第13章地下水污染与防治

1、 第第1313章章 地下水污染与防治地下水污染与防治 13.1 13.1 地下水污染概述地下水污染概述 一、地下水与环境一、地下水与环境 过量开采地下水过量开采地下水 过量补充地下水过量补充地下水 污染地下水污染地下水 二、地下水污染及其特点二、地下水污染及其特点 1 1、地下水污染的定义、地下水污染的定义 人们认为地下水污染的定义应该是人们认为地下水污染的定义应该是: :凡是在凡是在人类活动影响下人类活动影响下, , 地下水质变化朝着水质恶化地下水质变化朝着水质恶化方向发展的现象方向发展的现象, , 统称为统称为“地下水污染地下水污染”。判定地下水是否污染必须具备两个条件判定地下水是否污染必

2、须具备两个条件: :第一第一, ,水质朝着恶化的方面发展水质朝着恶化的方面发展; ;第二第二, ,这种变化是人类活动引起的。这种变化是人类活动引起的。 二、地下水污染的特点二、地下水污染的特点 1. 1. 隐蔽性隐蔽性 由于污染是发生在地表以下的孔隙介质之中由于污染是发生在地表以下的孔隙介质之中, ,因因此常常是地下水己遭到相当程度的污染此常常是地下水己遭到相当程度的污染, ,也往往从也往往从表观上很难识别表观上很难识别, ,一般仍然表现为无色、无味一般仍然表现为无色、无味, ,不能不能象地表水那样象地表水那样, ,从颜色及气味或鱼类等生物的死亡、从颜色及气味或鱼类等生物的死亡、灭绝鉴别出来。

3、即使人类饮用了受有害或有毒组分灭绝鉴别出来。即使人类饮用了受有害或有毒组分污染的地下水污染的地下水, ,对人体的影响也只是慢性的长期效对人体的影响也只是慢性的长期效应应, ,不易觉察。不易觉察。 2. 2. 难以逆转性难以逆转性 地下水一旦遭到污染就很难得到恢复地下水一旦遭到污染就很难得到恢复, , 由于地下水流速缓慢由于地下水流速缓慢, ,如果等待天然地下运如果等待天然地下运流将污染物带走流将污染物带走, , 则需要相当长的时间。则需要相当长的时间。而且作为孔隙介质的砂土对很多污染物都而且作为孔隙介质的砂土对很多污染物都具有吸附作用具有吸附作用, , 则污染物的清除更加复杂则污染物的清除更加

4、复杂困难。困难。 3. 3.延缓性延缓性 由于污染物在含水层上部的包气带土壤由于污染物在含水层上部的包气带土壤中经过各种物理、化学及生物作用中经过各种物理、化学及生物作用, , 则会在则会在垂向上延缓潜水含水层的污染。对于承压含垂向上延缓潜水含水层的污染。对于承压含水层水层, ,则由于上部的隔水层顶板存在则由于上部的隔水层顶板存在, , 污染污染物向下运移的速度会更加缓慢物向下运移的速度会更加缓慢; ; 由于地下水是在孔隙介质的串珠管状的由于地下水是在孔隙介质的串珠管状的微孔中进行缓慢的渗透微孔中进行缓慢的渗透, ,日夜的实际运动速日夜的实际运动速度仅是米的数量级度仅是米的数量级, ,因此地下

5、水污染向附近因此地下水污染向附近的运移、扩散亦是相当缓慢的。的运移、扩散亦是相当缓慢的。 三、污染源与污染途径三、污染源与污染途径 ( (一一) ) 污染源污染源 基本上就是两大类基本上就是两大类: : 人为污染源和天然污染源。人为污染源和天然污染源。 1.1.人为污染源人为污染源 （1) 1) 城市液体废物城市液体废物 城市液体废物主要包括生活污水、工业污水及地表城市液体废物主要包括生活污水、工业污水及地表雨水径流。雨水径流。 生活污水。生活污水。 ssss( (悬浮固体悬浮固体) )、BOD(BOD(生化需氧量生化需氧量) )、N(N(主要为主要为NH4-NH4-N)N)、P P、ClCl

6、、细菌和病毒含量高、细菌和病毒含量高; ;其次是其次是CaCa、MgMg等等, ,每每升也可达数十毫克升也可达数十毫克; ;重金属含量一般都是微迹量。其重金属含量一般都是微迹量。其中对地下水威协最大的是氮、细菌和病毒。中对地下水威协最大的是氮、细菌和病毒。 工业污水。工业污水。 工业污水种类繁多工业污水种类繁多, ,不同污水污染参数具有不同污水污染参数具有很大的差异。很大的差异。 地表雨水径流地表雨水径流 城市地区的雨水地表径流往往含有较高的城市地区的雨水地表径流往往含有较高的悬浮固体悬浮固体, , 病毒和细菌的含量较高。病毒和细菌的含量较高。 (2) (2) 城市固体废物城市固体废物 城市固

7、体废物包括生活垃圾及污水河渠和城市固体废物包括生活垃圾及污水河渠和污水处理厂的污泥等。污水处理厂的污泥等。 生活垃圾。生活垃圾。 新鲜的生活垃圾含有较多的硫酸盐、氯新鲜的生活垃圾含有较多的硫酸盐、氯化物、氨、化物、氨、BODBOD、TOC TOC 、细菌混、细菌混杂物和腐败杂物和腐败的有机质。这些废物经生物降解和雨水淋的有机质。这些废物经生物降解和雨水淋滤后滤后, ,可产生可产生 ClCl- -、 SO2-SO2-、NH4+NH4+、BODBOD、TOC TOC 和和SSSS含量高的淋滤液含量高的淋滤液, , 还可产生还可产生CO2 CO2 和和 CH3 CH3 气。气。 工业垃圾。工业垃圾。

8、 工业垃圾来源复杂工业垃圾来源复杂, ,种类繁多。冶金工业产生含种类繁多。冶金工业产生含氧化物的垃圾氧化物的垃圾; ;造纸工业产生含亚硫酸盐的垃圾造纸工业产生含亚硫酸盐的垃圾; ;电子电子工业产生含汞的垃圾工业产生含汞的垃圾; ;石油石油- -化学工业产生含多氯联苯化学工业产生含多氯联苯(PCBs)(PCBs)、农药废物和含酚焦油的垃圾、农药废物和含酚焦油的垃圾, ,以及含矿物油、以及含矿物油、碳氢化合物溶剂及酚的垃圾碳氢化合物溶剂及酚的垃圾; ; 燃煤热电厂产生粉尘燃煤热电厂产生粉尘, , 粉尘淋滤液可产生粉尘淋滤液可产生 AsAs、CrCr、SeSe和和ClCl; ; 燃煤产生另外燃煤产生

9、另外的污染物是煤灰的污染物是煤灰, , 大部分是中性物质大部分是中性物质, , 只有约只有约2%2%的可的可溶物溶物, ,它含有硫酸盐它含有硫酸盐, ,以及微量金属以及微量金属, , 如如GeGe和和SeSe。 (3) (3) 农业生产及采矿活动农业生产中广农业生产及采矿活动农业生产中广泛使用农药、化肥。土壤中剩余的农药有的泛使用农药、化肥。土壤中剩余的农药有的能够很快分解而消失能够很快分解而消失, , 有些则较稳定而可能有些则较稳定而可能长期存在长期存在, , 从而进入地下水中。如从而进入地下水中。如 DDTDDT、六、六六六等。农田中使用的化肥六六等。农田中使用的化肥, , 一般并不能全一

10、般并不能全部被植物根系所吸收部被植物根系所吸收, , 而有一定的比例随水而有一定的比例随水下渗下渗 , , 如普遍使用粪便作肥料如普遍使用粪便作肥料, , 其中就含有其中就含有大量的细菌和病毒。此外大量的细菌和病毒。此外, , 我国部分地区利我国部分地区利用污水灌溉用污水灌溉, , 亦会对地下水造成大面亦会对地下水造成大面积的污积的污染。染。 2. 2. 天然污染源天然污染源 天然污染源是天然存在的。地下水开采活动可能天然污染源是天然存在的。地下水开采活动可能导致天然污染源进入开采含水层。天然污染源主要是导致天然污染源进入开采含水层。天然污染源主要是海水海水, ,以及含盐高和水质差的地下水。以

11、及含盐高和水质差的地下水。 沿海地区的含水层沿海地区的含水层, ,如果过量开采地下水如果过量开采地下水, ,则可能则可能导致海水导致海水( (地下咸水地下咸水) ) 与地下淡水界面向内陆方向的与地下淡水界面向内陆方向的推移推移 , , 从而引起地下淡水的水质恶化。地下卤水亦从而引起地下淡水的水质恶化。地下卤水亦可能产生类似的后果。我国沿海的一些城市和地区都可能产生类似的后果。我国沿海的一些城市和地区都已先后出现了上述地下威水入侵的问题。已先后出现了上述地下威水入侵的问题。 如果按照污染源的空间分布如果按照污染源的空间分布 , , 可分为点源、线源可分为点源、线源和面源和面源 3 3 种形式。种

12、形式。 点源是指污染物高度集中的地点。如城市的垃点源是指污染物高度集中的地点。如城市的垃圾堆、工矿企业和城市使用的排污井圾堆、工矿企业和城市使用的排污井 ( ( 坑坑 ) ) 等等 ; ; 线源包括排污河道、渠道及排污沟等线源包括排污河道、渠道及排污沟等 ; ; 面源是指污染物随降雨入渗或大面积的污水灌溉面源是指污染物随降雨入渗或大面积的污水灌溉而进入含水层而进入含水层 （二）、地下水污染物（二）、地下水污染物1 1、按污染物质的物理特性、按污染物质的物理特性, , 可分为溶解物、可分为溶解物、乳状物和难溶解物。乳状物和难溶解物。 2. 2. 按照污染物的生物性质、化学性质可分为按照污染物的生

13、物性质、化学性质可分为微生物、有机物、无机物和放射性物质微生物、有机物、无机物和放射性物质 微微生物是指各种细菌包括病菌生物是指各种细菌包括病菌( (如大肠杆菌如大肠杆菌) ) 、病毒等污染物。病毒等污染物。 3. 3. 按污染物在地下水中性态的稳定性可分为按污染物在地下水中性态的稳定性可分为保守性污染物和非保守性保守性污染物和非保守性 ( ( 衰减性衰减性 ) ) 污污染物。染物。 （三）、地下水污染途径（三）、地下水污染途径 1. 1. 污染方式污染方式 直接污染：直接污染：地下水中污染组分直接来源于地下水中污染组分直接来源于污染源污染源, ,污染组分在迁移过程中污染组分在迁移过程中, ,

14、其化学性质没其化学性质没有任何改变的污染。有任何改变的污染。由于地下水污染组分与污由于地下水污染组分与污染源组分的一致性染源组分的一致性, ,因此较易查明其污染来源因此较易查明其污染来源及污染途径及污染途径, ,这是地下水污染的主要方式。在这是地下水污染的主要方式。在地表或地下以任何方式排放污染物时地表或地下以任何方式排放污染物时, ,均可发均可发生此种方式的污染。生此种方式的污染。 间接污染：间接污染：地下水的污染组分在污染源中地下水的污染组分在污染源中的含量并不高的含量并不高, ,或低于附近的地下水或低于附近的地下水, , 或该或该污染组分在污染源里根本不存在污染组分在污染源里根本不存在,

15、 ,它是污水它是污水或固体废物淋滤液在地下迁移过程中或固体废物淋滤液在地下迁移过程中, ,经复经复杂的物理、化学及生物反应后的产物。杂的物理、化学及生物反应后的产物。2. 2. 污染途径污染途径 地下水污染途径是复杂多样的地下水污染途径是复杂多样的; ; 有人以污染有人以污染源的种类而分源的种类而分, , 诸如污水渠道和污水坑的渗漏诸如污水渠道和污水坑的渗漏, ,固体废物堆的淋滤固体废物堆的淋滤, , 化学液体的溢出、农业活化学液体的溢出、农业活动的污染、采矿活动的污染等等动的污染、采矿活动的污染等等, , 显得过于烦显得过于烦杂。实际上杂。实际上, , 按照水力学上的特点分类按照水力学上的特

16、点分类, , 便显便显得更简单明了一些。按此方法得更简单明了一些。按此方法, , 地下水污染途地下水污染途径大致可分为四类：径大致可分为四类： 通过包气带渗入通过包气带渗入 由集中通道直接注入由集中通道直接注入 由地表侧向渗入由地表侧向渗入 含水层之间的垂直越流含水层之间的垂直越流1 1、通过包气带渗入、通过包气带渗入 （1 1）间歇入渗型间歇入渗型 其特点是其特点是, ,污染物通过大气降水或灌溉污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤水的淋滤, , 使固体废物、表层土壤或地层中使固体废物、表层土壤或地层中的有害或有毒组分的有害或有毒组分, , 周期性地从污染源通过周期性地从污染源通过包气带渗入含水层

17、。这种渗入多半是呈非饱包气带渗入含水层。这种渗入多半是呈非饱和状态的淋雨状渗流形式和状态的淋雨状渗流形式, , 或者呈短时间的或者呈短时间的饱水状态连续渗流形式。饱水状态连续渗流形式。 此种污染此种污染, , 无论在其范围或浓度上无论在其范围或浓度上, ,均可均可能有季节性的变化。主要污染对象是潜水。能有季节性的变化。主要污染对象是潜水。 (2) (2) 连续入渗型连续入渗型 连续入渗型主要有两种方式污染含水层连续入渗型主要有两种方式污染含水层, ,一一种是垂向通过包气带进入含水层种是垂向通过包气带进入含水层, ,另一种则是以另一种则是以侧向入渗型进入含水层。侧向入渗型进入含水层。 通过包气带

18、垂向入渗型是通过包气带垂向入渗型是地面污染源以一地面污染源以一定的浓度连续不断地向包气带土层中输入污染定的浓度连续不断地向包气带土层中输入污染水体水体, ,进而不断渗入含水层。进而不断渗入含水层。 形成上述污染形式的污染源有污水形成上述污染形式的污染源有污水坑坑( (池池) )、蒸发池、排污水库、污水渗、蒸发池、排污水库、污水渗坑坑( (池池) )、废渣水池、化粪池、排污沟、废渣水池、化粪池、排污沟渠、管道渗漏段、输油管和储油罐的渠、管道渗漏段、输油管和储油罐的损坏漏失处以及污水灌溉的水田等。损坏漏失处以及污水灌溉的水田等。 连续入渗型的另外一种形式是通过受到污染连续入渗型的另外一种形式是通过

19、受到污染的河流、湖泊的侧向渗入而污染地下水含水层。的河流、湖泊的侧向渗入而污染地下水含水层。目前我国很多城市污水和工业废水直接排入河流 , 由于河流的自净能力十分有限,造成地表水体严重污染。尤其是季节性河流 , 在 枯水季节基本上成为纳污河。不幸的是,大多数城市地下水水源地又大都建立在透水性良好、补给源丰富的河流两岸,以期取得河水的侧向渗透补给来保证稳定的开采量。 2 2、由集中通道直接注入、由集中通道直接注入 利用井孔、坑道或岩溶通道将废水利用井孔、坑道或岩溶通道将废水直接排入地下岩石裂隙或土壤孔隙中，直接排入地下岩石裂隙或土壤孔隙中，是废液废水地下水处理的一种方法。是废液废水地下水处理的一

20、种方法。 3 3、有地表侧向渗入、有地表侧向渗入 (1)(1)河流侧向补给河流侧向补给 (2)(2)海水入侵海水入侵 海 水 4 4、含水层之间的垂直越流、含水层之间的垂直越流 当开采封闭较好的承压含水层时当开采封闭较好的承压含水层时, , 如果顶板之上如果顶板之上的潜水含水层己受到污染的潜水含水层己受到污染, , 则可能由于开采承压水则可能由于开采承压水时水位下降时水位下降, , 与潜水含水层形成较大的水头差与潜水含水层形成较大的水头差, , 潜潜水就会通过弱透水的隔水层顶板直接流入承压含水水就会通过弱透水的隔水层顶板直接流入承压含水层中层中; ; 还可以通过承压含水层顶板的还可以通过承压含

21、水层顶板的 天窗天窗 流入流入; ;亦可通过止水不严的套管与孔壁的间隙向下漏入承亦可通过止水不严的套管与孔壁的间隙向下漏入承压含水层中压含水层中; ; 未封填死的废弃钻井亦是流入承压含未封填死的废弃钻井亦是流入承压含水层的通道水层的通道 13.2 13.2 地下水污染防治地下水污染防治 一、预防地下水污染的措施一、预防地下水污染的措施 二、建立水源地卫生防护制度二、建立水源地卫生防护制度 三、三、建立地下水水质监测网点建立地下水水质监测网点 四、四、污染地下水的修复技术污染地下水的修复技术一、预防地下水污染的措施一、预防地下水污染的措施 1) 1) 在制定城市发展规划在制定城市发展规划, ,特

22、别是制定工特别是制定工业布局时业布局时, ,必须考虑城市环境污染和保护必须考虑城市环境污染和保护地下水水质不受污染。因此地下水水质不受污染。因此, ,对于那些容对于那些容易造成地下水水质污染的工厂易造成地下水水质污染的工厂, ,尽可能布尽可能布置在水源地下游较远的地方置在水源地下游较远的地方, ,或者采用管或者采用管道排污。道排污。 新建水源地时新建水源地时, ,也必须考虑地下水也必须考虑地下水的环境条件的环境条件, ,如把水源地选择在城市上如把水源地选择在城市上游或地下水的补给区游或地下水的补给区, ,或从地层岩性结或从地层岩性结构上看防污染条件较好的地方。构上看防污染条件较好的地方。 2)

23、 2) 污水排放是造成水体污染的主污水排放是造成水体污染的主要原因。为减少和防止地下水的污染要原因。为减少和防止地下水的污染, ,降低排污量是关键。应从资源与能源降低排污量是关键。应从资源与能源的综合利用入手的综合利用入手, ,通过企业管理、技术通过企业管理、技术改造、改造、 三废三废 资源化、征收排污费等资源化、征收排污费等可行措施可行措施, ,尽可能把污染物控制在生产尽可能把污染物控制在生产过程中。过程中。 3) 兴建配套的环境工程,大力开展污水处理和利用。大量污水未经处理便排入环境,是当前造成环境污染,特别是水源污染的主要污染源。因此积极开展污水处理和利用是治理地下水质恶化的治本措施。同

24、时,处理后的污水,又可根据其质量用于不同目的供水,如饮用水源、冷却降温水源、农业灌溉或阻止海水入侵的地下水屏障的水源等,增加水资源的总量。 4) 4) 选择合适的地点作为厂矿处理废水废渣选择合适的地点作为厂矿处理废水废渣的场所的场所, ,最好将这种场所放在城最好将这种场所放在城 市和水源市和水源地下游且厚粘土层区域地下游且厚粘土层区域, ,离地表水体较远处离地表水体较远处; ; 废水废渣排放池的坑底不应低于地下水位。废水废渣排放池的坑底不应低于地下水位。向地下深部岩层中处理难净化的高毒性污向地下深部岩层中处理难净化的高毒性污水时水时, ,必须选择合适条件的地点必须选择合适条件的地点, ,否则会

25、带否则会带来严重后果。来严重后果。 5) 5) 生产过程中漏失废液和污水较多的工厂生产过程中漏失废液和污水较多的工厂, , 应建立各种防渗幕应建立各种防渗幕, ,防止各种污水渗入地下防止各种污水渗入地下水中水中, ,并在地下建立层状排水设施将漏失污并在地下建立层状排水设施将漏失污水汇集排除水汇集排除。如果隔水层埋藏不深如果隔水层埋藏不深, ,可以用可以用环状隔水墙和幕将整个工厂范围与周围洁环状隔水墙和幕将整个工厂范围与周围洁净水隔离开来净水隔离开来, ,并设置排水设备并设置排水设备, ,排除渗入排除渗入的污水和大气降水。的污水和大气降水。 6) 6) 当取水层位上下或附近有劣质水层当取水层位上

26、下或附近有劣质水层或水体分布时或水体分布时( (特别是滨海水源地特别是滨海水源地),),应应当注意由于开采地下水所引起的水质当注意由于开采地下水所引起的水质恶化问题。根据成水与淡水接触锋面恶化问题。根据成水与淡水接触锋面的移动情况的移动情况, ,及时调整开采方案及时调整开采方案, ,以防以防止海水入侵和水质恶化。止海水入侵和水质恶化。 7) 7) 污水灌溉农田时应注意当地条件污水灌溉农田时应注意当地条件 , , 只有在包含带土层渗透性较差和厚度只有在包含带土层渗透性较差和厚度 较大的地区才允许用污水灌溉较大的地区才允许用污水灌溉 , , 并应并应严防污水渠道的渗漏严防污水渠道的渗漏 , , 严

27、格控制污灌严格控制污灌定额和农药化肥的施用量。定额和农药化肥的施用量。 8) 8) 在矿床开采过程中在矿床开采过程中, , 应注意尾矿堆应注意尾矿堆放地点的水文地质条件。对毒性较大放地点的水文地质条件。对毒性较大的矿床的矿床 , , 在尾矿堆放地可以设置防渗在尾矿堆放地可以设置防渗装置装置, ,以防对地下水的污染。以防对地下水的污染。 9) 9) 当污水已经渗入含水层中形成一个污水中当污水已经渗入含水层中形成一个污水中心心, ,但还没有运移弥散到水源地时但还没有运移弥散到水源地时, ,为了限制为了限制污染物质的弥散迁移污染物质的弥散迁移, ,可以采用堵塞或截流措可以采用堵塞或截流措施。堵塞措施

28、就是在地下水污染中心与水源施。堵塞措施就是在地下水污染中心与水源地之间的地方设置防渗墙或防渗幕地之间的地方设置防渗墙或防渗幕, ,通常它们通常它们都应穿过整个含水层直达隔水层之上才能起都应穿过整个含水层直达隔水层之上才能起到堵塞作用到堵塞作用。截流装置是在污水区与水源地截流装置是在污水区与水源地之间设置排水设备之间设置排水设备, ,通过抽水而形成下降漏斗通过抽水而形成下降漏斗, ,以防止污水向水源地流动。以防止污水向水源地流动。 10) 10) 建立地下水水质监测网点建立地下水水质监测网点, ,查明地查明地下水污染状况下水污染状况, ,掌握地下水污染的变化掌握地下水污染的变化趋势趋势, ,确保

29、措施采取及时。确保措施采取及时。 11) 11) 防治地下水污染已纳入法制轨道防治地下水污染已纳入法制轨道, , 应严格执行水污染防治法及其他法规。应严格执行水污染防治法及其他法规。二、建立水源地卫生防护制度二、建立水源地卫生防护制度 1 1、卫生防护带的划分、卫生防护带的划分 根据国家颁布的根据国家颁布的“生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准” ” 规定规定, ,生活饮用水水源必须设置卫生防护带。生活饮用水水源必须设置卫生防护带。一般设置三带一般设置三带: : 戒严带戒严带 限制带限制带 监视带监视带 第一带为戒严带。 此带仅包括取水构筑物附近的范围, 要求水井周围30m的范围内,不得设置厕

30、所、渗水坑、粪坑、垃圾堆和废渣堆的污染源,并建立卫生检查制度。 第二带为限制带第二带为限制带。此带与第一带相接此带与第一带相接, ,包括包括较大范围较大范围, ,要求单井或井群影响半径范围内要求单井或井群影响半径范围内, ,不不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒的农药或剧毒的农药, ,不得修建渗水厕所、渗水坑、不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水管道堆放废渣或铺设污水管道 , , 并不得从事破坏并不得从事破坏深层土层活动。如含水层土有不透水的覆盖层深层土层活动。如含水层土有不透水的覆盖层, ,并与地表水无直接联系时并与地表水无直接联系

31、时, ,其防护范围可适当其防护范围可适当缩小。缩小。 第三带为监视带第三带为监视带, ,应经常进行流行应经常进行流行病学的观察病学的观察, ,以便及时采取防治措施以便及时采取防治措施。2 2、卫生防护带半径的计算、卫生防护带半径的计算 荷兰荷兰 V. V. 韦根尼韦根尼 (Van Waegeningh,1985) (Van Waegeningh,1985) 提出提出了潜水含水层保护半径的计算公式。了潜水含水层保护半径的计算公式。 式中式中防护带半径防护带半径 (m) ;(m) ;Q Q井的出水量井的出水量 (m3/a);(m3/a);b b含水层厚度含水层厚度 (m) ;(m) ;t t迟后时

32、间迟后时间 (a) ;(a) ; ne ne有效孔隙度有效孔隙度 (%) ;(%) ; i i地下水垂直补给量地下水垂直补给量 (m3/a) (m3/a) 。 )exp(1ebntiiQr 迟后时间是指污染物由开采区降落漏斗范围内某迟后时间是指污染物由开采区降落漏斗范围内某一点运移至抽水井所需的时间。一点运移至抽水井所需的时间。 v. v. 韦韦= = 根尼和根尼和 v. v. 杜文布登曾提出杜文布登曾提出, , 戒严带的迟后时间可考虑为戒严带的迟后时间可考虑为60d60d 。据一些研究表明据一些研究表明, ,沙门氏杆菌在地下水中的存活时间沙门氏杆菌在地下水中的存活时间一般为一般为444450

33、d50d。为安全起见。为安全起见, ,将其乘上将其乘上1.51.52. 2. 的安全系的安全系, ,便可取为便可取为60d60d。这样长的时间已足以破坏。这样长的时间已足以破坏一般的病原菌一般的病原菌, ,使其丧失病原性。限制带的迟后时间使其丧失病原性。限制带的迟后时间一般取为一般取为1010年年。这样。这样, ,一旦在此带内发现化学污染一旦在此带内发现化学污染, ,也有足够的时间来采取防治措施。也有足够的时间来采取防治措施。 必须注意到必须注意到, ,上述防护带的划分上述防护带的划分, , 戒严带主戒严带主要考虑防止病原菌的污染要考虑防止病原菌的污染, ,属于卫生防护属于卫生防护; ;而而且

34、对于病毒污染可能是无效的且对于病毒污染可能是无效的, ,因为有些病因为有些病毒的存活时间长于毒的存活时间长于60d60d。另一方面。另一方面, , 它只考它只考虑到了病原菌的水平迁移虑到了病原菌的水平迁移, ,因而只适用于污因而只适用于污染物从水平方向补给含水层的条件。染物从水平方向补给含水层的条件。三三. . 建立地下水水质监测网点建立地下水水质监测网点 地下水水质管理规划在实施过程中应不断得到修地下水水质管理规划在实施过程中应不断得到修改和完善改和完善, ,定期检查所拟定的任务和目的是否已达到定期检查所拟定的任务和目的是否已达到, , 这就需要建立监测网点这就需要建立监测网点, ,随时取水

35、样化验随时取水样化验, , 以查明地以查明地下水污染状况下水污染状况, , 掌握地下水污染的变化趋势。掌握地下水污染的变化趋势。 监测点网的布置原则监测点网的布置原则 监测点网的布置应根据水文地质条件、地下水开监测点网的布置应根据水文地质条件、地下水开发利用状况、污染源的分布等环境因素综合考虑。发利用状况、污染源的分布等环境因素综合考虑。在地下水的供水水源地在地下水的供水水源地, ,必须布设必须布设1 1 2 2个监测点个监测点。水水源地面积大于源地面积大于3 35km25km2时时, , 应适当增加监测点。含水应适当增加监测点。含水层分布区每层分布区每5 510km210km2布设一个监测点

36、。布设一个监测点。 监测内容及资料整理监测内容及资料整理 地下水的监测过程中除进行通常水质分析项目地下水的监测过程中除进行通常水质分析项目外外, , 特别要注意对人体有害的物质特别要注意对人体有害的物质, , 如如: : 酚、氰化酚、氰化物、汞、砷、隔、六价铬、氟、油类、大肠杆菌等。物、汞、砷、隔、六价铬、氟、油类、大肠杆菌等。根据当地水文地质条件、根据当地水文地质条件、工业排废情况工业排废情况, ,可适当增可适当增加或减少项目。加或减少项目。 采样时间应安排在每年地下水的丰水期、枯水期采样时间应安排在每年地下水的丰水期、枯水期及平水期及平水期, , 分别采样分别采样 1-21-2次。次。 在

37、非经常开采的井中采样时在非经常开采的井中采样时, ,必须先进行抽水必须先进行抽水, ,待孔内积水排除后再采水样。待孔内积水排除后再采水样。 四、四、污染地下水的修复技术污染地下水的修复技术 污染地下水的修复是指对被污染的地下污染地下水的修复是指对被污染的地下水采取物理、化学与生物学技术水采取物理、化学与生物学技术, ,使存在于使存在于水中的污染物质浓度减少或毒性降低或完水中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化的一个受控或自发的过程。全无害化的一个受控或自发的过程。 1 1、传统修复技术传统修复技术 （1 1）技术原理技术原理通过布置一系列合理的抽水井通过布置一系列合理的抽水井, ,最大限度

38、最大限度地抽取污染地下水地抽取污染地下水, ,有效控制污染羽流的运有效控制污染羽流的运移移, ,然后在地面对污染水进行处理或处置。然后在地面对污染水进行处理或处置。这种泵这种泵- -抽取处理技术也可称之为水力截获抽取处理技术也可称之为水力截获技术。技术。该方法适用于大面积的含水层该方法适用于大面积的含水层, ,投资投资相对较小相对较小, , 是一种传统的异位修复方法。是一种传统的异位修复方法。 这种方法实际操作时这种方法实际操作时, ,布设井位要考虑布设井位要考虑到应合理覆盖污染区域到应合理覆盖污染区域, ,水井的抽水速率应水井的抽水速率应该大于污染物在地下水中的扩散速率该大于污染物在地下水中

39、的扩散速率, ,如果如果条件允许条件允许, ,应该进行现场试验应该进行现场试验, ,实际测定水实际测定水泵的出水流量、持续时间泵的出水流量、持续时间, ,以及计算控制污以及计算控制污染带迁移所需的水力参数等。染带迁移所需的水力参数等。 （2 2）设计原理设计原理 取一个均质、各向同性、等厚度的含取一个均质、各向同性、等厚度的含水层来研究。含水层的厚度为水层来研究。含水层的厚度为M,M,在区域内在区域内地下水的渗透流速为地下水的渗透流速为v v ，流向与流向与X X轴平行轴平行, , 指向指向X X轴负方向。设所有抽水井为完整井轴负方向。设所有抽水井为完整井 , , 均布置在均布置在y y轴上。

40、轴上。 若布置的是井群若布置的是井群, ,则应设计出优选的最大井则应设计出优选的最大井距距, ,并在这种布局下保证所有被污染的地下并在这种布局下保证所有被污染的地下水均能被汲取出来。水均能被汲取出来。 井距被确定之后还需研究每个截获带的特井距被确定之后还需研究每个截获带的特点点, ,可以从研究一眼井着手可以从研究一眼井着手, ,然后再扩展到然后再扩展到有多眼井的井群及整个含水层。有多眼井的井群及整个含水层。 2 2、气体抽提技术气体抽提技术 气体抽提技术是利用真空泵和井气体抽提技术是利用真空泵和井, ,在受污染区域诱导产生气流在受污染区域诱导产生气流, ,将有机污将有机污染物蒸气或者将被吸附的

41、、溶解状态染物蒸气或者将被吸附的、溶解状态的或者自由相的污染物转变为气相的或者自由相的污染物转变为气相, ,抽抽提到地面提到地面, ,然后再进行收集和处理的技然后再进行收集和处理的技术术( (图图13-9)13-9)。图图 13-9 13-9 气体抽提系统图气体抽提系统图 这种修复技术的基础是污染物质这种修复技术的基础是污染物质具有挥发特性具有挥发特性, ,且适用于地层均匀、透且适用于地层均匀、透水性较好的情况。气提技术在美国已水性较好的情况。气提技术在美国已经成为修复受加油站污染的地下水和经成为修复受加油站污染的地下水和土层的土层的“标准标准”技术。技术。 3 3、空气吹脱修复空气吹脱修复

42、空气吹脱修复技术是指在一定压力条空气吹脱修复技术是指在一定压力条件下件下, , 将压缩空气注入受污染区域将压缩空气注入受污染区域, ,将将溶解在地下水中的挥发性化合物、吸附溶解在地下水中的挥发性化合物、吸附在土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在在土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来的修复技土壤空隙中的化合物驱赶出来的修复技术术( (图图13-10)13-10)。图图 13-10 13-10 空气吹脱修复技术示意图空气吹脱修复技术示意图 空气吹脱包括现场空气吹脱、挥发空气吹脱包括现场空气吹脱、挥发性有机物的挥发和有机物的好氧生物性有机物的挥发和有机物的好氧生物降解三个过程。前两

43、个过程进行得比降解三个过程。前两个过程进行得比较快较快, ,而后一个生物降解过程进行得比而后一个生物降解过程进行得比较缓慢。较缓慢。 在实际工作过程中在实际工作过程中, ,空气通道在空气通道在地下水中的分布地下水中的分布, ,大体上呈现伞状大体上呈现伞状形态。根据不同的地层结构形态。根据不同的地层结构, ,或者或者以气泡或者以气流的形式扩散。影以气泡或者以气流的形式扩散。影响吹脱效果最主要的地质条件是地响吹脱效果最主要的地质条件是地层岩土的均质性。层岩土的均质性。 比较密实的土层会导致空气积累比较密实的土层会导致空气积累, ,阻断空气通道阻断空气通道; ;高度松散的土壤也会导高度松散的土壤也会

44、导致空气短流致空气短流, , 吹脱不能均匀进行。空吹脱不能均匀进行。空气吹脱技术与抽提技术相结合气吹脱技术与抽提技术相结合, ,可以得可以得到比单独一种技术更好的效果。到比单独一种技术更好的效果。 空气吹脱的设计包括以下内容空气吹脱的设计包括以下内容 : : (1) (1) 注入井的布设和井深注入井的布设和井深 空气注入井的位置应该包围整个污染物区域空气注入井的位置应该包围整个污染物区域 , , 或者在其扩散流动方向进行阻截。由于注入井的或者在其扩散流动方向进行阻截。由于注入井的深度影响空气注入所需要的压力和流量深度影响空气注入所需要的压力和流量, ,原则上应原则上应该是比污染物所处最深处再深

45、该是比污染物所处最深处再深 303060cm60cm但是其实但是其实际的深度受土壤结构等因素影响际的深度受土壤结构等因素影响, ,一般不超过地下一般不超过地下水水位以下水水位以下9 916m16m的深度。的深度。 (2) (2) 空气注入所需要的压力和流量空气注入所需要的压力和流量 注入空气的压力必须克服注入点地下水的静注入空气的压力必须克服注入点地下水的静态压力和土壤毛细管的压力态压力和土壤毛细管的压力, ,才能够形成气流通道才能够形成气流通道, ,但不是压力越高但不是压力越高, ,空气流量越大空气流量越大, ,吹脱效果就越好。吹脱效果就越好。所以所以, ,为了增加空气流量或者扩展吹脱半径范

46、围而为了增加空气流量或者扩展吹脱半径范围而 增高压力时需要倍加小心增高压力时需要倍加小心, ,尤其是在开始阶段尤其是在开始阶段, ,空空气通道还没有形成气通道还没有形成, ,过高的压力容易导致短路。此过高的压力容易导致短路。此时时, ,需要逐渐提高压力需要逐渐提高压力, ,循序渐进。注入空气流量循序渐进。注入空气流量的范围的范围一一般在般在282842.5m42.5m3 3IminImin。 (3) (3) 注入井的构造注入井的构造与深度有注入井的构造注入井的构造与深度有关。关。 与浅层吹脱井相比与浅层吹脱井相比, , 深层吹脱井的构造深层吹脱井的构造更加复杂一些。空气注入井可以采用聚氯更加复

47、杂一些。空气注入井可以采用聚氯乙烯管材经加工而成。注入井的直径一般乙烯管材经加工而成。注入井的直径一般为为 0.3-0.6m0.3-0.6m比较经济。但是比较经济。但是, ,在深度比较在深度比较大时大时, ,小口径的井所需要的压力会比较高。小口径的井所需要的压力会比较高。 (4) 注入方式和技术设备选择 空气在连续注入方式下,工作比较稳定;而 在间歇注入方式下,地下水位升降比较明显, 可以强化传质效果,从而提高空气吹脱效果。但应当注意间歇脉冲式的操作方式也可能导致井周围的士壤产生筛选分层现象,使比较细的土壤沉积在下层,导致阻塞现象。一般当压力小于12-15kPa时,可以选择鼓风机,而压力比较高

48、时,应该选择空气压缩机。此外,还需选择真空抽气机、管道及连接件、空气过滤器、压力测量和控制仪表、流量计、空气干燥设备等。 4 4、生物修复生物修复 生物修复是一门新兴的学科生物修复是一门新兴的学科, ,是指利用是指利用生物的生命代谢活动减少存于环境中有毒物生物的生命代谢活动减少存于环境中有毒物质的浓度或使其完全无害化质的浓度或使其完全无害化, ,从而使污染了从而使污染了的环境能够部分或完全恢复到初始状态的过的环境能够部分或完全恢复到初始状态的过程。从环境修复的类型可知程。从环境修复的类型可知, ,生物修复因体生物修复因体现更多优点而成为环境修复中最活跃的生长现更多优点而成为环境修复中最活跃的生

49、长点。点。 生物修复技术可分为生物修复技术可分为 地面生物处理地面生物处理 原位生物修复原位生物修复 地面生物处理是将受污染的土壤挖掘地面生物处理是将受污染的土壤挖掘出来出来, ,在地面建造的处理设施内进行生物在地面建造的处理设施内进行生物处理处理, ,主要有地面堆肥和泥浆生物反应器主要有地面堆肥和泥浆生物反应器等。等。 原位生物修复是指在基本不破坏土壤原位生物修复是指在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下和地下水自然环境的条件下, ,对受污染的环对受污染的环境对象不作搬运或输送境对象不作搬运或输送, ,而在原场所进行生而在原场所进行生物修复。原位生物修复又分为原位工程生物修复。原位生物修复

50、又分为原位工程生物修复和原位自然生物修复。物修复和原位自然生物修复。 (1) (1) 原位工程生物修复原位工程生物修复 对于不同类型的受污染地下水对于不同类型的受污染地下水，应该采取应该采取不同的生物修复技术形式。对于包气带不同的生物修复技术形式。对于包气带，一一般采用生物曝气般采用生物曝气, ,即通过钻井鼓入空气即通过钻井鼓入空气，输送输送氧气氧气，通过地面渗透通过地面渗透, ,输送微生物所需要的营输送微生物所需要的营养。在养。在其其降解情况下降解情况下，可以在注入空气的同可以在注入空气的同时注入甲时注入甲烷烷作为第一基质作为第一基质，促进促进其其降解过程。降解过程。 此时的包气带生物曝气类

51、似于抽提和此时的包气带生物曝气类似于抽提和吹脱吹脱, ,但是目的不同。前者的目的主要是提但是目的不同。前者的目的主要是提供分子氧供分子氧, ,因此所需要的气量要小得多因此所需要的气量要小得多, ,以以尽量避免污染物的挥发尽量避免污染物的挥发, , 免去不必要的地免去不必要的地面处理步骤。一般的压力范围在面处理步骤。一般的压力范围在3-10kPa,3-10kPa,空气流量在空气流量在30-90L/min30-90L/min。地面渗流还可以。地面渗流还可以提供微生物所需要的湿度水分。提供微生物所需要的湿度水分。 对于受污染的地下水对于受污染的地下水( (图图13-11),13-11),一方面通过钻

52、一方面通过钻井向地下含水层注入空气以提供氧气井向地下含水层注入空气以提供氧气, ,利用回收井利用回收井抽取地下水进行循环抽取地下水进行循环; ; 另一方面通过渗透另一方面通过渗透, ,提供微提供微生物所需的各种营养。从水井抽取生物所需的各种营养。从水井抽取 地下水地下水, ,还可还可以控制污染带的迁移。以控制污染带的迁移。 另外还有一种工艺另外还有一种工艺, ,是利用曝气井和抽提井的是利用曝气井和抽提井的组合组合, ,在注入空气的同时在注入空气的同时，另一侧抽提蒸气和空气另一侧抽提蒸气和空气, , 加快循环。加快循环。过氧化氢营养水净化地下水流向 生物修复技术也可以只在特定的活性区实生物修复技

53、术也可以只在特定的活性区实施施 , , 作为阻截手段。设置活性带一般是作为阻截手段。设置活性带一般是垂直于地下水流向垂直于地下水流向, ,且位于污染带的下游且位于污染带的下游, ,空气和微生物营养直接注入活性带空气和微生物营养直接注入活性带, ,这是这是一种被动的方法一种被动的方法, , 但是非常有效。但是非常有效。 生物修复技术设计的主要内容是将生物修复技术设计的主要内容是将电子受体电子受体( (分子态氧分子态氧O2)O2)、微生物营养、微生物营养和活性微生物本身有效地输送至受污和活性微生物本身有效地输送至受污染的目标区域。生物修复需要进行的染的目标区域。生物修复需要进行的时间可以根据总的需

54、氧量和氧的输送时间可以根据总的需氧量和氧的输送速率来粗略地估算。速率来粗略地估算。 (2) (2) 地下水的自然生物修复地下水的自然生物修复 自然生物修复是利用土壤和地下水自然生物修复是利用土壤和地下水中原土著微生物降解土壤和地下水中污中原土著微生物降解土壤和地下水中污染物的过程染物的过程, ,所以所以, ,自然生物修复可被视自然生物修复可被视为自然环境的自我修复过程。但是自然为自然环境的自我修复过程。但是自然生物修复并不是不采取任何措施生物修复并不是不采取任何措施, ,同样同样需要计划详细的方案。需要计划详细的方案。 在实施中,需要画定一条零号线。在零号线上,生物降解的速率等于污染物流动扩散

55、的速率。随着生物修复的不断进行,零号线将不断收缩。因此,零号线的迁移是评定自然生物修复过程的参照标志。 为确保生物修复技术能有效地处理被污染的地下水环境，一般需要进行详细的工程设计工作，其主要工作有 1) 1) 收集场地的信息。收集场地的信息。 收集的信息包括收集的信息包括: :污染物的种类、分布、污染物的种类、分布、浓度和时间浓度和时间, ,地层的孔隙度、渗透率地层的孔隙度、渗透率, , 受污受污染场地的地理、地质和气象条件染场地的地理、地质和气象条件, ,污染前后污染前后污染场地的微生物的种类、分布、数量和活污染场地的微生物的种类、分布、数量和活性等性等 , , 以及有关的管理法规。根据相

56、应的以及有关的管理法规。根据相应的法法 规确立修复目标。另外规确立修复目标。另外, ,向有关部门咨询向有关部门咨询是否有与本场地相类似的处理经验。是否有与本场地相类似的处理经验。 2) 2) 选择处理方案。选择处理方案。 根据场地的各种信息根据场地的各种信息, ,列出可行的技术方列出可行的技术方案案, ,并进行分析论证并进行分析论证, ,确定最佳技术方案。确定最佳技术方案。 3) 3) 可处理性试验。可处理性试验。 确定修复方案后确定修复方案后, ,进行可处理性试验进行可处理性试验, ,获获取污染物毒性、营养和溶解氧等有关限制性取污染物毒性、营养和溶解氧等有关限制性因素资料因素资料, ,为工程

57、的设计和实施提供基本参为工程的设计和实施提供基本参数。数。 4) 4) 修复效果评价。修复效果评价。 在可行性研究的基础上在可行性研究的基础上, ,对所选方对所选方案进行技术经济评价。评价的指标有案进行技术经济评价。评价的指标有: :原生污染物去除率、次生污染物增加率原生污染物去除率、次生污染物增加率以及污染物毒性增加率。另外以及污染物毒性增加率。另外, ,经济效经济效果评价包括修复的一次性基建投资与服果评价包括修复的一次性基建投资与服役期的运行成本。役期的运行成本。 5) 5) 生物修复工程设计。生物修复工程设计。 通过试验和分析论证通过试验和分析论证, ,认为生物修复技认为生物修复技术经济

58、是合理的、技术是可行的术经济是合理的、技术是可行的, ,下一步就下一步就可以进行生物修复工程的具体设计。设计可以进行生物修复工程的具体设计。设计包括处理井位、井深、设备、营养物或其包括处理井位、井深、设备、营养物或其他电子受体等内容。他电子受体等内容。 5 5、可渗透反应墙技术可渗透反应墙技术 可渗透反应墙是在污染区域下游设置具可渗透反应墙是在污染区域下游设置具有有渗透性的障碍墙渗透性的障碍墙, ,当被污染的地下水流经当被污染的地下水流经此障碍墙时此障碍墙时, ,污染物被截留并得到处理污染物被截留并得到处理, ,地地下水得到了净化下水得到了净化, ,至少可以降低下游受污染至少可以降低下游受污染

59、的程度。的程度。 可渗透性反应墙由可渗透性反应墙由反应单元反应单元和和隔水漏隔水漏斗斗两部分组成两部分组成( (图图13-13),13-13),其中反应单元用其中反应单元用来放置反应介质。当污染的地下水流经反来放置反应介质。当污染的地下水流经反应单元时应单元时, ,污染物与反应介质接触得到处理。污染物与反应介质接触得到处理。可渗透性反应墙可安装成连续性反应单元可渗透性反应墙可安装成连续性反应单元( (图图13-13a) 13-13a) 和隔水漏斗一导水门系统和隔水漏斗一导水门系统( (图图13-13b)13-13b)。 由此可见由此可见, ,可渗透反应墙技术相当于将可渗透反应墙技术相当于将泵抽

60、泵抽+ +处理系统的反应处理部分直接放入了处理系统的反应处理部分直接放入了地下。由于地下水流动速度缓慢地下。由于地下水流动速度缓慢, ,污染物在污染物在反应单元中的停留时间较长反应单元中的停留时间较长, ,可以达到几个可以达到几个星期甚至更长星期甚至更长, ,处理效率大大提高处理效率大大提高, ,在某些情在某些情况下可达到况下可达到100%100%。然而。然而, ,若受污染的区域位若受污染的区域位置较深的话置较深的话, ,可渗透反应墙施工难度就会加可渗透反应墙施工难度就会加大且成本增高大且成本增高, ,此时可以考虑选用其他修复此时可以考虑选用其他修复技术。技术。 6 6 人工补给技术人工补给技