地下水修复讲义

1、LOGO地下水污染地下水污染 Groundwater contamination20132013年年1111月月2727日日Contents我国地下水污染现状我国地下水污染现状1地下水污染物地下水污染物2地下水污染途径地下水污染途径3地下水水环境修复技术地下水水环境修复技术4地下水污染的概念地下水污染的概念较常见的定义是较常见的定义是:凡是在凡是在人类活动人类活动影响下影响下,地下水变化地下水变化朝着水质恶化方向朝着水质恶化方向发展发展的现象的现象,统称为统称为/地下水污染地下水污染 。地下水污染的地下水污染的原因原因：人类活动：人类活动 自然地质原因（矿化或者异常）自然地质原因（矿化或者异常

2、）地下水污染的地下水污染的标志标志：水质不断恶化，不是只有超过水质标准的才算污染，：水质不断恶化，不是只有超过水质标准的才算污染，有达到或者超过的趋势亦算污染有达到或者超过的趋势亦算污染如此定义，是为了强调水质恶化的过程，便于防治如此定义，是为了强调水质恶化的过程，便于防治因此地下水污染是指人类活动使地下水的物理、化学和生物性质发生改变因此地下水污染是指人类活动使地下水的物理、化学和生物性质发生改变,从而限制或妨碍地下水在各方面的应用从而限制或妨碍地下水在各方面的应用 。1 我国地下水污染现状我国地下水污染现状 我国约有我国约有70%的人口以地下水为主要饮用水源的人口以地下水为主要饮用水源,全

3、国全国95%以上的农村人口饮用地以上的农村人口饮用地下水下水,在我国北方干旱在我国北方干旱-半干旱地区的许多城市和乡村半干旱地区的许多城市和乡村,地下水成为唯一饮用水源。全地下水成为唯一饮用水源。全国灌溉面积国灌溉面积7亿多亩亿多亩,其中使用地下水浇灌的占总灌溉面积的其中使用地下水浇灌的占总灌溉面积的40%。全国有。全国有310个城个城市开采利用地下水作为城市供水水源市开采利用地下水作为城市供水水源,约占全国城市总数的约占全国城市总数的71%1-2。中国国土资源公报中国国土资源公报中国地下水污染图中国地下水污染图http:/ 我国地下水污染现状我国地下水污染现状1 我国地下水污染现状我国地下水

4、污染现状 1 我国地下水污染现状我国地下水污染现状 地下水污染主要集分布在城区附近和地表地下水污染主要集分布在城区附近和地表水污染严重的地方水污染严重的地方2 地下水污染物地下水污染物 概念概念凡是人类活动导致进入地下水环境，会引起水质恶化溶解物或凡是人类活动导致进入地下水环境，会引起水质恶化溶解物或悬浮物，无论其浓度是否达到使水质恶化的程度，均称为地下悬浮物，无论其浓度是否达到使水质恶化的程度，均称为地下水污染物。水污染物。按性质可分为：按性质可分为：l化学污染物化学污染物 无机污染物无机污染物 有机污染物有机污染物l生物污染物生物污染物l放射性污染物放射性污染物Chemical Pollu

5、tant 无机污染物（无机污染物（Inorganic） 氮类污染物：氮类污染物：NO3-、NO2-、NH3 盐类：盐类：Cl-、SO42- 、硬度、硬度、F- 、TDS 重金属：重金属：As、Cr、Hg、Pb、Cd等等毒性污染物：氰化物、砷、汞、毒性污染物：氰化物、砷、汞、镉、铬镉、铬、铅、铅其中硬度、其中硬度、TDS、 Cl-、SO42- 、 NO3-、 NH3等无直接毒害作用的无机等无直接毒害作用的无机污染物，污染物，但达到一定浓度后，同样会对其可利用或对环境但达到一定浓度后，同样会对其可利用或对环境、甚至对、甚至对人类健康造成不同程度的影响或危害人类健康造成不同程度的影响或危害有机污染物

6、（有机污染物（Organic）：）：种类多，含量低，毒性大，种类多，含量低，毒性大，“三致性三致性” 生物易降解生物易降解 生物难降解生物难降解生物易降解生物易降解l多属碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成的有机物多属碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成的有机物l不稳定，在微生物作用下，都能转化为稳定的无机物，如不稳定，在微生物作用下，都能转化为稳定的无机物，如 有机污染物有机污染物 CO2+H2O , 有机污染物有机污染物 H2S+CO2+H2O ,l主要来源于生活污水，以动植物残体为原料加工生产的屠宰、肉类加工、主要来源于生活污水，以动植物残体为原料加工生产的屠宰、肉类加工、乳品、

7、制革和食品等工业废水乳品、制革和食品等工业废水l无直接毒害作用，在降解过程中会消耗无直接毒害作用，在降解过程中会消耗DO，使，使DO下降。下降。 好氧好氧厌氧厌氧生物难降解生物难降解 l性质稳定，不易分解，能在各种环境介质中长期存在性质稳定，不易分解，能在各种环境介质中长期存在 l环境内分泌干扰物（环境激素）环境内分泌干扰物（环境激素）：烷基酚、邻苯二甲酸酯等：烷基酚、邻苯二甲酸酯等 l持久性有机污染物（持久性有机污染物（POPs, Persistent OrganicPollutants ）：）：在在生物体内积累富集、通过食物链对高营养等级生物造成危害性影响，通生物体内积累富集、通过食物链对

8、高营养等级生物造成危害性影响，通过蒸气可长距离迁移至遥远的偏僻地区和极地地区，在特定环境浓度下过蒸气可长距离迁移至遥远的偏僻地区和极地地区，在特定环境浓度下可能对接触该化学物质的生物造成有害或有毒效应可能对接触该化学物质的生物造成有害或有毒效应l这类物质大多数具有较强毒性，甚至剧透致癌、致畸、致突变的作用，这类物质大多数具有较强毒性，甚至剧透致癌、致畸、致突变的作用，对人体健康构成严重威胁对人体健康构成严重威胁生物难降解生物难降解 13 多环芳烃：多环芳烃：PAH 多氯联苯：多氯联苯：PCBs 非水相流体：非水相流体：NAPLs（ DNAPLs &LNAPLs） 挥发性有机化合物：挥发

9、性有机化合物：VOCs 半挥发性有机化合物：半挥发性有机化合物：SVOCs 亚硝基二甲胺：亚硝基二甲胺：NDMA 持久性有机污染物：持久性有机污染物：POPs 苯并苯并a芘：芘：BaP 多氯代二苯并二噁英：多氯代二苯并二噁英：PCDDs 六氯代苯：六氯代苯：HCB 六六六：六六六：BHC 三氯乙烯：三氯乙烯：TCE 四氯乙烯四氯乙烯 ：PCE 二氯乙烯二氯乙烯 ： DCE 苯系物：苯系物： BTEX 甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚 ：MTBE 细菌细菌(Bacteria) l 地下水中曾发现并引起水媒病传染的致病菌有：霍乱地下水中曾发现并引起水媒病传染的致病菌有：霍乱弧菌（弧菌（霍乱病霍乱病）、伤寒

10、沙门氏菌（伤寒病）、志贺氏）、伤寒沙门氏菌（伤寒病）、志贺氏菌等菌等病毒病毒(Virus) l比细菌小得多，存活时间长，比细菌更易进入含水层比细菌小得多，存活时间长，比细菌更易进入含水层 ，地下水中曾发现的病毒主要是肠道病毒，如脊髓灰质地下水中曾发现的病毒主要是肠道病毒，如脊髓灰质病毒、胃肠病毒、呼吸道肠道病毒等，且每种病毒又病毒、胃肠病毒、呼吸道肠道病毒等，且每种病毒又有多种类型，对人体危害很大有多种类型，对人体危害很大寄生虫寄生虫(Protozoa ) l原生动物、蠕虫及真菌原生动物、蠕虫及真菌 六种放射性核素六种放射性核素 l氚、碘、锶、铯、钚、镭氚、碘、锶、铯、钚、镭 实例实例 l19

11、86年年4月月26日前苏联的切尔诺贝利核电站日前苏联的切尔诺贝利核电站核爆炸事故核爆炸事故 l二战期间日本广岛和长崎的原子弹二战期间日本广岛和长崎的原子弹 概念及分类概念及分类污染源：引起地下污染源：引起地下水污染的各种物质水污染的各种物质的来源，如各种组的来源，如各种组分、热、沙尘等分、热、沙尘等3 污染途径污染途径污染源污染源工业污染源工业污染源 工业三废：废水、废渣、废气工业三废：废水、废渣、废气 储存装置和输运管道的渗漏储存装置和输运管道的渗漏 工业物的事故性泄漏工业物的事故性泄漏 农业污染源农业污染源 农药：杀虫剂、杀菌剂和除草剂农药：杀虫剂、杀菌剂和除草剂 化肥：氮肥、磷肥和钾肥化

12、肥：氮肥、磷肥和钾肥 动物废物：大量的氮、细菌和病毒动物废物：大量的氮、细菌和病毒 植物残余物：需氧特性植物残余物：需氧特性 污水灌溉：多种有毒有害物质，尤其是重金属与污水灌溉：多种有毒有害物质，尤其是重金属与POPs 生活污染源生活污染源 人体的排泄物人体的排泄物 肥皂、洗涤剂、腐烂的食物等肥皂、洗涤剂、腐烂的食物等 科研文教单位排出的废水成分科研文教单位排出的废水成分 医疗卫生部门的污水：细菌和病毒医疗卫生部门的污水：细菌和病毒 生活垃圾：生活垃圾：挥发性脂肪酸、烃类化合物，卤代烃、邻苯二甲酸酯类、酚类挥发性脂肪酸、烃类化合物，卤代烃、邻苯二甲酸酯类、酚类 按行业和部门划分按行业和部门划分

13、3 污染途径污染途径污染源污染源 概念与分类概念与分类概念概念 l污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径 l有助于制定正确的防治地下水污染的措施有助于制定正确的防治地下水污染的措施 分类分类 l依据水力学特点，分为依据水力学特点，分为4 4种种 1 1、间歇入渗型、间歇入渗型 2 2、连续入渗型、连续入渗型 3 3、越流型、越流型 4 4、径流、径流型型 3 污染途径污染途径 间歇入渗型间歇入渗型特点特点 l有毒或有害物质周期有毒或有害物质周期性渗入含水层性渗入含水层 l受污染的对象主要是受污染的对象主要是浅层地下水浅层地下水 l常与大气降雨或灌溉常与

14、大气降雨或灌溉对应对应 l污染源一般呈污染源一般呈固态，固态，淋滤固体废物堆引起淋滤固体废物堆引起的污染的污染2006-09-19 连续连续渗入型渗入型特点特点 l污染方式由上而下污染方式由上而下 l污染物经包气带连续渗入污染物经包气带连续渗入 l污染源一般呈污染源一般呈液态，如废液态，如废水渠、废水池和受污染的水渠、废水池和受污染的地表水体连续渗漏造成地地表水体连续渗漏造成地下水污染下水污染22 越流型越流型特点特点 l污染物通过污染物通过越流越流形式形式 l人类活动引发越流方向改变人类活动引发越流方向改变 l难于查清越流具体的地点及地质部位难于查清越流具体的地点及地质部位23 径流径流型型

15、特点特点 l污染物通过污染物通过径流径流形式形式 l污染范围可能不很大污染范围可能不很大 l污染程度往往由于缺乏自然净化作用污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重而显得十分严重 地下水污染的特点地下水污染的特点 隐蔽性隐蔽性 即使地下水已受某些组分严重污染，但它往往还是无即使地下水已受某些组分严重污染，但它往往还是无色、无味，不易从颜色、气味、鱼类死亡等鉴别，即色、无味，不易从颜色、气味、鱼类死亡等鉴别，即使人类引用了受有毒或有害组分污染的地下水，对人使人类引用了受有毒或有害组分污染的地下水，对人体的影响也只是慢性的长期效应，不易察觉。体的影响也只是慢性的长期效应，不易察觉。难以逆转型

16、难以逆转型 地下水受污染后，很难治理和恢复。原因是其流速缓地下水受污染后，很难治理和恢复。原因是其流速缓慢，切断污染源后仅靠含水层本身的自然净化，所需慢，切断污染源后仅靠含水层本身的自然净化，所需时间长达数十年、甚至上百年。时间长达数十年、甚至上百年。4 地下水水环境修复技术地下水水环境修复技术 目前，较为典型的地下水修复技术主要有以下三种：目前，较为典型的地下水修复技术主要有以下三种：1、抽出处理技术，简称、抽出处理技术，简称PT技术；技术；2、监测天然衰减技术，简称、监测天然衰减技术，简称MNA技术；技术；3、4、空气注入修复技术（、空气注入修复技术（AS）5、生物修复技术、生物修复技术2

17、6 )抽出抽出-处理法处理法(Pump And Treatment PT技术技术 优点优点l 在地面进行污水处理，操作简便在地面进行污水处理，操作简便l运用较早，完善程度较高运用较早，完善程度较高缺点缺点l费用高费用高l对非水溶性的污染物处理效果极差，几乎没有效果对非水溶性的污染物处理效果极差，几乎没有效果l对抽水泵位置要求高对抽水泵位置要求高l不封闭污染源，停止抽水时，溶解的污染区又会形不封闭污染源，停止抽水时，溶解的污染区又会形成甚至扩大成甚至扩大监测天然衰减技术（监测天然衰减技术（MNA) 美国美国EPA的定义的定义 l依赖自然衰减作用，在同其他更有效的方法所依赖自然衰减作用，在同其他更

18、有效的方法所用时间相比属合理的时间限定内，使特定地点用时间相比属合理的时间限定内，使特定地点达到修复目的达到修复目的 l包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发、及化学或生物固定、转化或破坏等挥发、及化学或生物固定、转化或破坏等 l这些作用在无人为干扰的可行条件下，能够降这些作用在无人为干扰的可行条件下，能够降低土壤和地下水中的污染物的数量、毒性、迁低土壤和地下水中的污染物的数量、毒性、迁移性、体积或浓度移性、体积或浓度空气注入修复技术空气注入修复技术处理处理抽提抽提 修复原理：将加压后的空气注射到污染地下水的修复原理：将加压后的空气注射到污染地下水

19、的下部，气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和下部，气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解，并以供氧为手段，促进地下降解，并以供氧为手段，促进地下污染的生物降污染的生物降解。解。 优点设备简单，安装方便，已操作原位修复，干扰小 缺点对非挥发性污染物不适用，不适合在低渗透率低或高粘土含量的地区使用生物修复法：植物生物修复法：植物&微生物微生物处理处理抽提抽提植物修复法的机制植物修复法的机制降解降解 转移转移 固定（可容性）固定（可容性）32 污染物的降解污染物的降解植物通过呼吸作用提供了更多的氧气进入土壤，加快了植物通过呼吸作用提供了更多的氧气进入土壤，加快了土壤中细菌的活性，同时，通过他们的根系来为土壤的土壤中细菌的活性，同时，通过他们的根系来为土壤的细菌提供营养，使细菌更有效的降解污染物细菌提供营养，使细菌更有效的降解污染物 。在植物生长过程中产生酶，污染物在酶的作用下