第一篇：地下水污染與防治報告

地下水污染與防治的研究進展

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狀、地下水污染狀況、污染的途徑和污染防治的研究進展，提出了幾種治理地下水污染的技術方法，例如，微生物修復技術，原位修復技術，地下水原位治理的滲透性反應墻技術。

關鍵詞：地下水污染；防治；研究進展；

Abstract：Groundwater is a kind of precious fresh water resource．However，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；

第一章 前言

1.1日益嚴峻的地下水環境問題

地下水是水資源的重要組成部分，已經成為城市和工農業用水的主要水源。在干旱、半干旱地區，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，會對生態環境造成嚴重影響，直接對人類及其活動造成危害。大量未經處理或未達到一定排放標準的生活和工業污水的無序排放、工業廢水和城市垃圾填埋場滲濾液的泄漏、農藥化肥的生產及超量施用、生活和工業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狀，加強對地下水污染的防治，開發相應的一些高新技術來挽救我們日益惡化的地下水環境，是我們當前所面臨的一項迫切的任務。

隨著人口的增長和社會經濟的快速發展，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行灌溉，地下水的供給量已經占到了全國總供水量的20%，北方缺水地區占到了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利用，導致地下水位下降，水源枯竭，有些地區還形成了嚴重的地下水漏斗。根據國土資源部發布的《我國主要城市和地區地下水水情通報(2005年度)》，2005年在具備系統統計數據的171個地下水漏斗中，漏斗面積擴大的就有65個，占到了統計數的38%，面積擴大了6 736平方公里，僅河北滄州第Ⅲ承壓含水層漏斗面積就擴大了2 089平方公里，最大水位埋深達到101米。由此導致了濕地消失、植被死亡和土地沙漠化等嚴重的生態災難，以及地面沉降、巖溶塌陷、海水入侵等自然災害的頻頻發生。地表環境污染加劇引發地下水污染，構成對人體健康和生命財產安全的嚴重威脅。根據中國地質環境監測院公布的信息，目前，我國地下水污染呈現由點到面、由淺到深、由城市到農村的擴展趨勢，污染程度日益嚴重。全國195個城市監測結果表明，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，地下水污染已經造成了嚴重危害，危及到供水安全。遼寧省海城市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，多數人患上當地未曾有過的特殊病癥，造成160人因飲用受污染的地下水而亡；淮河安徽段近5 000平方公里范圍內，符合飲用水標準的淺層地下水面積僅占11%；由于地下水的嚴重污染，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、六六六等有機農藥殘留和尚沒有列入我國飲用水標準的單環芳烴、多環芳烴等“三致”(致癌、致畸、致突變)有機物。這些“三致”有機物在我國東部其他城市和地區很可能同樣存在。

地下水超采與污染互相影響，形成惡性循環。水污染造成的水質性缺水，進一步加劇了對地下水的超采，使地下水漏斗面積不斷擴大，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展，地下水污染的程度不斷加重。日益嚴峻的地下水環境問題已經成為自然、社會、經濟可持續發展的制約因素。

1.2地下水污染源成因分析

按照污染物產生的行業類型，可以將地下水污染源分為工業污染源、農業污染源、生活污染源和自然污染源。(1)工業污染源

工業污染源主要指未經處理的工業“三廢”，即廢氣、廢水和廢渣。工業廢氣如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等物質會對大氣產生嚴重的一次污染，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，未經處理的工業廢水如電鍍工業廢水、工業酸洗污水、冶煉工業廢水、石油化工有機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，經風吹、雨水淋濾，其中的有毒有害物質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)農業污染源

農業用水占全部用水量的70%以上，污染的影響面廣泛。一是過量施用農藥、化肥，殘留在土壤中的農藥、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重，農業灌溉使用被污染的地表水，造成污水中的有毒有害物質侵蝕土壤，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，造成對陸地生態環境和水生態環境的嚴重污染。我國每年累計產生垃圾達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地下水資源現狀

全國地下淡水的天然補給資源約為每年8840億m3，占水資源總量的三分之一，其中山區6 560億m3，平原區2 280億m3；地下淡水可開采資源為每年3 530億m3，其中山區為1 970億m3，平原區為1 560億m3。按賦存介質劃分，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2 500億m3，可開采資源量每年l 686億m3，巖溶水天然淡水資源量每年2 080億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。總體上，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70%生活用水、60%工業用水和45%農業灌溉用水來自地下水。據統計，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和無機有毒有害污染物的污染，已呈現由點向面、由淺到深、由城市到農村不斷擴展和污染程度日益嚴重的趨勢。由中國118個大中城市近年來的地下水監測結果得出，較重污染的城市占64%，較輕污染的城市占33%。在區域上，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，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%，農村約有3.6億人喝不上符合標準的飲用水。

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的淋雨狀滲流形式，或者呈短時間的飽水狀態連續滲流形式．此種污染，無論在其范圍或濃度上，均可能有季節性的變化。主要污染對象是潛水。1.5.2連續入滲型

污染物隨污水或污水溶液連續不斷地滲入含水層。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移到其他含水層。這種轉移或者是通過天然途徑(水文地質天窗)，或者通過人為途徑(結構不合理的井管、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移到其他含水層。其污染來源可能是地下水環境本身的，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及地質部位。1.5.4徑流型

污染物通過地下徑流的形式進入含水層，即通過廢水處理井，或者通過巖溶發育的巨大巖溶通道，或者通過廢液地下儲存層的隔離層的破裂進入其他含水層。海水入侵是海岸地區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重。

1.6地下水污染防治的研究進展

國外，尤其是歐美，自20世紀70年代以來在地下水污染點源污染治理方面取得了較大的進展，涌現出了許多地下水污染的預防及治理方法。中國在地下水污染調查及地下水污染物遷移轉化模式方面已做了一些基礎性工作，但地下水污染治理技術剛剛起步，工程應用實例不多。1980年初首先由山東省地質局等單位在濟寧市郊區進行了現場試驗研究工作，并建立了中國第一個為預測地下水污染發展趨勢的地下水水質模型。1982年武漢水利電力學院應用伽遼金有限元法求解了在滲流區有抽水井條件下的二維溶質遷移及在自由表面上有人滲補給時二維滲流中的溶質遷移問題。此后，許多學者開始進行這方面的理論和工程應用研究。其中對流彌散模型是使用最多的數學模型，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。國家環保局與清華大學于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和現場試驗研究，在lOkm2范圍內布置了213口抽水井和觀測井。監測資料表明，該地區地下水中石油類污染物濃度平均達到1.0mg/L,最高達到30mg/L。

2004年3月，中國地質調查局編制《中國首輪地下水污染調查評價》立項建議書。2004年4月，國家自然基金委地學部主持召開“地下水污染控制與修復戰略研討會”。2004年開始，國家環保局與國土資源部等決定編制《中國地下水污染防治規劃》，并在修改《水污染防治法》時補充了大量有關地下水污染內容。2005年2月25日，國家發改委在重慶主持召開了“城市飲用水有機污染問題調研座談會”，擬編制《主要城市飲用水有機污染深度處理規劃>。2005年6月1日，《城市供水水質標準》>正式實施，與現行的國標《生活飲用水衛生標準》(1985年頒布)相比，檢測指標由35項增加至93項，包括一些分量檢測，總項目達101項，其中常規檢測項目42項，非常規檢測項目59項。

胡國臣、張清敏等口1采用室內土柱實驗法．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。結果表明，將活性炭纖維摻人土壤中，可以強化土壤反硝化作用，防止硝酸鹽氮對地下水的污染。這種防治技術簡單、有效，并且能增加土壤的肥力和保墑能力。環境效益和經濟效益皆佳。呂春玲、李燁等通過對烏魯木齊市地下水污染現狀、污染源及污染途徑分析，認為工業廢水、生活污水、固體廢棄物、農藥和化肥等是造成地下水污染的主要原因，并針對烏魯木齊市具體情況提出了相應的水環境污染防治、水資源保護利用對策。姬亞東、張黎等通過對銀川地區1991年-2000年的地下水水質動態監測數據分析發現地下水氮污染嚴重，其中尤以氨氮污染最為嚴重，對氮污染的成因作進一步分析得出：引起潛水氮污染的主要因子是農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給，最后提出了相應的防治措施。馬榮欣、張玉珍等根據福建省東山縣地下水水質監測結果，結合《地下水質量標準》(GBl4818—93)中的地下水質量分類指標，確定東山縣地下水水質評價指標，在單項組分評價的基礎上，運用內梅羅指數法對東山縣的地下水水源地的水質進行評價分級，針對污染現狀，提出科學合理的污染防治措施。張力、宗巖等以黑龍江省地下水為研究對象，揭示了地下水環境存在的天然水質不良、土壤鹽漬化導致的原生鹽漬化水環境問題及地下水污染、區域性地下水位持續下降等導致的次生地下水環境問題，并分別從開發和推廣節約用水的新技術及新工藝、對企業進行清潔生產評估和技術改造，減少工業污染排放、建立地下水水源保護工程及預警監測工程、完善地下水開采法律及法規等方面，提出了地下水保護的主要對策。梁靖、鄭王瓊采用了單要素污染指數法和多要素綜合污染指數法評價了湛江馮村垃圾場對周邊淺層地下水的污染，提出了設立地下水污染防治分區，建立地下水動態監測網絡系統，建立地下水管理模型的防治對策，貫徹以防為主、防治結合的原則。陳詠芳、周小龍等通過分析天水市麥積區老虎溝垃圾填埋處理場地質環境，結合揮發酚彌散試驗資料，對垃圾處理場滲濾液中揮發酚的運移特征、污染地下水機理進行了探討，為垃圾填埋處理場有效防滲提供了設計依據。畢桂超、孫紅繼通過對錦州地區地下水飲用水源水質監測數據分析，評價地下水飲用水源水質現狀。針對部分水源水質超標現象，分析其成因，并在實地考察的基礎上從工礦企業污染源、生活污染源、養殖業污染源、農業污染源和不合理開采等幾方面進一步闡述水源地潛在污染因素，在此基礎上從預防、治理、生態修復及加強監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

微生物修復技術是20世紀80年代以來出現和發展的治理環境污染的微生物工程技術。它以微生物的代謝活動為基礎，通過對有毒有害物質進行降解和轉化，修復受破壞的生態平衡以達到治理環境的目的。微生物修復的關鍵是能針對處理體系中的污染物找到相應的高效降解菌株。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、富集培養得到，也可以通過誘變、原生質體融合、基因工程等技術來構建。因其可以施行原位治理，并以其技術可行和成本相對低廉而己被人們普遍接受強，具有廣泛的發展前景。

2.1微生物修復技術治理污染問題的特點

科技的發展也充分證明微生物修復技術是環境保護的理想武器，這一技術在解決環境問題過程中所顯示的獨特功能和顯著優越性充分體現在它是一個純生態過程。微生物修技術在處理環境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應條件溫和等顯著優點。隨著生物技術研究的進展和人們對環境問題認識的深入，人們已越來越意識到，現代生物技術的發展，為從根本上解決環境問題提供了無限的希望。目前微生物修復技術已是環境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的修復和污染嚴重的工業企業的清潔生產等環境保護的各個方面，發揮著極為重要的作用。應用微生物技術處理污染物時，最終產物大都是無毒無害的、穩定的物質，如二氧化碳、水和氮氣。利用微生物方法處理污染物避免了污染物的多次轉移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。特別是現代微生物技術的發展，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，為微生物修復技術在環境保護中的應用展示了更為廣闊的前景。

2.2微生物修復技術

生物修復技術可分為原位生物修復和異位生物修復兩種。原位生物修復是指對受污染的介質(土壤、水體)不作搬運或輸送，在原位污染地進行的生物修復處理，修復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造的合適降解條件；異位生物修復是指將被污染介質(土壤、水體)搬動和輸送到它處進行生物修復處理。但這里的搬動和輸送是低限度的，而且更強調人為調控和創造更加優化的降解環境。我們主要介紹原位生物修復技術。(1)生物通氣法

這是一種強迫氧化生物降解法，用于修復地下水上部受揮發性有機物污染的透氣層土壤。它是在污染的土壤上打至少兩口井，安裝鼓風機和抽真空機，將空氣強排入土壤中，然后抽出，土壤中的揮發性有機物也隨之去除。這種處理系統要求污染土壤具有多孔結構以利于微生物的快速生長。另外，污染物是揮發性的，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物的揮發和降解，它和生物通氣法都是在廣泛應用的土壤氣提法的基礎上發展起來的。

(3)生物培養法

定期地向污染環境中投加H202和營養，以滿足污染環境中已經存在的降解菌的需要，使微生物把污染環境中的污染物徹底礦化成C02和H2O。(4)投菌法

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

對污染土壤進行耕耙處理，在處理進程中施入肥料，進行灌溉，加入石灰，使其有充足的營養、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境，保證污染物降解在土壤的各個層次上都能發生歸。

2.3生物修復技術在污染治理中的應用

近年來研究人員把煤的物理選煤技術之一的浮選法和微生物處理相結合，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分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時間，可脫除無機硫約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點。我國造紙行業年排放廢水量達40億噸，其中有機污染物(以BOD計)達170萬噸，約占全國工業廢水中有機污染物總量的1/4。在用植物材料進行化學制漿與化學漂白過程中，含有大量木質素、半纖維素和有害物質的廢液被傾倒入江河湖泊中，造成嚴重的環境污染和生態破壞。造紙工業中的制漿和漂白工序是污染物產生的主要工序。磨木漿的能量消耗很大，而且成品紙的強度等質量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項技術的發展。利用微生物與微生物酶類進行微生物制漿與微生物漂白具有很大的優勢和潛力，因為微生物極易生長繁殖，酶催化反應具有高度專一性，反應條件溫和，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技術，該技術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。因為TCE和PCE均不能作為微生物的生長基質，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技術的研究

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

3.1地下水污染原位修復技術

地下水污染原位修復技術是在人為干預的條件下省去抽出過程在原位將受污染地下水修復的技術。根據修復機理不同，可分為物理修復、化學修復、生物修復和可滲透反應格柵修復技術。3.1.1物理修復技術

常用的物理修復技術有地下水曝氣技術和電動修復技術。（1）地下水曝氣技術

地下水曝氣技術(Air sparging,AS)是從土壤抽氣技術(Soil vapor extraction，SVE)發展而來的。SVE技術是利用真空泵產生負壓使空氣流過受污染的土壤層進入空氣井，揮發性有機污染物會隨著流動的空氣被抽提出來嗍。AS技術正是在此基礎上，將空氣井深入含水層飽水帶中把負壓抽氣改為正壓曝氣，使空氣擾動水體而促進有機物的揮發嘲。AS是去除土壤和地下水中揮發性和半揮發性有機物的最有效方法之一。（2）電動修復技術

電動修復技術是利用電動效應將污染物從土壤和地下水中去除的原位修復技術。電動效應包括電滲析、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動，主要去除非離子態污染物；電遷移是離子或絡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技術修復重金屬污染的土壤和地下水，試驗證明，該技術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不同形態鉻污染含水層時發現，電動修復技術對六價鉻的去除效率明顯高于三價鉻。電動修復技術在應用過程中常出現活化極化、電阻極化和濃差極化等現象從而導致處理效率降低。后來，為了增強該技術的修復能力，有許多學者又開始尋找一些化學強化劑。Pazos等對RB5染料污染的高嶺土進行電動修復試驗研究，以電解質K2S04來提高修復體的導電性和促進染料的解吸，用H2SO4。和NaOH作為pH調節劑，試驗結果表明，RB5染料的去除率高達94%。

3.2化學修復技術

化學修復技術主要是利用氧化還原試劑與土壤及地下水中污染物發生反應從而達到凈化效果的一種地F水污染原位修復技術。常見的有原位化學氧化技術。原位化學氧化是將化學氧化劑引入到地下，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，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生成HO.自由基：

Fe+H2O2═Fe+HO.+HO

2+3+-HO.自由基是一種很強的氧化劑，具有很高的電負性或親電子性，可通過脫氫反應、不飽和烴加成反應、芳香環加成反應及與雜原子氮磷硫的反應等方式與烷烴、烯烴和芳香烴等有機物進行氧化反應。其結果是自由基無選擇性地分裂和氧化有機物形成小鏈碳氫化合物，形成的中間產物可以是一個或兩個羧基酸。這些物質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入污染區。臭氧的強氧化性不僅可以氧化大分子及多環類有機污染物，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。臭氧自身分解產生的氧氣可被土壤中的微生物利用。

3．3生物修復技術

生物修復技術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技術。常用的技術有原位生物處理技術。地下水原位生物處理技術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方法。該方法實際上是監測自然衰減技術的拓展與改進，它增加了許多人為干預手段，如將空氣、營養、能量物質注入水層中促進微生物的降解等。早在1984年，美國就應用原位生物處理技術修復了密蘇里州西部的石油泄漏場地。該技術在應用初期主要是進行有機污染修復，后來隨著反硝化菌的發現，又逐漸被應用于地下水硝態氮污染的修復中。

3.4 可滲透反應格櫥修復技術

可滲透反應格柵(Permeable reactive barriers，PRB)是一個填充有活性反應介質的被動反應區，污染物通過與反應介質發生吸附、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介質可根據污染物的種類進行調整，但都應具有抗腐蝕性好、活性持續久、粒徑均勻等特點。該技術綜合有物理、化學、生物3種修復機理。目前對PRB系統的研究與應用已經屢見不鮮。

3.5地下水污染原位修復技術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技術，它們的特點各不相同。表l為地下水污染原位修復技術性能比較表，從處理對象、處理時間、是否破壞生態環境、安裝操作過程、能耗和處理成本6個方面進行了比較。從表1中分析得出，地下水曝氣技術適合處理揮發性和半揮發性有機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；電動修復技術最常應用于土壤及地下水的重金屬污染修復，其具有不破壞生態環境、處理成本較低等特點；針對難生物降解的有機物污染，應優先考慮原位化學氧化技術，其不僅處理時間短，且安裝操作簡便、能耗低，但在應用時要注意控制化學藥劑的使用量，以免過量投加而導致破壞生態環境、增加處理成本；針對可生物降解的有機物污染，應優先考慮原位生物處理技術，其能耗低、處理成本低，但需較長的處理時間：可滲透反應格柵技術，由于所填充的活性介質種類多樣，則可用于修復多種污染物污染的地下水，該技術具有處理時間短、不破壞生態環境、安裝操作簡便、能耗低、處理成本低等特點。

表1.地下水污染原位修復技術性能比較

修復技術 地下水曝氣技術 電動修復技術 原位化學氧化技術 原位生物處理技術 可滲透反應格柵技術 處理對象 揮發性和半揮發性有機

物 重金屬、有機物 難生物降解的有機物

處理時間 較短 較短 短

是否破壞安裝操作生態環境 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 可生物降解的有機物、硝

較長

態氮

有機物、重金屬、硝態氮、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技術前景展望

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的差距。再加之，地下水資源日益短缺且社會發展對水資源需求量不斷擴大，修復被污染的地下水使其成為可用資源則成了當前最重要的課題之一。地下水污染原位修復技術以其獨特的優勢從上個世紀末迅猛發展至今，對其未來的發展方向可以總結為以下3個方面：

(1)針對每項技術自身的改進和完善。如可滲透反應格柵技術，雖然現有的研究成果和應用實例很多，但一些反應機理至今尚不清晰，而且PRB的應用受水文地質條件的限制較大，在修復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技術的復合應用研究。地下水污染原位修復的每項技術都具有各自的特點和優勢，應結合污染現場情況，取長補短、綜合利用，選擇恰當的技術組合形式。如原位化學氧化技術，為了避免應用過程中對生態環境可能造成的二次污染，可以組合原位生物處理技術或PRB技術協同應用。(3)地下水污染原位修復技術與異位修復和監測自然衰減技術的復合應用研究。地下水污染異位修復和監測自然衰減技術發展至今已經成為了一類相對成熟的技術類型，但其在應用過程中出現的一些缺陷至今沒得到很好的完善，原位修復技術的優勢恰好彌補了這一點。如果能夠合理組合不同技術類型進行應用，必將事半功倍。總之，地下水污染原位修復技術是一種有效可行的地下水污染修復技術，具有廣闊的發展前景。

第四章 地下水原位治理的滲透性反應墻技術

滲透性反應墻(permeable reactive barrier)是20世紀90年代在歐美等發達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，具有時效長，運行、維護費用低等優點，主要用于地下水污染的治理。其主要機理是把合適的反應材料填充于墻內，然后把墻體設置在垂直污染水的流向上。當污染水流經反應墻時，水中的污染組分與墻內的填充物發生反應，或被降解，或被去除，以此達到治理污染的目的。

4.1 滲透性反應墻的結構、類型與反應介質

4.1.1滲透性反應墻的結構

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

圖1.滲透性反應墻剖面圖

4.1.2滲透性反應墻的類型 滲透性反應墻主要有連續墻式反應墻系統、隔水漏斗一導水門系統和多沉箱隔水漏斗一導水門系統。其中，連續墻式反應墻系統由含有滲透性反應介質的反應單元組成(見圖2a)；隔水漏斗一導水門系統有一個不透水部分(或隔水漏斗)將截獲的地下水導向滲透部分(或導水門)(見圖2b)這種結構有時能更好地控制反應單元的安裝和羽狀體的截獲。當地下水流過的場地是菲均質時，隔水漏斗一導水門系統允許反應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，隔水漏斗一導水門系統能更好地將進人反應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(尤其是當每個反應單元或導水門尺寸的安裝受到限制時)，采有多沉箱隔水漏斗一導水門系統能夠保證有足夠的停留時間(見圖2c)。

圖2 幾種實用有效的隔水漏斗-導水門結構

4.1.3反應介質

反應介質是滲透性反應墻最主要的構成要素。反應介質的種類很多，主要包括零價鐵、雙金屬和新型反應介質(如陶瓷狀鐵泡沫、膠狀鐵等)。在研究地區的背景資料基礎上，包括地下水滲流特征、地下水中有機物的組成與濃度、含水層類型、地質結構等，選擇合適的反應介質，同時受下列因素控制：①反應性最好選擇使污染物反應速率快的介質，以在經濟可行的滲流厚度(停留時間)內還原污染物；②穩定性反應介質或混合介質所能保持反應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條件下，在較長時間內(幾年或幾十年)維持其反應性；③介質存在和價格較便宜的與較貴的介質相比，當兩者的性能差別不大時，應優先考慮較便宜的介質，因此要求反應介質價格合理，容易獲得；④水力性能反應介質的粒徑應該確保反應墻有足夠的能力截獲污染羽狀體，且在特定的地球化學條件下，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環境兼容性反應產物(如Fe2+、Fe3+、氧化物、氫氧化物和碳酸鹽)要與環境兼容，不能向下游環境產生有害的副產物；在實際應用過程中應綜合考慮這些因素，并綜合特定場地各種特定因素來確定反應介質的類型。

4.2滲透性反應墻的反應機理

滲透性反應墻去除污染物的機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物最感興趣的還是還原性脫氯，即應用氧化一還原反應使有機物降解為無毒害的物質。目前，零價的顆粒金屬(特別是鐵)是在實驗室批量試驗、中試和現場應用最廣泛的反應介質，最常用的是零價鐵屑。零價鐵發生氧化一還原反應，產生電子活性將氯化物轉化為潛在的無毒物質。雖然其它的反應介質也能產生類似的反應，但是反應速率不同，以下以鐵為例介紹其反應的機理。4.2.1化學反應

Sweey等研究表明，盡管存在其它降解機理，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，這個反應進行很慢：

2+-

Fe+2H2O→2OH+Fe+H2(3)

如果地下水進入反應單元過程中有氧存在，鐵會被氧化并產生氫氧根離子式，即：

-2+

Fe+O2+2H2O→2Fe+4OH(4)

鐵會以Fe(OH)：或Fe(OH)，形式沉淀，阻礙反應的進一步進行。因此，在地下水進入反應單元之前，應采取措施降低或消除水中的溶解氧。一旦去掉溶解氧，像TCE這樣的有機氯化物由于鹵素的存在而處于氧化狀態，鐵可以通過電子轉移與有機氯化物反應，主要產物是乙烯和氯化物，如下式所示：

2+-

3Fe→3Fe+6e

+

2+-C2HCL3+3H+6e→C2H4+3CL

+

(5)3Fe+C2HCL3+3H→C2H4+3CL+3Fe

2+

上述幾個反應都產生OH-，所以會使反應單元中水的pH值升高，pH值升高會導致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單元的導水性。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，反應到一定程度時，CO32達到平衡，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

Gillham和0'Iannesin分別用加入和不加入生物殺蟲劑對受TCE污染的水進行土柱實驗。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行。在加利福尼亞Sunnyvale一個工廠里進行的一個中試研究中，對地下水進行了微生物分析，結果表明在含水層

--2-

-2-的反應介質中并不存在微生物。但是，在一定的條件下，反應單元中有可能發生生物反應。到目前為止，在實地裝置中的反應單元中沒有發現明顯的生物活動。

4.3 滲透性反應墻的安裝

4.3.1反應單元的安裝

反應單元就是污染羽狀體流過的、裝填有反應介質的部分含水層，其常用安裝技術有：傳統溝槽式開挖(Conventional trench excavation)、沉箱式安裝、芯軸式安裝(mandrel-based emplacement)、連續挖掘填埋(confinous trenching)。這4種安裝技術都曾用于現場反應單元的安裝，其中溝槽式安裝應用最廣。盡管不同場地有所不同，但考慮到地下水位波動和反應介質的固結，反應單元應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中，漏斗壁部分一般要嵌入隔水層1．5 m。如果隔水層是不連續的，土工織物和水泥板需要鋪設在建反應單元底部，防止任何污染物通過地下流繞過反應單元。在單元建設期間，監測井群可以安裝在反應介質中或者上游和下游的細礫石中。

(1)傳統溝槽開挖(Conventional trench excava—don)根據滲透性反應墻的設計，安裝反應單元需要挖一條裝填反應介質的溝槽。傳統開挖溝中最常用的設備是反鏟挖土機(深度小于24 m)和蚌殼式挖泥機(深度大于24 m)。開挖前先沿著擬建反應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礫石部分和反應介質。如果高水位使板樁不能阻止地下水進入反應單元，將需要對溝排水。為保持反應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行開挖，這種生物高聚物泥漿由粉末狀瓜耳木膠構成。反應墻安裝完之后，大部分瓜耳木膠將降解成為水，對傳統溝槽式反應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需要而變化。為了安裝反應單元，一個預制開口的鋼制沉箱可用于暫時幫助開挖。通常，直徑為2.4 m或更小的沉箱可以推入或夯入地下，其直徑越小，越易驅入，并且能保持豎直狀態。直徑大于2.4 m對反應單元的安裝來說是不經濟的，這對反應單元內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水門系統提供適當的停留時間。(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，然后將反應介質填進去。在被打入地下以前，芯軸的下部放上一個有利于驅動的金屬套頭。一旦空間形成，使用一個漏斗管直接將介質倒入孔中，到達要求的深度后．把芯軸取出來，留下反應介質和金屬套頭。其缺點是，反應單元的尺寸受到芯軸尺寸的限制，芯軸一般是5cm×13 cm，因此安裝一個反應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，而且土壤被壓實后滲透性將降低。優點是費用低，不產生泥和石頭，減小了有害廢物的暴露和處置，而且可安放直到粒徑2.5 cm的反應材料。(4)連續式開挖安裝

該方法受開挖深度限制，不如其它挖土機使用那樣普遍，但連續式開挖機對深度為10 m-12 m的墻是一個很好的選擇。它能連續開挖一個40 cm-60 cm的窄槽，同時立即用反應介質回填或放人防滲的高密度聚氯乙烯(HDPE)連續隔膜。這種挖掘機開挖時，不需要對含水的溝槽排水，也不需要安裝鋼板樁暫時支護溝槽墻壁。因為開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

反應單元的設計也包括引導或匯聚地下水向滲流門的側面隔水墻，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性或部分缺失，灌漿防滲底板可達到36m深。(1)鋼板樁

鋼板樁在巖土工程建設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。它以其強度和完整性而聞名，并且可以防止水力壓裂。根據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12 m，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24 m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，且板樁嵌連處會發生滲漏，使應用受到限制。滑鐵盧大學開發了一種滲透性低、安裝速度決、擾動小的無縫板樁，并已經在幾個污染區用作隔離墻。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該限制在18 m以內，而由于多巖石的土壤或高度固結的沉積物在安裝過程中會損壞板樁，所以施工受到地質條件的限制。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很難應用板樁。目前。這種無縫板樁只在加拿大的一個地區生產．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合泥漿墻。由于泥漿墻和反應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水門系統。其中，土壤一膨潤土泥漿墻應用最普遍。它安裝費用較少，滲透性很低，能承受各種溶解性的污染物的化學侵蝕，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，當溝槽達到需要的深度和一定的長度時，混合的充填物就可進行回填。水泥一膨潤土泥漿墻主要應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境中的應用受到限制。其優點是強度大、可在特殊地形條件下進行安裝。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，當一端挖好后，就用導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。復合泥漿墻由三層組成，每一層都增加對化學侵蝕的抵抗力，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30 cm-60 cm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×10-12 cm/s。復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30 m深。但很難將HDPE襯墊放到這么深，并且安裝費用很高使得HDPE的利用限制在15 m以上。當放好HDPE后，就可在膜的兩側回填。在膜的里面放入排水系統，并設取樣點來監測系統的運行。其優點是滲透系數非常小，不用除去地質膜就可以密封和修理墻體部分。

4.4展望

(1)滲透性反應墻在處理污染方面的現場應用較少，目前仍處于技術開發及其推廣階段；

(2)滲透性反應墻降解機理還有待于進一步深入和完善；

(3)實際應用和數值模擬的結果都表明，滲透性反應墻具有很好的綜合去除污染物的作用；(4)滲透性反應墻的安裝對現場條件和開挖技術的要求很高，應加大研究力度；

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

第五章 地下水污染預防及措施

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境污染都有密切關系，交織在一起，因此，地下水污染和防護除其特殊性外，應與各種污染防治相聯系，綜合考慮。然而，由于地下水污染的復雜性表現在污染物種類繁多、污染途徑隱蔽、污染機理復雜、污染防治系統龐大、地下水流緩慢等，一旦污染很難治理，即使花費很大的代價，耗時較長，也難奏效，故應以預防為主，應充分考慮地下水污染特征、污染源、污染途徑、污染機理及地下水污染引起的主要 問題，用多種手段，采用系統分析的方法，全面控制地下水的污染。

5.1 預防措施

5.1.1加大宣傳力度，提高公眾環境意識

要努力貫徹有關法規政策，堅決貫徹執行《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環境保護法》和《水污染防治法》。完善地方法規，實行誰污染誰治理，誰開發誰保護的原則。有步驟、有重點地解決水環境污染問題。小而散、多的污水廠建設不僅給國家和企業造成巨大的投資浪費。還由于企業負擔過重、管理水平較低等原因，使預想的環境治理目標大打折扣。為此，筆者認為集中建設規模化污水廠，變“誰污染誰治理”為“誰污染誰掏錢”的政策時機已成熟。加快建設污水處理廠，處理工業廢水及生活污水，是保護水環境的一個重要途徑。在經濟技術許可的情況下，在污染較為嚴重的城市，如榆次、介休、靈石、和順，有計劃地興建一些污水處理廠，加快建設速度、提高處理能力加強水質監測、發現問題及時解決。

5.1.2統籌規劃，合理開發地下水資源

增強全民環保意識，強化節約用水，推廣節水新技術，加強對用戶尤其是大戶的用水量控制，扶持企業搞環保，推廣潔凈新能源外，應把能源基地作為一個生態系統予以全面規劃。把單個污染源的孤立治理，變以水系或地區為單位進行防治，以全面改善生態環境。此外，還要加強環境地質科學研究，盡快摸清各地區的水環境容量，并以其指導規劃和建設。如工業布局要考慮環境承載能力，在水環境容量超負荷地區，要嚴格控制高耗能、重污染工業的發展。限制重污染工業發展，對縣屬中小企業及鄉鎮企業要嚴格管理，不能只考慮地方利益而棄環保于不顧。建立排污許可證制度，同時提高排污收費標準，新、擴建企業，必須執行“三同時”，使環保與建設同步或超前進行，對污染嚴重而又不能治理的企業，要限期轉產或搬遷。

5.1.3建立水質監測網，加強水質監測，發現問題及時解決

建立水質監測站網，逐步建立和完善水環境監測體系，對重點污染地區(段)進行重點監測，系統掌握城市(區域)地表水、地下水水質的污染發展變化及動態特征，為保護水環境提供科學依據。

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，要根據污染狀況、范圍、性質、水文地質條件和使用要求，通過經濟技術比較確定。發現地下水污染后，首先應當切斷污染源，然后立即采取防止污染物進一步擴散的補救措施。治理措施大致有以下幾種。

（1)人工補給被污染的地下水，使其稀釋和凈化發現地下水有污染物質后，采取強排方法，使已被污染的水直接排出，促進凈化。改變地下水徑流條件，加速水的交替循環，以達到改善水質之目的。對污染的地下水應采用防滲墻或防滲帷幕進行堵塞或截流，通常應穿透含水層直達隔水層。

（2）防止工業“三廢”對地下水污染要切實貫徹執行“預防為主、防治結合”的方針，采用先進技術、改進生產工藝、采取閉路循環、把工業“三廢”的污染消化在生產過程中。防止地下水污染的繼續擴大。工業“三廢”達標排放、合理布局，強化水資源的保護和管理，嚴禁滲坑滲井排放，所有排污溝、渠應全部硬化和密封，嚴禁下滲污染。特別應注重對化工、造紙、制革、制藥等用水量較大企業的排污治理，實行達標排放。對缺乏有效治理措施的，視其情況予以關、停、并、轉、遷。尤其是在新建和改建城市中，應按“先地下、后地上，先基礎、后主體”的原則；通過規劃布局調整結構來控制污染，和對控制新污染源的產生有重要的作用。

（3）對污染的地下水進行水處理，采用物理、化學和生物方法進行處理。建立“閉路循環”式的生產和消費系統，可以大大減少工廠和城市送進垃圾填埋場、下水道和垃圾站的廢物，從而保護地下蓄水層免受滲漏的污染物的危害。一家企業生產過程中產生的工業廢水和固體廢棄物，也許正是另一家企業生產所需要的原料，這樣既可以“變廢為寶”，又大大減少污染物質的排放。在一些發達國家，廢物的分類、收集、回收、再利用已形成一個專門行業。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，但大部分地區的蓄水層目前相對純潔。為了挽救地下水質，從根本上來說要對全球經濟進行根本的結構調整，鼓勵利用再生資源，城市小型化，人類活動環保化，減輕地球的負擔。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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第二篇：地下水污染與防治-研究生論文

PRB技術修復重金屬污染地下水

摘要：地下水是人類寶貴的淡水資源，然而隨著現代社會工業化進程的不斷發展和人類活動的急劇增加，污染程度也不斷加重，這將對人類健康和社會發展造成極大危害，因此必須要研究出行之有效的治理方法，以達到最佳的地下水污染修復。該文在大量搜集國內外地下水重金屬污染狀況與修復技術研究資料的基礎上，總結了重金屬污染的分類與危害，針對性的對可滲透反應墻(PRB)技術的概念、原理、活性材料的選取、結構類型、常見類型總結，并以湖南省鎘污染場地為例進行了修復效果的研究，得出結論選用石灰石（80-100目）與礫石（10-20目）作為PRB 的介質材料，最優配比為0.45時，能最經濟有效去除地下水污染中的Zn、Cd，最后提出了目前PRB 技術存在的問題及前景展望。

關鍵詞：PRB；重金屬污染；地下水；污染修復

目錄

1緒論.............................................................................................................1

1.1重金屬污染的分類與危害..............................................................1 1.2重金屬污染地下水修復技術..........................................................4 2 PRB技術....................................................................................................9

2.1概念..................................................................................................9 2.2 PRB技術的原理.............................................................................9 2.3 PRB的結構類型...........................................................................10 2.4 PRB設計的主要參數選擇...........................................................11 2.5幾種常見的PRB類型..................................................................12 3 PRB對湖南省鎘污染場地的修復分析..................................................14

3.1湖南省硫酸鋅行業分布................................................................14 3.2 PRB結構的選擇...........................................................................15 3.3 PRB介質的選擇...........................................................................16 3.4試驗結果分析................................................................................16 4結語...........................................................................................................17 參考文獻......................................................................................................19

中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

1緒論

重金屬污染土壤和地下水成因復雜，土壤結構混雜和地下水污染相對隱蔽，人們對其嚴重性及治理難度遠沒達到應有的關注。土壤和地下水一旦遭受到重金屬的污染，對人民的生產生活都是災難。地下水雖說屬于可再生資源，但是其更新和自凈非常緩慢，一旦遭受到重金屬的污染，往往相當長的一段時間難以修復。土壤遭受到重金屬污染時，不僅會污染地下水，而且會造成地上植物和土壤中生物的污染，這些重金屬污染物會通過食物鏈的富集作用威脅人類的健康。近年來，重金屬污染土壤和地下水的治理引起很多國家高度重視，已經成為環保領域急需解決的任務。

1.1重金屬污染的分類與危害

在化學領域中，重金屬通常指的是密度大于 5．0g·cm-3的一類金屬元素[1]。在環境污染方面所指的重金屬主要是指鉛(Pb)、汞（Hg）、鎘(Cd)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性較為顯著的元素，同時還包括具有毒性的重金屬鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)等污染物。眾所周知，砷和硒都是非金屬，但是它們的毒性及某些性質與重金屬相似，所以環境方面通常將砷和硒列入重金屬污染物范圍內。隨著全球經濟迅速發展，各行業在生產運輸等過程中產生含有大量的重金屬污染物，而這些含有大量重金屬的污染物會以各種化學形態通過多種途徑擴散遷移到深層土壤或地下水，從而造成土壤和地下水環境中的重金屬污染。目前污染土壤和地下水的重金屬種類較多，現介紹一些毒性較強且對人類生活和健康構成很大威脅的重金屬。

（1）鉛污染，鉛是可以在人體和動物組織中積蓄的重金屬，它的毒性較強。如果鉛在人體中蓄積達到一定濃度時，會對人體造成貧血、腎損傷和神經機能失調等癥狀，其中兒童、老人和免疫低下人群是最易受害的人群。目前，冶煉、五金、機械、油漆、涂料、蓄電池、電鍍、化妝品、燃煤、餐具、膨化食品、染發劑、自來水管等是環境中鉛的主要來源[2,3]。這些排放到環境中的鉛會通過人體消化道、呼吸道和皮膚等途徑進入人體內，從而造成人體多種器官的損傷。有關資料表明，鉛對水生生物的安全濃度為 0.16mg/L，當用含鉛 0.1～4.4mg/L的水來灌溉水稻和小麥等農作物時，會使農作物中鉛含量明顯升高，通過食物鏈的富集作用，這些富集在農作物中的鉛會遷移并富集到人體中，對人類的健康造成很 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

大危害。人體內正常的鉛含量應該在 0.1 毫克/升，如果體內鉛含量超標，將會損傷大腦中樞及周圍神經系統，引起兒童多動、注意力不集中、學習困難、任性沖動、脾氣急躁；破壞造血系統，阻礙血紅素的合成,導致貧血；影響消化系統功能，導致孩子厭食、異食癖、味覺喪失或錯亂等；抑制生長激素的合成與釋放，使孩子發育遲緩；抑制免疫系統功能，使孩子體質差，感染機率增加；影響身體對其他金屬元素的吸收、代謝，導致進補鐵、鋅、鈣等無效或吸收少；對生殖器官，尤其是對腎臟損害極大，引起腎功能障礙[3-6]。

（2）汞污染，汞在常溫下為銀白色的液體，通常稱之為水銀，其熔點為 38.87℃，它是室溫下唯一的液態金屬，具有流動性[7]。汞在自然界中以很多種形式存在如金屬汞、無機汞和有機汞化合物。汞極易蒸發，汞和汞蒸氣及其化合物都有很強的毒性，并且可以在人體內蓄積。汞主要來源于貴重金屬冶煉、化妝品、照明用燈、齒科材料儀表廠、食鹽電解、燃煤、水生生物等[8,9,10]。環境中的汞會通過各種途徑進入到人體血液中，當金屬汞通過血液進入腦組織后，會在腦組織中蓄積，當汞的含量達到一定程度時就會對腦組織及周圍神經系統造成損害，進入到血液中的游離態汞離子會通過血液循環作用轉移到人體的腎臟等器官，從而對人體內臟器官造成損害。水體中的無機態汞離子在水體環境作用下發生生物化學反應轉變為毒性更大的有機態汞，這些有機汞通過會食物鏈進入人體，從而引發人體中毒[11-16]；容易受汞危害的人群主要有女性，孕婦、嗜好海鮮人士；因為天然水中含汞量極少，一般都不會超過 0.1μg/L。正常人血液中汞的含量均小于 5-10μg/L，尿液中汞的濃度小于 20μg/L。如果人體發生急性汞中毒，將會誘發肝炎和血尿的病癥。

（3）鉻污染，鉻是人體內微量元素之一，其主要來源于劣質化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍鉻部分，工業顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等。鉻在水中通常以六價和三價存在，其中六價鉻的毒性相對較高[17,18]，因此作為環境污染物通常所指的是六價鉻，當人體大量攝入六價鉻引起人體急性中毒，長期少量攝入也可能會引起人體慢性中毒；例如誤食飲用含鉻食物，會致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，鉻化合物對皮膚有刺激和致敏作用，皮膚會出現濕疹和過敏性皮炎等癥狀，含鉻的煙霧和粉塵會對人體呼吸系統造成損害，可引起咽炎、支氣管炎等。受鉻污染嚴重地區的居民，由于經常接觸或過量飲用受鉻污染水，造成該地區居 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

民容易得鼻炎、結核病、腹瀉、支氣管炎、皮炎等[19,20]。

（4）鎘污染，鎘是人體非必要元素，在自然界中通常以化合物狀態存在。鎘的毒性很大，鎘可以再生物體內富集，通過食物鏈作用進入人體并蓄積在腎臟，造成人體慢性中毒；環境中的鎘主要來源于冶煉、燃料、電池、電鍍、采礦和化學工業等三廢排放[21-25]；廢舊電池中鎘的含量也比較高、受污染的水果和蔬菜中會富集大量的鎘，尤其是蘑菇和一些谷物對鎘有一定的富集作用。當人體內鎘含量超標時，會引起人體中毒，如使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷，另外鎘也會引起胃臟功能失調，影響人體和生物體內鋅的酶系統，導致人體血壓升高。礦業工作者、免疫力低下者最易受鎘危害。水體中鎘含量為 0.1mg/L 時，會輕度抑制地面水的自凈作用[26,27]，在用含鎘 0.04Mg/L 的水進行灌溉時，土壤和農作物會受到明顯污染，農灌水中含鎘 0.007mg/L 時，即可造成污染[28-32]。正常人血液中的鎘濃度應小于 5 微克/升，尿液中鎘的濃度應小于 1 微克/升。當人體血壓和尿液中含量超過此范圍時，會通過血液循環等作用危害人體健康，如引起骨質疏松，軟化變形等癥狀，在日本曾發生的痛痛病就是慢性鎘中毒最典型的例子。

（5）砷污染，砷是人體的非必需元素，環境中的砷主要來源于采礦、冶金、化化學制藥、玻璃工業中的脫色劑、各種殺蟲劑、殺鼠劑、砷酸鹽藥物、化肥、硬質合金、皮革、農藥等[33,34,35]；元素砷的毒性極低，但是由砷元素組成的化合物均有劇毒，其中三價砷化合物在所有砷化合物中毒性是最強的。受砷危害的人群有農民、家庭主婦、特殊職業工人群體。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進入人體，如攝入量超過排泄量，砷就會在人體的肝、腎、肺、子宮、胎盤、骨骼、肌肉等部位蓄積，與細胞中的酶系統結合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特別是在毛發、指甲中蓄積，從而引起慢性砷中毒，潛伏期可達幾年甚至幾十年，慢性中毒有消化系統癥狀、神經系統癥狀和皮膚病變等[36-39]。砷還有致癌作用，能引起皮膚癌，在一般情況下，土壤、水、空氣、植物和人體都含有微量的砷，對人體不會構成危害。地面水中含砷量因水源和地理條件不同而有很大差異，淡水為 0.2～230μm/L，平均為 0.5μm/L，海水為 3.7μm/L[40]。如果 24 小時內尿液中的砷含量大于 100 微克/升就使中樞神經系統發生紊亂，并有致癌的可能。而且如果孕婦體內砷超標還會誘發畸胎。作用而進入人體，當銅在人體內含量達到到一定程度后就會對人類的健康產生很大危害。中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

（6）銅污染，受污染環境中銅主要來自于選礦、礦山開采、金屬加工、冶煉、有機合成、機器制造和其他工業的廢水等行業的排放[41,42,43]，金屬加工、電鍍工廠在這些行業中向環境排放的銅含量是最高的，排放的每升廢水中銅的含量可達幾十毫克甚至幾百毫克。由于這些行業對廢水處理的不當，因此造成環境中水體和土壤的污染，從而影響人類健康。有關研究表明當水體中銅的含量達到 0.01 毫克/升時，這將會對對水體自我修復能力有明顯的抑制作用；當含量超過 3.0 毫克/升時,受污染水體會產生難聞氣味;污染空氣環境，含量超過15 毫克/升時候，受污染的水就無法被人類使用[44,45]。這些含銅廢水若處理不當會污染土壤環境，尤其是對農業用地的危害非常之大，農業灌溉水中銅對水稻危害的臨界濃度為 0.6 毫克/升，當超過這些濃度時，會造成造成水稻生長狀況不佳，并通過食物鏈的作用威脅人類健康。另外，銅對水生生物的毒性也很大[46]，其中銅對魚類危害臨界濃度為 0.002 毫克/升,但一般認為水體中含銅量達到 0.01 毫克/升時對魚類的生命活動影響不大[47]。在一些小河中，曾發生銅污染引起水生生物的急性中毒事件；在沿海地區，曾發生銅污染水體事件，水體中的銅對水中生物產生很大影響并導致海水中牡蠣肉變綠。在農業生產過程中也會對土壤和地下水環境造成銅污染，例如農田灌溉、化學試劑的使用等等通過各種途徑進入到土壤和水體環境中。銅在植物體中各部分的累積情況也大不相同[48-52]，大多數植物中銅分布的情況是根>莖和葉>果實，只有少數植物體內銅的分布與之相反，例如叢樺葉果實部分銅元素的含量在所有部分中是最高的。除此之外，水生生物銅也有很好的富集作用，環境中的銅會通過食物鏈的富集作用而進入人體，當銅在人體內含量達到到一定程度后就會對人類的健康產生很大危害。

1.2重金屬污染地下水修復技術

全球化經濟的快速發展和城市化進程的加快給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，然而人類生活得到改善的同時卻讓我們生存的環境付出了很大的代價。各行業在生產、運輸及三廢排放等過程中向環境排放了大量的重金屬，由于這些重金屬在環境中難以修復，對土壤和地下水造成了嚴重的污染[53]，重金屬污染地下水修復技術的研究已經成為環保領域十分迫切的任務。

目前已有很多國家采取了相應的重金屬地下水的防護措施,并且投入大量資金和精力開展了有關重金屬污染地下水修復研究。當前的重金屬污染地下水修復 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

技術主要可分為異位修復技術和原位修復技術兩類。其中異位修復技術主要是抽出處理法[54]，原位修復技術則包括地下帷幕阻隔與水力控制技術、滲透反應墻和電動處理技術。

1.2.1 異位修復技術

在重金屬污染地下水治理過程中，應用最多的是異位修復技術，該技術主要原理是將受重金屬污染的地下水抽出至地表，然后通過各種方法再進行處理。該處理技術在對重金屬污染地下水修復在短期內具有很高的處理效果，但是在長期的工程應用上，可能會出現拖尾反彈等現象，從而使得處理效率降低，增加處理成本。近年來，國內外普遍采用一種異位處理技術即泵—處理技術[55]來修復重金屬污染地下水，該技術在很多國家都有廣泛的應用，且成熟度較高。該技術的主要方法是在重金屬污染地下水流經方向開設多個抽水井，從抽水井中抽取被重金屬污染的地下水，然后將抽出來的地下水運送到附近污水處理廠或者其他地上處理設施進行處理，從而達到凈化地下水的目的。在治理的過程中為了不對地下水的補給和地下水抽出后可能造成地面沉降等問題的影響，通常會另打幾口注水井，把處理過的地下水回灌到地下當中。井群系統的設計是該項技術能夠很好應用的關鍵，對于井口位置的設計，應滿足流經井群的地下水包含整個受污染的地下水，以便把受污染的地下水全部抽出來進行異位處理。地下水修復技術最早使用的方法就是抽出處理技術，根據美國環保局的統計[56]，在 1982－2002 的 20 年間，在工程應用上該項技術的使用比例高達 68%，遠遠超過其它修復技術。抽出處理技術對于突發性或高強度的地下水污染具有快速處理和效率高等優點，但是處理過程較為繁瑣且抽取和處理所需費用高,并且需要對其進行長期監測和維護,同時該技術對重非水溶相液體(DNAPL s)的去除效果甚微[57]。

1.2.2 原位修復技術

由于異位修復技術需要長期監控和維護并且成本較高，因此對于重金屬污染地下水原位修復技術得到了國內外學者的廣泛關注，原位修復技術是指人為控制在不影響地下水水力條件的的情況下，在原位將受重金屬污染地下水修復的一種技術。該技術主要可分為滲透反應墻技術、地下帷幕阻隔技術及電動處理技術。

（1）滲透反應墻技術滲透反應墻(PRB)技術修復地下水的主要原理是在垂直于重金屬污染的地下水流經方向設置由活性反應介質組成的可滲透反應墻，在 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

重金屬污染物隨著水體流動經過反應墻時可與活性反應介質發生吸附、沉淀、降解等作用，從而將重金屬污染物從地下水中去除，凈化地下水體環境。PRB活性材料可根據污染物的種類進行選擇，活性材料的選擇是處理重金屬污染地下水的關鍵，選擇的依據主要是活性材料具有持久性強，抗腐蝕性好、粒徑均勻并且無二次污染等特點。該技術對重金屬污染地下水主要有物理、化學、生物三種修復機理。可滲透反應墻技術最早是在 1982 年由美國環保局提出的,在20 世紀 90 年代初期得到了深入研究。滲透反應墻的安裝同樣相當重要，通常將其安裝在地下蓄水層并垂直于地下水流方向。在水力梯度作用下，當重金屬污染的地下水流經滲透反應墻時,地下水中的重金屬污染物會與滲透反應墻活性材料發生反應，從而將其從地下水中去除[58-60]。滲透反應墻技術不同于異位修復技術，它不需要將污染的地下水抽出地面進行處理，這個過程同樣可以省去地面處理系統，從而降低了處理成本,通常所選的活性介質都是些價格低廉或者一些行業生產過程中的廢棄物，這使得該技術在材料成本上又優于抽出處理技術。反應墻的活性材料一般消耗的很慢,有的幾年甚至十幾年對重金屬污染地下水還有很強的處理能力，重金屬污染物在隨著地下水流經反應墻時，經過反應墻活性材料的吸附、降解等作用而被去除，不需要人為為其提供動力條件。滲透反應墻安裝完成后，一般情況下幾乎不需要其他運行和維護費用。與傳統的異位修復技術相比, 該技術在操作費用至少可以節省 30 %以上[61]。滲透反應墻技術對地下水生態環境的影響較小,是一項最具發展潛力的重金屬污染地下水修復方法。可滲透反應墻通常可分為連續墻型和煙囪—門型兩種。連續墻指的是在蓄水層安裝連續的可滲透反應墻，確保遭受重金屬污染所有區域內的地下水都能得到滲透反應墻的處理。這種反應墻的使用并不現實，因為該處理方法是根據土壤蓄水層厚度來確定安裝的連續墻所需面積，蓄水層厚度越大，或者說地下水污染區域越大,則安裝的反應墻的面積就越大，因此該處理技術的造價就會越高。然而煙囪-門型滲透反應墻相對于連續墻來說在造價費用上要低很多，該方法是在地下水流動區域內填充造價較低的阻隔墻,將受重金屬污染的地下水匯集在一起，然后設置活性滲透墻，將這些匯集起來的地下水流經活性滲透墻，從而達到集中處理的目的，該方法不僅造價成本較低，而且不會降低滲透反應墻的處理效果。該方法中使用的活性滲透墻與障隔墻的組合被稱為煙囪-門型滲透反應墻。該方法具有反應區域較小, 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

造價成本低，易于清除和更換等優點，因此更適合于原位處理重金屬污染的地下水。該方法使用的滲透墻通常可分為兩種，即單通道系統和多通道系統。而多通道又可分為串聯多通道系統和并聯多通道系統。當地下水中污染物混合情況下較為復雜時通常采用串聯多通道系統來處理重金屬污染地下水，當重金屬污染地下水區域較寬時,可采用并聯多通道系統對地下水進行修復。另外，活性材料的選擇是可滲透反應墻修復效果良好與否的關鍵。通常來說，活性材料的選擇應該考慮以下幾點[62,63]：①抗腐蝕性好，活性保持時間長，活性材料的粒度要均勻。②對重金屬污染物吸附和降解能力強，在地下水環境中穩定不會對環境造成污染。③易于施工安裝，環境相容性好，在對重金屬污染物處理后不會對地下水環境產生二次污染。目前實驗室研究中的活性材料主要有活性炭、沸石、粉煤灰、磷酸鹽、石灰石、Fe0 和一些微生物材料等。滲透反應墻技術的應用也比較早，在十九世紀八十年代，加拿大滑鐵盧大學成功地將該方法應用污染地下水修復的現場演示。到目前為止，滲透反應墻技術在歐美等國已進行了大量研究，并且已經開始商業應用[60]。例如 F Di Natale等用活性炭作為作為滲透反應墻的活性材料來修復鎘污染的地下水，實驗結果表明，在高 pH 值和含鹽量地的情況下，活性炭對地下水中鎘的吸附能力最強。Maria Rosaria Boni等用體積比為 1:1 的青草堆肥和硅土礫石作為 PRB 的混合活性材料，實驗結果顯示，該反應墻對六價鉻的去除率可達 99%以上。近年來該項技術在我國也得到了很多學者的關注，目前有很多學者對該項技術開展研究，但絕大部分都還處于實驗室的理論研究階段，工程上的應用較少。杜連柱等[64]實驗模擬地下水環境，以受重金屬離子Pb、As、Cd、Cr、Fe 和總Mn污染的地下水為研究對象，利用還原鐵粉、鑄鐵粉、鑄鐵粉與顆粒活性炭的混合物為可滲透反應墻(PRB)的主要介質，石英砂為輔助介質，設計了 3 種反應器。在有效孔隙率為 60%～65%、水力停留時間為 12.0～14.4h 的條件下，考察其對污染物的去除效果。結果表明：3 種反應器對Pb、As、Cd、Cr 均有較高的去除效果，去除率達 98%以上；總Mn的去除率分別達 98%、89%和 66%，Fe 的去除率分別達 83%、56%和 49%。考察了 3 種反應器內 pH、Eh、DO 的關系及對重金屬離子去除效果的影響，分析了污染物的去除機理。綜合考慮處理效果與成本，杜連柱等人認為以鑄鐵粉與石英砂的混合物為 PRB 的反應介質，應用 PRB 技術原位處理受上述重金屬離子污染的地下水是可行的。中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

董軍等人[65-68]通過實驗模擬對地下水和垃圾滲濾液等方面進行了大量的研究。然而在國內實地應用研究非常少。由于資金的緊缺、人們對于污染地下水修復缺乏足夠的關注，加之對污染地下水地區的土壤類型、地質狀況、污染組分、污染強度、影響深度、范圍、平均污染響應時間和氣候水文等基礎數據都非常欠缺等因素都限制了該項技術在我國的發展。

（2）地下帷幕阻隔技術，地下帷幕阻隔技術主要是通過在地下構筑隔水帷幕，形成垂向和水平方向的地下水物理隔離帶，防止地下水向外滲流。具體措施為：以鋼鐵，水泥等材料，在受污染地區修建隔離墻，防止污染地區的地下水流到周圍地區，其中以水泥最為便宜，應用也最為普遍。還可以在污染土壤上覆蓋一層合成膜，或在污染土壤下面鋪一層水泥和石塊混合層以減少地表水的下滲[69]。地下帷幕阻隔技術目前比較成熟，只有在處理小范圍的劇毒，難降解污染物時才可考慮的一種永久性封閉方法[70]，多數情況下，它只是在地下水污染治理初期，被用作一種臨時性的控制方法，但對于重大環境突發事件污染場地的地下水污染隔離有其明顯的特殊性，各種帷幕技術必須保證能夠在短時間內快速有效實施、帷幕材料能夠有效防止污染物的腐蝕破壞且不對地下水產生不良影響。

（3）電動處理技術，電動力修復技術是利用地下水和污染電動力學性質對環境進行修復的新技術,電動修復技術具有人工耗費少，接觸有害物質少并經濟效益較高等優點，其原理主要是通過在污染土壤兩側施加直流電壓形成電場梯度使污染物質在電場作用下以電遷移、電滲流和電泳的方式遷移到電極兩端從而清潔污染土壤[71-72]。到目前為止，已有美國、加拿大、德國、荷蘭、日本等國家和地區開展該技術的研究與應用。Kim 等采用該技術修復土壤中的Pb和Cd 污染的實驗表明，土壤中重金屬能被有效去除且修復效果受電壓和土壤的pH 值及滲透性等因素影響，Gidarakos等研究土壤中 Zn 和 Cd 污染的電動修復效率，實驗表明鰲合劑和 pH 值等對污染土壤的修復效果影響明顯，Genc等也應用電動修復技術進行實驗研究河流底泥中的Mn和 Cu 及Pb和zn等污染物的去除效果，R Lageman[73]對Pb和 Cu 污染的泥炭土就地進行了現場研究。原土壤中的Pb和 Cu 質量分數分別為 300～1000mg?kg-1和 500～1 000 mg?kg-1，動電試驗面積為 70m×3 m，每天通電 10h，43d 后，發現Pb的去除率達 70%，Cu 的去除率達 80%，能耗為 65kWh?m-3。國內也開始利用動電技術對重金屬污染場地 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水 的修復研究，如王業耀和孟凡生[74]對 Cr6+污染土壤的電動修復作了實驗室研究，實驗結果表明，電動修復可以有效去除高嶺土中存在的 Cr6+，最高去除效率可達 97.8%；用蒸餾水沖洗和乙酸中和陰極電解產生的 OH-1，可以提高鉻的去除效率，周東美等[75,76]在實驗室條件下，對黃棕壤中 Cr6+的電動修復作了較為深入的研究。在控制陰極液酸度條件下，研究施加不同電壓對鉻污染黃棕壤中鉻的電動過程的影響。結果顯示，施加 20V 電壓處理獲得了較好的鉻去除率和較低的能耗，576h 后土壤中總鉻和 Cr6+的去除率分別達到 41.11%和77.17%。另外，添加絡合劑和控制陰極池溶液酸度也會影響 Cr6+的去除。他們還用該技術對銅污染的紅壤修復作了中試研究[77]。近年來，國內外的研究人員開發了一些電動修復與其它方法聯用的技術，如 EK—生物聯用技術、EK—Fenton 聯用技術、EK—PRB 聯用技術等等。其中 EK—PRB 聯用技術可以將毒性較高的重金屬及有機物質用電動力使其向電極端移動，使污染物質與滲透性反應墻內的填充基材反應，從而使得污染物質的毒性降低[77]。美國、加拿、大英國等對該技術的研究較早在室內和現場研究方面均取得了一定的成果[78]，國內針對 EK—PRB 聯用技術的研究還主要處于實驗室小試規模其中大陸地區對該技術的研究比較少。

2PRB技術

2.1概念

可滲透反應墻(Permeable Reactive Wall)技術又稱滲透反應格柵(Permeable reactive barrier, PRB)技術，在1982 年由美國環保局提出，20 世紀90 年代初期得到深入研究[64]，是以活性填料組成的構筑物，垂直立于地下水水流的方向，污水流經過反應格柵，通過物理、化學及生物反應，使污染物得以有效去除的地下水凈化技術，具有經濟、便捷、處理效果好等優點。

2.2 PRB技術的原理

PRB主要由透水的反應介質組成。它通常置于地下水污染羽狀體的下游，與地下水流相垂直：污染地下水在自身水力梯度作用下通過PRB時，產生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解反應。使水中污染物能夠得以去除，在PRB下游流出處理后的凈化水[79-81]。可滲透反應墻示意圖如圖1所示。中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

圖1 可滲透反應墻示意圖

2.3 PRB的結構類型

PRB按結構類型可分為兩種類型[82]：連續墻式和隔水漏斗-導水門式，如圖所示：

圖2 PRB結構類型[82]

連續墻式PRB，即當地下水污染的羽狀體較小時，在流動下游區域內安裝連續的活性滲透墻，墻體垂直污染遷移途徑，注意墻體的厚度和深度以確保能讓整個污染羽狀體通過。其優點是對天然地下水流動情況干擾小，但如果污染區域較大，設計連續墻的造價也隨之增大。

隔水漏斗-導水門式PRB，即在地下水流動區域內設置障礙墻，將隔水漏斗 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

嵌入其中，受污染地下水通過導水門匯集到較窄范圍，再設置活性滲透墻，地下水經滲透反應介質處理后得到修復。此類PRB 結構介質裝填料少，反應區域小，但干擾天然地下水流場。

連續墻式PRB結構比較簡單．用于地下水形成污染羽狀體影響范圍較小場地；隔水漏斗一導水門式反應墻主要由不透水的介質和導水門及滲透反應介質組成，通過引導或匯集地下水流進入導水門．然后再由滲透反應介質進行處理，主要用于潛水埋藏淺的大型地下水污染羽狀體[83]。

2.4 PRB設計的主要參數選擇

PRB的結構設計主要考慮的核心問題有：確保PRB能夠嵌插到隔水層或者弱透水層中，防止地下水通過滲透墻底部穿過；確保足夠的水力停留時間．防止水體處理達標；確保良好的透水性，防止堵塞一因此，PRB參數選擇主要包括結構的選型、水力停留時間和反應墻的滲透系數等[84]。

2.4.1 PRB結構參數的選擇

PRB的寬度主要由污染物羽流的尺寸決定，考慮到地下水流向的不穩定和污染羽尺寸進一步擴大的可能，PRB的實際寬度一般是污染物羽流寬度的1.2-1.5倍。PRB的高度主要由不透水層或弱透水層的埋深和厚度決定，根據國外的PRB 工程經驗可知[85]．PRB的底端嵌入不透水層或弱透水層至少0.6 m．防止污染物羽流繞過反應墻流向下游，PRB的頂端需高于地下水最高水位，防止地下水溢出或地下水位的季節性波動。反應墻的厚度（B）主要南地下水的水流速度（v）和水力停留時間（t）來確定。

B=vt

式中：v為地下水流速，m／s；

t為修復污染物所需的反應時間

地下水流速(v)一般指地下水的平均流速，主要由反應介質的孔隙率和含水層的滲透系數決定．在長期運行中，反應介質的孔隙率有逐漸減小的趨勢．因此，在設計中一般采用最大流速。

2.4.2水力停留時間的選擇

污染物羽流在反應墻的停留時間（t）主要由污染物的半存留期和污染羽流 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

經反應器初始濃度決定：現場的地下水污染物濃度分布不均勻，基于工程安全性考慮，設計按照污染物的場地內最大的濃度值計算。計算可采用：

t=nt0.5u1u2R[86]

式中：n為半存留期的次數；t0.5為半存留期，t0.5=ln2/k，(k為一次反應速率)；u1為溫度校正因子，可取2.0-2.5。正常溫度為20-25℃；u2為密度校正因子，可取1.5-2.0；R為安全系數，可取2.0-3.0。

2.4.3滲透系數的選擇

滲透系數又稱水力傳導系數(hydraulic conductivity)，是表示流體通過孔隙骨架的難易程度一表達式為：

K=kρg／η

式中：K為滲透系數；k為孔隙介質的滲透率，它只與固體骨架的性質有關；η為動力粘滯性系數；ρ為流體密度；g為重力加速度。

滲透系數是反應墻正常運行的關鍵參數之一，在PRB的設計中。必須要優化配置，滿足良好的修復效果同時，必須選擇合理滲透系數的填充介質：對填充介質的選擇必須大于甚至遠大于含水層的滲透系數：如果反應介質的滲透系數小于含水層滲透系數，反應產物會富集沉淀在反應墻的表面，造成反應墻的堵塞，使地下水的滯留現象，造成PRB的效果不好甚至不能使廂、根據US EPA研究數據[85]顯示反應墻的滲透系數必須大于含水層滲透系數的2倍以上才能發揮較好效果．因此，反應墻通常設計選擇滲透率大的濾層(砂層)、篩網和高滲透率反應材料組成。

2.5幾種常見的PRB類型

2.5.1Fe0—PRB和雙金屬反應墻

資料顯示[87-89]，零價鐵是一種常見的用作于土壤修復中的反應物，主要是因為土壤中的污染物會和化學性質活波的顆粒鐵起作用二零價鐵對揮發性有機氯化物的降解主要涉及的三個過程為：①Fe0的電子轉移到堿金屬氯化物。②Fe0在水中氧化為Fe2+，Fe2+在水中進一步氧化為Fe3+。③零價鐵在氧化過程中產生的氫離子與氯化物發生反應：除鐵作為反應墻外，很多研究員對銅、銀、鋅、錳的研究也有較好的效果。中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

近年的科學研究，提出了雙金屬和多金屬系統。是指在Fe0顆粒上鍍上第2種或第3種金屬：MuftikianR等，研究認為Fe0表面的Pd加速了目標污染物的脫氯，反應速率可以比Fe0系統大10倍。ChioJH等運用反應介質為Pd/Fe二元金屬和接種了厭氧菌的砂礫的連續式PRB還原脫氯和生物降解2.4.6-三氯苯酚（2.4.6-TCP），體系反應時間為30.2-21.2h時，可將質量濃度為100mg/L的2.4.6-TCP全部還原成苯酚，而PRB生物部分在反應時間為7-8d時可將100μmol/L的苯酚完全去除。因此，在生物處理前預先進行還原脫氯會提高整個PRB系統的處理效果。Prusse等應用Pd-Cu/Al2O3、Pd-Sn/Al2O3和Pd-In/Al2O3三種不同催化劑催化還原硝酸鹽，研究表明Pd-Sn/Al2O3和Pd-In/Al2O3，催化劑較Pd-Cu/Al2O3，催化劑的選擇性有所提高，在雙金屬催化劑中，NO2-只能吸附于Pd的催化點位，單金屬Pd表現出對NO3-的還原沒有催化活性。

2.5.2生物反應墻（BiologicaI reaction barrier）

生物反應墻是指在污染的地下水流向相垂直的方向用泥土建成長條形修復帶，通過向土中注入反應劑的方法促使或加速污染物的降解．生物反應墻主要應用于有機物降解，分為好氧型和厭氧型。好氧型需要良好的氧化條件，主要應用于苯類、輕質油類和氯乙烯的降解；厭氧型生物墻具有強還原條件下對鹵化物的脫鹵過程。

馬會強等[90]以功能微生物泥炭和粗砂為填充介質設計新型生物反應墻，對苯系物、萘系物及菲去除率可達到83.6％-99.85％；孫本山等[91]，可吸附生物反應墻修復地下水中BTEX的研究表明，加硝酸鹽的生物反應墻和對照組對BTEX的總去除效率可達到86％-97％。有研究表明睜[92,93]，在生物修復方面，生物反應墻在土壤修和地下水復方面更具高效、節能和環保，但原位生物修復的設計會受到眾多因素的干擾。例如，污染物濃度，水層滲透系數、地下水水質和土壤特性等二因此，進行生物反應墻必須建立等夠反應污染物情況的模型，確保全面的描述污染源、羽流和地下土壤特性的情況，精確注入的反應劑的量和濃度，減少能源消耗總量和增加叮再生能源的使用。

2.5.3水漏斗-導水門反應系統(funnel-and-gate system)隔水漏斗一導水門反應系統采用不透水的斗形裝置將被污染的地下水帶人反應區中，在反應區將污染物從地下水中去除。由于導水漏斗具有導流后叮以選 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

擇特定的方式處理污水中污染物，因此該系統可以融入鐵反應墻、生物、化學和混合式處理方法，該方法在歐美發達國家有較多的使用。

2.5.4其它新型反應墻

土壤修復作為龐大的系統性工程，選擇分塊的解決各個問題，必須找到快速、高效、穩定的治理土壤的方法。目前，國外正在研究的反應墻較多，由于存在實際的應用難度，多作為理論研究。2.5.4.1納米鐵微粒反應墻

采用納米級的鐵微粒作為反應物，該微粒比表面積大，和乳化液、水混合后能夠直接注入土壤中：親油性的揮發性有機氯化物與化學性質活波的鐵微粒的反應在乳化液的作用下進行，因而能夠在較短時間完成反應。2.5.4.2電動生物反應墻

電動生物反應墻是新探索的土壤和地下水修復方法，主要原理是水在電極的作用下形成氧氣和氫氣，氧氣和氫氣在微生物的作用下，對揮發性有機氯化物、苯類和油類物質進行分解。因同時具備了生物性和電化學性，是比較新型的修復技術，目前在這方面得到成功應用的案例還沒有報道。PRB對湖南省鎘污染場地的修復分析

3.1湖南省硫酸鋅行業分布

根據2014 年現場調研，湖南省主要以硫酸鋅為最終產品的企業共有14 家，3家在建，1家停產整治，10 家企業正常生產。企業生產能力均不大于2 萬t /a(一家5 萬t /a 除外)。企業約86%分布在衡陽，14%分布在株洲。用GPS 對14 家生產企業定位發現，這類企業集中在112°35'-113°33'E，26°23'-27°50'N，均沿湘江及其支流而建，約79%的企業分布在湘江中上游（圖3），是湘江主要重金屬污染源之一，已列入《湘江流域重金屬污染治理方案》中。硫酸鋅生產過程中產生的銅鎘渣，隨廢水、廢渣等釋放到環境中，隨地表水滲入地下，造成地下水Cd污染嚴重。中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

圖3湖南省硫酸鋅企業沿水系分布情況

3.2 PRB結構的選擇

湖南省衡陽地區氣候溫暖濕潤，雨量充沛，屬亞熱帶季風氣候。地貌類型以丘崗為主，四周山、丘圍繞，中部平、崗丘交錯，整個地形比降為7.9‰。地質構造簡單，無活動斷裂通過，未發現不良地質現象，場地和地基穩定。區域地層依次為碳酸鹽巖、碎屑巖與頁巖、紅色碎屑巖。區域內地震基本烈度＜6度，設計地震加速度＜0.05 g，未發現飽和砂土層。地下水類型為上層滯水及基巖裂隙水，水量貧乏;透漏分析發現巖石土層透水性為中等－弱透水，底部下伏基巖風化較為強烈，透水性強，因此適宜建可滲透反應墻。擬建可滲透反應墻采用天然地基淺基礎，持力層選擇全風化板巖或強風化板巖，為防止可滲透反應底部有毒有害元素通過底部基巖滲漏到下游，需對基礎底部基巖進行防滲處理。

該地區含水層埋藏淺，地下水污染物羽流規模小，因此PRB 結構選用連續反應墻式。在污染區下游修建一個連續反應墻，墻體的寬度及高度能保證整個污染羽狀體通過，墻體的厚度能切斷整個污染羽狀流，保證污染區域內的地下水得到修復［94］。區域硫酸鋅企業生產能力和生產工藝基本相同，區域污染物特征也類似。根據該區域水流特征、污染物濃度和排放標準計算，擬建可滲透反應墻可按照頂部厚度約2.0 m，底部厚度約1.3 m，反應墻寬度約15 m，高度約6 m 的模式選擇，采用礫石基體材料，修復Cd、Pb、Zn 等重金屬的活性材料建造。反 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

應墻的使用壽命按30 年設計，重金屬離子與活性材料發生物理吸附及化學反應形成重金屬碳酸鹽沉淀，達到地下水重金屬Cd 含量＜0.10 mg /L，Zn 含量＜2.0 mg /L 的要求。

3.3 PRB介質的選擇

PRB 介質材料選擇時應該考慮下列幾個方面: 第一，介質材料能否與地下水中的污染物發生一定的物理、化學或生物反應，從而使污染物能夠全部被清除;第二，介質材料能否大量取材，同時在反應中不易溶解或消耗，從而使PRB 系統達到30年設計要求;第三，介質材料既經濟又不產生二次污染[95]。

3.3.1試驗方法

該次試驗以湖南省硫酸鋅行業污染場地產生的滲濾液原樣進行分析，滲濾液水質特性為Zn = 36.30mg /L，Cd = 1.53 mg /L。通過實驗室土柱試驗模擬PRB 可滲透反應墻，探索石灰、石灰石混合料等不同介質材料與填充方式對滲濾液中Zn、Cd 等重金屬在不同滲透時間下的去除效果，并判斷介質材料的最佳細度、最優配比和反應時間，確定PRB 技術防治地下水Cd 污染的可行性。

3.3.2介質的選材

試驗設計了3 個塑料柱(1、2、3)，每個反應器的總高度為50 cm，內徑為5 cm，底部填充5 cm 厚的砂層，起過濾、緩沖和保護作用;上部為10 cm 厚的砂層，以隔絕空氣;中間為反應器主體部分，高度為20 cm。試驗幾種不同填充方式的反應效果: 1 號柱內填充礫石+ 石灰單層，2號柱內填充礫石+ 石灰+ 礫石多層，3號柱內填充石灰+ 礫石混合料。

3.3.3反應柱運行

該次試驗分析多種介質及其細度和配比對Zn、Cd 的去除效果。根據試驗需要，選擇需混合的活性材料，裝入混合機充分混合。反應柱運行14 h，且均以4mL /min左右的流速往塑料柱內滴加滲濾液，每隔2 h 左右取一次樣進行重金屬定量檢測，分析3 個柱內Zn、Cd 達標持續的時間。參考柱試驗結果，估算工程應用中所需的原料和數量，完善可滲透反應墻的設計方案。

3.4試驗結果分析

裝置運行后，3個塑料柱同步運行監測，樣品送化驗室分析各塑料柱輸出液 中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

Zn、Cd 濃度，綜合對比介質細度、介質配比對Zn、Cd 的去除情況。3 個塑料柱出水Cd 和Zn 濃度值隨滲透時間的變化曲線見圖4。由圖4可知，試驗效果較好的是3 號柱。3 號柱的介質材料是石灰石和礫石混合柱，石灰石細度為80-100 目，礫石細度為10-20 目，石灰石與礫石的比例為0.45。在該配比中，2-11 h任意點取樣，去除Cd 的效率都在97%以上，而10 h 時，出水Zn 濃度為1.468 mg /L，達到環境標準要求，11 h 時出水Zn濃度為5.186 mg /L，超出環境標準要求。因此取該試驗出水達標時間為10 h，即10 h 時最優配比為0.45 的石灰石混合柱達到吸附飽和狀態。

介質材料之所以選擇石灰石是因為在特定可行性測試中，它的重金屬負載能力和去除能力比其他材質好（石灰石≈骨炭粉＞硅肥＞高爐渣），且石灰石比骨炭粉經濟。因此，工程應用上，可滲透反應墻選擇石灰石(80-100 目)與礫石（10-20目）混合，比例為0.45為宜。

圖4 不同介質材料下出水Cd(a)、Zn 濃度(b)隨時間的變化曲線

4結語

該文總結了重金屬污染的分類與危害，針對性的對可滲透反應墻(PRB)技術的概念、原理、活性材料的選取、結構類型、常見類型總結，并以湖南省鎘污染場地為例進行了修復效果的研究，得出結論：以石灰石（80-100目）與礫石（10-20目）作為PRB的介質材料，最優配比為0.45時，可以經濟有效去除污染地下水中的Zn、Cd濃度，滿足環境標準要求。

可滲透反應墻（PRB）技術造價低廉、維護簡單，對于處理各種地下水污染具有良好的效果，是今后地下水修復技術的發展方向。但是，這項技術仍存在很多問題：地下水中的污染物在墻體表面不斷積累，使得墻體活性介質飽和，甚至失去活性，則必須定期更換反應物質，以保證處理效率。當介質材料的粒徑過小、中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

介質的截留沉淀等作用，可能造成反應器的堵塞，影響PRB 的使用壽命，而更換下來的活性材料需作為有害廢棄物加以處置。此外，傳統施工技術即土體開挖方法有待研究、改進和提高；PRB 長期運行的穩定性和有效性也是不容忽視的。

因此，在研究可滲透反應墻(PRB)技術時要注意，（1）反應材料應易得有效、費用低廉、不產生二次污染；（2）多種污染組分應設計多個反應器的有效組合（包括不同類型、不同結構、不同反應材料等）；（3）保證反應材料的有效使用，延長PRB 系統使用壽命；（4）設計施工過程中要考慮地下水水流、地質環境、滲透性、人類活動等的影響。一般而言，PRB 去除地下水中污染物的針對性較強，即對某一類污染物的去除效果較好而對其它污染物的去除效果較差。但是，地下水污染物不是單一的，所以在選取反應材料時要綜合考慮，采用混合介質材料。而采用混合材料時要做一定的條件試驗，確定最佳配比，提升綜合處理效果，以確保PRB 系統的有效性、經濟性、長期性，并達到最佳的地下水污染修復。

我國大部分地區水資源短缺、地下水污染嚴重，研究人員應借鑒國外經驗，不斷完善PRB 系統的理論和技術，使PRB 的發展趨于多元化、多級化，從而能夠適應復雜的污染地下水。因此，PRB 技術是一種很有前途的污染治理技術，將會成為今后地下水污染修復技術的發展方向。中國地質大學（武漢）研究生課程論文——PRB技術修復重金屬污染地下水

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第三篇：地下水污染防治報告(砷處理)

目錄

一、概述..............................................................................................................................1.1地下水中砷的物理化學性質................................................................................1.2砷污染概況............................................................................................................1.3原生高砷地下水賦存環境和砷的來源................................................................二、地下水除砷技術..........................................................................................................2.1 物理化學方法.......................................................................................................2.1.1 離子交換法................................................................................................2.1.2 吸附-過濾法..............................................................................................2.1.3 氧化法......................................................................................................2.1.4 膜分離法....................................................................................................2.2 生物方法...............................................................................................................2.2.1 植物類......................................................................................................2.2.2 微生物類....................................................................................................2.2.3 生物源性類................................................................................................三、結論和展望................................................................................................................參考文獻............................................................................................................................0

地下水除砷技術

摘 要： 砷是一種毒性很高的物質,地下水中存在砷污染, 將對人體健康產生危害。重點介紹了地下水除砷技術的研究進展，包括物理化學方法以及生物方法。

關鍵詞： 地下水 除砷

物理化學方法

生物方法

一、概述

1.1地下水中砷的物理化學性質

砷在氧化環境中以As(V)為主,在還原環境中以As(III)為主。砷化合物具有致癌性，易導致皮膚癌、肺癌等，其毒性高度依賴于它們的形態,其中三價砷的毒性比五價砷和元素砷高。，三價砷進入人體內,可與蛋白質的巰基結合，形成特定的結合物,阻礙細胞的呼吸而顯毒性作用 ,而且三價砷對線粒體呼吸作用也明顯;五價砷離子毒性不強 ,當吸人五價砷離子時,產生的中毒癥狀較慢 ,要在體內被還原轉化為三價砷 離子后，才發揮其毒性作用[1]。在地下水中，砷以溶解態和顆粒態兩種形式存在。顆粒態砷是由具有吸附性的物質，如氫氧化鐵微粒，吸附溶解態砷而形成的。溶解態砷主要是砷酸鹽和亞砷酸鹽，在天然地下水中的存在形式有 H

都會產生大量的含砷超標廢水;而且，很多地區的地下水或地表水的砷含量也大大超過了上述標準。因此，對工業生產中的廢水和生活中的飲用水的除砷，是一個關系民生的重要課題[5]。

1.3原生高砷地下水賦存環境和砷的來源

原生高砷地下水的水文地球化學條件比較復雜。不同的地質條件、沉積環境、水化學特征等對環境中砷的釋放和富集的影響程度不同。在不同區域,高砷地下水可以存在于還原環境中,也可以存在于氧化環境中。蒸發濃縮作用被認為是干旱區高砷地下水形成的一個重要過程。高砷地下水一般形成于干旱或半干旱地區的內陸或封閉盆地,且發育有細粒湖沼相沉積層、三角洲沉積層或沖洪積層等。這些沉積物中往往富含有機質,為還原環境。地形是平坦低洼的地下水滯留區。這類含水層水流更新交替緩慢,為地下水砷富集提供了良好的條件[6]。大量研究結果表明,地下水普遍處于還原態，在自然界中，砷主要來源于鐵的氫氧化物和含砷礦物還原溶解而釋放出的。同時，人類活動也直接或間接導致地下水中砷的含量增加。砷通常以硫化物形式夾雜在銅、鉛、錫、鎳、鈷、鋅、金等礦石中，并在這些礦石的開采和提煉過程中隨尾渣、廢水和廢氣進入環境。農業生產過程中使用的含砷肥料和農藥 ,以及半導體工業中的廢水 ,都會向環境中釋放大量的砷。這些砷進入到含水層中,便造成了地下水的污染[7]。

Guha等人[12]報道，可以用作砷吸附劑的材料有天然珊瑚、膨潤土、沸石、紅泥、椰子殼、涂層砂、活性氧化鋁和活性炭以及天然或合成的金屬氧化物及其水合氧化物等。Soner A ltundgan等人[13]采用紅泥和膨潤土改型的方法提高砷的吸附容量，使五價砷的去除率達 96.5%，三價砷的去除率達 87.5%。使用天然無機礦砂往往是考慮因地制宜和綜合利用，尤其是砷含量高的地區土壤和水體的修復。該方法的特點是具有成本低廉，材料充足，就地取材的優勢，在某些場合有較好的效果。

肖兵等人[14]用納米二氧化鈦作為吸附劑，使砷的去除率達到 99 %。但由于該材料顆粒小，回收困難，難以應用到大量的水處理中。W erner[15]、Raichur[16]、歐陽通[17]等人用鋁和稀土元素的金屬氧化物或氫氧化物做除砷吸附劑，取得較好的效果。但這些材料對三價砷吸附性較差。Edwine等人[18]采用陽離子聚合電解質吸附除砷，對五價砷的去除率可達到 99.[19]8~ 99.98%，使用后可以用三氯化鐵溶液再生。張昱、楊敏等合成了一種鈰鐵復合材料。該材料優點是成本低廉，對砷具有良好的去除效果，去除后水體中金屬離子溶出少，符合國家水質標準，是很有發展前景的砷的新型吸附材料。

吸附法的優點是，將廢水中的有害物去除，而不增加水體的鹽度。缺點是，吸附劑與砷的化合物之間有較強地吸附作用，這往往使吸附劑的再生、回收和再利用上存在一定的難度。另外，在廢水處理時還要考慮到共存離子的競爭作用。

2.1.3 氧化法

研究表明,三價砷的毒性高出五價砷60倍。并且As(Ⅲ)的去除遠比As(Ⅴ)困難的多。許多試劑對五價砷有較好去除作用,但對三價砷去除作用較差。如50mg/L的FeCl3對As(Ⅴ)的去除率可達95%以上,但對As(Ⅲ)去除率50~60%,而Al2(SO4)3對As(Ⅲ)的去除率極低[20]。所以通常用氧化劑將其氧化為五價砷,然后去除。常用的氧化劑有:游離氯、次氯酸鹽、臭氧、高錳酸鹽和H2O2-Fe2(Fenton試劑)都是有效的化學氧化劑，表2為各氧化劑優缺點對比表。

表2 各氧化劑優缺點比較

氧氣 臭氧 過氧化氫 液氯 次氯酸鹽

高錳酸鹽 高鐵酸鹽 優點

隨處可得，沒有危害 就地生產，接觸減少 使用安全，溶液可以人工或自動計量加入 氧化作用非常快 氧化作用相對很快

缺點

氧化作用慢，需要附加設備提高氧化速度，增加投資與運行費用

臭氧對身體健康有害，氧化系統的運行費用與維護費用高

對于實際應用，氧化作用可能太慢，氧化劑氧化能力會失去

儲存與運載存在危險，會腐蝕系統部件 會腐蝕系統部件，附著時間推移，氧化劑溶液會失去氧化能力

生成的固態錳化合物可能會影響一些系統運行 大規模的生產與應用還不成熟 使用安全，溶液可以人工或自動計量加入

氧化作用快，兼有混凝劑的作用

近年來,光催化氧化成為環境領域的研究熱點。Ement和Khoe用紫外光照射氧化As(Ⅲ),在體系中通入氧,并加入可溶性Fe(Ⅲ)來吸收氧化生成的As(Ⅴ)達到較好的效果[21]。TiO2也

靠物理篩分作用來除砷，其孔徑較大，因而往往不能單獨使用，需要與其他工藝聯合使用，以提高除砷效果。

白艷等人采用殼聚糖絮凝-超濾法進行飲用水除砷效果的研究，研究表明：在模擬水中，五價砷的去除率在90%以上，三價砷的去除率可達到80%[33]。超濾時砷的去除率隨溫度升高而有下降的趨勢；膜通量隨驅動壓力#膜面流速和溫度的增高而有增大的趨勢。HaticeGecol等人采用表面活性劑-超濾法來研究飲用水除砷效果，原水中添加表面活性劑后，五價砷的去除率提高，低于美國環保署制定的砷的最高污染物水平（MCL）。原水的砷去除率和流量取決于膜的材質#膜的截留分子量和原水pH。一些研究者已經發現帶有電荷排斥作用的超濾膜比只依靠物理篩分作用的超濾膜有更好的除砷效果[34]。

②微濾（MF）。微濾膜的孔徑較超濾膜大，驅動壓力低于超濾膜。由于微濾膜孔徑太大，不能有效地去除溶解狀態和膠體狀態的砷，因而和超濾膜一樣，其需要與其它工藝配合使用，已達到除砷目的。

李曉波等人對鐵鹽和鋁鹽混凝微濾工藝進行實驗，結果表明：在混凝劑的投加量適當時，鐵鹽和鋁鹽混凝微濾對五價砷的去除效果大致相同，鋁鹽的抗沖擊負荷能力稍高于鐵鹽。鐵鹽和鋁鹽對膜污染的貢獻基本相同。都不是膜通量下降的主要原因[35]吳水波等人對膜混凝反應器除砷進行研究。膜混凝反應器采用混凝劑鐵鹽和聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維微濾膜組件。砷的去除率為92.8%~98.2%，出水砷的濃度滿足城市供水水質標準。鐵鹽對膜污染的貢獻較小。膜污染主要原因是有機污染物[36]

③低壓驅動膜的缺點。低壓驅動膜最主要的不足是砷的去除率低。需要與其它工藝（如混凝）聯合使用。以提高去除率。

（3）方法綜述

膜技術作為一種新型的除砷技術。因其較好的除砷效果而得到廣泛的關注。低壓驅動膜和高壓驅動膜各有自己的優勢。對于相對較貧困的地區。采用低壓驅動膜。如混凝和超濾/微濾聯合使用； 對于對水質要求較高的行業部門或家庭凈水器。可采用高壓驅動膜。隨著技術的不斷發展。高壓驅動膜的缺點會逐漸被克服。反滲透和納濾除砷具有更好的發展前景。

2.2 生物方法

砷在天然水體中主要以無機砷酸鹽 As（Ⅴ）和亞砷酸鹽 As（Ⅲ）的形態存在，其中地下水中主要是后者。As（Ⅲ）與 As（Ⅴ）相比，毒性更強，對土壤、沉積物及金屬氧化物等親和力較差[37]，因此對 As（Ⅲ）的去除，采用吸附-過濾法、離子交換法、氧化法、膜過濾等方法效果較差。生物除砷因無需添加化學藥劑、作用時間持續、更加經濟環保等優點而被普遍看好。

生物除砷技術的關鍵是除砷材料性能的優劣，按照除砷材料的不同，可以將生物除砷技術分為植物類、微生物類以及生物源性類三種。

2.2.1 植物類

關于植物除砷，目前的研究已發現藤黃(Garcinia cambogia)、高粱苔(Sorghum biomass)、水葫蘆(Water hyacinth)、水浮蓮(Pistia stratiotes L)、蜈蚣草(Pteris vittata)、歐洲蕨(Bracken

土壤物化修復技術(掩埋、化學反應等)相比，植物修復技術有許多優點，如操作簡單，系統運行經濟、高效，且二次污染小等，因此，植物除砷是一種十分具有發展前景的水處理技術。此外，利用超富集植物還能構建不同類型的人工濕地系統來處理含砷廢水，也為植物除砷提供了一個較好的研究和應用方向。

2.2.2 微生物類

微生物除砷是指從環境中篩選得到耐砷的微生物，利用這類微生物實現去除環境中砷的目的。其主要機理包括:微生物積累、微生物作為電子的傳遞體或受體氧化三價砷、利用微生物分泌的相關生物酶甲基化砷等。微生物除砷作為生物除砷技術的組成部分，是一種非常具有發展潛力的除砷技術手段。由于有機砷的毒性遠小于無機砷，所以微生物對砷的甲基化成為了生物除砷技術中新的研究熱點。

（1）硫酸鹽還原菌除砷

Steed[48]等人在不同的厭氧反應器(上向流厭氧反應器，復合厭氧反應器)中利用硫酸鹽還原細菌處理含砷的多種金屬離子的水體，試驗結果表明，復合厭氧反應器處理污染水體的效果最好。Ke-imowitz 等人[49]評價了環境因素對于硫酸鹽還原菌除砷效果的影響。Jong 和 Parry 通過在厭氧反應器里接種能去除硫酸鹽的混合菌種除砷，77.5%以上的砷被去除[50]；Mokashi 和 Paknikar 做了通過 lacticum 桿菌氧化地下水中As（Ⅲ）的研究[51]；D.Pokhrel 和 T.Viraraghavan 研究了被鐵氧化物覆蓋的不活躍的黑曲霉菌經改性后在 pH=6 時能去除大約 95%As（Ⅴ）的和 75%的 As（Ⅲ）[52]。

（2）亞砷酸鹽氧化菌除砷

Lie 'vremont 等人[53]將鹽氧化菌氧化水體中的砷，然后再通過鎂錳方解石吸附除砷。研究結果表明，這一處理方法對于亞砷酸鹽濃度低于 100mg/L的砷污染水體處理效果顯著。

（3）砷酸鹽還原菌除砷

砷酸鹽還原菌或者異化的砷酸鹽還原菌作為諸多學者的研究對象，已經被廣泛的用于除砷的研究[54]。研究發現，利用砷酸鹽還原菌處理含砷污染水體的方法對于處理礦場污水有較為理想的效果[55]。

（4）鐵和錳的氧化菌除砷

鐵和錳的氧化物通常對砷酸鹽的吸附效率較高。研究發現，在鐵和錳的氧化細菌的參與下，鐵和錳的氧化物對砷的吸附效率和速率都有一定的提高[56]。已發現的鐵氧化菌有很多，如鐵銹色披毛菌和赭色纖毛菌[57 58 59]。如果在填料柱上有合適的濾料，如多孔聚苯乙烯，再加上合適的氧化環境，會有利于這類微生物的沉積和富集。該工藝的機理是，氧化后的鐵形成了生物膜和四氧化三鐵，和微生物一起沉積在濾料上。鐵氧化菌會把三價砷氧化成五價砷，形成的砷酸鹽溶液中的砷會被微生物進一步吸附成為生物氧化鐵。該工藝的砷去除效率達到

濃度為 360μg/L 條件下，頭發的最大吸附容量是 12.4μg/ L。

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參考文獻

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Energy Sources 24:1031

第四篇：淺析我國地下水污染及防治措施范文

淺析我國地下水污染及防治措施

摘 要

地下水是水資源的重要組成部分, 是人類生存、生活和生產活動必不可少的寶貴的自然資源。隨著經濟的發展,人口的激增以及城市規模的不斷擴展，地下水資源越來越稀少,地下水被污染后，反過來對工業生產造成危害，并嚴重威脅著人們的健康，保護地下水資源迫在眉睫。我國社會經濟的發展進步，很多工業的興起對水資源造成了不少的浪費和污染，特別是對地下水的污染尤其值得關注，再加上地下水的自凈能力有限，嚴重破壞了地下水資源的使用，導致多個地區發生干旱、缺水。所以，運用先進的地下水污染防治措施，對地下水污染和防治非常必要。

關鍵字：地下水、污染、污染途徑；防治措施

緒論：隨著科技的發展，大量的工業廢水、城市垃圾及農藥化肥等被生產出來。水是生命的源泉，地下水相比地表水而言有水質好、不易被污染、調蓄能力強、供水保證率高等特點，是我國重要的飲用水水源。而地下水是全國近三分之一人口飲用的主要水資源，是城市和工農業的主要用水資源。由于一些管理體制的不完善，以及很多企業沒有認真做好排污項目，還有一些市民對于保護地下水資源的意識不夠等，我國的地下水資源在逐漸受到污染，這對我國經濟社會的可持續發展都是很大的阻礙，對人們正常生活和飲水安全也是很大的威脅。加大對地下水資源的關注程度，采用有效的措施保護地下水資源，防治地下水資源受到污染，為我國的發展提高更為良好的契機。

一、地下水的污染現狀

中國水資源總量的1/3是地下水，中國地質調查局的專家在國際地下水論壇的發言中提到，全國90%的地下水遭受了不同程度的污染，其中60%污染嚴重。據新華網報道，有關部門對118個城市連續監測數據顯示，約有64%的城市地下水遭受嚴重污染，33%的地下水受到輕度污染，基本清潔的城市地下水只有3%。曾獲“綠色中國人物”的北京公眾環境研究中心負責人馬軍說，飲用水源地所受污染尤其重金屬污染、持久性有機物污染很難被傳統水處理工藝消滅，飲用水源地的產業轉型升級成本，不僅大于水廠升級改造成本，也大于城市管網改造成本。環境保護部、國土資源部、住房和城鄉建設部以及水利部聯合印發《華北平原地下水污染防治工作方案》，這是我國為解決日益嚴重的地下水污染問題邁出的重要一步。按照“預防為主、協同控制，分區防治、突出重點，加強監控、循序漸進”的原則，方案提出到2015年底，初步建立華北平原地下水質量和污染源監測網，基本掌握地下水污染狀況；加快華北平原地下水重點污染源和重點區域地下水污染防治。到2020年，全面監控華北平原地下水環境質量和污染源狀況，科學開展地下水污染修復示范，地下水環境監管能力全面提升，地下水污染風險得到有效防范。

合肥地區主要為丘陵地帶，地形崗溝起伏，降水流失，入滲補給少。大部分地區地下水位低，蘊藏深，儲量少，地下水資源貧乏。隨著城市建設的發展，大多水井已經填埋，所剩井眼十分有限。目前合肥市地下水環境監測點位僅有夏龔崗1個。對照《地下水質量標準》，總大腸菌群數為Ⅴ類，氨氮、氟化物和總硬度為Ⅲ類，其他指標均優于Ⅱ類。

二、地下水污染來源

面對地下水嚴重的污染現狀和特殊的污染特點, 為了人類的生存與可持續發展, 必須采取有效的措施進行預防和治理, 清查污染源是地下水污染防治的前提。

工業廢水、廢物及生活污水的大量排放, 農業生產中的污水灌溉, 化肥、農藥的濫用等是造成地下水污染的主要途徑。因此, 地下水污染源可以分為以 下幾類: 工業污染、農業污染、生活污染和自然界自身污染。1)工業污染

工業污染源主要是指未經處理的工業“三廢” 即廢氣、廢水和廢渣。工業廢氣如二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等物質會隨大氣降水落到地面, 隨地表徑流下滲對地下水造成二次污染。未經處理的工業廢水如冶煉廢水、工業酸洗廢水、電鍍廢水、石油化工有機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;工業廢渣如高爐廢渣、鋼渣、粉煤灰、硫鐵礦燒渣、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 放或是地下填埋防滲處理不合格, 經雨水淋濾, 其中的有毒有害物質隨濾液直接滲入地下水中, 或隨地表徑流往下游遷移過程中下滲至地下水中形成污 染。2)農業污染

主要來自于土壤中的剩余農藥、化肥和污水灌溉等。一些暢銷農藥如 DDT, 六六六, 由于它們在自然界比較穩定, 在一定時間內會殘留在土壤、水域及生 物體內, 并隨食物鏈逐漸富集在人體內。常用的化肥有氮肥、磷肥、鉀肥等, 土壤中這些剩余的肥料將隨下滲水一起淋濾滲入地下水中引起地下水污染。污水 灌溉雖然在一定程度上可以使土壤肥力增加, 但另一方面因污水含有各種有毒有害物質, 長期使用污水灌溉可能引起對農作物、土壤及地下水的污染。3)生活污染

人類生活活動會產生各種廢棄物和污水, 污染環境。特別是城市, 由于人口密集, 面積狹小, 相對來說生活污染比較嚴重。城市生活垃圾、廢塑料、廢紙、金 屬、煤灰、渣土等, 若直接堆放、掩埋, 將會造成地下水的污染。城市生活污水包括城市居民生活污水、科研、文教單位實驗室排放的污水、醫院污水等, 若未經處理直接排放, 將直接或間接對地下水造成污染, 進而對城市下游人們用水產生極大的威脅 4)自然界自身污染

自然界中本身就存在著許許多多種對人類有毒有害的化學物質, 正常情況下它們以一種相對穩定的狀態存在于大自然中, 對人類不構成威脅, 有些元素 還是人類生存所必須的微量元素。但是由于人類活動改變了這些微量元素的穩定存在條件, 這些元素及其化合物就會超量的釋放出來, 污染地下水在有些地區,由于特殊的地質環境, 地下水天然背景不良, 有毒有害成分超標。根據中國地質環境監測院調查統計, 我國部分地區分布有高砷水、高氟水、低碘 水等。全國約有 1億多人在飲用不符合標準的地下水, 使這些地區長期以來一直遭受砷中毒(皮膚癌)、地甲病、地氟病、克山病等地方病的困擾。

三、地下水污染的危害

地下水的污染從污染類型來分可分為有機污染和無機污染。石油及化工產品苯及同系物、苯酚、高分子聚合物等有機物都是生物難以降解的, 對人類健康危害極大的, 有許多是致癌物質, 可以說地下水中石化產品的廣泛存在, 是構成全球性惡性腫瘤的一個重要因素。人及動物飲用農藥污染的地下水會引起各種怪病, 如怪胎、腫瘤、皮膚及神經系統疾病等。農業灌溉水、農村家畜產生的有機廢水、城鎮居民產生的生活垃圾和生活污水。其中含有纖維素、淀粉、尿素、洗滌劑, 還含有多種微生物, 這些污染物質滲入地下水中引起水的理化指標變差, COD、BOD升高, 嚴重者出現水質渾濁、惡臭以至于不能引用, 并且由于微生物的作用使含氮的有機物轉變為亞硝酸鹽和硝酸鹽, 長期飲用高硝酸鹽濃度的地下水會引起消化道疾病、嬰兒高鐵血紅蛋白癥, 導致嬰兒窒息或死亡。

地下水中含有超量的汞、鉻、鎘、砷及鉛等金屬元素及其化合物。每一種物質的超量存在都會對人及動物造成嚴重的危害。這些金屬元素及其化合物 在自然界生物體內都有蓄積作用, 即通過生物鏈的傳遞使污染物的濃度不斷擴大, 造成的危害也就越來越大。它們可以在人體肝、腎、脾以及腦組織、骨 組織等重要部位富集, 長期飲用汞含量超標的地下水可引起肝炎、腎炎、運動失調等疾病, 往往導致死亡或遺患終生。鎘在人體中有很強的富集作用, 飲用被鎘污染的水往往引起慢性中毒, 損害人的肝、腎和骨骼等。砷及其化合物都是強毒性的, 攝入超量的砷會引起慢性中毒, 潛伏期可長達幾年甚至幾十年, 最終將造成癌變或畸變。

四、地下水污染防治措施

地下水污染的治理修復技術對于地下水污染的治理有著明顯作用，國內外學者進行了廣泛的研究, 取得了很大的進展, 并且逐漸發展成為較為系統的地下水污染治理技術地下水污染治理技術歸納起來主要有: 物理處理法,穩定和固化技術、抽出處理法以及原位處理法。1)物理處理法

物理法是利用物理手段對受污染的地下水進行治理的一種方法, 主要包括屏蔽法、被動收集法和水動力控制法等。屏蔽法是在地下建立各種物理屏障, 將受污染的地下水體圈閉起來, 以防止污染物進一步擴散蔓延。它只在處理小范圍的劇毒、難降解污染物時才可考慮作為一種永久性的封閉方法, 在多數情況下只是在地下水污染治理的初期被用作一種臨時性的控制方法。被動收集法是指在水流的下游挖一條足夠的溝道, 在溝內布置收集系統, 將水面漂浮的污染物質,如油類污染物質等, 或將所有受污染的地下水收集起來以便處理的一種方法。水動力控制法是利用井群系統, 通過抽水或是向含水層注水, 人為的改變地下水的水力坡度, 從而將受污染的水體與清潔的水體分隔開來, 以達到使清潔水體免遭污染的目的。2)穩定和固化技術

穩定化是指將污染物轉化為不易溶解、遷移和毒性比較小的狀態或者形式。而固化是指將污染物質包存起來, 呈小顆粒狀或者大塊形狀, 使污染物質 處于穩定狀態, 不再影響周圍環境。穩定化和固化技術通常用于重金屬離子和放射性物質的穩定化和固化處理。一般的步驟包括:(1)中和過量的酸度;(2)破壞金屬絡合物;(3)控制金屬的氧化還原態;(4)轉化為不溶性的穩定形態;(5)采用固化劑形成穩定的固體形態物質。3)抽出處理法

抽出處理法即是將埋藏在地下的受污染的地下水抽到地表進行處理的技術。受污染的地下水抽出后的處理方法與地表水的處理相同, 可以根據除去污染物的基本原理大致分為以下幾類:(1)物理法,包括吸附法、重力分離法、過濾法、反滲透法、氣提法、空氣吹脫法和焚燒法;(2)化學法, 包括混凝沉淀法、氧化還原法、離子交換法和中和法等;(3)生物法, 包括活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法和土壤處置法。由于抽出處理法需要將污染的地下水抽出地面, 因此處理成本高, 并且地下水被抽出后, 就會改變地下水原有的天然流場, 可能會引發一系列的問題, 如地面塌陷等。因此, 這些因素是在選擇該項處理技術時必須要加以考慮的。4)原位處理技術

原位處理法是地下水污染治理技術研究的熱點, 不但處理費用相對節省, 而且還可減少地表處理設施, 最大程度的減少污染物的暴露, 減少對環境的擾動, 是一種很有前景的地下水污染處理技術。原位處理技術又包括物理化學處理法及生物處理法。活性滲濾墻(或稱活性反應滲透格柵)就是一種原位被動修復技術, 一般安裝在地下蓄水層中, 垂直于地下水流方向。當地下水流在自身水力坡度作用下通過活性滲濾墻時, 污染物與活性墻體材料發生物理化學反應而被除去, 從而達到修復的目的。生物修復就是利用原生微生物在污染場地不同區域的好氧、兼氧、厭氧微生物反應降解污染物質的污染水體的修復方法。一般單純的利用原生微生物降解污染物的效率低, 所需時間長。因此, 通常是人為的強化原生微生物降解污染物的效率。對于難降解的污染物, 原生微生物的降解速率并不高, 有必要馴化培養一些具有特定性能、能高速分解難降解化合物并能與原生微生物共存的特異微生物。將這些高效的微生物添加到污染的地下水環境中來降解那些難降解的有機物, 從而使污染的地下水得到凈化。

五、地下水污染的預防措施

在掌握了一些處理技術后, 還要加強行政管理、經濟管理和法律管理, 盡量做到預防為主, 防治結合, 把污染的危害減小到最低限度 1)完善地下水環境保護的法律法規體系建設: 面對地下水污染的嚴峻形勢, 以及地下水環境管理中存在的諸多問題, 應進一步加強地下水污染防治的有關法律法規體系建設, 為地下水環境的保護提供完備的法律依據與政策支持。

2)加強地下水監測網絡建設: 國家應加大對地下水環境監測基礎設施的投入, 建立完備的地下水監測網絡, 統一地下水監測的有關技術規范, 不斷完善水環境監測體系。對現有多部門建設的監測網絡進行有效集成, 建成國家地下水監測數據公用平臺。

3)進行系統的全國地下水污染情況調查: 我國還從未系統的開展過全國地下水污染調查工作。水質總體狀況、污染來源不清, 難以劃分地下水質量區域、科學制定水資源保護與防治規劃。因此急需開展全國地下水污染調查評價, 并建立地下水污染區域的評價指標體系, 為地下水污染的防治工作提供基礎資料。4)建立全國地下水污染預警與應急預案, 實現

大區域范圍內的地下水污染信息進行實時監控, 對地下水污染嚴重的地區及時預報, 使我們能夠在第一時間掌握地下水污染的情況并及時采取措施控制污染的蔓延。

5)加大宣傳力度, 提高公眾環保意識。可通過廣播、電視、報紙等信息媒體及培訓班等不同宣傳手段提高全社會對地下水污染危害的認識, 增強全民的環境意識, 提高公眾環境保護的參與意識。

六、結束語

地下水是水資源的重要組成部分, 在經濟發展和社會進步中發揮著重要的作用。然而由于受到人類生產、生活的影響, 地下水污染問題日益突出, 嚴重威脅著人類的生存與發展。為保障人類的健康和經濟社會的可持續發展, 必須對地下水污染的治理及預防措施展開深入的研究。對于已經污染的地下水, 要查明污染源, 切斷污染途徑, 努力開發研究有效的污染治理技術。對于沒有污染的區域, 要未雨綢繆, 防范于未然, 積極采取預防措施, 避免污染的發生。全面貫徹預防為主, 防治結合的方針。

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第五篇：地下水污染防治工作情況匯報

地下水污染防治工作情況匯報

地下水污染防治工作情況匯報

尊敬的******主任，各位領導：

大家好！下面，我代表******市政府，將******市水源地保護與地下水污染防治工作情況做以匯報，不當之處，敬請批評指正。

一、******市地下水及水源地基本情況

我市可開發利用的地下水包括三部分：一是淺層地下水，年補給量5.48億立方米，可開采量5.21億立方米；二是中深層地下水，年補給量6401萬立方米，可開采量3851萬立方米；三是巖溶地下水，由于特殊的水文地質條件，在******市城區一帶擁有較為豐富的巖溶地下水，年補給量2.34億立方米，可開采量2.2億立方米。目前，全市地下水年補給總量8.46億立方米，可開采量7.8億立方米。

******市轄6縣（市）4區和1個******新區，共有10個飲用水水源地，除******縣為河流型飲用水水源地外，市城區及其余5個縣（市）均為地下水飲用水水源地。根據長期監測結果，全市9個地下水飲用水水源地水質均達到《地下水質量標準》（GB/T14848-93）Ⅲ類標準，******縣丹河飲用水水源地水質基本達到Ⅱ類標準。目前，******市城區共有新城、峰林、太行、中站、中馬5個水廠，管網長度879.22公里，日供水設計能力32.8萬立方米，裝備能力23.8萬立方米，實際日供水15.7萬立方米，擔負著全市居民生活用水和工業生產供水任務。2012年，******市城區地下水質量級別為良好（Ⅰ類），與上年相比，******市城區地下水水質級別不變，水質保持穩定。

我市作為******省政府批準的中原經濟區經濟轉型示范市，堅持把生態文明建設融入經濟轉型發展全過程，作為改善地下水質量和保護水源地的重要舉措，強力推進城市水系建設，通過一系列水利工程的實施，到2015年，我市將形成貫穿城區東西總長達48公里的水體景觀、南北總長達50公里的城市帶狀公園，初步建成城市水系，打造泛舟河上、人水相依的宜居之城，打造碧波蕩漾、河清水秀的中原明珠，打造水在城中、城在水中的新******；加快建設北部山區綠色生態屏障等景觀，積極創建國家森林城市，形成綠色生態網絡體系。到2015年，中心城區綠化覆蓋率達到44%，空氣質量優良天數比例和主要河流地表水責任目標斷面達標率超過省定目標，大幅度改善水資源環境質量，為我市地下水質量及水源地保護提供堅強保障，使******的天更藍、水更清、人與自然更和諧。

二、主要措施

（一）加強組織領導，強化宣傳教育。為切實加強對飲用水源地保護工作的組織領導，我市成立了以市長為組長、主管市長為副組長，相關部門負責人為成員的環境綜合整治領導小組，將飲用水源地和地下水保護工作納入環境綜合整治工作中。市>環境保護、水利、黃河河務等部門建立了河流突發水污染事件通報與溝通協作機制，確保河流突發水污染事件報送渠道暢通、應急處置及時。市環境保護、住房城鄉建設、水利等部門在水法宣傳周、“6·5”世界環境日、“世界水日”和“中國水周”等時期，開展全方位、多層次宣傳，進一步強化各級各部門“抓一方發展、保一方凈土”的責任意識，增強企業“節能減排、循環發展”的理念，倡導群眾“珍愛家園、保護環境”的行為，使珍惜水資源、保護水環境日益成為社會共識。

（二）堅持科學規劃，實施整體推進。一是制定了《******市環境保護“十二五”規劃》、《******市農村環境保護“十二五”規劃》，加強水源地保護與地下水污染防治。完成了******市水資源評價、水資源開發利用評價、水資源配置、節約用水、水資源保護等規劃編制工作和******市城市供水水源地保護區保護方案編制工作，為開展地下水管理和保護提供了科學依據。二是科學劃定飲用水源保護區。2007年，省政府印發的《******省城市集中式飲用水源保護區劃》（******政辦〔2007〕125號），將******市城區4個集中式飲用水水源地劃定為一級保護區，將******市地下水飲用水源地劃定為一級保護區、二級保護區和準保護區，將******市地下水飲用水源地劃定為一級保護區、二級保護區。******、******縣、******縣、******縣縣城飲用水水源地保護區劃定方案于2013年1日上報省政府待批，各縣（市）鄉鎮集中式飲用水水源地保護區劃定正在開展。三是做好突發水污染事件應急工作。2010年，我市制定了《******市城市供水系統重大事故應急預案》（焦政辦〔2010〕4號），相關部門按照預案要求，積極做好物資、設備等各項應急工作，強化水源水質動態監測和水情變化監測，建立水源地預警機制。各水廠分別建立了供水系統重大事故、防投毒、漏氯、停電等多項應急搶險預案，完善了水源地危險化學品管理制度，確保飲用水水源地水質安全。

（三）采取有效措施，加強地下水管理和保護。一是認真落實取水許可、水資源有償使用、水資源論證和用水定額制度。近年來，全市共發放取水許可證500余套，審批水量2億余立方米，2012年，共征收水資源費3600萬元。二是開展市城區供水管網覆蓋范圍內自備井封閉工作，嚴格控制地下水開采。2006年以來，市城區共封閉自備井132眼，在供水管網覆蓋范圍內不再審批開鑿新的自備井，全面實現集中供水。三是實施引水補源工程，增加地下水回補量。建設了******引黃補源生態治理工程和******縣引黃續建配套工程，2012年，共引黃河水約3000萬立方米。利用現有灌區回補地下水，如：廣利灌區年引補源水量4000余萬立方米，有效回補地下水。四是大力發展節水灌溉，減少農業開采地下水量。截止2012年底，全市共發展農業節水灌溉面積120.15千公頃，其中噴灌5.24千公頃，低壓管灌73.55千公頃，渠道防滲40.02千公頃，微灌及其它節水灌溉面積1.34千公頃，農業節水灌溉面積占全市有效灌溉面積的74%，農業灌溉水利用系數達到0.6，年減少地下水開采2億立方米以上。

（四）嚴格環境準入，控制水源地新污染產生。一是嚴格建設項目環境準入。在項目環評審批中，認真貫徹執行國家產業政策、建設項目分類管理和分級審批各項規定，禁止在飲用水源地保護區內新建各類建設項目。二是強化建設項目“三同時”和驗收管理。規范建設項目的環保審查、環境影響評價及環保竣工驗收程序，項目驗收后及時移交轉入日常監管。三是強化執法監督工作。通過大力度的水源地環境執法，督促項目建設單位按規定辦理有關環保手續，認真落實環保“三同時”制度，及時解決項目建設過程中水環境污染問題。四是開展水源地建設項目環保巡回服務和環保預評估。對重點建設項目開展上門咨詢服務和預評估活動，對擬上項目提前把關，切實做好環保政策指導。2009年以來，共否決不符合環保要求的水源地建設項目120個。

（五）強化綜合整治，提升達標水平。一是開展重點工業源環境綜合整治。2011年以來，全市共完成工業治理項目374個，關閉企業64家，淘汰落后生產工藝5項，搬遷污染企業12家，完成農村連片環境綜合整治項目9個。開展了大沙河上游清水專項行動，通過集中治理大沙河兩岸企業污水和生活污水排放，保證大沙河水質安全。二是加強工業固廢污染整治，嚴防廢渣液滲漏污染地下水。對******電廠王掌河灰場提出了具體的整治任務，焦煤集團電冶分公司、******佰利聯化學股份有限公司、多氟多化工股份有限公司等工業固廢排放企業，通過實施清潔生產審核和技術改造，最大限度減少固體廢物產生量，防止固廢堆存引起地下水污染。三是開展飲用水源地專項執法檢查。徹底排查與清理飲用水水源保護區內的排污企業，整治影響飲用水質安全的違法排污企業和建設項目，確保飲用水安全。******市、******市和解放區三個飲用水源保護區內的56家養殖企業全部關閉搬遷到位。四是加快環境基礎設施建設。截止2012年底，全市共建成12座污水處理廠，日處理污水能力達到49.5萬噸，各縣（市）均有污水處理廠；建成7座垃圾填埋場，日處理垃圾1665噸；建成醫療廢物處理中心，日處理醫療廢物5噸。

（六）建立工作機制，加強水環境監管。一是建立“常規化明查、常態化暗訪、反時差檢查”環境監管制度，推行“責任化、精細化、規范化、網格化、信息化”監管，將所有區域和污染源進行分片包干，責任到人。二是建立政府領導約談機制。對問題突出的縣（市）區，約談相關縣（市）區主管領導。三是建立“區域限批、掛牌督辦、黑名單”制度。對一些環境問題突出的地方和工業企業，實行地方“區域限批”、實施工業企業“掛牌督辦”或列入環保“黑名單”。四是開展工業集聚區及周邊地下水環境監測工作。市環保部門每年對工業集聚區及周邊村莊集中飲用地下水進行布點監測，調查地下水質量現狀，掌握地下水變化趨勢，適時開展地下水污染預警預報，確保飲水安全。五是建立水環境生態補償機制。2003年，我市在全國率先實行了以控制斷面濃度為主要扣繳依據的流域水環境生態補償，有力促進了河流水質大幅度改善，提高了各級政府和企業落實環保責任的積極性。

（七）強力推進南水北調替代地下水水源地建設。******市城區南水北調替代地下水水源地建設工程包括府城水廠和蘇藺水廠兩個水廠建設、口門與兩水廠的管網連接、水廠與城區管網之間連接等工程。設計日供水能力61萬立方米，預計>投資9.31億元，建設用地330畝，供水范圍以塔南路-解放路-民主北路為分界線，將全市分東西兩個供水區域，供水面積140平方公里。目前，我市先期建設府城水廠一期，規模6.5萬立方米/日，投資估算1.93億元，今年5月底前完成勘察、測量、環評、可行性研究、初步設計和施工圖設計招標工作，2013年8月20日前完成施工、監理和設備招標工作，2014年7月完成主體施工，2014年9月30日前完成水廠生產運行聯合試車，正式供水。

（八）全面加強南水北調總干渠兩側水源保護管理。南水北調中線工程總干渠在******市境內全長76.41公里，沿線有4個分水口門，分別向******市城區及******、******縣、******縣供水，年供水量2.69億立方米，總干渠一級保護區面積16.54平方公里，二級保護區面積255.52平方公里。一是下發了《做好南水北調中線工程兩側水源保護工作的通知》，明確了各單位的工作職責，制定了水源保護區建設項目專項審核工作方案。二是建立了市縣兩級水源保護工作聯席辦公會議制度，定期會商，統一管理、統一協調南水北調水源保護工作。嚴格總干渠兩側水源保護區內新建、擴建項目的審批關，確保保護區內不出現與文件相抵觸的新建、擴建項目。三是針對總干渠兩側水源保護區內已經出現的群眾建造住房、養殖場等現象，各級各部門根據職責，加大對違法違章建筑的查處和清理力度，有效遏制了水源保護區內私搭亂建現象，建立了水源保護長效工作機制，確保水源保護區的水質安全。

三、存在問題

近年來，雖然我市水源地保護和地下水污染防治工作取得了一些成績，但與全面建設中原經濟區經濟轉型示范市和人民群眾期望和要求相比，還存在一些問題，主要表現為：一是局部區域地下水超采問題突出。由于我市南部平原區無地表水源，生產生活用水全靠地下水解決，造成地下水超采問題較為嚴重，形成了地下水漏斗區，地下水位自上世紀七十年代以來，以年均近30厘米的速度下降，為全省第二大地下水漏斗區。二是由于資金不足等原因，市縣城區部分道路雨污分流不到位，對河流和地下水水質造成一定影響。三是大部分農村污水收集、生活垃圾收集設施建設需要進一步加強。四是******縣飲用水源來源為山西省晉城市丹河、白水河的河水以及青天河水庫的泉水，目前晉城市來水水質時有超標，不符合《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準，由于我市屬缺水地區，該水源地暫無更好的替代水源。

四、下步工作措施

（一）進一步加強水資源保護。完成水資源管理指標方案編制工作，實施用水總量尤其是地下水用水總量控制制度。對******市城區、******縣、******縣、******城區等南水北調受水區，在抓好配套工程建設同時，早規劃，早布置，做好地下水限采和壓采工作。積極推進小浪底北岸灌區、西霞院灌區、沁北引黃灌區、孤山水庫、九渡水庫以及其它水源工程建設，減少地下水開采并有效回補地下水。

（二）繼續深化水源地污染整治。強力開展以污染物總量減排、環境質量改善為中心的“53120環境綜合整治工程”，即圍繞“化學需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物、主要防控重金屬”等5項（類）污染物總量削減，以大氣污染防治、流域水污染防治、重金屬污染防治為重點，完成120項污染整治任務，持續改善城市環境空氣質量、水源地環境、流域地表水環境質量。

（三）加快環境基礎設施建設。將污水處理廠建設作為水污染防治工作重點來抓，采取強有力的措施，加快各污水處理廠和配套管網建設的推進力度，確保今年年底前污水處理廠二期工程全部建成投運。

（四）加強農村水源地保護。推進農村生活垃圾戶分類、村收集、鄉轉運、縣（市）集中處理，防止垃圾廢液疏漏。因地制宜開展農村生活污水處理，對居住分散、經濟條件差、邊遠地區的村莊，推廣分散型、低成本、易管理的污水處理模式，提高農村生活污水處理率。

（五）更加嚴格落實環保要求。杜絕在飲用水源保護區內新建產生污染的項目，嚴格實施水污染物排放總量控制制度，嚴把環境準入關，將新建項目總量審核與減排任務完成情況掛鉤，對未完成減排任務的地區實行區域限批。

（六）加強社會監督。邀請市人大代表、政協委員對水源地重點區域、地下水污染情況進行視察和調研；組織新聞媒體就水源地保護與地下水污染防治進行宣傳報道；嚴肅查處人民群眾來電、來信、來訪反映的相關問題，在全社會營造人人關心支持水源地保護工作的強大合力。