《环境修复工程》课件-第11章污染地下水环境修复工程

第11章污染地下水环境

修复工程

环境修复工程2026/9/170:02目录地下水的基本特征与污染11.1污染地下水环境修复11.2地下水污染控制11.32026/9/170:02

2污染地下水抽取处理修复11.4污染地下水气体抽提修复11.5环境修复工程2026/9/170:02

3污染地下水空气吹脱修复11.6污染地下水化学氧化修复11.10污染地下微生物修复11.9污染地下水多相抽提修复11.8污染地下水循环井修复11.7环境修复工程污染地下水可渗透反应屏障修复11.1111.1地下水的基本特征与污染11.1.1水文循环与地下水

水在海洋、大气和陆地之间无休止地运行称为水文循环（Hydrologicalcycle）。

研究地下水时更多强调水文循环的陆地部分。图11-1给出了一个流域水文循环示意图，图中着重表现地下水的运动过程，并说明水文循环中的地下水流系统。

流域是一个地表排泄区和地表面以下土壤与地层的综合体，地表以下的水文过程与地表水文过程同样重要。2026/9/170:02环境修复工程

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地下水(Undergroundwater)是指存在于地表以下岩（土）层空隙中各种不同形式水的统称，是陆地水资源重要的赋存形式，全球绝大部分水资源是以地下水的形式存在。我国地下水资源比较丰富，达到8700亿m3/a，但是实际可开采量仅为2900亿m3/a。地下水是我国人民生活、城市和工农业用水的重要水源。全国2/3的城市以地下水为供水水源，农业灌溉用水占了地下水总开采量的81％左右。

地下水根本上来源于大气降水，同时以地下渗流方式补给河流、湖泊和沼泽，或直接注入海洋，上层土壤中的水分则以蒸发(Evaporation)和蒸腾(Transpiration)回归大气，从而积极地参与地球上的水循环过程。地下水由于埋藏于地下岩土的空隙之中，其分布、运动和水的性质，受到岩土特性以及贮存空间特性的深刻影响。与地表水系统相比，地下水系统显得更为复杂多样。

地下水不同于地表水，例如湖泊、水库和河流，一旦污染后，治理起来更加困难。因为受污染的地下水在土壤岩石孔隙中，地质条件复杂，调动起来非常困难，不容易像地表水那样集中处理；地下水中相当一部分污染物吸附在土壤和岩石表面，给地下水的处理增加了难度；另外，地下水所处区域人类活动频繁，地上建筑物密集，限制了相关处理技术的实施。2026/9/170:02环境修复工程

611.1.2地下水形态

地下水在土壤中分为两种形式:在地下水位以上，呈不饱和状态，称为包气带（Vadosezone）；在地下水位以下，呈饱和状态，称为饱和带（Saturatedzone），图11-2是地下水示意图。

在包气带，水的压力小于大气压，而在饱和带，水的压力大于大气压，并且随着深度的增加而增加。所以，如果水井深度达到饱和带，水井中的水位就能够代表地下水静水压。

在饱和带中，具有比较高的渗透性并且在一般水压下能够传递输送大量地下水的层带，称为蓄水层；而渗透性比较差，不能够传递输送大量水的层带，称为弱含水层，一般位于蓄水层的上下边线。

蓄水层（Aquifer）又分为非承压蓄水层和承压蓄水层。非承压蓄水层，地下水的水位就是其上边缘，将包气带和饱和带分开，并且随着气压变化而变化。因此，非承压蓄水层受地面水文和气象因素的影响比较大。在丰水季节，蓄水层接受的补给水量大、地下水水位上升，水层厚度增加；相反，在干旱季节，排泄量比较大，水位下降，水层厚度变薄。非承压蓄水层频繁参与水体循环，同时也容易受到人为活动的影响，容易受到污染。

承压水层(Artesianaquifer)，其上边缘存在比较密实的弱含水层或者隔水层，将其与包气带分开。因此，被隔开的含水层承受着一定的压力。如果钻井深度到达承压含水层，水位将上升到一定程度才停止。达到平衡时的静止水位超出隔水层底部的距离称为承压水头。承压含水层受到隔水层的限制，与大气因和地表水体的联系相对较弱。因此，承压含水层不容易受到污染，但是一旦污染以后，进行修复也比较困难。2026/9/170:02环境修复工程

711.1.3地下水污染

地下水污染(Groundwaterpollution)是指由于人类活动使地下水的物理、化学和生物性质发生改变，因而限制或妨碍它在各方面的正常应用。

自从第二次世界大战以来，特别是20世纪50至60年代，由于工农业生产的快速发展，大量废物的排放污染了地下水环境，如各种废物（水）、农业肥料、杀虫剂等，导致局部地区地下水严重污染。此外，由于过量开采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位严重下降，形成大面积的地下水位降落漏斗，尤其在地下水开采量集中的城市地区，还会引起地面沉降。

按照引起地下水污染的自然属性，地下水污染源可划分为两个类型：1）自然污染源(Naturalpollutionsource)

如地表污染水体、地下高矿化水或其他劣质水体、含水层或包气带所含的某些矿物等。自然污染源主要是由于地下水所处的土壤、岩层等环境条件，地下水的补给、反补给等运动以及生物和微生物的生化作用等各种自然过程造成的；2）人为污染源(Anthropogenicsources)

包括工业污染源、农业污染源、生活污染源、矿业污染源、石油污染源等。随着社会生活和工业生产的不断发展，此类污染物的种类和数量不断增加，其影响范围不断扩大，在某些地表水匮乏的地区，由于地下水水环境质量的恶化而影响经济发展和人民生活的现象越来越严重。2026/9/170:02环境修复工程

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地下水污染途径是指污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径。除了少部分气体、液体污染物可以直接通过岩石空隙进入地下水外，大部分污染物是随着补给地下水的水源一道进入地下水中的。因此、地下水污染途径可分为以下几种形式：1）通过包气带渗入

这是一种普遍的地下水污染途径，包括连续渗入和断续渗入。连续渗入废水（废液）坑，污水池、沉淀池、蒸发池、排污水库、蓄污洼地、化粪池、排污沟渠、管道的渗漏段、输油管和贮油罐损坏漏失处等地的污染物通过包气带进入地下水环境。由于土壤的过滤吸附等自净能力，可使污染物浓度发生变化，这种污染程度受包气带岩层厚度和岩性控制。断续渗入是地面废物堆、垃圾垣坑、饲养场、盐场、尾矿坝、污水废液的地表排放场、化工原料和石油产品堆放场、污灌农田、施用大量化肥农药的农田等地，被大气降水淋滤，一部分污染物通过包气带下渗污染地下水。这种情况只发生在降雨期，在非降雨期则没有；2）由集中通道直接注入

在处理废液废水时，利用井、钻孔、坑道或岩溶通道直接排放到地下，通过土壤或岩层的过滤、扩散、离子交替、吸附、沉淀等自净作用，使污染物浓度降低。但是如果废液排放太多，超过土壤或岩石的自净能力，则会造成地下水的污染，污染范围会逐渐扩散蔓延，如果地下水流速较大时，污染带可以向下游延伸很远距离，造成地下水的大片污染；2026/9/170:02环境修复工程

93）由地表污染水体侧向渗入

污染地表水体，如污染河水，可以污染布置在河谷里的岸边取水建筑物（水源井），导致地下水的污染。污染地表水侧向渗入污染地下水时，污染影响带仅限于地表水体的附近呈带状或环状分布，污染程度取决于地表水污染的程度、沿岸地层的地质结构、水动力条件以及水源地距岸边的距离等因素；4）含水层之间的垂直越流

开采封闭较好的承压含水层时，承压水水位下降，与潜水形成较大的水头差。如果承压顶板之上有被污染了的潜水，潜水可以通过弱透水的隔水顶板、承压含水层顶板的“天窗”、止水不严的套管（或腐蚀套管）与孔壁的空隙以及经由未封填死的废弃钻孔流入，污染承压含水层。同时，开采潜水或浅层承压水时，深部承压含水层中的咸水同样可以通过上述途径向上越流污染潜水或浅部承压水，导致浅层水的污染。2026/9/170:02环境修复工程

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造成地下水水质恶化的各种物质都称为地下水污染物。地下水污染物的种类繁多，从不同的角度可分为各种类型。按理化性质可分为：物理污染物、化学污染物、生物污染物、综合污染物；按形态可分为：离子态污染物、分子态污染物、简单有机物、复杂有机物、颗粒状污染物；按污染物对地下水的影响特征可分为：感官污染物、卫生学污染物、毒理学污染物、综合污染物。从污染物对人体的危害角度特将下水污染物分成14大类（表11-1）。2026/9/170:02环境修复工程

1111.1.4地下水污染物分布

地下水中的有机污染物主要来自石油化工工业、化石燃料工业、化工溶剂和非溶剂，以及各种物质制造过程等。大量的有机污染物质容易形成非水相混合物(Non-aqueousphaseliquid，NAPL)，密度比水小，漂浮在水相表面上。这些混合性的污染物特征与其来源例如汽油、柴油、废油、原油等，以及地质条件等密切相关。影响比较大的是稠环芳烃(PAH)，由2～7个苯环共轭形成，通常分子量非常大，具有难溶解、容易吸附、难以挥发等特点，主要来源于化石燃料、木材及各种工业加工等过程。表征定量污染的主要参数包括：总石油量、总有机碳、总溶解固体、生物需氧量、化学需氧量等。无机污染物主要是金属污染物包括：铬(Cr)、镉(Cd)、锌(Zn)、铅(Pd)、汞(Hg)、砷(As)、镍(Ni)、铜(Cu)和银(Ag)等，主要来源包括市政垃圾、工业废弃物、采矿、冶炼和电镀等。

污染物在土壤积泥中可能以四种不同的形式存在：自由状态、土壤孔隙中的蒸气状态、溶解于孔隙水中和吸附于土壤颗粒表面。四种形式之间存在着相互转换和平衡关系。2026/9/170:02环境修复工程

121．污染物不同相态之间的平衡关系

污染物尤其溶剂和石油类污染物一船呈现液态和气态。两种相态存在着平衡关系。污染物质从液态挥发成为蒸气状态，可以用蒸气压表示。混合物质中某组分的蒸气压与该组分的摩尔浓度成正比。挥发蒸气压受温度影响非常大，可以用克劳修斯(Clausius)方程表示：2．污染物在地下水中的浓度与蒸气之间的关系

一般，用亨利定律描述蒸气与水溶液达到平衡状态时的关系：2026/9/170:02环境修复工程

133．土壤吸附与污染物之间的作用关系

在吸附达到平衡时，可以来用吸附等温方程定量描述吸附量。2026/9/170:02环境修复工程

144．污染物总量计算方法2026/9/170:02环境修复工程

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1611.1.5地下水污染化学特征

地下水化学特征与土壤密不可分。土壤（Soil）是地球表面非常薄的一层矿物质，主要由黏土、粉沙和粗砂卵石等组成。土壤主要矿物质包括硅、铝、钙、铁、锰、钠、钾、硫、氯、碳等。

有机物是土壤的重要组成部分，对于土壤中的金属离子形态具有决定性影响。有机物主要来源于植物的腐烂分解，此外还有植物分泌物。土壤有机物能够与土壤中的金属离子结合形成有机金属化合物。有机金属主要是金屑离子和土壤腐殖质的络合物，受pH和氧化还原电位影响。

植物是土壤生态的主体，对浅层土壤和地下水化学过程具有重要的调节作用。植物能够释放氢离子、还原剂和络合剂。

地下水生长着丰富多样的细菌和真菌，包括好氧微生物、兼氧微生物、厌氧微生物，以及自养微生物等。细菌的平均直径尺寸是1μm，足可以在地下水中生长和迁移。细菌的活动反过来对地下水水质产生极大的影响。2026/9/170:02环境修复工程

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有机物在浅层地下水中通过好氧微生物的作用，进行好氧降解，而在深层土壤地下水中则主要是厌氧发酵降解。

金属离子不能被降解，而且在不同的深度和不同的氧化还原条件下，呈现显著不同的形态。以金属铁为例，在表层地下水，氧气可能与溶解性的亚铁离子反应，氧化为三价铁离子。三价铁离于不稳定，容易形成氢氧化铁沉淀。

在用泵从水井取水过程中，水泵抽吸作用改变了地下水原有的流向，深层地下水来不及补充，导致含铁离子浓度比较高的浅层地下水向深层流动。这部分水没有足够的时间经历类似深层地下水那样的过程将铁离子沉淀下来，从而增加水井出水中铁的浓度。另一方面，泵吸作用也加剧了空气向地下水中的扩散．导致亚铁离子被氧化，形成氢氧化铁沉淀，堵塞水井边壁。在某些地区，铁在地下水中含量较高，用水井取水过程中，呈溶解状态的铁容易被氧化而沉淀，堵塞井壁，导致水井出水量减少甚至不得不废弃水井。2026/9/170:02环境修复工程

1811.1.6污染物迁移动力学1．地下水流动特征

土壤和地下水中溶解性污染物质的传质主要由对流和扩散控制，土壤孔隙特性对传质起着重要的影响作用。土壤中水或者蒸气的流动服从达西(Darcy)定律：2026/9/170:02环境修复工程

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达西定律所定义的流动速度只是代表流体通过整个截面的平均速度，而并不代表流体在土壤孔隙中的实际流动速度。原因是，并不是所有的孔隙都是畅通的，或者总是畅通的，因此，实际的流速比达西定律预测的流动速度大，称为渗流速度。渗流速度与达西速度之间的关系为：2026/9/170:02环境修复工程

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蓄水层具有两个作用：储存水并输送水流。蓄水层具有比较高的孔隙率。在一定的水力压力梯度作用下，例如当用泵抽的时候，储存在蓄水层中的水会释放出来。但是，并不是所有储存的水都能够被释放出来。在这种情况下，能够被释放出来的水与水总量的比例称为比产率，而仍然储存的部分水与水总量的比例称为比储存率。比产率代表地下蓄水层中的水被水泵抽取的最大容量。不同类型蓄水层的典型参数测定表明，黏土具有比沙子更高的孔隙率，可能高达50%，但是其比产率却非常低，只有2％。这是由于黏土的孔隙非常细小和毛细作用非常强的缘故。

蓄水层储存水的能力通常称为储存系数，用S表示。S的定义是单位截面积内单位压力梯度变化时所吸纳或者释放的水的量，没有量纲单位，一般在0.001-0.00001范围。如果储存系数比较小，则可能意味着需要比较大的压力梯度才能够抽取一定量的水。因此，从蓄水层中可以抽取的水量可以用以下公式估算：

地下水流动方向通常决定着污染带的迁移方向。因此，准确地测定地下水流动的方向是非常重要的。

地下水的流动方向可以采用以下方法测定：①选择三个检测点，呈三角形；②连接三个点并标出每一个点的地下水水位；③将每一个边等单位划分；④连接代表相同地下水水位的那些点水等位线；

⑤沿地下水等位线垂直方向划一条线，代表地下水流动方向；

⑥计算地下水流动水力梯度：i＝dh/dL。2026/9/170:02环境修复工程

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实际上，地下水的流动方向经常随着季节的不同而改变，因此，需要定期地对地下水的流动方向进行检测，如图11-3所示。2026/9/170:02环境修复工程

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在蓄水层的边缘，存在毛细管渗透深度。土壤地下水毛细管边缘层深度hc，取决于土壤毛细管粗细程度，可以采用以下公式计算；2026/9/170:02环境修复工程

24式中：r-毛细管平均半径，单位cm。2.污染带迁移

当污染物进入土壤，就开始向下渗透迁移，或者溶解于渗流的水中，一并迁移，达到一定深度则进入蓄水层，形成溶解性污染带。掌握污染带的迁移对于选择修复方案，确定钻井的位置和数目是非常关键的。扩散和传质的一般方程是：2026/9/170:02环境修复工程

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污染物扩散分为分子扩散和水力扩散，前者是有浓度的差别引起的，而后者是由水的流动引起的，两者都与土壤孔隙结构密切相关。因此，扩散系数可以写为：

式中：Dd-分子扩散系数，Dh-水力扩散系数。

分子扩散系数是污染物在水或者空气中分子扩散系数与土壤孔隙弯曲系数的乘积，如下式所示：

式中：D0-分子扩散系数，§-土壤孔隙弯曲系数，一般为0.6～0.7。

污染物在土壤孔隙气相中的分子扩散系数一般为0.05～2cm2/s，远远高于其在水相中的分子扩散系数0.5x10-5～2×10-5cm2/s。水力扩散系数与地下水的流速成正比：

式中：ɑ-系数。2026/9/170:02环境修复工程

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一些物理、化学和生物过程能够影响污染物的迁移扩散。这些因素包括：

①生物降解；

②非生物降解反应；

③溶解过程；

④离解过程；

⑤挥发过程；⑥吸附过程等。

对地下水中溶解性的污染带，吸附是影响其扩散迁移的一个主要因素。在浓度比较低时，可以采用线性吸附方程，X=KpC，则：2026/9/170:02环境修复工程

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283．污染物在包气带中的迁移

污染物在包气带中的迁移包括三种途径：

①以蒸气的形式在孔隙中迁移；

②溶解于水蒸气或者渗流水中随水蒸气或者水流迁移；③作为自由相在重力作用下迁移。

液相污染物在包气带中迁移时，渗透系数不是常数，而是一个变量，可以用以下方程描述：2026/9/170:02环境修复工程

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以上方程与达西定律的区别是：①流体在包气带中渗透系数K是Ψ和ϴw的函数；②压头是时间的函数，随时间而变化。如果水力传导数是常数，而压头不随时间变化，则上述方程还原为传统的达西定律方程。

水在包气带中水力传导数随着孔隙中水的体积的减少而下降。水蒸气和空气占据空隙通道截面积，减缓了水的流动。当水含量非常低时，仅仅能够在土壤颗粒表面形成一层水膜，水不能够再迁移，此时渗透系数下降成为零。如果已知孔隙中的水蒸气含量，可以采用相对比例系数得到相对水力传导系数：

比较可见，溶液中污染物质在包气带中的迁移速度，溶解渗流速度和扩散系数等都与水蒸气含量相关。扩散系数表示为以下方式；2026/9/170:02环境修复工程

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32污染物在气相中迁移延迟主要是由固体表面的吸附和在液相中的溶解等引起的。11.2污染地下水环境修复

11.2.1污染地下水环境修复概述

受污染地下水环境的修复技术按照场地可分为原位修复技术（Insituremediationtechnology）和抽出处理技术（Pump-and-treattechnology）两种方法。

抽出处理技术是将已受到污染的地下水抽取至地面后，对其进行净化处理，处理后经表层土壤反渗回地下水中。净化处理方法主要是一些常规的物理、化学和生物处理技术。

原位修复技术是利用物理化学方法或微生物法在地下含水层对污染地下水直接进行修复的技术。

目前，原位修复技术是地下水污染修复技术研究的热点，已经引起了很多注意力，而且应用的实例也在增加。原位修复技术不但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露。同时，该技术减少了对地下水环境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技术。相对于地表水而言，地下水的迁移、补偿、运动速率、微生物种类和数量、复氧速率以及溶解氧含量等有利于污染物降解和转化的条件都比较差，加之地下水存在的地质条件复杂，又常受到地面建筑的影响，无法进行大规模集中式处理，所以地下水一旦被污染后，其治理和修复也十分困难，往往需要一个长期的过程。同时，任何一种地下水处理的适用性都是有限的，当单独采用某种技术不能达到控制污染的目的时，将几种修复技术有机结合在一起，形成一个净化处理系统，发挥组合工艺的整体优势，从而达到修复污染水环境的修复目的。2026/9/170:02环境修复工程

3311.2.2污染地下水环境修复工程设计1.现场调查

现场调查主要目的是确定污染程度，污染区域位置、大小、污染区域特征、形成历史、迁移方向和速度等。

现场调查主要内容包括：（1）地下水污染源调查

包括点源和非点源调查。

点源调查包括工矿企业废污水排放调查、城镇生活污水调查及集约化、规模化养殖污染源调查；

非点源调查包括农田径流营养成分流失调查、农村生活污水及生活垃圾排放量调查、分散式禽畜养殖污染物排放调查、城市径流污染物流失调查等；2026/9/170:02环境修复工程

34（2）地下水污染途径调查地表各种形式的污水坑、池、塘、库等的面积、容量、结构及衬砌情况，投入使用时间，周边植被，包气带厚度和岩性，污水种类成分，排污规律，排放量，池中水位变化规律，渗漏情况等；地表固体废物的堆放地、地表填坑、尾矿砂的废物种类、成分、可溶性、面积、体积，表层土的岩性，填坑底是否衬砌，埋藏封闭程度，堆放填埋时间，有无淋滤污染地下水的迹象；地下污水管道、储油库等渗漏情况，建筑物建立的年代、维修情况，是否有腐蚀侵蚀等损坏情况；废弃勘探孔的封填情况；溶洞、落水洞、大裂隙、废坑道等情况；矿区的旧坑道、老窑；各种地表水体（河流、湖泊等）的污染情况及其与地下水之间的联通关系等。2026/9/170:02环境修复工程

35（3）水文地质调查

查明污染区的地质构造特征、地层分布、岩性特征，含水层的埋藏深度、厚度分布及各含水层之间的水力联系，地下水的补给、排泄条件，地下水的水化学成分及目前污染状况；

地下水开采过程中地下水污染的变化；潜水与承压水混合开采井的分布和数量，分析含水层间水力关系及对地下水水质的影响；水岩相互作用对水质的影响，特别是不同地段的污水下渗对地下水水质的影响；地下水水化学调查。2026/9/170:02环境修复工程

362.勘探试验

污染水文地质调查中常常选用物探方法查明地质和水文地质条件，例如了解古河道的位置，构造破碎带及岩溶发育带位置，基岩埋藏深度等。在地面调查和物探成果的基础上，才布置钻探和试验工作。污染水文地质调查需要进行野外试验工作，根据不同目的进行专门试验：1）抽水试验可以取得必要的水文地质参数，评价含水层的富水性，判断地下水与地表水或含水层之间的水力联系，以及查明含水层的边界条件等，测定弥散参数，查明污染源和途径；2）试坑渗水试验可以取得地层浅部渗透性能的参数，研究土层的净化作用和土层中污染物质的迁移作用；土层净化作用的野外试验主要是模拟污水灌溉和污水渠渗漏对地下水的污染影响，了解土层的吸附净化能力。实验室的工作，主要有水化学分析和土样试验，研究污水和天然水与岩石之间的相互作用、测定物理化学作用参数、包气带土层自净能力，以及进行污染物在含水层中迁移模拟试验等。2026/9/170:02环境修复工程

373.设计步骤

在设计前需要仔细研究污染物类型、地质、水力和现场限制等，确定修复的目标，了解相关法律法规方面的要求，比较多种设计概念思路和方案，进行现场中试研究，考虑各种可能遇到的操作和维修方面的问题，征求公众的反映，考虑健康和安全方面的影响，比较各种设计在投资成本时间等方面的限制，考虑结构施工容易程度，以及制定取样检测操作维修规则等。

设计程序如下：1）项目设计计划

综述已有的项目材料数据和结论、确定设计目标、确定设计参数指标、收集现场信息、进行现场勘察、列出初步工艺和设备名单、完成平面布置草图、估算项目造价和运行成本、完成初步设计；2）项目详细设计

重新审查初步设计、完善设计概念和思路定项目工艺控制过程和仪表、完成概念设计，详细设计计算、绘图和编写技术说明相关文件，完成详细设计评审；3）系统施工建造

接收和评审投标者并筛选最后中标者，提供施工管理服务，进行现场检查；4）系统操作

编制项目操作和维修手册，设备启动和试运转。2026/9/170:02环境修复工程

3811.3地下水污染控制

11.3.1污染源的控制1.源去除

污染场地的类型多样，污染源也各不相同。污染源的去除就是消除污染物的泄漏，如修复或更换泄漏的储存罐、管道等；开挖污染的土体或抽取污染源处高浓度的污染地下水，然后进行相关的处理等。源去除处理包括对污染源进行原位和异位的处理，如化学处理、焚烧、固化、分离等。2.源控制

有些污染源是很难去除的，如城市垃圾填埋场渗滤液泄漏的污染源，如果填埋规模很大时，很难通过开挖或抽取等方式彻底去除城市垃圾或渗滤液，因此，需要对污染源的泄漏进行控制。可以采用源包容方法，即对污染源进行防护系统设置、阻隔、封闭等。常用的方法是设置水平或垂直防渗透屏障，如可以对垃圾填埋场的底部防渗层进行强化修复，增强其防渗性能，防止渗滤液的下渗；也可以强化场地的顶部盖层，避免外部水的渗入，从而减少垃圾的渗滤液的产生。在有些情况下，可以设置垂直的防渗墙，把污染源隔离开来，避免污染源对周围环境的影响。对于农业活动的污染场地，可以通过控制和调节农药、化肥的施加，避免污染的加重。2026/9/170:02环境修复工程

3911.3.2污染羽的控制1.水动力控制

水动力控制(Hydrodynamiccontrol)主要是利用地下水流场控制污染羽（Pollutionplume）的扩展，需要对污染场地附近地下水水位进行监测，绘制地下水等水位线图，进行地下水流场分析，确定污染场地地下水的流向，计算地下水的水力梯度；还可利用含水层的有关参数，如渗透系数(K)、有效孔隙度(n)，以及地下水的水力梯度（I），初步估算地下水的流速(V)，估计污染羽的迁移速度。

从上式可以看出，可以通过减小地下水的水力梯度的方法来减缓地下水污染羽的迁移速度。具体办法是减小或停止污染场地地下水流向下游地下水的开采。也可以利用地下水的抽取或注入，达到控制地下水污染的目的。包括恢复法和压力水脊法。2026/9/170:02环境修复工程

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图11-4为恢复法的示意图，利用抽水控制地下水的污染，通过对污染场地地下水抽水量、水位降速率、降落漏斗范围，以及污染物浓度变化规律等的研究，科学设计地下水开采井位和开采量，最大限度地抽取污染的地下水，避免向外扩散，污染地下水供水水源。

图11-5为地下水污染控制压力水脊法的示意图，通过注水井注入清洁的地表水，形成地下水水丘，改变地下水的流场，使污染地下水的流向改变，把污染源与要保护的地下水水源地从水动力场的意义上隔离开来。2026/9/170:02环境修复工程

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422.地下阻滞、拦截系统

通过在地下水污染源周围建立低渗透性垂直屏障，将受污染水体圈闭（阻隔）起来，能够控制污染源，阻截受污染地下水流出，控制污染羽扩散。垂直阻截系统施工简单，成本低廉，污染源控制效果显著。一般来说，阻截系统可以用于处理小范围的剧毒、难降解污染场地，作为一种永久性的封闭方法；但多数情况下，它应用于地下水污染治理的初期，作为一种阶段性或应急的控制方法。

垂直阻截墙(Verticalblockingwall)最初在坝体、坝基和水库等水利水电工程中起到防渗和除险加固作用，随着垂直阻截墙技术的不断发展，这一技术也被广泛应用于地下水环境污染的控制工程中。根据墙体建造施工方法的不同，选用墙体材料的不同，形成了多种不同类型阻截墙。其中比较常见的有泥浆阻截墙（Slurrycut-offwall)、灌浆阻截墙、板桩阻截墙等。泥浆阻截墙的深度受开挖的限制，一般在较浅地层应用；灌浆和板桩技术不受深度的限制，但费用较大，在污染场地应用中需要考虑经济方面的要求；灌浆阻截墙技术采用灌浆或者喷射注浆的方式向地层中灌入水泥浆液形成阻截帷幕。为了灌注的水泥能够形成连续的墙体，要求灌注井距离尽量小一些，有时需要设置两排灌注井。当灌注地层的渗透系数较大时，有利于灌浆阻截墙的构筑。这一方法在水利工程、市政工程中广泛应用，故可以借鉴成熟的经验；板桩阻截墙通常是把缝式或球铰式连接而成的钢板打入地下，形成工程屏障。钢板连接处会逐渐形成细小地层介质的填充，使屏障的防渗性能增加。该项技术费用较大，随着材料科学的发展，工程塑料逐渐可代替钢板，从而降低工程造价。2026/9/170:02环境修复工程

43（1）泥浆阻截墙

通过开挖沟槽，回填隔水的混合填充物，形成地下垂直阻隔墙，可以阻挡污染物的迁移、扩散。常用的阻隔墙包括土壤-膨润土墙（SB)和土壤-水泥-膨润土墙(SCB)。泥浆阻截墙被认为是简单而有效的方法，已被大量的工程实践所证实。

在开挖沟槽施工过程中，需要使用膨润土泥浆护壁，最后用渗透系数通常小于1Χ10-6〜1Χ10-8cm/s的低渗透性混合介质进行回填，形成阻截墙。1)土壤-膨润土墙

回填介质土壤和膨润土的比例根据不同的场地可以不同，但混合后的填充物其渗透系数至少要小于1Χ10-7cm/s。主要考虑因素包括土壤黏粒含量、含水率、粒径等。SB填充介质在施工中和建成后，其含水率一般在25%〜35%为宜。SB墙一般在2〜8周时间得以“固化”，取决于墙体的厚度等因素。2026/9/170:02环境修复工程

44SB阻截墙的优点包括：①墙体连续，没有连接、转折点；②易于测试、控制效果；③寿命长，至少30年；④挖出的土可以回填，不需要土壤处置，墙体材料中的回填场地土壤对原场地的地下水环境和化学环境具有一定的兼容性；⑤构筑方便。SB阻截墙的构筑施工技术已经十分成熟，关键是混合填充物的确定。一般需要开展实验室研究。首先要进行场地开挖出土的理化分析，如确定粒径分布、黏粒含量、含水率、化学组成等；然后进行渗透性能的实验，根据土壤的分析结果，进行不同膨润土比例的添加，并进行渗透系数测试，确定膨润土的最佳配比。2026/9/170:02环境修复工程

452)土壤-水泥-膨润土墙

有的污染场地条件，需要在SB阻截墙体中加入水泥来加固墙体。这种墙体被称为土壤-水泥-膨润土泥浆阻截墙（SCB)。水泥-膨润土泥浆中膨润土主要起到防渗和调节固结体变形特性作用，水泥则用来增强固结体物理力学强度。水化后的膨润土泥浆中掺入水泥后，水泥释放出的Ca2+与膨润土泥浆表面的负电荷结合，同时由于Ca2+和Na+之间的离子交换作用，使蒙脱石晶层间的距离减小，释放出结合水，更多的水参与到水泥的硬化反应中，膨润土与水泥发生一系列反应后生成硬凝产物。

研究水泥和黏土的反应机理表明，水泥在水化过程中会生成活性Ca(OH)2，这些活性Ca(OH)2与黏土发生反应，并被迅速耗尽，随着反应时间的延长，水泥黏土泥浆的pH会逐渐降低，这表明0H-在水泥和黏土的反应固化中被利用并消耗。

墙体中加入普通类型的水泥如硅酸盐水泥，会导致其渗透系数的增加，但可以增强固结体的力学强度。所以在土体较松散、不稳定的污染场地，需要采用SCB阻截墙。填充介质中土壤、水泥和膨润土的混合比例需要通过实验室试验确定。通过试验，获得混合介质的最佳配比，使填充物的渗透系数小于10-6cm/s，同时还要满足墙体的力学强度要求。2026/9/170:02环境修复工程

463）阻截墙的设置

阻截墙的设置要充分考虑污染场地的地质、水文地质条件，如地下水流场、含水层岩性和厚度等。阻截墙的厚度一般为600〜1000mm，深度根据包气带、含水层厚度进行设计（地下水埋深小的场地有利），最深可以达到50m。墙体的长度和布局主要通过场地污染控制目标要求、地下水流场模拟分析等确定。一般阻截墙的布局形式如图11-6所示，不同的布局，其构建费用、控制效果和作用也有所不同。2026/9/170:02环境修复工程

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可以通过地下水污染物迁移模拟模型，对不同的设计方案进行模拟分析，在模型中调整设计参数，通过不断的模拟求得最佳设计方案和参数。

阻截墙的施工包括开挖和回填填充两个部分。近年来发展起来的“深层土壤混合”（Deepsoilmixing)阻截墙技术也可以不用开挖，利用大型旋转钻头在场地地下钻进，向旋转钻头不断注入膨润土泥浆或者水泥浆在地下与污染场地的原位土壤进行混合，直至形成连续均匀的墙体。2026/9/170:02环境修复工程

48（2）阻截材料的兼容性

用于污染场地的阻截材料需要具备两方面的条件，一是要有很低的渗透性，能够有效地阻挡污染地下水的运移；另一个是要与污染物具有“兼容性”，即在阻隔污染物的条件下，材料本身不会被“侵蚀”而改变特性。如在地下水污染的条件下，有较强的酸或碱环境，容易导致材料渗透性的增加，使防渗效能降低。（3）收集廊道

如果泥浆阻截墙的填充介质使用可渗透材料，并设置污染地下水或NAPL的收集系统，则可以构筑污染场地的收集墙系统。利用这一收集系统，可以将地下水面漂浮的LNAPL污染物（如石油类）等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来，然后进行处理。2026/9/170:02环境修复工程

4911.4污染地下水抽取处理修复

11.4.1抽取处理概述

抽取处理技术（Pump-and-treattechnology，P&T）是采用水泵将污染地下水从蓄水层抽出来，然后在地面进行处理净化，使溶于水中的污染物得以去除的方法,是一种早期应用于地下水污染的修复技术，目前应用仍然很普遍。

在处理过程中，该方法一方面通过不断地抽取污染地下水，使污染羽的范围和污染程度逐渐减小，防止受污染的地下水向周围迁移，减少污染物的扩散，另一方面使含水层介质中的污染物通过向水中转化，抽取出来的含污染物地下水可以在地面得到合适的高效处理净化，然后重新注入地下水或做其他用途，从而减轻地下水的污染程度。

抽出处理方法仅能去除溶于水的污染物，不能彻底清除地下水中污染物。而且，该方法也不能保证全部地下水尤其是岩层中的污染物得到有效去除。

目前，抽取处理方法主要被应用于地下环境中混溶态（或分散态）污染物的修复，对于自由态的NAPL污染物，可以采用两相抽提技术处理。2026/9/170:02环境修复工程

50P&T技术适用的污染物范围较广，包括许多有机和重金属等污染物，如TCE、PCE、DCE、VC、BTEX、PAHs、Cr、As、Pb、Cd等。通过国内外场地修复工程的经验，对含水层介质的要求一般渗透系数K>5Χ10-4cm/s，可以是粉砂至卵砾石的不同介质类型。

抽取处理技术的应用首先要切断污染源，如地下储存罐的泄漏、固体废物填埋场的渗漏等，要去除或控制污染源，否则，抽取的过程会加速污染物从污染源向环境中的迁移，并使修复效率降低。P&T方法的关键由两个部分组成：一是如何高效地将污染地下水抽出；二是地表处理技术的选用和效果分析。

对于从含水层中抽取出来的污染地下水，可以釆用环境工程污水处理的多种方法进行处理，如吸附、过滤、气提、离子交换、微生物降解、化学沉淀、化学氧化、膜处理等。2026/9/170:02环境修复工程

5111.4.2抽取处理原理

地下水通过水泵和一个或者多个水井抽取上来。在抽取过程中，水井水位下降，与周围地下水形成水力梯度，导致周围的地下水不断流向水井，从而在每一个水井周围形成一个漏斗形状地下水区域。

水井应该合理地覆盖污染区域，并且水井的抽水速度应该高于污染物在地下水中的扩散速率。在受污染地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的流动。

处理后地下水的去向有两个，一是直接使用，另一个则是用于回灌。用于回灌，一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。P&T技术概念模型如图11-7所示。2026/9/170:02环境修复工程

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尽管用泵抽取出来的水中的污染物可以得到高效率的去除，但是却不能保证地下水尤其是土壤中的污染物能够得到有效的去除。假定污染物完全溶解于地下水，采用地面处理技术，地下水修复的过程可以用图11-8表示。

比较图11-8中的理论曲线与实际曲线，由图可知，污染物在土壤颗粒表面存在吸附-脱附现象，从而导致地下水修复过程比理论预测长很多。2026/9/170:02环境修复工程

5311.4.3抽取处理现场调查

在实施技术修复前，需要进行现场调查，主要内容包括以下几个方面的内容：1）地质和水力参数

水力渗透率、水力梯度、传递系数、地下水流动速度、蓄水层厚度、贮存系数、水自流与泵抽比例；2）污染物方面的参数

污染物性质、溶解度、可吹脱特性、吸附特性、可生物降解特性以及环境排放标准等，污染带深度和分布、迁移方向和速率等；3）水化学特性pH值、总溶解性固体、电导率、总悬浮固体、总铁、溶解性铁、总锰、溶解性锰、钙硬度、总硬度、溶解氧和温度等；4）地下水流量变化

包括短期变化、长期变化和流量的稳定性等；5）土壤特性

土壤地质起源、土壤分层结构、颗粒尺寸分布、空隙率、有效空隙率、有机质含量等；6）环境标准

土壤修复标准、水处理和排放标准。2026/9/170:02环境修复工程

5411.4.4抽取处理现场实验

在条件允许的情况下应该进行现场实验。通过现场实验，实际测定水泵的出流流量、持续时间，以及控制污染带迁移计算所需要的水力传导系数等。基于实地水泵抽提实验得到的数据进行设计会更加可靠。（1）水泵抽提实验

可以在专门挖掘的井或者在已有的观察监测井中进行。对于开放式的蓄水层，需要实验时间一般是72h；而对于承压蓄水层，24h实验时间即可。在某些水量比较低的情况下，8～24h即可。通过水泵实验，应该测定泵出流水量随着时间的下降趋势，根据相关方程可以计算出相应的水力传导系数、比产率系数或者比储存系数；（2）地下水位实验

一种实验是在瞬间抽取一定的水量，然后观察记录水位随着时间的恢复过程；另一种实验是瞬间将一大块固体放入地下水，然后观察地下水水位随着时间回落的过程。根据两个实验都可以估算相关水力传导系数。这两个方法实际上仅仅测定了局部的水力传导系数，具有一定的局限性。这两种方法的结果没有水泵抽提实验准确，但是方便和成本低廉，不需要安装水泵等设备。2026/9/170:02环境修复工程

5511.4.5抽取处理设计

设计内容包括水井的作用范围、位置、数目、直径大小、深度、井的建造材料、抽水速率或者流量、操作方式、地面处理工艺、处理后的地下水的处置方式等。2026/9/170:02环境修复工程

561．降落漏斗

当抽水井开始抽水时，井周围的地下水水位将会下降，产生一个地下水向井孔流动的水力梯度，越靠近抽水井，水力梯度越大。随着抽水的进行，将在抽水井附近形成地下水位降落漏斗。降落漏斗的范围代表了抽水井所能影响到的最大范围，因此对降落漏斗的判断至关重要。2026/9/170:02环境修复工程

572．捕获带分析

设计地下水抽取系统时，合理布置抽取井的位置以保证它的捕获区域能够完全覆盖地下水污染羽。如果是群井抽取，则需要确定井之间的最大距离，且该距离可确保阻止污染物从抽取井之间向外扩散。该最大距离一旦确定，就可以绘制抽取井群在含水层中的捕获带。

在实际含水层中绘制地下水抽取系统的捕获区是非常复杂的工作，需要对含水层进行简化假设。考虑含水层为等厚、均质、各向同性的稳定流系统，推导出单井公式，然后扩展到群井问题。2026/9/170:02环境修复工程

58图11-9为单井抽水地下水的捕获带，Q/(Bu)值越大(如抽水量增大、含水层厚度变小、地下水流速变小），捕获带范围越大。捕获带的三组x、y特征值如下：a)驻点，y趋近于0；b)x=0时，抽水井两侧流线与抽水井距离；c)x=∞时，y的渐近值。

如果以上3组数据确定了，那么抽水井捕获带的大致形状可以勾画出来。驻点与抽水井的距离为Q/（2πBu），它代表了抽水对下游影响的最大距离；在x=0处，抽水井与流线的距离为4/(2Bu)；y的渐近值(x=∞处）等于Q/(2Bu)。为了绘制捕获带，界限流线方程可以改写为：2026/9/170:02环境修复工程

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首先给定y值，可以计算出x值，得到一系列（x,y)数据，注意y值的区间不能超出±Q/2Bu(为捕获带曲线的渐近值，x=∞），可以根据这些数据绘制捕获带界限，捕获带关于x轴对称。也可以通过确定捕获带的几个特征距离点来绘制抽水井的捕获带。假设污染含水层是均质、各向同性，其渗透系数为40.7m/d，水力梯度为0.015，含水层厚度为24.4m，设计抽水量为272.5m³/d。通过计算捕获带的3组x、y特征值可以进行捕获带的绘制。2026/9/170:02环境修复工程

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使用x=0时，y值的10倍代表x=∞,则x=46m。可以根据这三组数据共5个点来确定捕获带曲线（图11-10)。2026/9/170:02环境修复工程

61（2）群井抽水

表11-2为垂直于地下水流向布置抽水井排时捕获带的特征距离。如表所示，远离抽水井上游的流线之间的距离等于n（Q/Bu),为抽水井的数量。这一距离是井排直线上流线之间距离的2倍。下游驻点与井排的距离与单井抽水类似，其值Q/(2πBu)，但实际上，多井对下游的影响距离应当略大于Q/(2πBu)。同样可以根据3组特征距离数据（5个点）来确定群井抽水捕获带曲线。2026/9/170:02环境修复工程

623．井距和井的数量

如果地下水污染场地的污染羽范围、地下水的流速和方向已经确定，可以利用以下步骤确定抽水井的数量和位置：1）利用现场抽水试验或根据含水层性质计算来确定地下水抽水量；2）绘制单井抽水捕获带；3）将捕获带曲线与污染羽图件叠加，注意捕获带曲线地下水流方向与污染羽图中的地下水流方向一致；4）如果捕获带能够完全覆盖污染羽范围，则设置一口抽水井即可，并将捕获带曲线中抽水井的位置复制到污染羽图件中；5）如果单井抽水捕获带不能够完全覆盖污染羽范围，则需要两个或多个抽水井，直到捕获带能够完整覆盖地下水污染羽。

同理，复制捕获带曲线中抽水井位置到污染羽图件中（抽水井影响范围可能重叠，存在干扰问题）。2026/9/170:02环境修复工程

634．抽取井的布置

井群的布置方式如图11-11所示，主要包括在污染场地污染羽内下游设置抽水井或井群，抽出污染物的同时控制污染羽的扩散，其优点在于可处理污染范围大、埋藏深的污染场地，适用范围广，能有效控制与减少溶解性污染物的污染范围，防止污染物随地下水的扩散。2026/9/170:02环境修复工程

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抽取井布置的不同,可以体现不同的目的。

图11-11(a)关注的是污染羽的控制，如下游有敏感的受体（饮用水源等），可以采取这种布井方式，并群设置在污染羽的边缘，通过抽水，可以有效地控制污染的扩散，如果井群布置在污染羽的上游或中部，如果要达到污染羽的控制效果，必须加大地下水的抽取量，而大流量的抽取，在污染含水层污染物的去除效率方面要差一些。

图11-11(b)的布局可以使污染羽切断，下游的污染地下水可以利用自然衰减方法修复，上游较高污染浓度的地下水可以采用其他的修复方法。

图11-11(c)的抽取井群布置在距离污染源很近的位置，用于污染源带（Sourcezone,hotspot)的污染去除，目的是主要抽取污染源附近的高浓度污染地下水进行处理。

图11-11(d)在整个污染羽均匀布置井，以去除地下水中污染物为主要目的。2026/9/170:02环境修复工程

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抽取井的数量、抽取速率等参数对于污染地下水的抽取非常重要，抽取的目的是尽可能地将地下水中的污染物去除，太大的抽取速率和抽取量，容易加大未污染地下水的比例，给后续的水处理系统增加压力，使处理系统的效率下降；太小的抽取量，则不足以控制污染羽的扩展，同时，修复的时间也较长。所以，修复井群的布置和抽取速率的确定要通过含水层水文地质参数研究分析确定，如能进行现场抽水试验，则抽取井的有关参数确定更为直接、有效。

在地下水污染场地P&T方法抽取井布置设计时，需要进行地下水数值模型的模拟分析。首先建立污染场地的水文地质概念模型，利用计算机进行数值模拟。可以设计多个抽取方案，包括抽取井布局、抽取速率、抽取方式和时间等，通过计算机模拟分析不同的抽取方案，最后确定最佳的设计方案。2026/9/170:02环境修复工程

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图11-12为某场地地下水在不同的抽取方案下，地下水位漏斗的扩展情况计算机模拟结果，从图中可以很直观地分析不同方案下，地下水的流场情况。所以，利用计算机模拟技术进行P&T方法抽取方案的分析对比，是非常有效的污染修复设计工具。2026/9/170:02环境修复工程

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685．水泵选择常用的水泵有离心泵和潜水泵。离心泵抽吸提升高程一般6m，适用于地下水水位比较高的地方，广泛采用的是变流量离心泵。经常使用的潜水泵也有两种：一种是泵头安装在井内而电机安装在井口，另一种是电机和泵头都安装在井内。后一种潜水泵安装方便，但是更换和维修不方便。一般情况下，电机和潜水泵头在—起时，不必是防爆型泵。倘若电机不在水下，则要求电机是防爆型的。选择水泵需要的数据信息包括：1）水泵容量（流量），即水井流量，可以从水力实验中获得；2）总压头，指从抽水点到最终排放点之间的总水头；3）净吸水压头，指水泵吸水口中心线出的静水压头，关系到是否能够将水吸进水泵，以保持水泵有效地运转，可以根据以下公式计算：2026/9/170:02环境修复工程

696．地面处理工艺

按照污染地下水的地面处理工艺，抽出处理技术可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三种类型。1.4.6抽取处理工程主要设备

P&T技术修复地下水一般可分为两大部分：地下水动力控制过程和地面污染物处理过程，系统构成包括地下水控制系统、污水地面处理系统和地下水监测系统。2026/9/170:02环境修复工程

701．抽水井及抽水泵

抽水井一般选用水井钻机进行成井施工，采用全孔回转清水冲洗钻进，钻孔应园整垂直；井管应有坚固、耐腐蚀、对地下水水质无污染的材料制成，并采用胶结封闭牢固，防止渗水漏砂；滤料石回填到位，潜水含水层上部严格止水，防止地表水进入含水层；成井后及时采用冲水头及潜水泵抽水联合洗井，达到水清砂尽的要求；井（孔）口应高出地面0.5m以上，井（孔）口安装盖（保护帽）；选择抽水泵时，要充分考虑P&T系统操作过程中的抽水流量和总压头，同时应安装流量和压力计量器等。抽水井构造见图11-13。2026/9/170:02环境修复工程

712．地下水监测设备

检测设备是P&T系统必不可少的组成部分，用于检测修复系统运行期间的状态，包括地下水水位检测、水质检测和含水层恢复检测。其中，水位检测用于确定P&T系统是否形成了向内的水利梯度，能够阻止地下水流和溶解性污染物越过隔离带的边界；水质检测主要是检测污染物是否越过隔离边界及边界处污染物浓度的变化；含水层恢复检测主要监测抽水井和监测井中的污染物浓度变化，已确定合理的抽水量和污染物清除结果，一般的检测设备包括地下水位仪、地下水水质在线监测设备等。3．污水地面处理设施

按照污染地下水的地面处理工艺，抽出处理技术可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三种类型。2026/9/170:02环境修复工程

7211.4.7抽取处理存在的问题及优化1．抽取处理存在的问题

在污染地下水的抽取处理过程中，随着系统运行时间的推移，污染物抽取处理的效率会逐渐下降，污染地下水的抽取过程存在所谓拖尾效应和反弹效应。根据发达国家的经验，抽出-处理的修复时间较长，一般为5〜10年，有的甚至持续几十年。修复时间的长短主要取决于污染含水层的水文地质条件、污染物的特性，如在均质含水层中，易流动可溶解的污染物，其处理效果好；非均质含水层中，污染物易被吸附或存在自由相的NAPLs时，处理的时间需要很长。P&T修复技术需要较长时间的主要原因可归结为地下水污染物浓度的“拖尾”和“反弹”效应。拖尾，就是指抽取处理系统运行到一定阶段后，污染物浓度下降速度逐步减缓的现象；所谓反弹，就是指在抽取过程中断后所出现污染物浓度快速上升的现象。拖尾和反弹现象的出现主要是由于含水层介质中污染物的吸附/解吸反应、沉淀/溶解反应、地下水流速的改变及含水介质的复杂性等。抽取处理过程中污染物浓度的变化情况详见图11-14。2026/9/170:02环境修复工程

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如图11-14所示，如果没有拖尾效应，随着抽水的进行，地下水中的污染物浓度会逐渐降低，最后水中的污染物得以去除。这是基于没有考虑含水层介质中的污染物作用的一种理想状态，实际上这种假设是不存在的。污染场地中，污染物不但存在于地下水中，同时也存在于含水层介质中。当抽取进行时，存在于含水层介质大空隙通道中的污染地下水首先被抽取出来，表现为抽出的地下水中污染物浓度较大，且随时间不断下降；随着抽取的进行，在含水层介质“骨架”中存在的地下水进入空隙通道，此时抽取去除的效率受含水层介质骨架中地下水/污染物的渗流和迁移所控制，在地下水和介质之间存在着污染物迁移分配的动态平衡关系，地下水中污染物浓度的变化受这一平衡关系的控制。当地下水的抽取与污染物在液-固体系中的释放达到某种平衡时，表现为抽出地下水中污染物的浓度在某一水平波动，污染物浓度不再快速下降，这就是拖尾效应发生的机理。2026/9/170:02环境修复工程

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地下水污染浓度的“反弹”现象相对容易理解，当P&T系统停止运行后，存在于含水层介质骨架中的污染物仍要释放进入地下水中，随着接触时间的增加，其释放量也增加，故地下水中污染物的浓度会发生升高的现象。

含水层介质的渗透性能越差，其发生拖尾和反弹的效应就越强，因为较细的地层介质可以“截留”更多的污染物，并更不容易释放进入地下水中；而分选好的卵砾石等渗透性非常好的含水层，其拖尾和反弹效应不强，因而有较好的修复效果。2．抽取处理系统优化

由于污染物的缓慢迁移和相间传输，抽取处理系统需要运行很长时间控制和清除污染地下水。在系统运行过程中，应对获得的相关数据进行阶段性总结分析，不断修正概念模型，优化抽取处理方案，提高系统性能。必要时可以在系统运行的不同阶段，根据实际情况组合其他修复技术。抽取处理系统的性能评估主要通过监测水位和水力梯度，地下水流向、流速，抽取速率，抽出水和处理系统的水质、污染物在地下水和介质中的分布情况等来实现。2026/9/170:02环境修复工程

763．表面活性剂强化抽取

表面活性剂强化含水层修复技术（Surfactantenhancedaquiferremediation，SEAR)是对抽取处理技术的改善，该方法要求含水层渗透系数K>l0-4cm/s。表面活性剂能够提高难溶有机污染物在水中的溶解度,并且由于注入冲洗溶液的水力强度而发生运移，然后通过设在含水层中的抽取井造成的水力梯度，将污染物混合液抽取到地表进行分离、处理。

表面活性剂种类繁多，在利用表面活性剂进行修复时，由于表面活性剂的选择直接关系到修复的效率与成本，所以选择合适的表面活性剂至关重要。常见的表面活性剂包括Tween80[聚氧乙烯（20)失水山梨醇单油酸酯]、TritonX-100(聚乙二醇辛基苯基醚）、SDS(十二烷基硫酸钠），前两个是非离子表面活性剂，SDS是阴离子表面活性剂，是阴离子表面活性剂中容易生物降解的。Tween8O的生物毒性在非离子表面活性剂中是最低的，而且价格低廉。2026/9/170:02环境修复工程

7711.4.8抽取处理技术的适用条件

抽取处理技术适合于短时期的应急控制，不宜作为场地污染治理的长期手段。具体特点如下：①使污染物从地下环境中去除，可用于多种污染物的去除（有机和无机），是污染刚发生时可以采用的应急方法；②在污染初期，地下水中污染物浓度较高时，有较好的去除效率；③抽出的污染地下水可以考虑送入污水处理厂进行处理；④随着抽取处理的进行，地下水中污染物的浓度变小，抽取处理的效率降低，出现“拖尾效应”，污染的处理时间较长；⑤当停止抽水时，会出现地下水中污染物浓度的升高，出现反弹现象效应；⑥对含水层介质的要求一般渗透系数K>5Χ10-4cm/s，可以是粉砂至卵砾石的不同介质类型。

总之，抽取处理方法可以用于有机或重金属污染地下水的处理，应用较为广泛，其修复效果受诸多因素影响，如场地岩性、污染物形式、含水层厚度、抽水量、抽水方式、井布局、井间距、井数量等；其缺点是达到修复目标所需的修复时间长。2026/9/170:02环境修复工程

7811.5污染地下水气体抽提修复

11.5.1气体抽提原理

气体抽提技术利用真空泵和井，在受污染区域诱导产生气流，将呈蒸汽、吸附态、溶解态或者自由相的污染物转变为气相，抽提到地面，然后将抽提的蒸汽采用热解氧化法、催化氧化法、活性炭吸附法、浓缩法、生物过滤法及膜分离法等方法进行收集和处理。气体抽提系统包括抽提井、真空泵、湿度分离装置、气体收集管道、气体净化处理设备和附属设备等（图11-15）。2026/9/170:02环境修复工程

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气体抽提技术的基础是污染物质的挥发特性。在孔隙空气流动时，含水层中的污染物质不断挥发，形成蒸气，并随着气流迁移至抽提井，集中收集抽提出来，再进行地面净化处理。因此，气提技术取决于污染物质的挥发特性、土壤和地层结构对气流的渗透特性。气流可以由负压诱导产生，也可以由正压形成。气体在土壤和岩层空隙中的流动呈三维形式。气体流动受许多因素的限制，例如包气带岩性、空隙率、空气渗透率、土壤和地层渗透性的各向异性、地下水的埋深、污染泄漏情况和对流导管布置等。

气体抽提技术的主要优点包括：①能够原位操作，比较简单，对周围干扰小；②有效去除挥发性有机物；③在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水；④系统容易安装和转移；⑤容易与其他技术组合使用。

在美国，气体抽提技术几乎已经成为修复受加油站污染的地下水和土层的“标准”技术。气体抽提技术适用于渗透性均质较好的地层。2026/9/170:02环境修复工程