地下水污染的控制與修復(fù)課件

地下水污染控制與修復(fù)趙勇勝吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院2007年5月1可編輯課件PPT一、地下水污染的預(yù)防地下水污染的預(yù)警系統(tǒng)地下水污染的防治規(guī)劃二、地下水污染場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)、控制和管理國(guó)際上地下水污染場(chǎng)地的管理地下水污染場(chǎng)地管理法規(guī)的建立三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)異位處理技術(shù)原位修復(fù)技術(shù)地下水污染修復(fù)技術(shù)效果分析地下水污染修復(fù)的終點(diǎn)四、地下水污染控制與修復(fù)的基本原則五、地下水污染調(diào)查的幾點(diǎn)思考六、結(jié)語(yǔ)內(nèi)容2可編輯課件PPT根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，地下水一旦遭受污染，它的治理和恢復(fù)是非常困難的，治理費(fèi)用巨大，所需的時(shí)間很長(zhǎng)。如美國(guó)的超級(jí)基金（Superfund）項(xiàng)目是世界上規(guī)模最大、投資最多的環(huán)境污染修復(fù)計(jì)劃，在20世紀(jì)的最后近20年里，美國(guó)在土壤和含水層污染治理方面的費(fèi)用達(dá)到7500億美元，僅清理油滲漏造成的土壤和地下水的污染費(fèi)用就達(dá)1600億美元，所以地下水污染應(yīng)以預(yù)防和控制為主。一、地下水污染的預(yù)防3可編輯課件PPT地下水污染的預(yù)警系統(tǒng)地下水污染預(yù)警是指當(dāng)自然力或人類活動(dòng)作用于地下水環(huán)境時(shí)，對(duì)地下水及其環(huán)境發(fā)生的影響變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)，并確定其變化趨勢(shì)及速度的動(dòng)態(tài)過(guò)程后，適時(shí)給出相應(yīng)級(jí)別的警戒信息，達(dá)到地下水污染預(yù)防的目的。根據(jù)預(yù)警理論，利用隨機(jī)、非確定性模型對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)警，建立計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，為合理利用和管理地下水資源提供依據(jù)。通過(guò)開(kāi)發(fā)地下水的預(yù)警系統(tǒng)軟件，使地下水監(jiān)測(cè)資料的分析具有實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，同時(shí)也加強(qiáng)了地下水監(jiān)測(cè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的服務(wù)。此外還可以利用這一系統(tǒng)進(jìn)行反饋分析，為地下水資源的保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用提供決策支持。一、地下水污染的預(yù)防4可編輯課件PPT一、地下水污染的預(yù)防5可編輯課件PPT地下水污染的防治規(guī)劃優(yōu)先保護(hù)地下水飲用水源地，保護(hù)地下水現(xiàn)狀使用功能，地下水系統(tǒng)保護(hù)完整性，地下水和地表水統(tǒng)籌兼顧。評(píng)價(jià)地下水現(xiàn)實(shí)和潛在（或規(guī)劃用途）利用價(jià)值，各種利用功能地下水空間分布。制定國(guó)家地下水污染防治區(qū)劃方案，確定重點(diǎn)流域、重點(diǎn)地區(qū)開(kāi)展地下水污染防治區(qū)劃。確定地下水污染防治的分帶，確定不同分帶的污染防治等級(jí)。劃分地下水污染防治的敏感帶、緩沖帶和一般帶，并根據(jù)不同帶提出相應(yīng)的污染預(yù)防和控制措施。

一、地下水污染的預(yù)防6可編輯課件PPT國(guó)際上地下水污染場(chǎng)地的管理發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)地下水污染的監(jiān)測(cè)、控制和管理非常嚴(yán)格，已經(jīng)形成了系統(tǒng)的法律法規(guī)來(lái)約束污染排放者的行為。從地下水污染的監(jiān)測(cè)，到污染的控制和修復(fù)都有具體的要求和標(biāo)準(zhǔn)?；陲L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的污染場(chǎng)地控制和修復(fù)，對(duì)地下水污染場(chǎng)地進(jìn)行人體健康或生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果，最終確定地下水污染場(chǎng)地是否需要進(jìn)行修復(fù)，采用何種技術(shù)進(jìn)行修復(fù)等。制定“地下水污染管制標(biāo)準(zhǔn)”、“地下水污染整治基準(zhǔn)”等法規(guī)，以法律的形式來(lái)規(guī)范地下水污染場(chǎng)地的管理工作。二、地下水污染場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)、控制和管理7可編輯課件PPT一些國(guó)家和地區(qū)地下水污染場(chǎng)地的管理

制定土壤及地下水污染整治法，對(duì)地下水污染場(chǎng)地實(shí)行較為嚴(yán)格的管理。二、地下水污染場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)、控制和管理地下水污染監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)地下水污染管制標(biāo)準(zhǔn)地下水污染整治基準(zhǔn)必須進(jìn)行地下水污染監(jiān)測(cè)的污染物濃度。進(jìn)行地下水污染管制的限度。超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)列為污染控制場(chǎng)址進(jìn)行地下水污染整治的污染物限度。8可編輯課件PPT臺(tái)灣地區(qū)地下水污染場(chǎng)地的管理

地下水污染管制標(biāo)準(zhǔn)重金屬8項(xiàng)：砷、鎘、鉻、銅、鉛、汞、鎳、鋅單環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?項(xiàng)：苯、甲苯多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?項(xiàng)：奈氯化碳?xì)浠衔?4項(xiàng)：四氯化碳、氯苯、氯仿、氯甲烷、1,4-二氯苯、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烯、順-1,2-二氯乙烯、反-1,2-二氯乙烯、總酚、四氯乙烯、三氯乙烯、氯乙烯農(nóng)藥8項(xiàng)：2,4-地、加保扶、可氯丹、大利松、達(dá)馬松、巴拉刈、巴拉松、毒殺芬一般項(xiàng)目2項(xiàng)：硝酸鹽氮（以氮計(jì)）、亞硝酸鹽氮（以氮計(jì)）二、地下水污染場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)、控制和管理9可編輯課件PPT我國(guó)地下水污染場(chǎng)地管理法規(guī)的建立我國(guó)目前已經(jīng)開(kāi)展了地下水污染的大調(diào)查，污染調(diào)查為地下水污染的控制和治理、地下水污染場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)和管理提供了基礎(chǔ)依據(jù)。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，今后我國(guó)必然面臨地下水污染場(chǎng)地的控制和修復(fù)問(wèn)題。所以，需要我們及早開(kāi)展相關(guān)的研究工作，探討符合中國(guó)實(shí)際情況的地下水污染場(chǎng)地控制和修復(fù)的方法和技術(shù)。特別是首先要研究確定地下水污染場(chǎng)地控制、管理的法律法規(guī)，需要確定采用基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的污染場(chǎng)地管理還是基于制定一系列的控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行管理。有了地下水污染場(chǎng)地管理的法規(guī)，才能夠保證這項(xiàng)工作的后續(xù)開(kāi)展，包括地下水污染控制和修復(fù)技術(shù)的確定等。二、地下水污染場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)、控制和管理10可編輯課件PPT地下水污染場(chǎng)地的控制技術(shù)屏障法恢復(fù)收集法水動(dòng)力場(chǎng)綜合方法三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)11可編輯課件PPT水力屏障法示意圖三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)12可編輯課件PPT恢復(fù)收集法示意圖三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)13可編輯課件PPT地下水污染場(chǎng)地的修復(fù)技術(shù)異位修復(fù)技術(shù)污染土體開(kāi)挖抽取-處理原位修復(fù)技術(shù)污染土壤氣體提取法井中汽提方法空氣攪動(dòng)法原位沖洗處理墻/反應(yīng)帶方法原位微生物處理自然衰減方法植物處理方法三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)14可編輯課件PPT1.異位處理技術(shù)

污染土體開(kāi)挖方法對(duì)于污染范圍較小的情形，可以采用開(kāi)挖污染源處的污染土體，然后進(jìn)行處理的方法來(lái)去除污染源。這一方法對(duì)于地下水污染的控制和治理效果很好，但對(duì)于污染面積較大的場(chǎng)地，污染土體的開(kāi)挖去除往往不現(xiàn)實(shí)，難以進(jìn)行。抽?。幚矸椒?/p>

先抽取已污染的地下水，然后在地表進(jìn)行處理的方法。通過(guò)不斷的抽取污染地下水，使污染暈的范圍和污染程度逐漸減小，并使含水層介質(zhì)中的污染質(zhì)通過(guò)向水中轉(zhuǎn)化而得到清除。目前，抽?。幚矸椒ū粦?yīng)用于地下環(huán)境中易溶污染質(zhì)的恢復(fù)和治理。有時(shí)需要注入表面活性劑來(lái)增強(qiáng)吸附在地層介質(zhì)顆粒上的有機(jī)污染物的溶解性能，從而加快抽取—處理的速度。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)15可編輯課件PPT三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)AirStrippingG.A.C.U.V.Oxidationetc.16可編輯課件PPT17可編輯課件PPT抽水前地下水流場(chǎng)圖(2006.3.8)18可編輯課件PPT抽水后地下水流場(chǎng)圖(2006.4.2)19可編輯課件PPT抽水井硝基苯濃度變化（2-5）

抽水井苯濃度變化（2-5）抽水井苯胺濃度變化（2-5）20可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)污染土壤氣體提取法

污染土壤氣體提取法(SVE)是對(duì)土壤揮發(fā)性有機(jī)污染進(jìn)行原地恢復(fù)、處理的一種新的方法，它用來(lái)處理包氣帶中巖石介質(zhì)的污染問(wèn)題。使包氣帶土(或土－水)中的污染質(zhì)進(jìn)入氣相，進(jìn)而排出。微生物排氣法（Bioventing），也是SVE的一種方法，它是在包氣帶中注入和抽取空氣以增加地下氧氣濃度，加速非飽和帶微生物的降解。本方法可應(yīng)用于所有可降解的污染物，但實(shí)際常應(yīng)用于石油碳?xì)浠衔镂廴镜闹卫?，而且已?jīng)有成功的實(shí)例。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)21可編輯課件PPT三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)真空抽提鼓風(fēng)機(jī)污染氣體未污染氣體處理填充介質(zhì)原位處理技術(shù)井中汽提方法使地下水在井中進(jìn)行循環(huán)，揮發(fā)性有機(jī)物VOCs汽化，污染氣體可以抽取在地表處理或進(jìn)入包氣帶用微生物降解。22可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)空氣攪動(dòng)法空氣攪動(dòng)方法包括：在含水層中注入氣體（通常為空氣或氧氣）使地下水中污染物汽化，同時(shí)用增加地下氧氣濃度的方法加速飽和帶、非飽和帶中的微生物降解作用。汽化后的污染物進(jìn)入包氣帶，可用SVE系統(tǒng)進(jìn)行處理。有時(shí)這種方法也稱為微生物攪動(dòng)（biosparging）用來(lái)強(qiáng)調(diào)微生物過(guò)程或表明微生物處理為主，揮發(fā)為輔的過(guò)程?？諝鈹噭?dòng)方法可以用來(lái)處理土壤、地下水中大量的揮發(fā)性、半揮發(fā)性污染物，如汽油、與BTEX成份有關(guān)的其它燃料，以及氯化溶劑。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)23可編輯課件PPT三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)24可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)原位沖洗把液體注入或滲入土壤、地下水污染帶，在下游抽取地下水和沖洗混合液，然后再注入地下或進(jìn)行地上處理。沖洗液可是水、表面活性劑、潛溶劑或其它物質(zhì)。這種方法由于加強(qiáng)了對(duì)空隙的沖洗效果和作用，從而可以增大傳統(tǒng)抽取-處理方法的處理效果。該方法的應(yīng)用的成功與具體場(chǎng)地的情況密切相關(guān)。雖然該處理方法不受污染深度和位置的限制，但需要事先進(jìn)行大量的資料收集和可行性研究。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)25可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)處理墻/反應(yīng)帶方法在污染源的下游開(kāi)挖溝槽，然后充填反應(yīng)介質(zhì)，與流經(jīng)的污染地下水進(jìn)行反應(yīng)，使污染物得到處理。用于反應(yīng)的充填介質(zhì)可以包括零價(jià)鐵、微生物、活性碳、泥炭、蒙脫石、石灰、鋸屑或其它物質(zhì)。在處理墻中污染物的反應(yīng)包括降解、吸附和沉淀等。有時(shí)，為了使污染了的地下水能夠充分與處理墻的介質(zhì)發(fā)生作用，往往采用“狹道和閘門(mén)”（funnelandgate）方法。Suthersan等（2002）采用地下反應(yīng)帶的方法來(lái)處理污染了的地下水，利用注入井在污染源的下游地帶注入反應(yīng)介質(zhì)，形成一個(gè)“污染物的反應(yīng)帶”，污染物與注入的介質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)和生物化學(xué)作用而使地下水中的污染物得以阻截、固定或降解。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)26可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)原位微生物處理如果微生物的選擇、控制和營(yíng)養(yǎng)的配比適當(dāng)?shù)脑?，幾乎所有的有機(jī)污染質(zhì)都可以被微生物降解。從二十世紀(jì)七十年代開(kāi)始，人們進(jìn)行污染含水層的微生物原位處理的研究，目前已有許多利用微生物進(jìn)行原地處理的實(shí)例。絕大多數(shù)的微生物原位處理采用的是好氧模式(不排除特殊情況下的厭氧處理方法)。地下水中雖然具有氧氣含量，但遠(yuǎn)不夠微生物處理的需求。例如氧化1mg的汽油污染質(zhì)在理論上需要2.5mg的氧氣。因此這一處理方法需要把氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)注入地下。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)27可編輯課件PPT三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),空氣等28可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)自然衰減方法當(dāng)有機(jī)污染物泄漏進(jìn)入土壤或地下水中，會(huì)存在一些天然過(guò)程來(lái)分解和改變這些化學(xué)物質(zhì)。這些過(guò)程統(tǒng)稱為自然衰減（Naturalattenuation），它包括土壤顆粒的吸附、污染質(zhì)的微生物降解、在地下水中的稀釋和彌散。由于土壤顆粒的吸附，使一些污染物不會(huì)遷移到場(chǎng)地以外，微生物降解是污染物分解的重要作用。稀釋和彌散雖不能分解污染物，但可以有效地降低許多場(chǎng)地的污染風(fēng)險(xiǎn)。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)29可編輯課件PPT三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)30可編輯課件PPT2.原位處理技術(shù)植物處理方法使用植物來(lái)凈化污染了的土壤和地下水。其優(yōu)點(diǎn)是利用植物天然能力去吸收、聚積和降解土壤和水環(huán)境中的污染物。研究結(jié)果表明，植物過(guò)程處理方法可應(yīng)用于多種污染物的處理，包括多數(shù)金屬和放射性物質(zhì)，各種有機(jī)化合物（如氯化溶劑、BTEX、PCBs、PAHs、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑炸藥、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和表面活性劑）。根據(jù)資料，該方法適用于大面積低到中等表面土層（0-3英尺）污染的治理;以及大量的水體低濃度污染問(wèn)題，而且處理目標(biāo)要求也不十分嚴(yán)格的情形。有五種植物處理方法：植物根部吸收法、植物吸取法、植物轉(zhuǎn)化法、植物激化或植物輔助下的微生物降解、植物穩(wěn)定方法。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)31可編輯課件PPT3.地下水污染修復(fù)技術(shù)效果分析當(dāng)污染物泄漏量較大，在污染初期采用抽?。幚矸椒ǚ浅Ｓ行?，能夠極大程度地減輕污染，去除污染物。但在地下水污染修復(fù)的后期，抽?。幚矸椒ǖ男Ч絹?lái)越差。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)修復(fù)方法污染暈控制效果

修復(fù)效果

修復(fù)時(shí)間

相對(duì)修復(fù)費(fèi)用

抽取處理法（初期）好好長(zhǎng)低抽取處理法（后期）好差長(zhǎng)中等原位生物修復(fù)差中等幾年中等土壤沖洗/表面活性劑沖洗差中等中等中等植物修復(fù)中等中等長(zhǎng)低有監(jiān)測(cè)的自然衰減差中等長(zhǎng)低32可編輯課件PPT4.地下水污染修復(fù)的終點(diǎn)污染修復(fù)的終點(diǎn)（Remediationendpoints）或修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地下水污染場(chǎng)地的修復(fù)非常重要?；诮】碉L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上制定，不同場(chǎng)地可不同；綜合考慮飲用水標(biāo)準(zhǔn)等，制定統(tǒng)一的地下水污染的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)如在美國(guó)不同的州其地下水污染的修復(fù)有不同的法規(guī)。但總體上來(lái)說(shuō)，地下水污染的清除標(biāo)準(zhǔn)（CleanupStandard）是以地下飲用水中化學(xué)物質(zhì)的最大污染水平（MCLs）、以及非強(qiáng)制性的基于感觀考慮的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（SDWR）等現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，在進(jìn)行毒理分析、污染風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)上制定的。三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)33可編輯課件PPT美國(guó)馬里蘭州部分污染物的土壤、地下水污染清除標(biāo)準(zhǔn)三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)污染物地下水（mg/L）土壤（mg/kg）居住用地非居住用地防止地下水污染苯5.0E-031.2E+011.0E+025.0E-03甲苯1.0E+001.6E+034.1E+048.8E+00乙苯7.0E-017.8E+022.0E+041.5E+01二甲苯1.0E+011.6E+044.1E+051.7E+02四氯乙烯5.0E-031.2E+011.1E+024.8E-021，1，1-三氯乙烯2.0E-012.2E+035.7E+046.0E+01氯乙烯2.0E-039.0E-027.9E+005.0E-03三溴甲烷8.0E-028.1E+017.2E+026.7E-02四氯化碳5.0E-034.9E+004.4E+015.0E-03苊3.7E-024.7E+021.2E+041.0E+02蒽1.8E-012.3E+036.1E+044.7E+02芴2.4E-023.1E+028.2E+031.4E+02萘1.0E-021.6E+024.1E+033.3E-01菲1.8E-012.3E+036.1E+044.7E+02酚2.2E+004.7E+031.2E+051.3E+02甲基汞3.7E-047.8E-012.0E+01

硝基苯2.0E-023.9E+001.0E+026.7E-01阿特拉津3.0E-032.9E+002.6E+018.8E-03艾氏劑8.0E-053.8E-023.4E-017.7E-034,4'-DDT2.0E-041.9E+001.7E+011.2E+00狄氏劑8.0E-054.0E-023.6E-014.0E-03毒殺芬3.0E-035.8E-015.2E+006.3E-0134可編輯課件PPT美國(guó)馬里蘭州部分污染物的土壤、地下水污染清除標(biāo)準(zhǔn)三、地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù)污染物地下水（mg/L）土壤（mg/kg）居住用地非居住用地防止地下水污染砷5.0E-022.0E+003.8E+00--鋇2.0E+005.5E+021.4E+04--鎘5.0E-033.9E+001.0E+02--鉻（III）5.5E+031.2E+043.1E+05--鉻（VI）1.0E-012.3E+016.1E+02--銅1.3E+003.1E+028.2E+03--鐵3.0E-012.3E+036.1E+04--鉛1.5E-024.0E+024.0E+02--鎂5.0E-021.6E+024.1E+03--汞2.0E-031.0E-011.2E-01--鎳7.3E-021.6E+024.1E+03--硒5.0E-023.9E+011.0E+03--錫2.2E+004.7E+031.2E+05--鋅1.1E+002.3E+036.1E+04--氰化物2.0E-011.6E+024.1E+03--汽油有機(jī)物范圍*4.7E-022.3E+026.2E+02--柴油有機(jī)物范圍*4.7E-022.3E+026.2E+02--35可編輯課件PPT（1）污染源的去除是關(guān)鍵。污染地下水的控制和治理的關(guān)鍵首先是去除和清理污染源，切斷進(jìn)入地下含水層中的污染物來(lái)源，為后續(xù)的污染治理奠定基礎(chǔ)。（2）污染暈的控制是前提。在地下水污染的修復(fù)過(guò)程中，要防止地下水污染的進(jìn)一步擴(kuò)展，使污染面積增大。發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，污染地下水的修復(fù)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，因此，采取科學(xué)的方法和技術(shù)控制污染暈的擴(kuò)展，