地下水污染与防治报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 地下水污染与防治的研究进展摘要：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；Abstract：Groundwater is a kind of precious fresh water res

2、ourceHowever，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 sev

3、eral 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；前言1.1日益严峻的地下水环境问题 地下水是水资源的重要组成部分，已经成为城市和工农业用水的主要水源。在干旱、半

4、干旱地区，地下水则是主要的，甚至是唯一的可用水源。在全国660多个城市中，利用地下水作为饮用水的城市有400多个，全国有近1/3人口饮用地下水。由于地下水自净能力较弱，一旦受到污染，将难以更新和恢复，会对生态环境造成严重影响，直接对人类及其活动造成危害。大量未经处理或未达到一定排放标准的生活和工业污水的无序排放、工业废水和城市垃圾填埋场渗滤液的泄漏、农药化肥的生产及超量施用、生活和工业有害固体废弃物的随降雨入渗，致使中国地下水污染的问题日益突出。因此，了解地下水的污染现状，加强对地下水污染的防治，开发相应的一些高新技术来挽救我们日益恶化的地下水环境，是我们当前所面临的一项迫切的任务。随着人口的

5、增长和社会经济的快速发展，对水资源的需求量也大幅度增长。近30年来，我国地下水的开采量以每年25亿立方米的速度递增，全国有400个城市开采地下水，40%的耕地部分或全部依靠地下水进行灌溉，地下水的供给量已经占到了全国总供水量的20%，北方缺水地区占到了52%，在华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来满足对水资源的需求。而在广大的农村，地下水更成为主要的饮用水源。对地下水资源的过度开发利用，导致地下水位下降，水源枯竭，有些地区还形成了严重的地下水漏斗。根据国土资源部发布的我国主要城市和地区地下水水情通报(2005年度)，2005年在具备系统统计数据的171个地下水

6、漏斗中，漏斗面积扩大的就有65个，占到了统计数的38%，面积扩大了6 736平方公里，仅河北沧州第承压含水层漏斗面积就扩大了2 089平方公里，最大水位埋深达到101米。由此导致了湿地消失、植被死亡和土地沙漠化等严重的生态灾难，以及地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵等自然灾害的频频发生。地表环境污染加剧引发地下水污染，构成对人体健康和生命财产安全的严重威胁。根据中国地质环境监测院公布的信息，目前，我国地下水污染呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势，污染程度日益严重。全国195个城市监测结果表明，97%的城市地下水受到不同程度污染，40%的城市地下水污染趋势加重；北方17个省会城市中16个污

7、染趋势加重，南方14个省会城市中3个污染趋势加重。在一些地区，地下水污染已经造成了严重危害，危及到供水安全。辽宁省海城市污水排放造成大面积地下水污染，附近一个村因长期饮用受污染的地下水，多数人患上当地未曾有过的特殊病症，造成160人因饮用受污染的地下水而亡；淮河安徽段近5 000平方公里范围内，符合饮用水标准的浅层地下水面积仅占11%；由于地下水的严重污染，淄博日供水量51万立方米的大型水源地面临报废，国家大型重点工程齐鲁石化公司水源告急，在首都北京，浅层地下水中也普遍检测出了具有巨大潜在危害的DDT、六六六等有机农药残留和尚没有列入我国饮用水标准的单环芳烃、多环芳烃等“三致”(致癌、致畸、致

8、突变)有机物。这些“三致”有机物在我国东部其他城市和地区很可能同样存在。地下水超采与污染互相影响，形成恶性循环。水污染造成的水质性缺水，进一步加剧了对地下水的超采，使地下水漏斗面积不断扩大，地下水水位大幅度下降；地下水位的下降又改变了原有的地下水动力条件，引起地面污水向地下水的倒灌，浅层污水不断向深层流动，地下水水污染向更深层发展，地下水污染的程度不断加重。日益严峻的地下水环境问题已经成为自然、社会、经济可持续发展的制约因素。1.2地下水污染源成因分析 按照污染物产生的行业类型，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。(1)工业污染源 工业污染源主要指未经处理的工

9、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、选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。(2)农业污染源 农业用水占全部用水量

10、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。(3)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3000万平方米的速度发展，全国已有200多个城市陷入垃圾重围之中。1.3地下水资源现状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

11、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。按赋存介质划分，地下水主要有孔隙水、岩溶水和裂隙水三种类型，孔隙水天然淡水资源量每年2 500亿m3，可开采资源量每年l 686亿m3，岩溶水天然淡水资源量每年2 080亿m3，可开采资源量每年870亿m3，裂隙水天然淡水资源量每私260亿m3，可开采资源量每年971亿m3。总体上，中国地下水资源地域分布差异明显，南方地下水资源丰富，北方相对缺乏，南、北方地下淡水天然资源分别约占全国地下淡水总量的70%和30%。北方地区70%生活用水、60%工业用水和45%

12、农业灌溉用水来自地下水。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%。1.4地下水污染状况中国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

13、资源量的62%，农村约有3.6亿人喝不上符合标准的饮用水。1.5地下水污染的途径1.5.1间歇入渗型 污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤，使固体废物、表层土壤或地层中的有害或有毒组分，周期性地从污染源通过包气带深入含水层。这种渗入多半是呈非饱和状态的淋雨状渗流形式，或者呈短时间的饱水状态连续渗流形式此种污染，无论在其范围或浓度上，均可能有季节性的变化。主要污染对象是潜水。1.5.2连续入渗型 污染物随污水或污水溶液连续不断地渗入含水层。最常见的是污水聚积地段(污水池、污水渗坑、污水快速渗滤场、污水管道等)的渗漏，以及被污染地表水体和污水渠的渗漏。其主要污染对象也多半是潜水。1.5.3越流型 污染

14、物通过层间弱透水层以越流的形式转移到其他含水层。这种转移或者是通过天然途径(水文地质天窗)，或者通过人为途径(结构不合理的井管、破损的老井管等)，或者人为开采引起的地下水动力条件的变化而改变了水流方向，是污染水流通过大面积的弱透水层越流转移到其他含水层。其污染来源可能是地下水环境本身的，也可能是外来的，它可能污染承压水也可能污染潜水。研究这一类型污染的困难之处是难于查清越流具体地点及地质部位。1.5.4径流型污染物通过地下径流的形式进入含水层，即通过废水处理井，或者通过岩溶发育的巨大岩溶通道，或者通过废液地下储存层的隔离层的破裂进入其他含水层。海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成海水向陆地

15、流动的地下径流。此种形式的污染。其污染物可能是人为来源也可能是天然来源，可能污染潜水也可能污染承压水。其污染范围可能不很大，但其污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重。1.6地下水污染防治的研究进展国外，尤其是欧美，自20世纪70年代以来在地下水污染点源污染治理方面取得了较大的进展，涌现出了许多地下水污染的预防及治理方法。中国在地下水污染调查及地下水污染物迁移转化模式方面已做了一些基础性工作，但地下水污染治理技术刚刚起步，工程应用实例不多。1980年初首先由山东省地质局等单位在济宁市郊区进行了现场试验研究工作，并建立了中国第一个为预测地下水污染发展趋势的地下水水质模型。1982年武汉水

16、利电力学院应用伽辽金有限元法求解了在渗流区有抽水井条件下的二维溶质迁移及在自由表面上有人渗补给时二维渗流中的溶质迁移问题。此后，许多学者开始进行这方面的理论和工程应用研究。其中对流弥散模型是使用最多的数学模型，许多研究者将该模型加以修正以使模型适用于不同的工程情况。国家环保局与清华大学于1991年-1995年以山东淄博大武水源地石油类污染为研究对象，深人开展了一系列室内和现场试验研究，在lOkm2范围内布置了213口抽水井和观测井。监测资料表明，该地区地下水中石油类污染物浓度平均达到1.0mg/L,最高达到30mg/L。2004年3月，中国地质调查局编制中国首轮地下水污染调查评价立项建议书。2

17、004年4月，国家自然基金委地学部主持召开“地下水污染控制与修复战略研讨会”。2004年开始，国家环保局与国土资源部等决定编制中国地下水污染防治规划，并在修改水污染防治法时补充了大量有关地下水污染内容。2005年2月25日，国家发改委在重庆主持召开了“城市饮用水有机污染问题调研座谈会”，拟编制主要城市饮用水有机污染深度处理规划。2005年6月1日，城市供水水质标准正式实施，与现行的国标生活饮用水卫生标准(1985年颁布)相比，检测指标由35项增加至93项，包括一些分量检测，总项目达101项，其中常规检测项目42项，非常规检测项目59项。胡国臣、张清敏等口1采用室内土柱实验法研究了向土壤中掺入活

18、性炭纤维对地下水硝酸盐氮污染的防治效果。结果表明，将活性炭纤维掺人土壤中，可以强化土壤反硝化作用，防止硝酸盐氮对地下水的污染。这种防治技术简单、有效，并且能增加土壤的肥力和保墒能力。环境效益和经济效益皆佳。吕春玲、李烨等通过对乌鲁木齐市地下水污染现状、污染源及污染途径分析，认为工业废水、生活污水、固体废弃物、农药和化肥等是造成地下水污染的主要原因，并针对乌鲁木齐市具体情况提出了相应的水环境污染防治、水资源保护利用对策。姬亚东、张黎等通过对银川地区1991年-2000年的地下水水质动态监测数据分析发现地下水氮污染严重，其中尤以氨氮污染最为严重，对氮污染的成因作进一步分析得出：引起潜水氮污染的主要

19、因子是农田大量施用化肥和地面污水下渗。引起承压水氮污染的主要因子是大量开采承压水造成的潜水对其越流补给，最后提出了相应的防治措施。马荣欣、张玉珍等根据福建省东山县地下水水质监测结果，结合地下水质量标准(GBl481893)中的地下水质量分类指标，确定东山县地下水水质评价指标，在单项组分评价的基础上，运用内梅罗指数法对东山县的地下水水源地的水质进行评价分级，针对污染现状，提出科学合理的污染防治措施。张力、宗岩等以黑龙江省地下水为研究对象，揭示了地下水环境存在的天然水质不良、土壤盐渍化导致的原生盐渍化水环境问题及地下水污染、区域性地下水位持续下降等导致的次生地下水环境问题，并分别从开发和推广节约用

20、水的新技术及新工艺、对企业进行清洁生产评估和技术改造，减少工业污染排放、建立地下水水源保护工程及预警监测工程、完善地下水开采法律及法规等方面，提出了地下水保护的主要对策。梁靖、郑王琼采用了单要素污染指数法和多要素综合污染指数法评价了湛江冯村垃圾场对周边浅层地下水的污染，提出了设立地下水污染防治分区，建立地下水动态监测网络系统，建立地下水管理模型的防治对策，贯彻以防为主、防治结合的原则。陈咏芳、周小龙等通过分析天水市麦积区老虎沟垃圾填埋处理场地质环境，结合挥发酚弥散试验资料，对垃圾处理场渗滤液中挥发酚的运移特征、污染地下水机理进行了探讨，为垃圾填埋处理场有效防渗提供了设计依据。毕桂超、孙红继通过

21、对锦州地区地下水饮用水源水质监测数据分析，评价地下水饮用水源水质现状。针对部分水源水质超标现象，分析其成因，并在实地考察的基础上从工矿企业污染源、生活污染源、养殖业污染源、农业污染源和不合理开采等几方面进一步阐述水源地潜在污染因素，在此基础上从预防、治理、生态修复及加强监管等方面提出地下水饮用水源污染防治对策。微生物修复 微生物修复技术是20世纪80年代以来出现和发展的治理环境污染的微生物工程技术。它以微生物的代谢活动为基础，通过对有毒有害物质进行降解和转化，修复受破坏的生态平衡以达到治理环境的目的。微生物修复的关键是能针对处理体系中的污染物找到相应的高效降解菌株。在水污染治理中，高效菌株既可

22、以从长期污染的水体或废水生物装置中筛选、分离、富集培养得到，也可以通过诱变、原生质体融合、基因工程等技术来构建。因其可以施行原位治理，并以其技术可行和成本相对低廉而己被人们普遍接受强，具有广泛的发展前景。2.1微生物修复技术治理污染问题的特点科技的发展也充分证明微生物修复技术是环境保护的理想武器，这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显著优越性充分体现在它是一个纯生态过程。微生物修技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和等显著优点。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了无限的

23、希望。目前微生物修复技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用微生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用微生物方法处理污染物避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代微生物技术的发展，使微生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为微生物修复技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。2.2微生物修复技术 生物修复技术可

24、分为原位生物修复和异位生物修复两种。原位生物修复是指对受污染的介质(土壤、水体)不作搬运或输送，在原位污染地进行的生物修复处理，修复过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和人为创造的合适降解条件；异位生物修复是指将被污染介质(土壤、水体)搬动和输送到它处进行生物修复处理。但这里的搬动和输送是低限度的，而且更强调人为调控和创造更加优化的降解环境。我们主要介绍原位生物修复技术。(1)生物通气法 这是一种强迫氧化生物降解法，用于修复地下水上部受挥发性有机物污染的透气层土壤。它是在污染的土壤上打至少两口井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强排入土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物也随之去除。这种

25、处理系统要求污染土壤具有多孔结构以利于微生物的快速生长。另外，污染物是挥发性的，这才适于通过真空抽提加以去除。(2)生物注射法 将空气加压后注射到污染地下水的下部，气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解，它和生物通气法都是在广泛应用的土壤气提法的基础上发展起来的。(3)生物培养法 定期地向污染环境中投加H202和营养，以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要，使微生物把污染环境中的污染物彻底矿化成C02和H2O。(4)投菌法 直接向污染的环境中接入外源的污染降解菌，同时提供这些细菌生长所需的营养。(5)农耕法对污染土壤进行耕耙处理，在处理进程中施入肥料，进行灌溉，加入石灰，使其有充足的营养、水

26、分和适宜的PH值，从而尽可能地为微生物降解提供一个良好的环境，保证污染物降解在土壤的各个层次上都能发生归。2.3生物修复技术在污染治理中的应用近年来研究人员把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，并将微生物加入溶液中，让微生物附着在黄铁矿表面，使其表面变成亲水性，能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上，下沉至底部，从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的表面，因此脱硫时间只需数分钟即可，从而大幅度缩短了处理时间，可脱除无机硫约70%。另外，该法在把煤中的黄铁矿脱硫时，灰分也可同时沉底，所以也具有脱去灰分的优点。我国造纸行业年排放废水量达40亿吨，其中有机污染

27、物(以BOD计)达170万吨，约占全国工业废水中有机污染物总量的1/4。在用植物材料进行化学制浆与化学漂白过程中，含有大量木质素、半纤维素和有害物质的废液被倾倒入江河湖泊中，造成严重的环境污染和生态破坏。造纸工业中的制浆和漂白工序是污染物产生的主要工序。磨木浆的能量消耗很大，而且成品纸的强度等质量性能不如硫酸盐浆，因而限制了这项技术的发展。利用微生物与微生物酶类进行微生物制浆与微生物漂白具有很大的优势和潜力，因为微生物极易生长繁殖，酶催化反应具有高度专一性，反应条件温和，并且高效无污染。把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中，过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注

28、入，催化剂用以控制过氧化氢的分解速度，使之与微生物的耗氧速度相一致，从而缩短处理时间。最近，台湾学者C.11.Kao和S.E.Lei又提出了一种叫泥炭生物屏障的原位生物修复技术，该技术能有效地降解地下水污染物中广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谢作用。因为TCE和PCE均不能作为微生物的生长基质，所以需要为微生物提供另外的碳源，微生物利用提供的碳源生长，然后去降解TCE和PCE等污染物。地下水污染原位修复技术的研究 地下水污染修复技术包括异位修复、原位修复和监测自然衰减技术。异位修复技术是将受污染的地下水抽出至地表再进行处理的技术。该技术在

29、短期内处理量大、处理效率较高，但长期应用普遍存在着拖尾、反弹等现象，最终降低了处理效率，增加处理成本。监测自然衰减技术是充分依靠自然净化能力的修复技术，需要的修复时间很长。加之地下水中污染物的种类日益增多，除有机物外，还包括重金属、无机盐和放射性元素等，于是地下水污染原位修复技术便以其修复彻底、处理污染物种类多、时间相对较短、成本相对低廉等优势在地下水污染修复领域崭露头角，到今天得到了广泛应用。3.1地下水污染原位修复技术 地下水污染原位修复技术是在人为干预的条件下省去抽出过程在原位将受污染地下水修复的技术。根据修复机理不同，可分为物理修复、化学修复、生物修复和可渗透反应格栅修复技术。3.1.

30、1物理修复技术 常用的物理修复技术有地下水曝气技术和电动修复技术。（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

31、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

32、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。Pazos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%。3.2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、高锰酸钾和臭氧等过

33、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

34、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。33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

35、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。3.4 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

36、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。3.5地下水污染原位修复技术的性能比较及适用性分析 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、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

37、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

38、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可渗透反应格栅技术有机物、重金属、硝态氮、氟化物、砷、放射性元素等较短否较简便低低表1.地下水污染原位修复技术性能比较3.6地下水污染原位修复技术前景展望 目前，地下水污染问题在一定程度上得到了缓解，但离最终的解决还存在着较远的差距。再加之，地下水资源日益短缺且社会发展对水资源需求量不断扩大，修复被污染的地下水使其成为可用资源则成了当前最重要的课题之一。地下水污染原位修复技术以其独特的优势从上个世纪末迅猛发展至今，对其未来的发展

39、方向可以总结为以下3个方面： (1)针对每项技术自身的改进和完善。如可渗透反应格栅技术，虽然现有的研究成果和应用实例很多，但一些反应机理至今尚不清晰，而且PRB的应用受水文地质条件的限制较大，在修复裂隙水污染中仍存在较大的难度。 (2)多项地下水污染原位修复技术的复合应用研究。地下水污染原位修复的每项技术都具有各自的特点和优势，应结合污染现场情况，取长补短、综合利用，选择恰当的技术组合形式。如原位化学氧化技术，为了避免应用过程中对生态环境可能造成的二次污染，可以组合原位生物处理技术或PRB技术协同应用。 (3)地下水污染原位修复技术与异位修复和监测自然衰减技术的复合应用研究。地下水污染异位修复

40、和监测自然衰减技术发展至今已经成为了一类相对成熟的技术类型，但其在应用过程中出现的一些缺陷至今没得到很好的完善，原位修复技术的优势恰好弥补了这一点。如果能够合理组合不同技术类型进行应用，必将事半功倍。总之，地下水污染原位修复技术是一种有效可行的地下水污染修复技术，具有广阔的发展前景。 地下水原位治理的渗透性反应墙技术渗透性反应墙(permeable reactive barrier)是20世纪90年代在欧美等发达国家新兴起来的用于原位去除污染水中污染组分的方法。它是一种被动处理系统，具有时效长，运行、维护费用低等优点，主要用于地下水污染的治理。其主要机理是把合适的反应材料填充于墙内，然后把墙体

41、设置在垂直污染水的流向上。当污染水流经反应墙时，水中的污染组分与墙内的填充物发生反应，或被降解，或被去除，以此达到治理污染的目的。4.1 渗透性反应墙的结构、类型与反应介质4.1.1渗透性反应墙的结构渗透性反应墙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)，当污染的地下水流经反应单元时，有机氯化物与反应介质接触，被降解为无毒的去卤化有机化合物和无机氯化物(见图1)。最简单渗透反应墙就是一个放置在有机污染物羽状体运移路径上的反应材料带(如铁屑)。研究和实际应用表明，该方法的最大优点在于不需要用泵抽到地上处理，反应墙在安装后自动运行，不需要安装地面以上的处理设施，因此只要

42、运行得当，便可以取得很好的处理效果，同时，由于反应介质消耗得很慢，故渗透反应墙对于羽状体的处理可持续几年，甚至几十年，除了定点监测和反应介质更换外，每年几乎不需要任何的运行费用。图1. 渗透性反应墙剖面图4.1.2渗透性反应墙的类型渗透性反应墙主要有连续墙式反应墙系统、隔水漏斗一导水门系统和多沉箱隔水漏斗一导水门系统。其中，连续墙式反应墙系统由含有渗透性反应介质的反应单元组成(见图2a)；隔水漏斗一导水门系统有一个不透水部分(或隔水漏斗)将截获的地下水导向渗透部分(或导水门)(见图2b)这种结构有时能更好地控制反应单元的安装和羽状体的截获。当地下水流过的场地是菲均质时，隔水漏斗一导水门系统允许

43、反应单元被安置在含水层中渗透性较好的地方。在污染物分布不均的条件下，隔水漏斗一导水门系统能更好地将进人反应单元的污染物浓度均匀化。在有较宽的羽状体和较大地下水流速的地方(尤其是当每个反应单元或导水门尺寸的安装受到限制时)，采有多沉箱隔水漏斗一导水门系统能够保证有足够的停留时间(见图2c)。图2 几种实用有效的隔水漏斗-导水门结构4.1.3反应介质反应介质是渗透性反应墙最主要的构成要素。反应介质的种类很多，主要包括零价铁、双金属和新型反应介质(如陶瓷状铁泡沫、胶状铁等)。在研究地区的背景资料基础上，包括地下水渗流特征、地下水中有机物的组成与浓度、含水层类型、地质结构等，选择合适的反应介质，同时受

44、下列因素控制：反应性最好选择使污染物反应速率快的介质，以在经济可行的渗流厚度(停留时间)内还原污染物；稳定性反应介质或混合介质所能保持反应时间的长短是需要考虑的一个重要因素，可保证在场地特有的地球化学条件下，在较长时间内(几年或几十年)维持其反应性；介质存在和价格较便宜的与较贵的介质相比，当两者的性能差别不大时，应优先考虑较便宜的介质，因此要求反应介质价格合理，容易获得；水力性能反应介质的粒径应该确保反应墙有足够的能力截获污染羽状体，且在特定的地球化学条件下，通过限制沉淀的生成，能够长时间的维持其孔隙度(渗透性)水平；环境兼容性反应产物(如Fe2+、Fe3+、氧化物、氢氧化物和碳酸盐)要与环境

45、兼容，不能向下游环境产生有害的副产物；在实际应用过程中应综合考虑这些因素，并综合特定场地各种特定因素来确定反应介质的类型。4.2渗透性反应墙的反应机理 渗透性反应墙去除污染物的机理分为生物的和非生物的两种，主要包括吸附、沉淀、氧化一还原和生物降解，但人们对去除水中有机物最感兴趣的还是还原性脱氯，即应用氧化一还原反应使有机物降解为无毒害的物质。目前，零价的颗粒金属(特别是铁)是在实验室批量试验、中试和现场应用最广泛的反应介质，最常用的是零价铁屑。零价铁发生氧化一还原反应，产生电子活性将氯化物转化为潜在的无毒物质。虽然其它的反应介质也能产生类似的反应，但是反应速率不同，以下以铁为例介绍其反应的机理

46、。4.2.1化学反应 Sweey等研究表明，尽管存在其它降解机理，但主要是卤素原子被氢原子取代:Fe+H2O+RCLRH+Fe2+OH-+CL- (1) 卤素原子被氢氧基取代：Fe+2H2O+2RCL2ROH+Fe2+H2+2CL- (2) 铁被水消耗，这个反应进行很慢：Fe+2H2O2OH-+Fe2+H2 (3)如果地下水进入反应单元过程中有氧存在，铁会被氧化并产生氢氧根离子式，即：Fe+O2+2H2O2Fe2+4OH- (4)铁会以Fe(OH)：或Fe(OH)，形式沉淀，阻碍反应的进一步进行。因此，在地下水进入反应单元之前，应采取措施降低或消除水中的溶解氧。一旦去掉溶解氧，像TCE这样的有

47、机氯化物由于卤素的存在而处于氧化状态，铁可以通过电子转移与有机氯化物反应，主要产物是乙烯和氯化物，如下式所示：3Fe3Fe2+6e- C2HCL3+3H+6e- C2H4+3CL- (5)3Fe+C2HCL3+3H+ C2H4+3CL- + 3Fe2+上述几个反应都产生OH-，所以会使反应单元中水的pH值升高，pH值升高会导致TCE降解速率的降低。其间接影响是易形成氢氧化物沉淀而将铁的表面包围起来，从而降低了铁的活性和反应单元的导水性。在天然地下水中，溶解的碳酸及重碳酸盐起了缓冲体系的作用，限制了pH值的升高和沉淀的生成。在碱性条件下，大量CO32-形成FeCO3，沉淀，反应到一定程度时，CO

48、32达到平衡，则不能限制pH值的升高。H2CO3 +2OH-CO32- +2H2O (6)HCO3- +OH-CO32- +H2O (7)4.2.2生物反应Gillham和0Iannesin分别用加入和不加入生物杀虫剂对受TCE污染的水进行土柱实验。在这两种情况下，得到了相近的降解速率，这说明TCE的降解是非生物的过程，能够在没有生物参与的情况下进行。在加利福尼亚Sunnyvale一个工厂里进行的一个中试研究中，对地下水进行了微生物分析，结果表明在含水层的反应介质中并不存在微生物。但是，在一定的条件下，反应单元中有可能发生生物反应。到目前为止，在实地装置中的反应单元中没有发现明显的生物活动。4

49、.3 渗透性反应墙的安装4.3.1反应单元的安装 反应单元就是污染羽状体流过的、装填有反应介质的部分含水层，其常用安装技术有：传统沟槽式开挖(Conventional trench excavation)、沉箱式安装、芯轴式安装(mandrel-based emplacement)、连续挖掘填埋(confinous trenching)。这4种安装技术都曾用于现场反应单元的安装，其中沟槽式安装应用最广。尽管不同场地有所不同，但考虑到地下水位波动和反应介质的固结，反应单元应的上缘一般位于地下水位以上60cm左右，而下部要嵌人隔水层至少30cm。在隔水漏斗一渗透门系统中，漏斗壁部分一般要嵌入隔水层

50、15 m。如果隔水层是不连续的，土工织物和水泥板需要铺设在建反应单元底部，防止任何污染物通过地下流绕过反应单元。在单元建设期间，监测井群可以安装在反应介质中或者上游和下游的细砾石中。(1)传统沟槽开挖(Conventional trench excavadon) 根据渗透性反应墙的设计，安装反应单元需要挖一条装填反应介质的沟槽。传统开挖沟中最常用的设备是反铲挖土机(深度小于24 m)和蚌壳式挖泥机(深度大于24 m)。开挖前先沿着拟建反应单元的周围打入临时性的钢板桩，并用支撑加固。板桩也可以用于暂时隔离细砾石部分和反应介质。如果高水位使板桩不能阻止地下水进入反应单元，将需要对沟排水。为保持反应

51、单元安装期间沟壁的整体性，要在生物高聚物泥浆压力下进行开挖，这种生物高聚物泥浆由粉末状瓜耳木胶构成。反应墙安装完之后，大部分瓜耳木胶将降解成为水，对传统沟槽式反应墙的渗透性影响很小。(2)沉箱式安装 沉箱是一种空的、承受荷载的围栏，其形状和大小可根据需要而变化。为了安装反应单元，一个预制开口的钢制沉箱可用于暂时帮助开挖。通常，直径为2.4 m或更小的沉箱可以推入或夯入地下，其直径越小，越易驱入，并且能保持竖直状态。直径大于2.4 m对反应单元的安装来说是不经济的，这对反应单元内渗透厚度和停留时间都将受到限制，所以在污染羽状体较宽、浓度较高、水流速度较大的地方，用多沉箱的隔水漏斗一导水门系统提供

52、适当的停留时间。(3)芯轴式安装 该方法是用一个中空钢轴或芯轴来开辟一个垂直的空间，然后将反应介质填进去。在被打入地下以前，芯轴的下部放上一个有利于驱动的金属套头。一旦空间形成，使用一个漏斗管直接将介质倒入孔中，到达要求的深度后把芯轴取出来，留下反应介质和金属套头。其缺点是，反应单元的尺寸受到芯轴尺寸的限制，芯轴一般是5cm13 cm，因此安装一个反应单元不可能一次成功；在用振动锤向下安装芯轴时，可能由于地下的障碍物芯轴偏离方向，而且土壤被压实后渗透性将降低。优点是费用低，不产生泥和石头，减小了有害废物的暴露和处置，而且可安放直到粒径2.5 cm的反应材料。(4)连续式开挖安装 该方法受开挖深

53、度限制，不如其它挖土机使用那样普遍，但连续式开挖机对深度为10 m-12 m的墙是一个很好的选择。它能连续开挖一个40 cm-60 cm的窄槽，同时立即用反应介质回填或放人防渗的高密度聚氯乙烯(HDPE)连续隔膜。这种挖掘机开挖时，不需要对含水的沟槽排水，也不需要安装钢板桩暂时支护沟槽墙壁。因为开挖时吊杆几乎是垂直而没有坡度，可以最大限度地减小开挖时产生的泥土和岩石，而且开挖的效率也很高。4.3.2隔水墙的安装 反应单元的设计也包括引导或汇聚地下水向渗流门的侧面隔水墙，最常用的是钢板桩隔水墙和泥浆隔水墙，一般都将其嵌人隔水层中防止地下水向下游迁移，有时用悬挂式隔水墙的来阻止悬浮的污染物。如果含

54、水层缺乏连续性或部分缺失，灌浆防渗底板可达到36m深。(1)钢板桩 钢板桩在岩土工程建设中是一种常用的地下工程。它通常在开挖过程中用做固定墙来防止沟槽的崩塌和阻止地下水的流入。它以其强度和完整性而闻名，并且可以防止水力压裂。根据土壤中的氧含量和污染物的腐蚀性，钢板墙的有效使用期在7到40年之间。一般板桩的长度为12 m，但如果需要更大的深度可将其焊接在一块。在放入地下之前，将他们在边缘的嵌连处连接起来。虽然在过去曾放到过24 m的深度，可在18m左右就偏离了垂直方向。在多岩石的土壤中安装时可能被损坏或放不下去，且板桩嵌连处会发生渗漏，使应用受到限制。滑铁卢大学开发了一种渗透性低、安装速度决、扰

55、动小的无缝板桩，并已经在几个污染区用作隔离墙。像一般的钢板桩一样，为了保证板桩的完整性，新型板桩的安装深度也应该限制在18 m以内，而由于多岩石的土壤或高度固结的沉积物在安装过程中会损坏板桩，所以施工受到地质条件的限制。同时，受密封性、形状和使用要求影响。沉箱式隔水漏斗一渗透门系统很难应用板桩。目前。这种无缝板桩只在加拿大的一个地区生产其推广和使用也受到限制。(2)泥浆墙泥浆墙是改变污染水流方向最常用的地下墙。首先在膨润土和水混合的泥浆压力下开挖一道壕沟，通过在沟壁上形成泥饼来保持沟的稳定性。壕沟被开挖后，迅速用选择的回填材料与膨润土混合物回填。最常见的泥浆墙是土壤一膨润土泥浆墙、水泥一膨润土

56、泥浆墙、塑料一膨润土泥浆墙和复合泥浆墙。由于泥浆墙和反应单元的密封容易解决，因此特别适合于沉箱式隔水漏斗一导水门系统。其中，土壤一膨润土泥浆墙应用最普遍。它安装费用较少，渗透性很低，能承受各种溶解性的污染物的化学侵蚀，墙的建造也非常简单。开挖一开始就引入膨润土泥浆。挖出的土壤可与水和膨润土混合，当沟槽达到需要的深度和一定的长度时，混合的充填物就可进行回填。水泥一膨润土泥浆墙主要应用于没有足够空地混合回填物的情况，在水、膨润土和水泥组成的泥浆压力下挖一条沟槽，不回填土壤，泥浆慢慢凝固，和土壤一起形成粘土墙。填沟时需要大量的水泥，故其造价高，同时，因挖出的土壤不回填，需要额外的处置费用；墙体中大部

57、分都是水，而固体少，故渗透性较高，易被污染物渗透，因此，水泥一膨润土泥浆墙在环境中的应用受到限制。其优点是强度大、可在特殊地形条件下进行安装。塑料混凝土泥浆墙是由水、膨润土、水泥和聚集体的混合物组成，具有很大的剪切强度和韧性。塑料混凝土泥浆墙是在膨润土泥浆的压力下分段建造的，当一端挖好后，就用导管灌入水泥浆替换膨润土泥浆，然后留下凝固。塑料混凝土泥浆墙用在需要对强度和变形有要求的地方。它有相对低的渗透性，能抵抗污染物的渗透。复合泥浆墙由三层组成，每一层都增加对化学侵蚀的抵抗力，降低渗透性。最外一层是厚度为3cm的膨润土过滤层，中间层是30 cm-60 cm厚的土壤一膨润土、水泥一膨润土或塑料一

58、混凝土填充物，最里面是10cm的高密度聚氯乙烯膜(HDPE)。HDPE的渗透性为l10-12 cm/s。复合泥浆墙的安装需要在膨润土或水泥浆的压力下开挖沟槽，可挖至30 m深。但很难将HDPE衬垫放到这么深，并且安装费用很高使得HDPE的利用限制在15 m以上。当放好HDPE后，就可在膜的两侧回填。在膜的里面放入排水系统，并设取样点来监测系统的运行。其优点是渗透系数非常小，不用除去地质膜就可以密封和修理墙体部分。4.4展望 (1)渗透性反应墙在处理污染方面的现场应用较少，目前仍处于技术开发及其推广阶段； (2)渗透性反应墙降解机理还有待于进一步深入和完善； (3)实际应用和数值模拟的结果都表明

59、，渗透性反应墙具有很好的综合去除污染物的作用； (4)渗透性反应墙的安装对现场条件和开挖技术的要求很高，应加大研究力度； (5)渗透性反应墙具备良好的长时间运行的特性，在高效去除污染物的同时能节约运行成本，是一项值得推广的污染物治理与控制技术。 地下水污染预防及措施 地下水污染与地表水污染、空气污染、固体废物污染等各种环境污染都有密切关系，交织在一起，因此，地下水污染和防护除其特殊性外，应与各种污染防治相联系，综合考虑。然而，由于地下水污染的复杂性表现在污染物种类繁多、污染途径隐蔽、污染机理复杂、污染防治系统庞大、地下水流缓慢等，一旦污染很难治理，即使花费很大的代价，耗时较长，也难奏效，故应以

60、预防为主，应充分考虑地下水污染特征、污染源、污染途径、污染机理及地下水污染引起的主要问题，用多种手段，采用系统分析的方法，全面控制地下水的污染。5.1 预防措施5.1.1加大宣传力度，提高公众环境意识 要努力贯彻有关法规政策，坚决贯彻执行中华人民共和国水法、中华人民共和国环境保护法和水污染防治法。完善地方法规，实行谁污染谁治理，谁开发谁保护的原则。有步骤、有重点地解决水环境污染问题。小而散、多的污水厂建设不仅给国家和企业造成巨大的投资浪费。还由于企业负担过重、管理水平较低等原因，使预想的环境治理目标大打折扣。为此，笔者认为集中建设规模化污水厂，变“谁污染谁治理”为“谁污染谁掏钱”的政策时机已成