工程地质论文.doc

浅析地下水的污染与防治袁广银土木工程系 青岛工学院 青岛市 山东省 中国摘要：地下水是人类宝贵的淡水资源，由于受到人类活动的影响，目前却在遭受着日益严重的污染,地下水污染防治迫在眉睫。本文通过介绍地下水资源现状、地下水污染状况、污染的途径和污染防治的研究进展，提出了几种治理地下水污染的技术方法，例如，微生物修复技术，原位修复技术，地下水原位治理的渗透性反应墙技术。关键词：地下水污染； 防治； 研究进展；修复技术;作者简介:袁广银（1989-），男，工学学士，从事土木工程地质研究。 Analysis of groundwater contamination and preventionYuan guang yinCivil Engineering (3) Ban Department of Civil Engineering, Qingdao Institute of Qingdao City, Shandong Province, China Abstract：Groundwater is a kind of precious fresh water resourceHowever，groundwater is becoming seriously polluted due to human activities so that the measure of preventing groundwater pollution must be taken. Through introducing groundwater resource situation, groundwater pollution situation，pollution ways and progress in pollution prevention to propose several management in technology of groundwater pollution. Such as microbial remediation,situ repair technology and permeable reactive barrier technology of groundwater in situ treatment.Key words：groundwater pollution；prevention；research progress；0 引 言全国地下淡水的天然补给资源约为每年8840亿m3，占水资源总量的三分之一，其中山区6 560亿m3，平原区2 280亿m3；地下淡水可开采资源为每年3 530亿m3，其中山区为1 970亿m3，平原区为1 560亿m3。据统计，全国181个大中城市，有61个城市主要以地下水作为供水水源，40个城市以地表水、地下水共同作为供水水源，全国城市总供水量中，地下水的供水量占30%。中国90%城市地下水不同程度遭受有机和无机有毒有害污染物的污染，已呈现由点向面、由浅到深、由城市到农村不断扩展和污染程度日益严重的趋势。由中国118个大中城市近年来的地下水监测结果得出，较重污染的城市占64%，较轻污染的城市占33%。在区域上，中国地下水“三氮”污染突出，主要分布在华北、东北、西北和西南地区，淮河以北10多个省份约有3000万人饮用高硝酸盐水，海河流域受污染的地下水资源量占地下水总资源量的62%，农村约有3.6亿人喝不上符合标准的饮用水。地下水有机污染物中，有相当数量的挥发性有机物，由于它们渗透力强，危害性大，并且不容易及时准确的检测，因此，受到国内外相关研究的广泛重视。挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOC）是地下水中一种危害性较大的有机物，对其定量的测定已成为环境部门评价地下水污染程度的重要指标。按化学成分分类，常见的有卤化烃，苯系物和卤化苯。地下水中挥发性有机物，其共同点是沸点在50-260,室温下饱和蒸汽压133.3Pa，常温以蒸汽形式存在于空气中。地下水中的这些挥发性有机物，主要来源于工厂废弃物的污染，有机氯代类农药以及城市人口的生活垃圾，也有些来源于石油及化工厂产品的泄露。这些污染物可以致癌变，致畸性，诱发多种潜在的病变。当前地下水中的挥发性有机卤化烃污染是一个主要的全球环境问题，作为一个替代传统的补救技术，生物修复已经成为一个潜在的直接的较低成本的高效降解污染物的技术。甲烷氧化菌（ methanotroph ）是降解挥发性有机卤烃的最关键的一个生物体。利用甲烷氧化菌的生物土壤测试已应用于被TCE污染的地区。1 解决方法 1.1 物理修复技术 （1） 地下水曝气技术 地下水曝气技术(Air sparging,AS)是从土壤抽气技术(Soil vapor extraction，SVE)发展而来的。SVE技术是利用真空泵产生负压使空气流过受污染的土壤层进入空气井，挥发性有机污染物会随着流动的空气被抽提出来嗍。AS技术正是在此基础上，将空气井深入含水层饱水带中把负压抽气改为正压曝气，使空气扰动水体而促进有机物的挥发嘲。AS是去除土壤和地下水中挥发性和半挥发性有机物的最有效方法之一。（2）电动修复技术电动修复技术是利用电动效应将污染物从土壤和地下水中去除的原位修复技术。电动效应包括电渗析、电迁移和电泳。电渗析是在外加电场作用下土壤孔隙水的运动，主要去除非离子态污染物；电迁移是离子或络合离子向相反电极的移动，主要去除地F水中的带电离子；电泳是带电粒子或胶体在直流电场作用下的迁移，主要去除吸附在可移动颗粒上的污染物。时文歆等利用电动修复技术修复重金属污染的土壤和地下水，试验证明，该技术对低渗透性含水层中砷、镉、铬、汞和铅等重金属的去除率高达85%95%，而对多孔、高渗透性的含水层中重金属的去除率低于65%。尹晋等通过电动修复不同形态铬污染含水层时发现，电动修复技术对六价铬的去除效率明显高于三价铬。电动修复技术在应用过程中常出现活化极化、电阻极化和浓差极化等现象从而导致处理效率降低。后来，为了增强该技术的修复能力，有许多学者又开始寻找一些化学强化剂。Pasos等对RB5染料污染的高岭土进行电动修复试验研究，以电解质K2S04来提高修复体的导电性和促进染料的解吸，用H2SO4。和NaOH作为pH调节剂，试验结果表明，RB5染料的去除率高达94%。1.2 化学修复技术 化学修复技术主要是利用氧化还原试剂与土壤及地下水中污染物发生反应从而达到净化效果的一种地F水污染原位修复技术。常见的有原位化学氧化技术。原位化学氧化是将化学氧化剂引入到地下，通过氧化还原来去除土壤和地下水中的污染物。ISCO技术所采用的氧化和种类很多，如过氧化氢、Featon试剂、高锰酸钾和臭氧等（1） 过氧化氢和fenton试剂通过研究表明，由于过氧化氢的氧化能力还不够强，所以处理效果常不明显。为了提高过氧化氢的氧化能力，人们加入亚铁离子，形成fenton试剂，使其在酸性条件下反应生成HO.自由基：Fe2+H2O2Fe3+HO.+HO-HO.自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、芳香环加成反应及与杂原子氮磷硫的反应等方式与烷烃、烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应。其结果是自由基无选择性地分裂和氧化有机物形成小链碳氢化合物，形成的中间产物可以是一个或两个羧基酸。这些物质随后又可容易地被氧化成C02。（2） 高锰酸钾氧 高锰酸钾是一种固体氧化剂，具有较大的水溶性，可通过水溶液的形式导入受污染的土壤和地下水中。高锰酸钾适用的pH范围较广，它不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和MTBE等其他污染物也很有效。（3）臭氧氧化臭氧以气体的形式通过注射井进入污染区。臭氧的强氧化性不仅可以氧化大分子及多环类有机污染物，也可氧化分解柴油、汽油、含氯溶剂等。臭氧在水中的溶解度是氧气的12倍，因此它可迅速溶于水并与污染物反应。臭氧自身分解产生的氧气可被土壤中的微生物利用。13生物修复技术生物修复技术是一种通过微生物的吸收、吸附、降解等作用净化土壤及地下水中污染物的原位修复技术。常用的技术有原位生物处理技术。地下水原位生物处理技术是一种在饱水带利用土著或人工驯化的微生物降解污染物的原位修复方法。该方法实际上是监测自然衰减技术的拓展与改进，它增加了许多人为干预手段，如将空气、营养、能量物质注入水层中促进微生物的降解等。早在1984年，美国就应用原位生物处理技术修复了密苏里州西部的石油泄漏场地。该技术在应用初期主要是进行有机污染修复，后来随着反硝化菌的发现，又逐渐被应用于地下水硝态氮污染的修复中。1.4 可渗透反应格橱修复技术可渗透反应格栅(Permeable reactive barriers，PRB)是一个填充有活性反应介质的被动反应区，污染物通过与反应介质发生吸附、沉淀、过滤、降解等作用而从地下水中去除。其中填充的活性反应介质可根据污染物的种类进行调整，但都应具有抗腐蚀性好、活性持续久、粒径均匀等特点。该技术综合有物理、化学、生物3种修复机理。目前对PRB系统的研究与应用已经屡见不鲜。2 实验结论 综上所述，本文介绍了5种地下水污染原位修复技术，它们的特点各不相同。表l为地下水污染原位修复技术性能比较表，从处理对象、处理时间、是否破坏生态环境、表1 修复技术性能比较安装操作过程、能耗和处理成本6个方面进行了比较。从表1中分析得出，地下水曝气技术适合处理挥发性和半挥发性有机物污染的土壤及地下水，且其处理时间短、安装操作简便，但能耗较高；电动修复技术最常应用于土壤及地下水的重金属污染修复，其具有不破坏生态环境、处理成本较低等特点；针对难生物降解的有机物污染，应优先考虑原位化学氧化技术，其不仅处理时间短，且安装操作简便、能耗低，但在应用时 要注意控制化学药剂的使用量，以免过量投加而导致破坏生态环境、增加处理成本；针对可生物降解的有机物污染，应优先考虑原位生物处理技术，其能耗低、处理成本低，但需较长的处理时间：可渗透反应格栅技术，由于所填充的活性介质种类多样，则可用于修复多种污染物污染的地下水，该技术具有处理时间短、不破坏生态环境、安装操作简便、能耗低、处理成本低等特点。修复技术处理对象处理时间是否破坏生态环境安装操作过程能耗处理成本地下水曝气技术挥发性和半挥发性有机物较短否较简便较高较低电动修复技术重金属、有机物较短否较简便较低较低原位化学氧化技术难生物降解的有机物短可能较简便较低高原位生物处理技术可生物降解的有机物、硝态氮较长否较简便低低参考文献【1】黄国强，李凌，李鑫钢等土壤污染的原位修复J环境科学动态；2000，(3)：2527【2】胡黎明，刘毅地下水曝气修复技术的模型试验研究J岩士工程学报，2008，30(6)：835-839【3】时文歆，邱晓霞，于水利等重金属污染土壤和地下水的动电修复技术J哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2003，19(6)：670-673【4】尹晋，码小东，孙红文电动修复不同形态铬污染土壤的研究J环境工程学报，2008，2(5)：684-689【5】纪录，张晖原位化学氧化法在十壤和地下水修复中的研究进展J环境污染治理技术与设备,2003,4(6)：37-42【6】崔英杰，杨世迎，方萍，等Fenton原位化学氧化法修复有机污染J：壤和地下水研究J化学进展，2008，20(7)：I 196-1201【7】张玉，韦鹏，