隐蔽性、滞后性、毒性范围较大以及难以逆转性等特点，治理难度大、成本高、耗时长^【5】。

三、地下水污染的防控

由于地下水污染治理难度大、成本高、耗时长，必须要从源头上进行有效防控，从而遏制污染物的不断增加^【6】。主要防控措施包括以下几方面：

1、增强地下水体的自净能力：强化生产用水循环利用措施的推广及技术手段的提升，有力控制地下水开采。

2、控制农业污染：加强节约农业用水的宣传，优化改进灌溉方式，推广喷灌、微灌、渗灌、滴灌、暗渠等先进灌溉技术。加大农药、化肥使用管理，合理适量使用农药及化肥。

3、控制工业污染：政府部门应建立责任管理体系，明确地下水环境保护以及污染整治责任主体，加大企业违法成本。对排水管道应加强监测，发现破损及时修理更换，避免因管道破损而导致污水排放失衡现象。

同时固体废物填埋场、垃圾堆场、加油站、工业园区、化学品生产企业以及矿区等重点项目的运营单位及管理单位应当采取有效措施防止渗漏，并对其场区可能污染范围内的地下水水质进行监测，一旦发现有地下水污染的可能性即刻采取补救措施。

4、建立地下污染监测系统：健全地下水监控体系，沿地下水源隔一定的距离设置一个监测点，并对地下水水质进行按期排查。

四、污染地下水的治理

根据修复方式的不同可将地下水污染修复技术分为自然衰减技术、异位修复技术及原位修复技术三类^【7】。自然衰减监测技术又称为内在生物修复技术，仅针对污染并不严重且自然衰减能力较强的污染物的修复处理。地下水被动收集技术和地下水抽出处理技术是常用的异位修复技术。原位修复技术主要包括电动修复技术、渗透反应墙技术、生物修复技术、曝气技术、化学氧化技术，对比异位修复技术，原位修复技术具有污染物暴露率低、修复成本低、很少占用地面空间、基本不扰动环境等优点。本文对目前应用较多的几种技术进行介绍：

1、抽出处理技术

抽出-处理技术是通过相关设备将受污染地下水抽出，后使用过滤、沉淀、吸附、化学氧化和膜处理等地表水常用修复技术对抽出的地下水进行修复，水质达标后再进行地下水回灌或排放。此技术适用于k>10^-5cm/s且地层条件较均质的含水层，但对具有较强的吸附能力的污染物或者非水相液体不适用。此法常作为应急处置手段短期修复被多种污染物质所污染且污染程度较为严重的地下水。

抽出-处理技术的优势在于简便易行、短期处理量大、对含水层破坏低且技术应用较早、成熟度较高等。缺点是污染源不封闭、污染物易扩散、难以将污染物彻底去除，抽水处理系统运行需持续的能量供给且要求定期监测、维护，修复费用高，修复时间长，对土壤结构破坏大、会造成地表沉降。

该技术实施的关键在于井群的布置，在充分了解地下水污染状况、地下水流场、地下水自净潜力的前提下，通过数学模型模拟污染羽随时间的变化，根据模拟结果合理确定抽水井的数量，分阶段建立抽出井群系统。抽水井集中布设在污染羽下游位置，且抽水井布设范围应涵盖污染羽范围，第一口抽水井的理想位置大约布置在污染源向污染羽中心方向的三分之一处，再以该井为圆心布设其余井群，布设半径参考井的影响半径。两井之间的截获区域应有部分重叠，以保证对污染地下水的抽提效果。修复时通常会对修复区域进行临时封闭，以防污染物向外扩散，并对井群进行定期监测、维护。为增强对地下水的处理效果也可增加注水井的布设

^【8】。

此法技术难点在于修复初期修复效果较好，但随着修复过程的进行，污染物从固相介质向水中的转化率逐渐减弱，以至于在污染修复的中后期过程中，修复效果逐渐变差，将出现“拖尾”效应；修复处理停止后，地下水中所含污染物又会逐渐增量，产生“反弹”效应。正是由于这两种效应的存在，此法处理过的地下水常常难以达标排放。

2、可渗透反应墙技术（PRB）

可渗透反应墙技术是在污染物区域下游位置、在与地下水流相垂直的方向上，安装填充有可渗透性的活性反应介质的连续反应屏障来拦截和净化污染羽流，地下水通过该反应屏障时，利用沉淀、吸附、降解、氧化还原等一种或多种方法将地下水中的污染组分截留在墙体内或将污染组分转变成环境友好的形式。

可渗透反应墙是一种无需人为提供动力的被动处理系统，具有适于同时去除多种污染物、降低污染能力强，墙体安装于地下无需地面处理系统，反应介质可更换且消耗很慢，墙体施工安装完成以后除监测费用外几乎无运行成本、修复成本低，环境友好型，无潜在的介质污染、无二次污染等优点^【9】。但该技术也有设施全部安装于地下，更换介质及发生堵塞等问题时检修处理较为麻烦，工程设施投资大，设备不可循环使用等不足之处。

可渗透反应墙技术实施重点在于反应墙修复填料的材料选择及使用。活性材料通常要求具有对污染物处理效果好、处理持续时间长、材料稳定性好、生态安全性好等特性，不能导致有害副产品进入地下水。目前零价铁、磷酸盐、石灰石、活性炭、沸石、有机黏土和微生物填料是常见的反应墙填充物质。最常用的材料为零价铁，但是零价铁与污染羽流的持续作用会造成pH升高，易导致沉淀生成从而堵塞介质，在填料中加入缓冲试剂有助于减缓这一现象的发生。

3、生物修复技术

微生物修复技术的定义为在人为促进条件下利用微生物在生物代谢中所产生的酶，将污染物转化为水、二氧化碳或其他无毒无害物质，从而达到对污染物质进行降解、吸附或沉淀的修复手段。微生物修复技术可分为土著微生物法、生物活化法、生物添加法三种。此修复技术要求待修复场地水力变化梯度小、含水层渗透系数高且岩土分布较均匀。

微生物修复技术具有对环境影响小、不会产生二次污染，修复过程易于维护、管理，费用低、能耗低等优点。但技术主要局限性在于微生物分解速率慢、效率低、达到修复目标所需时间较长，含水层易被堵塞，实际操作过程中往往需要提供营养物质和氧源以提高修复效率。

此修复技术的重点在于获取可降解待处理污染物的高效菌株，高效菌株既可以从受污染的水体或污染物处理装置中筛选、分离、富集培养得到，也可以通过诱变、基因工程、原生质体交融等技术得到。由于土著微生物具有很强的环境适应能力且经历过一段自然驯化期，目前以土著微生物作为生物降解的首选菌种。

4、电动修复技术

电动修复技术利用电力的动力学原理，在地下水中加入直流电形成梯度电场，使地下水中的污染离子发生特定方向的迁移，从而使污染物聚集在电极区而便于对污染物进行处理或分离，以达到对污染物进行处理的绿色修复技术。该修复技术主要涉及电泳、电渗析和电迁移三种电动力学现象。当污染物为有机质或重金属时电动修复技术较为适用。金属离子主要采用电迁移方式，在电极表面发生电解反应，阳极电解产生H₂和OH^-，阴极电解产生H⁺和O₂。而非极性有机污染物通常采用电渗析方式达到修复效果。

电动修复技术具有环境友好、多功能适用性、便于自动化控制、运行成本低等优点。 

五、结论与展望

地下水污染防控与修复治理工作的有效开展对地下水资源的可持续利用意义重大。无论应用何种修复技术，前提条件均需将场地内的污染源去除，在后续防治工作中应明确责任主体，加强监管，制定防范措施，从根源上杜绝地下水污染的可能性。并探索环境友好型的绿色修复技术及多种修复技术的联合应用，提升地下水修复技术的处理效率，更好的修复地下水资源。

参考文献

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2 陈晓，许青枝，陶国建.工业园区地下水污染防控与治理措施J.资源节约与环保，2021（9）：114-115

3 朱帆济.城市地下水污染特征及治污策略研究J.发展与创新，2020（5）：257-258

4 曲智，尹勇.城市地下水污染现状及防治技术研究J.环保节能，2019（11）：46-47

5 刘红梅.地下水水质分析及水污染治理措施研究J.节能减排，2021（7）：148-149

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8 黄文建，陈芳，么强，孙耀胜，刘竞依，王梓.地下水污染现状及其修复技术研究进展J.水处理技术，2021（7）：12-18

9柏耀辉，张淑娟．地下水污染修复技术:可渗透反应墙J.云南环境科学，2005.24（4）：51-54