工厂周围胱氨酸制造业排出物引起的地下水污染.doc

工厂周围胱氨酸制造业排出物引起的地下水污染摘要：已经对胱氨酸制造工业排出物对地下水造成的潜在污染进行了评价。结果预测说一部分经处理储存在污泥储留地的的胱氨酸工业排放物具有高浓度的无机物和可溶有机物。这些排放物的弥散作用引起了地下水污染，损害了地下水质量。关键字：人类毛发胱氨酸制造业排放物地下水污染引言Srinivasa胱氨酸制造业生产胱氨酸，它是组成人体毛发基本原料的一种氨基酸。此制造业运作系统由与酸的水解过程，与强碱的沉淀过程，活性炭和黏土的净化过程，冲蚀作用和离心作用等过程组成，这些作用过程通常是以水作为中介进行。所需最终产品会被分离出来，而过量的初始反应物以及不必要的中介产物将被排放到工厂的排水沟。职工生活污水是工厂废水的另一个来源。废水酸度较高，同时易挥发物，悬浮固体，BOD，COD及氯化钠含量也较高。估计废水来源量为35000升/天（Niranjan and Kotaiah 1993）。工厂一般利用中和作用，凝结作用，净化作用处理污水，还可利用活性淤泥对污水进行生物处理。最终排放物会被储存在地下的污泥储留地。自从1984年，污泥地排放物因渗滤作用进入地下，已经造成了大面积的地下水污染。毗邻工厂的农学家论证了他们的灌溉井已被工厂排出物所污染，并多次提出抗议，要求关闭此制造业。在这篇文章中作者提供了工厂周围地下水污染的调查研究结果。工作方法 应用电阻率法对土壤剖面进行初始调查研究，应用井观测研究地下水运动规律，这已可以实现（Karanth 1987）。各井与工厂站点间距利用测链与罗盘测量确定。从污泥储存地收集了一些排出物的样品，以便分析确定渗滤进入地下水的污染物的性质。季风前后期间从工厂周围20口挖掘井中取地下水样品（Fig.1），对其用标准方法进行了分析，分析结果用化学参数表示（APHA,AWWA,WPCF,1995）。Ca2+,Na+,和K+含量用火焰光度计测定。图一：研究区地图及取样点位置样品参数含量1PH7.07.42电导率2304002650003悬浮固体120020504总溶解固体1405001485005总碱度（相对碳酸钙）1101206总酸度（相对碳酸钙）2402507总硬度（相对碳酸钙）3404008Na+55000583009Ca2+10012010Mg2+202411Cl850009000012SO42506013COD420004500014BOD5(20C)28003000表一：污泥储存地排出物特征在人类活动影响下，水质量向着不利于人类利用的方向发展的过程和现象称为水污染。目前还没有统一的方法进行水污染的评价。而进行水质量现状评价的方法很多，归结起来有两种类型，即单项因子评价和多项因子评价。水质单项因子评价是最简单的评价方法，即水质单项组分或指标含量预标准值的对比方法。这种方法简单有效。 对有些水体而言，经过了多项污染指标的综合性污染，多向组分或指标含量均发生了变化，而且没有哪一个显得格外突出，如果再进行了单项因子的评价以后再进行多项因子的评价就显得尤为重要。它可分为水质多因子综合评价方法和水质多因子模糊综合评判方法。结果污泥储存地排出物的分析结果列在图表一中，它表明排出物含有高浓度的有机、无机溶解固体和悬浮固体。氯化钠是图表中所列无机物的主要组分，它占据了污泥地排出物总溶解固体的99.85%。COD与BOD之比为15，这表明在污泥储存地环境中排出物不易于进行生物降解，因为污泥储存地具有高浓度的氯化钠，而氯化钠会在细菌细胞周围产生阻碍作用使得营养物质无法输送到细胞内进行新陈代谢。地下水样本的分析结果被列在图表二和图表三中，从表中可看到地下水质量的显著变化，表明了当地地下水污染现状。一号、十七号、十九号和二十号井中的地下水质量未受污泥地排放物所影响，原因是它们不在排放物流动方向的交汇处。污染物看起来是向西北和正东方向流动。通过已污染和未污染的地下水质量的对比，可看出已被污染的水含有高浓度的总溶解固体、硬度、氯化物和可溶解的COD。被污染的地下水水质的这些变化可能是由于胱氨酸制造业排放物种的污染物质进入地下水中所致。1993年Reddy等几人估计说这个地区因污染物渗滤作用造成的地下水污染面积占所有污染面积的12%。天然条件下，地下水中分布广、含量多的离子主要有七种：Cl-、SO2-4、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+。目前人力作用条件下，NO3-离子已经成为地下水中主要组分。特别是在农业发达地区和城市下游。Cl-是地下水中分布最广的阴离子，其含量变化较大。在城市或密集的居民点附近，污染的地下水中Cl-含量相应的增高。Cl-不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面吸附，且氯盐溶解度大，不易沉淀析出，所以它是地下水中最稳定的离子。SO42-在地下水中分布也很广。它主要来自于石膏及其它含硫酸盐沉积物的溶解，其次来自天然硫及硫化物的氧化及溶解。另外，有机物的分解也是SO42-的来源之一。因此居民点附近SO42-的存在常与污染有关。HCO3-在地下水中分布虽然很广，但含量却不高。Na+在地下水中分布很广，主要来源于岩盐及钠盐沉积物的溶解，亦来自火成岩及变质岩中含钠矿物的风化和溶解。在地下水中主要与钠相伴。Ca2+和Mg2+在地下水中含量不高.表二：地下水样本的化学成分（季风前）井编号PH值SECIDS总碱度（相对碳酸钙）总酸度（相对碳酸钙）总硬度（相对碳酸钙）Na+Ca2+Mg2+Cl-SO42-17.465036017412150304211462027.528001570334241904206576463037.3253014403872021034063135244048.217809803471229017538472723057.71740970403018016021312503067.319601110449812020019183202077.1930540298815046516701087.2356019602431612005002141627722096.1923050704264828001340927118216020107.9994055601841215301900289196295010117.7905049802302021001580392272244020127.83550199023612100055018014085020137.843802530279161450700265195107520146.656303150295241900850406215131020157.15610308032828165082049099126510167.52960163027920112034018516053630177.554603060285281680855291232132020187.81430780243121309015011014030198.078043023381902548174220207.5149083034520340135351021020表三：地下水样本的化学组成（季风后）井编号PH值SECIDS总碱度（相对碳酸钙）总酸度（相对碳酸钙）总硬度（相对碳酸钙）Na+Ca2+Mg2+Cl-SO42-16.58104461672018860694902026.0311017752764610704301031097001036.02930170026656980420290656692046.71740164032536540190110652893056.1174097034412570155180252403066.31980113034412540200115603156076.1790430197425045672259586.4382021401281412606202531429611096.11282570502624029682180935155336510106.75050282013810169683531022512905115.6748041902202224801230470310189710125.668203880272221130126025017819575135.6695040302562813401300285100201510146.278004290262422700122053033518905156.179054500279622640128067023519805166.445202670236201060800225110122020176.250402820200321790770390195119020186.7116069021318460100408516520196.8930520184632070604510020206.4143082027626320150401222020地质地质方面，太古代的花岗岩和基性侵入岩如辉绿岩在这个区域处于支配地位（King 1872;Rama Mohana and others 1987）。花岗岩特征为：粗颗粒至中间颗粒，斑状构造，其中长石的显斑晶构造最为普遍。花岗岩的主要组分为石英（二氧化硅）和钾长石、钠长石、斜长石，而角闪石、云母、和辉石是其主要副矿物。基性侵入岩如辉绿岩，其岩脉可穿越花岗岩。岩脉的矿物组分为辉石、斜长石及铁镁矿物（Garrels 1967;Deer and others 1979）。包气带土层由性质显著不同的分层构成，包括以下各层：1 A层：由地表延伸至地下35厘米，主要组分为黄褐色至浅褐色细粒砂土。因植物根系较强的渗压作用使水分上移，使得土层松散同时也含有一定量的水分。2 B层：地下35厘米至120厘米，主要由红褐色粗粒砂土组成，黏土百分含量较低。此土层土一般为致密的块状结构，空隙度较高，在压力作用下易碎。根系渗压作用良好。3 C层：地下120厘米至180厘米，外观呈现为由红褐色渐变为深棕黄色。土层为块状结构，具有可塑性，含有一定量水分，因而具有良好的排水能力（Reddy 1982）。表四：包气带垂直剖面样本厚度组成成分102砂土2210微风化，有断口的花岗岩31035风化的花岗岩435基岩地下水发生的变化 工业排出物经渗滤进入地下以后，可降解的有机物被分解为二氧化碳和有机酸。产生的二氧化碳溶于水中会形成酸性水，我们称之为碳酸，它可以溶市蚀碳酸盐及其他地幔中被风化的矿物，当溶解性固体进入渗滤水中时，在碳酸的侵蚀作用下会形成被离解的阳离子和碳酸氢盐。这个溶蚀过程大体可描述为以下形式：Cation_Al_Silicate + H2CO3 + H2O HCO3- +H4SiO4+Cations +Al_Silicate 和CaCO3+H2CO3Ca 2+2HCO-污染物质的运动及所发生的变化工厂排出物中的无机离子如NaKClSOHCO和可溶于水中的有机物含量在运移过程中并未与地壳矿物质作用而减少，它们直接进入地下水中被水稀释。这将会导致原来的地下水含有高浓度的矿物成分，在被污染地区井流分析中，这一现象很明显。结论1. 污泥储存地所存工厂排放物具有高浓度的无机物和可溶解的有机物。氯化钠在排出物流经地幔过程中没有因渗滤作用而减少，而是直接被沥滤到地下水面。2. 排出物渗滤作用过程中产生的碳酸会溶蚀地幔，萃取矿物离子使其进入溶解液中。碳酸的这个作用使得Ca2+、Mg2+、Na+、Fe2+、Al3+、F沥滤进入地下水中，碳酸氢根离子造成地下水硬度的增加和溶解性固体含量的升高。3. 位于西北方向和正东方向的水井受污泥地排出物的污染最为显著。4. 某些水井如一号十七号十九号二十号井未被污染，说明它们不在排放物流动前方的汇集处。参考文献:APHA, AWWA, WPCF (1995) Standard methods for examina-tion of water and waste water. American Public Health Assoc,Washington DCDeer WA, Howie RA, Zussman J (1979) An introduction to the rock forming minerals, Longman, LondonGarrels RM (1967) Genesis of some groundwaters from Igneous rocks. In: Abelonsa PH (ed) Researches in geochemis-try. Wiley, New York, 2:405420Karanth KR (1987) Ground water assessment, development and management. Tata Mc Graw Hill, New DelhiKing W (1872) Kadapah and Karnul formations in the Madraspresidency. Mem Geol Surv India 8:364Niranjan P, Kotaiah B (1993) Characterizat