水環(huán)境污染的控制與修復(fù)

水土環(huán)境污染的控制與修復(fù)汪建飛

2003年10月

●引言●我國地下水、土壤的污染問題●水土污染的預(yù)防和控制●水土污染的恢復(fù)治理●地下水污染的基礎(chǔ)理論研究●結(jié)論與建議0.引言●土壤和地下水的污染問題十分嚴重和普遍●地下水和土壤一旦遭受污染，治理和恢復(fù)非常困難

●很難監(jiān)測發(fā)現(xiàn)●累積和滯后效應(yīng)●污染具有復(fù)雜性、隱蔽性和難以恢復(fù)的特點

1.我國地下水、土壤的污染問題（1）對于地下水、土壤的污染，還沒有進行有效的管理，造成了嚴重的污染。（2）沒有系統(tǒng)、全面的地下水、土壤污染的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對整體污染的現(xiàn)狀和趨勢不清。（3）對于地下水、土壤的污染沒有完善的法規(guī)制度（4）例行的污染監(jiān)測分析項目不能適應(yīng)快速的經(jīng)濟發(fā)展，給飲用水的安全帶來了潛在的危險。2.水、土污染的預(yù)防和控制（1）污染預(yù)防控制的行政法規(guī)手段法律和法規(guī)是污染預(yù)防和控制的關(guān)鍵，包括：污染物排放的限制、廢物的減量化、資源化和無害化等等行政法規(guī)手段是環(huán)境污染預(yù)防和控制的驅(qū)動力

（2）地下水的脆弱性評價

地下水的脆弱性評價是地下水開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境規(guī)劃的依據(jù)，它包括了含水層被污染的敏感性和污染泄漏的潛在風(fēng)險。

國外現(xiàn)狀與存在問題2.水、土污染的預(yù)防和控制（3）地下水的預(yù)警系統(tǒng)利用地下水的長期動態(tài)監(jiān)測資料（量和質(zhì)），根據(jù)預(yù)警理論建立地下水的狀態(tài)和趨勢預(yù)警模型，并進行預(yù)警。為地下水的可持續(xù)利用提供決策支持。

數(shù)值模型：確定性的模型，要求有高的水文地質(zhì)研究程度，是強有力的方法；

預(yù)警系統(tǒng)：非確定性的模型，要求有空間和時間上的系列資料，具有實時性、動態(tài)性的特點。

3.水、土污染的恢復(fù)治理（1）點源、非點源污染點源污染包括：固體廢物場地、地下儲存罐（UST）和管道泄漏污染等。其中以固體廢物場地、地下儲存罐的污染問題最為突出。非點源污染主要來自許多擴散性的污染來源。如降水或融雪水在徑流過程中攜帶污染物，最后進入地表水和地下水中、以及農(nóng)業(yè)灌溉導(dǎo)致的化肥、除草劑、農(nóng)藥污染等?！窆腆w廢物填埋場的污染●農(nóng)業(yè)灌溉對土壤和地下水的污染3.水、土污染的恢復(fù)治理固體廢物填埋處理的研究

（a）場地的選擇、評價;（b）土壤、地下水污染的監(jiān)測和分析;（c）垃圾場地環(huán)境污染的模擬預(yù)報;（d）污染場地的控制和治理措施等3.水、土污染的恢復(fù)治理（2）污染場地的原位修復(fù)方法和技術(shù)異位（exsitu）處理方法：如抽取－處理方法(Pumpandtreat)，即把污染了的地下水抽取出來，然后再利用物理、化學(xué)或生物學(xué)的方法進行處理；3.水、土污染的恢復(fù)治理（2）污染場地的原位修復(fù)方法和技術(shù)原位（insitu）處理方法：污染土壤氣體提取法(SVE)

井中汽提（In-wellVaporStripping）方法空氣攪動法（AirSparging）

原位沖洗加熱方法處理墻方法原位穩(wěn)定—固化方法電動力學(xué)方法原位微生物處理方法植物處理方法等等

3.水、土污染的恢復(fù)治理地下可滲透反應(yīng)屏障（PRB）技術(shù)

PRB是一個填充有活性反應(yīng)介質(zhì)材料的被動反應(yīng)區(qū)，當污染地下水通過時污染物質(zhì)能被降解或固定。污染物質(zhì)依靠自然水力運輸通過預(yù)先設(shè)計好的介質(zhì)時，介質(zhì)對溶解的有機物、金屬、核素及其他污染物進行降解、吸附、沉淀或去除。屏障中含有可降解揮發(fā)性有機物的還原劑、固定金屬的螯(絡(luò))合劑、還有可提供微生物生長繁殖所需要的營養(yǎng)物和氧氣、用以增強生物處理的其他物質(zhì)等。3.水、土污染的恢復(fù)治理自然衰減（NA）及本能修復(fù)方法自然衰減（naturalattenuation）是指在沒有人為作用的情況下，環(huán)境中的一些自然過程使污染物的質(zhì)量、毒性、遷移能力、體積和濃度減少。這些作用過程包括：生物降解、彌散、稀釋、吸附、揮發(fā)，以及化學(xué)和生物化學(xué)穩(wěn)定作用等。

在環(huán)境污染的治理中，人們很少考慮環(huán)境的這一特性。實際上，許多污染物在土壤和地下水中的自然衰減是快速的，有的甚至超過了工程治理去除的速度（PatrickV.Brady和RobertD.Waters,2000）。

污染場地的自然衰減3.水、土污染的恢復(fù)治理自然衰減（NA）及本能修復(fù)方法污染場地的本能修復(fù)方法（intrinsicremediation），即通過對污染場地天然衰減能力的研究，尋求能夠增強環(huán)境對污染物衰減能力的方法和措施，如改變場地的水文地質(zhì)、地球化學(xué)、以及微生物學(xué)條件，以增強污染物的衰減能力。3.水、土污染的恢復(fù)治理（3）地下水資源可持續(xù)利用及其對生態(tài)環(huán)境影響●水資源的管理、優(yōu)化和決策水資源供需目標、經(jīng)濟目標，生態(tài)環(huán)境目標?！癫捎萌斯し椒▽λY源進行調(diào)節(jié)以達到最優(yōu)化，如人工補給地下水等?！窆?jié)約用水，開展節(jié)水方法技術(shù)的研究工作?！駥μ烊涣淤|(zhì)地下水的改良和再利用技術(shù)4.地下水污染的基礎(chǔ)理論研究(1)多相流理論研究;(2)非確定性模型理論;(3)溶質(zhì)在地下環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化理論

4.地下水污染的基礎(chǔ)理論研究(1)多相流理論研究

●包氣帶水流和溶質(zhì)運移●NAPL(NonaqueousPhaseLiquid)污染存在的問題：

●使用達西定律描述氣體的運動●氣相運移的模型在實際應(yīng)用中的不確定性●在非飽和帶中，S-k-p關(guān)系的確定上述各方面的工作都可以是未來研究的課題，任何重大的突破都對水流模型和溶質(zhì)遷移模型帶來新的飛躍。

4.地下水污染的基礎(chǔ)理論研究(2)非確定性模型理論●地下水水流和污染質(zhì)運移模型存在著非確定性●目前使用的解析模型、數(shù)值模型的模擬結(jié)果的準確程度也值得探討（W.Kinzelbach，1998）

●非確定性模型的重要性4.地下水污染的基礎(chǔ)理論研究(3)溶質(zhì)在地下環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化理論

溶質(zhì)（污染質(zhì)）在地下水中的運移受多種因素的影響：對流、彌散和化學(xué)反應(yīng)等。●在彌散理論方面，在微觀彌散過程、宏觀彌散以及尺度效應(yīng)等方面還有許多問題有待解決?！裨谖廴举|(zhì)與介質(zhì)的作用方面，有待于解決的難題就更多一些，如：采用熱力學(xué)理論還是化學(xué)動力學(xué)方法研究污染質(zhì)與介質(zhì)的作用;如何定量的描述作用的過程;微生物反應(yīng)過程;反應(yīng)參數(shù)的選擇和獲取;與對流-彌散模型的偶合等等。

5.結(jié)論與建議●土壤、地下水污染具有復(fù)雜性、隱蔽性和污染治理難度大、費用高、時間長的特點，因而帶來的問題也比較嚴重。●我國土壤和地下水