地下水污染修复技术 我国地下水污染现状及修复技术进展介绍.doc

地下水污染修复技术 我国地下水污染现状及修复技术进展介绍 我国地下水污染现状及修复技术进展介绍摘要 本文简要介绍了我国地下水污染现状、地下水污染原因，综述了地下水异位修复法和原位修复法的进展情况，并简要讨论了地下水修复技术的发展前景关键词 地下水污染；异位修复；原位修复Introduce of Present Groundwater Pollution in Our Countryand Repair TechnologyAbstract This paper briefly introduces the present situation of groundwater pollution, cause of the pollution in our country, and summarizes the groundwater ectopic repair method and the progress of in situ repair method. Then briefly discusses the prospects of the development of groundwater remediation technologies. Key words Groundwater pollution; Ectopic repair; In-situ repair水资源是人类生活和生产过程中不可或缺的一部分，而地下水又是水资源的重要组成部分。

据统计，地下水约占地球上整个淡水资源的30%左右，全球约15~20亿人靠饮用地下水生存我国以地下水作为主要饮用水源的人口约占70%，特别是北方地区然而，随着经济的快速发展和生活水平的提高，人类不合理的使用资源使得地下水受到了严重的污染为了满足人类的用水要求，如何治理污染的地下水，已成为当前国内外环保研究的一种趋势一、地下水资源保护的必要性广泛埋藏于地表以下的各种状态的水，统称为地下水大气降水是地下水的主要来源根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和自流水三大类，按照埋藏条件可分为包气带水、潜水和承压水，按照埋藏介质可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一地下水资源的保护是当今世界重大的环境问题之一我国有7亿人口饮用地下水源，半数以上的城市、乡村的经济发展和居民生活用水为地下水供水水源在我国，地下水水资源的总量大约有8700亿立方米，占全国水资源总量的1/3目前，全国90%的地下水都遭受到了不同程度的污染，其中60%污染严重污染面积成片的主要表现为三氮和硬度升高，不少城市地下水污染面积已从数十平方公里到数百平方公里。

局部地区污染物主要为酚类、氯化物、砷、汞、铬、氟、细菌、油类等而一些剧毒有机物在少数城市的污染已十分严重许多城市已面临着无清洁饮用水可供的严峻局面地下水作为众多人口生活用水的主要水源，也是农业灌溉的主要水源之一，其地下水污染会以直接方式（如饮用、皮肤接触等）或间接方式（如生物链形式等）危害人们的健康因此，地下水源的保护是非常迫切的[1]近年来，由于我国实行改革开放政策，高速发展的经济促使城市化进程加快我国城市由1991年的479个增加到1995年的660个，2000年达到800个，至2009年，城市人口达6.2亿，城市化水平已达到46.59%目前，正处在大规模的城市发展和城市社会结构转型的时期，据联合国数据预测，2020年中国城镇化率将达到53.2%，城市人口超过7.5亿到21世纪中叶，我国的城市化率可达到70%随之而来的“城市病”困扰着城市发展，影响着人们生活质量和健康状况，尤其是城市水源短缺水荒日益严重，饮用水源污染日益突出，饮用水的卫生安全问题令人担忧所以地下水资源的作用和地位将更加重要，必须采取相应对策和措施，对地下水资源进行防护和治理同时地下水的超采问题也愈趋严重，导致出现地下水位下降土地沙漠化、地陷以及地面裂缝等一系列问题。

据有关部门统计，从上世纪80年代初至90年代末，全国以城市和农村井灌区为中心形成的地下水超采区数量已从56个发展到164个；超采区面积从8.7万km²扩展到18 km²，超采量逐年增加，2000年的超采量己近百亿m³，累计超采量逾1000亿m3特别是地下水位降落漏斗已由点到面，由城市发展到农村，面积越来越大，并出现了区域性大范围的漏斗以北京为例，北京已经多年超采地下水，每年用水量在33~35亿立方米左右，其中超采地下水就有10多亿立方米，而且超采区域都是在四环、五环以内，都是城市的核心区目前南水北调中线工程已经完成并通水，每年往北调京的水量将能把每年北京超采的地下水水量置换出来，很大程度上缓解了京津地区地下水的供水压力二、我国地下水污染现状目前，我国地下水资源的污染情况和破坏行为造成的危害已经十分严峻例如违反法律规定利用裂缝、渗坑、溶洞和深井排放、倾倒含有有毒污染物的废水、含有病原体的污水和其他废弃物造成严重地下水污染；地下水长期过量开采，使地下水含水层疏干，并且引发一系列的环境地质问题，这些问题严重影响到了地下水资源的可持续利用，甚至直接威胁到人民健康、造成社会财富极大损失，影响到经济的可持续发展。

[2]根据水利部颁布的《2013年中国水资源公报》显示，全国矿化度小于等于2g/L地区的地下水资源量8081.1亿m3，与常年值接近其中，平原区地下水资源量1782.1亿m3；山丘区地下水资源量6610.7亿m3；平原区与山丘区之间的地下水资源重复计算量311.7亿m3北方6区平原地下水总补给量为1539.7亿m3，是北方地区的重要供水水源北方平原区的降水入渗补给量、地表水体入渗补给量、山前侧渗补给量和井灌回归补给量分别占51.8%、35.4%、7.8%和5.0%根据环保部颁布的《2013年中国环境状况公报》显示，地下水环境质量的监测点总数为4778个，其中国家级监测点800个水质优良的监测点比例为10.4%，良好的监测点比例为26.9%，较好的监测点比例为3.1%，较差的监测点比例为43.9%，极差的监测点比例为15.7%主要超标指标为总硬度、铁、锰、溶解性总固体、“三氮”（亚硝酸盐、硝酸盐和氨氮）、硫酸盐、氟化物、氯化物等图1. 2013年地下水监测点水质状况与上年相比，有连续监测数据的地下水水质监测点总数为4196个，分布在185个城市，水质综合变化以稳定为主其中，水质变好的监测点比例为15.4%，稳定的监测点比例为66.6%，变差的监测点比例为18.0%。

图2. 2013年地下水水质年际变化三、我国地下水污染的原因地下水资源的污染主要指人类活动产生的污染物质超过了地下水的自净能力，从而使地下水化学成分和生物学特性发生改变而使质量下降的现象地下水资源的污染主要有三个方面的原因：工业、农业与畜牧业活动以及人类日常生产生活工业产生的大量污水的违法排放造成了地下水污染以造纸厂为例，我国造纸厂的污水排放量占全国污水总排放量的10%左右，造纸厂污水中含有甲醇、醋酸、纤维等多种有毒物质，人体长期接触受污染的水体会导致患癌症、结石等多种慢性病工业活动还产生了大量的废气和废渣，废气随雨水落回地面和地表径流，形成酸性有机物，通过地面渗透和水循环进入地下水系统；废渣含有多种金属h有机物和化学药剂，且数量多，面积大，这些污染物残留于土壤并通过渗透进入地下水农业污灌，大量施用农药、化肥等化学添加剂，渗入地下导致地下水污染畜牧业对地下水污染来自污水及粪便研究表明，农作物平均只能吸收所施氮肥的40%，大量过剩的化肥会因灌溉或降水经土壤渗入含水层，造成地下水中硝酸盐氮等超标在施用农药时，其过剩部分同样会渗入地下并污染地下水污灌虽然在一定程度上缓解了水资源危机，满足了农田灌溉的需要，但用于灌溉的污水大都未经任何处理，灌区的土壤因此受到了严重污染，并直接或间接地影响了地下水环境质量。

[3]畜牧业中污水及粪便排放量很大1995年统计资料显示，该年我国畜牧业废水COD排放量为728.6万吨，接近工业废水COD的排放量（768.4万吨）；每年我国畜牧业的粪便排放量估算超过17亿吨，是工业产生的固体废弃物（约为6亿吨）的3倍[4]污水和粪便含有细菌、病毒和多种有机物，直接排放或渗透进地下水后会造成水体污染和富营养化还有人类的日常生活也会对地下水造成一定的污染人类是地下水污染的主要受害者，而人类的生产生活又不可避免地污染着地下水，其污染主要来自生活污水和垃圾生活污水含有合成洗涤剂、汞和病毒等多种污染物[5]，污水通过排入河道和地表污染地下水资源；我国大部分地区以填埋生活垃圾为主要处理措施，埋入地面下的垃圾在微生物的作用下极易形成硝酸盐氮和细菌等多种污染物，并通过土壤渗透到地下水中[6]四、地下水污染修复技术4.1 地下水修复技术的分类目前较典型的地下水污染修复技术已经有十多种修复技术根据技术原理可分为四大类，即物理法、化学法、生物法和复合修复技术[7]按修复方式可分为异位修复和原位修复技术异位修复主要包括被动收集和抽出处理（pump and treat，P&T）异位修复是将污染物先用收集系统或抽提系统转移到地上，然后再处理的技术。

原位修复技术是指在基本不破坏土体和地下水自然环境条件下，对受污染对象不作搬运或运输，而在原地进行修复的方法[8]原位修复技术不但可以节省处理费用，还可减少地表处理设施的使用，最大程度地减少污染物的暴露和对环境的扰动，因此应用更有前景 4.2 异位修复法 4.2.1 被动收集法被动收集法[9]是将地下水水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集并处理的方法，即在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，将收集系统布置在沟道内被动收集法对轻质污染物有较好的处理效果，它在地下水油污染治理方面得到了广泛的应用[10] 4.2.2 抽出处理技术( pump and treat, P&T)抽出处理技术是根据多数有机物由于密度小而浮于地下水面附近，根据地下水被污染的大致范围，通过水泵和水井抽取含水层中地下水面附近的地下水，把水中的有机污染物质带回地表，然后用地表污水处理技术处理抽取出的被污染的地下水[11]这个技术过程可以分为地下水动力控制过程和地上污染物处理过程两个部分，其中井群系统的建立是关键，因为井群系统要能控制整个受污染水体的流动，影响地下水的抽出效果具体的见模型图3根据抽出的地下水中污染物的类型来选择地下水的处理方法，其与地表水的处理方法相同，大致可以分为3 类：①物理法，包括：吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法。

②化学法，包括：混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法、中和法③生物法，包括：活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等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的比较多，原因在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，同时还可以防止因地下水的大量抽取而导致的地面沉降或者海水入侵抽出处理技术适用范围广，对于污染范围大、污染晕埋藏深的污染场地也适用但其自身也存在一些局限性：① 当非水相溶液出现时，由于毛细张力而滞留的非水相溶液几乎不太可能通过泵抽的办法清除；②该技术开挖处理工程费用昂贵，而且涉及地下水的抽提或回灌，对修复区干扰大；③ 如果不封闭污染源，当停止抽水时，拖尾和反弹现象严重；④需要持续的能量供给，以确保地下水的抽出和水处理系统的运行，同时还要求对系统进行定期的维护与监测图3. P&T修复概念模型4.3 原位修复法 4.3.1 物理修复技术4.3.1.1 地下曝气技术地下水曝气（Air Sparing。