淺談地質(zhì)問題-地下水污染

淺談地質(zhì)問題---地下水污染摘要：隨著科學技術的發(fā)展，我國的各行各業(yè)都取得了巨大進步。但由于各部門沒有環(huán)保的意識，一直走著“先污染后治理的”舊工業(yè)化路子，導致我國的水資源污染非常嚴重。本文主要探討了地下水污染的形成原因，影響因素，危害，對策。關鍵詞：地下水、污染危害、影響因素、防治對策，治理技術。前言：隨著我國城市化和工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展,大量未經(jīng)處理或未達到一定排放標準的生活和工業(yè)污水的無序排放、有毒液體的泄漏、生活和工業(yè)有害固體廢棄物的隨降雨入滲,致使我國地下水污染的問題日益突出。在某些缺水地區(qū)由于地下水超采形成了大面積的漏斗區(qū),地下水流方向發(fā)生改變,地下水污染物向漏斗中心匯集,也加速了地下水的污染。地下水污染所帶來的對環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展的影響也日趨顯露。因此,加強對地下水污染的治理和相應技術的開發(fā)就成為一種迫切的需要。地下水污染的原因：水污染主要是由人類活動產(chǎn)生的污染物造成，它的污染源包括工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。工業(yè)廢水是指在工業(yè)生產(chǎn)中，由熱交換、產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品清洗、選礦、除渣、生產(chǎn)反應等過程中產(chǎn)生的大量廢水，它是地下水污染的重要污染源。農(nóng)業(yè)水污染主要是近年來化肥和農(nóng)藥在農(nóng)田澆灌中使用量增加，土壤經(jīng)雨水的沖刷和滲透之后殘留的肥料和農(nóng)藥流入地下層面形成水污染。生活污水是來自農(nóng)村、城市以及各大商業(yè)或公共設施中產(chǎn)生的污水，主要是由糞便、垃圾處理不當、大量含有化學物質(zhì)的洗滌劑的使用等原因造成的。此外醫(yī)院廢水也是地下水的污染源之一。目前由于各產(chǎn)業(yè)以及每個公民均沒有形成高度的環(huán)境保護意識，工業(yè)廢水任意排放的現(xiàn)象隨處可見，水污染治理步伐遠遠沒有跟上水污染速度，這使得我國水污染越來越嚴重。主要特點地表以下地層復雜，地下水流動極其緩慢，因此,地下水污染具有過程緩慢、不易發(fā)現(xiàn)和難以治理的特點。地下水一旦受到污染，即使徹底消除其污染源，也得十幾年，甚至幾十年才能使水質(zhì)復原。至于要進行人工的地下含水層的更新，問題就更復雜了。地下水污染與地表水污染有一些明顯的不同：由于污染物進入含水層，以及在含水層中運動都比較緩慢，污染往往是逐漸發(fā)生的，若不進行專門監(jiān)測，很難及時發(fā)覺；發(fā)現(xiàn)地下水污染后，確定污染源也不像地表水那么容易。更重要的是地下水污染不易消除。排除污染源之后，地表水可以在較短時期內(nèi)達到凈化；而地下水，即便排除了污染源，已經(jīng)進入含水層的污染物仍將長期產(chǎn)生不良影響。污染來源進入地下水的污染物有來自人類活動的，有來自自然過程的。生活污水和生活垃圾會造成地下水的總礦化度、總硬度、硝酸鹽和氯化物含量的升高，有時也會造成病原體污染。2.工業(yè)廢水和工業(yè)廢物可使地下水中有機和無機化合物的濃度增加。3.農(nóng)業(yè)施用的化肥和糞肥，會造成大范圍的地下水硝酸鹽含量增高。農(nóng)藥對地下水的污染較輕，且僅限于淺層。農(nóng)業(yè)耕作活動可促進土壤有機物的氧化，如有機氮氧化為無機氮（主要是硝態(tài)氮），隨滲水進入地下水。天然的咸水會使地下天然淡水受咸水污染等。有害物體：硝酸硝酸鹽是地下水的主要污染物質(zhì)，其來源有二。一是地表污廢水排放，通過河道滲漏污染地下水；城市化糞池、污水管的泄漏以及垃圾堆的雨水淋溶等。這一類污染源具有點污染的特征。二是農(nóng)業(yè)面源污染，農(nóng)耕區(qū)過多施用氮肥，其中約有12.5%～45%的氮從土壤中流失，造成農(nóng)耕區(qū)地下水硝酸鹽的含量嚴重超標。隨著化肥的廣泛使用，硝酸鹽污染將成為一個世界性的問題，在美國對10多萬口水井的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有6%的水井硝酸鹽含量超過標準，20%的水井氨氮含量超標。中國進行調(diào)查的57座城市中，地下水氮超標的有46座。硝酸鹽污染可以導致高鐵血紅蛋白癥，嬰兒畸形及癌癥等疾病。對地下水構成威脅的還有石油、石油化工產(chǎn)品及各種有機合成化學物質(zhì)。石油產(chǎn)品石油和石油化工產(chǎn)品，經(jīng)常以非水相液體（NAPL）的形式污染土壤、含水層和地下水。當NAPL的密度大于水的密度時，污染物將穿過地表土壤及含水層到達隔水底板，即潛沒在地下水中，并沿隔水底板橫向擴展；當NAPL密度小于水的密度時，污染物的垂向運移受阻于地下水面，只能沿地下水面（主要在水的非飽和帶）橫向廣泛擴展。NAPL可被孔隙介質(zhì)長期束縛，其可溶性成分還會逐漸擴散至地下水中，成為一種持久性的污染源。這類污染通常因地下油罐泄漏造成。污染方式綜述地下水污染方式可分為直接污染和間接污染兩種。直接污染的特點是污染物直接進入含水層，在污染過程中，污染物的性質(zhì)不變。這是對地下水污染的主要方式。間接污染的特點是，地下水污染并非由于污染物直接進入含水層引起的，而是由于污染物作用于其他物質(zhì)，使這些物質(zhì)中的某些成分進入地下水造成的。例如，由于污染引起的地下水硬度的增加、溶解氧的減少等。間接污染過程復雜，污染原因易被掩蓋，要查清污染來源和途徑較為困難。地下水污染應以預防為主。為此，必須進行必要的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)地下水遭受污染，就應及時采取措施，防微杜漸。最好是盡量減少污染物進入地下含水層的機會和數(shù)量，諸如污水聚積地段的防滲，選擇具有最優(yōu)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的地點排放廢物等。地下水污染治理技術歸納起來主要有：物理處理法、水動力控制法、抽出處理法、原位處理法。物理法是用物理的手段對受污染地下水進行治理的一種方法，概括起來又可分為：①屏蔽法該法是在地下建立各種物理屏障，將受污染水體圈閉起來，以防止污染物進一步擴散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿，在受污染水體周圍形成一道帷幕，從而將受污染水體圈閉起來。其他的物理屏障法還有泥漿阻水墻、振動樁阻水墻、板樁阻水墻、塊狀置換、膜和合成材料帷幕圈閉法等，原理都與灰漿帷幕法相似。總的來說，物理屏蔽法只有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，多數(shù)情況下，它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。②被動收集法該法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道，在溝內(nèi)布置收集系統(tǒng)，將水面漂浮的污染物質(zhì)如油類污染物等收集起來，或?qū)⑺惺芪廴镜叵滤占饋硪员闾幚淼囊环N方法。被動收集法一般在處理輕質(zhì)污染物(如油類等)時比較有效，它在美國治理地下水油污染時得到過廣泛的應用。2水動力控制法水動力控制法是利用井群系統(tǒng)，通過抽水或向含水層注水，人為地改變地下水的水力梯度，從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據(jù)井群系統(tǒng)布置方式的不同，水力控制法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井，通過注水井向含水層注入清水，使得在該注水井處形成一地下分水嶺，從而阻止上游清潔水體向下補給已被污染水體；同時，在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。而下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水嶺以阻止污染羽流向下游擴散，同時在上游布置一排抽水井，抽出清潔水并送到下游注入。同樣，水動力控制法一般也用作一種臨時性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的擴散蔓延。穩(wěn)定化是指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移和毒性比較小的狀態(tài)或者形式。而固化是指將污染物質(zhì)包存起來，呈小顆粒狀或者大塊形狀，使污染物質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)，不再影響周圍環(huán)境。穩(wěn)定化和固化技術通常用于重金屬離子和放射性物質(zhì)的穩(wěn)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(tài)；(4)轉(zhuǎn)化為不溶性的穩(wěn)定形態(tài)；(5)采用固化劑形成穩(wěn)定的固體形態(tài)物質(zhì)。3抽出處理抽出處理法是當前應用很普遍的一種方法，可根據(jù)污染物類型和處理費用來選用，大致可分為三類：①物理法。包括：吸附法、重力分離法、過濾法、反滲透法、氣吹法和焚燒法等。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等。受污染地下水抽出后的處理方法與地表水的處理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出處理中，井群系統(tǒng)的建立是關鍵，井群系統(tǒng)要能控制整個受污染水體的流動。處理后地下水的去向有兩個，一是直接使用，另一個則是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀釋受污染水體，沖洗含水層；另一方面還可加速地下水的循環(huán)流動，從而縮短地下水的修復時間。4原位處理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(jié)省，而且還可減少地表處理設施，最大程度地減少污染物的暴露，減少對環(huán)境的擾動，是一種很有前景的地下水污染治理技術。原位處理技術又包括物理化學處理法及生物處理法。①加藥法。通過井群系統(tǒng)向受污染水體灌注化學藥劑，如灌注中和劑以中和酸性或堿性滲濾液，添加氧化劑降解有機物或使無機化合物形成沉淀等。②滲透性處理床。滲透性處理床主要適用于較薄、較淺含水層，一般用于填埋滲濾液的無害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝，該溝挖至含水層底部基巖層或不透水粘土層，然后在溝內(nèi)填充能與污染物反應的透水性介質(zhì)，受污染地下水流入溝內(nèi)后與該介質(zhì)發(fā)生反應，生成無害化產(chǎn)物或沉淀物而被去除。常用的填充介質(zhì)有：a.灰?guī)r，用以中和酸性地下水或去除重金屬；b.活性炭，用以去除非極性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成離子交換樹脂，用以去除溶解態(tài)重金屬等。③土壤改性法。利用土壤中的粘土層，通過注射井在原位注入表面活性劑及有機改性物質(zhì)，使土壤中的粘土轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C粘土。經(jīng)改性后形成的有機粘土能有效地吸附地下水中的有機污染物。④沖洗法。對于有機烴類污染，可用空氣沖洗，即將空氣注入到受污染區(qū)域底部，空氣在上升過程中，污染物中的揮發(fā)性組分會隨空氣一起溢出，再用集氣系統(tǒng)將氣體進行收集處理；也可采用蒸汽沖洗，蒸汽不僅可以使揮發(fā)性組分溢出，還可以使有機物熱解；另外，用酒精沖洗亦可。理論上，只要整個受污染區(qū)域都被沖洗過，則所有的烴類污染物都會被去除。⑤射頻放電加熱法。通入電流使污染物降解。原位物化法在運用時需要注意的是堵塞問題，尤其是當?shù)叵滤写嬖谥亟饘贂r，物化反應易生成沉淀，從而堵塞含水層，影響處理過程的進行。2原位生物修復的原理實際上是自然生物降解過程的人工強化。它是通過采取人為措施，包括添加氧和營養(yǎng)物等，刺激原位微生物的生長，從而強化污染物的自然生物降解過程。通常原位生物修復的過程為：先通過試驗研究，確定原位微生物降解污染物的能力，然后確定能最大程度促進微生物生長的氧需要量和營養(yǎng)配比，最后再將研究結果應用于實際。如今所使用的各種原位生物修復技術都是圍繞各種強化措施來進行的，例如強化供氧技術大致有以下幾種：①生物氣沖技術。該技術與原位物化法中的氣沖技術相似，都是將空氣注入受污染區(qū)域底部，所不同的是生物氣沖的供氣量要小一些，只要能達到刺激微生物生長的供氣量即可。②溶氣水供氧技術。這是由維吉尼亞多種工藝研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人員開發(fā)的技術，它能制成一種由2/3氣和1/3水組成的溶氣水，氣泡直徑可小到55μm。把這種氣水混合物注入受污染區(qū)域，可大大提高氧的傳遞效率。③過氧化氫供氧技術。該技術是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(chǎn)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。強化營養(yǎng)物供應的技術有滲透墻技術等。該技術是在污染區(qū)域內(nèi)垂直于地下水流方向建一道滲透墻，先將滲透墻內(nèi)的水抽出，添加營養(yǎng)物后再回灌入滲透墻。這時，添加了營養(yǎng)物的滲透墻就成了一個營養(yǎng)物擴散源，在滲透墻下游就會形成一個生物活躍區(qū)，從而強化了生物降解過程。另外，強化措施還可以從微生物的角度入手?？梢韵仍诘乇碓O施中對微生物進行選擇性培養(yǎng)，然后再通過注射井注入到受污染區(qū)域，或直接引進商品化菌種，都可以起到強化生物降解過程的作用?？偟膩碚f，原位生物修復技術具體的工藝形式很多，但其原理無非都是自然生物降解過程的人工強化。一般情況下，原位生物修復要與井群系統(tǒng)配合運行，即通過抽水井與注水井的配合，以加速地下水的流動及氧和營養(yǎng)物的擴散，從而縮短處理時間。操作方法編輯1禁止企業(yè)事業(yè)單位利用滲井、滲坑、裂隙和溶洞排放、傾倒含有毒污染物的廢水、含病原體的污水和其他廢棄物。2在無良好隔滲地層，禁止企業(yè)事業(yè)單位使用無防止?jié)B漏措施的溝渠、坑塘等輸送或者存貯含有毒污染物的廢水、含病原體的污水和其他廢棄物。3在開采多層地下水的時候，如果各含水層的水質(zhì)差異大，應當分層開采，；對已受污染的潛水和承壓水，不得混合開采。4興建地下工程設施或者地下勘探、采礦等活動，應當采取保護性措施，防止地下水污染。5人工回灌補給地下水，不得惡化地下水質(zhì)。參考文獻：【1】侯偉地下水污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響黑龍江科技信息.第三期30卷2015年5月【2】張海鵬地下水污染的主要途徑、危害及防治措施的探討黃河水利職業(yè)學院報第十四期18卷2015年7月【3】楊柳濤劉瑩地下水污染防治技術方法進展貴州理工學院第十一期42卷2015年第11月【4】薛禹群張幼寬地下水污染防治在我國水體污染控制與治理中的雙重意義環(huán)境科學學報第二十九卷3期2015年7月【5】張紅巖陳金龍地下水污染及其防治措施東北水利水電2009年第五期【6】孫萍地下水污染途徑、危害及其防治問題淺析山東省第六地質(zhì)隊2015年11月【7】田華祥地下水污染與防治技術綜述六安市環(huán)境監(jiān)測中心2011年12月【8】朱歆瑩地下水污染治理研究徐州市環(huán)境監(jiān)測中心