地下水污染(地下水污染修复技术)

5.1.1.1地下水污染的含义

关于水体污染的含义至今尚无统一的认识，目前普遍的看法主要有三种：一是认为水体在受到人类活动的影响后，改变了它的“自然”状况，也就是说，进入水体的某种物质的含量超过了水体的本底含量；二是认为某种污染物质进入水体后，使水体质量变劣，破坏了水体的原有用途；三是认为人类活动造成进入水体的物质数量超过了水体自净能力，导致水体质量恶化。

第一种看法是从绝对意义上来理解水体污染的，但是，人类活动已经大大地改变了自然环境，已难以找到“自然”状况的水。

目前，更多的人认为，进入水体污染物的数量超过了水体的自净能力，水质变劣，影响到水体用途才算是水体污染。

关于地下水污染的含义，目前影响比较大的有以下几种：

德国的Matthess（1982）认为：“受人类活动污染的地下水，是由人类活动直接或间接引起总溶解固体及总悬浮固体含量超过国内或国际上制定的饮用水和工业用水标准的最大允许浓度的地下水，不受人类活动影响的天然地下水，也可能含有超过标准的组分，在这种情况下，也可据其某些组分含量超过天然变化值的现象而定为污染。

”。

法国的Fried在《GroundwaterPollution》一书中提到：“污染是指地下水的物理、化学和生物特性的改变，从而限制或阻碍了地下水在各方面的利用。”。

美国学者米勒（Miller）在论述“污染”（contamination或pollution）时指出：“污染是指由于人类活动的结果使得天然水水质变到其适用性遭到破坏的程度。”。

Freeze和Cherry（1987）在《地下水》一书中指出：“凡是由于人类活动而导致进入水环境的溶解物，不管其浓度是否达到使水质明显恶化的程度都称为污染物（Contaminant），而把污染（Pollution）一词作为污染浓度已达到人们不能允许程度的水质状况的一个专门术语。

”。

前苏联水文地质学家E.Л.Mинкин认为，所谓水源地内地下水的污染是指除水源本身的影响之外，由于生产和生活条件各种因素的影响而直接或间接地使地下水质恶化，导致其全部或部分不能作为供水水源的情况。

他还指出，如果是由于TDS含量高的水在自然条件下扩展到开采水源地，或因TDS含量高的水与淡水含水层及地表水有水力联系而渗入到水源地时，便不能称为地下水污染，只说明水源地的取水量超过了其允许开采量，从而导致了地下水被疏干。

从上述所引用的一些论述中，可以发现一些相互矛盾的看法，主要分歧有两方面。

其一是污染标准问题：有人提出了明确的标准，即地下水中某些组分的浓度超过水质标准的现象称为地下水污染；有人只提一个抽象的标准，即地下水中某些组分浓度达到“不能允许的程度”或“适用性遭到破坏”等现象称为地下水污染。

其二是污染原因问题：有人认为，地下水污染是人类活动引起的特有现象，天然条件下形成的某些组分的富集和贫化现象均不能称为污染；而有的人认为，不管是人为活动引起的或者是天然形成的，只要浓度超过水质标准都称为地下水污染。

在天然地质环境及人类活动影响下，地下水中的某些组分都可能产生相对富集或相对贫化，都可能产生不合格的水质。

如果把这两种形成原因各异的现象统称为“地下水污染”，在科学上是不严谨的，在地下水资源保护的实用角度上，也是不可取的。

因为前者是在漫长的地质历史中形成的，其出现是不可防止的；而后者是在相对较短的人类历史中形成的，只要查清其原因及途径、采取相应措施是可以防止的。

因此，把上述两种原因所产生的现象从术语及含义上加以区别，从科学严谨性及实用性上都更可取一些。

在人类活动的影响下，地下水中某些组分浓度的变化总是处于由小到大的量变过程，在其浓度尚未超标之前，实际污染已经产生。

因此，把浓度超标以后才视为污染，失去了预防的意义。

当然，在判定地下水是否污染时，应该参考水质标准，但其目的并不是把它作为地下水污染的标准，而是根据它判别地下水水质是否朝着恶化的方向发展。

如朝着恶化方向发展，则视为“地下水污染”，反之不然。

尽管人们对水污染的含义的看法有差异，但在污染造成水体质量恶化这一方面是有共识的。

1984年5月11日第六届全国人民代表大会常务委员会通过的《中华人民共和国水污染防治法》对“水污染”给予了明确的说明：“水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象”。

因此，根据上述各种对“水污染”的论述和有关的法律，人们认为水体污染（地表水体污染和地下水体污染）较为合理的定义应该是：凡是在人类活动影响下，水质变化朝着恶化方向发展的现象，统称为“水污染”。

不管此种现象是否使水质恶化达到影响使用的程度，只要这种现象一旦发生，就应视为污染。

所以判定水体是否污染必须具备两个条件：第一，水质朝着恶化的方向发展；第二，这种变化是人类活动引起的。

5.1.1.2地下水污染的特征

地表水体和地下水由于储存、分布条件和环境上的差异，表现出不同的污染特征。

地表水体污染可视性强、易于发现；其循环周期短，易于净化和水质恢复。

地下水的污染特征是由地下水的储存特征决定的。

地下水储存于地表以下的含水层中，并在其中缓慢地运移，上部有一定厚度的包气带土层作为天然屏障，地面污染物在进入地下水之前，必须首先经过包气带土层。

上述特点使得地下水污染有如下特征：

（1）隐蔽性

由于污染是发生在地表以下的含水介质之中，因此常常是地下水已遭到相当程度的污染，但往往从表观上很难识别。

一般仍然表现为无色、无味，不能像地表水那样，从颜色及气味或鱼类等生物的死亡、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，其对人体的影响一般也是慢性的，不易觉察。

（2）难以逆转性

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，如果等待天然地下径流将污染物带走，则需要相当长的时间。

而且作为含水介质的砂土对很多污染物都具有吸附作用，使污染物的清除更加复杂困难。

即使在切断污染来源后，靠含水层本身的自然净化，少则需要十年、几十年，多则甚至需要上百年的时间。

（3）滞后性

滞后性表现在：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，会在一定程度上延缓潜水含水层的污染。

对于承压含水层，由于上部隔水层顶板的存在，污染物向下运移的速度会更加缓慢。

由于地下水是在多孔介质的微孔隙中进行缓慢的渗透，每日的实际运动距离常常在米的数量级上，因此地下水中污染物的运移、扩散是相当缓慢的。

地下水污染修复技术

环境污染的修复是指利用物理、化学、生物方法对土壤及水体中的重金属、有机污染进行治理，将有毒污染物转化为无毒物质，或减弱其毒性，从而减少污染物对生态系统和人体健康的负面影响。

目前，环境污染的修复主要集中在对土壤和地下水中重金属和有机污染的治理、海上石油污染的治理等方面。

（一）土壤污染的修复技术

土壤中污染物的类型较多，概括起来主要有：化学肥料、重金属及盐碱、放射元素（如铯、锶等）、农药以及其他人工合成有机化合物、大肠杆菌、结核杆菌、炭疽杆菌等有害微生物。

土壤中的污染物不仅能退化土壤肥力，降低农作物的产量和品质，恶化水质，同时也能通过土-植物系统，经食物链进入人体，直接危及人体健康。

特别是土壤中的重金属污染物具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，因此，土壤中重金属污染的治理是目前国内外环境科学研究的热点课题。

主要修复技术为：

1.土壤污染的化学修复

利用改良剂、抑制剂等降低土壤重金属污染物的水溶性、扩散性，或利用表面活性剂和有机溶剂改进土壤中有机污染物的亲水性，从而达到降低污染物的毒性或去除污染物的目的。

例如通过向污染土壤中施加石灰，调节土壤的pH值，促使重金属生成氢氧化物沉淀。

或添加沸石、膨润土等吸附能力较大的粘土矿物，以净化土壤中的重金属。

由于重金属的氢氧化物和被胶体吸附的重金属不稳定，在一定的情况下，被吸附的重金属还会释放出来，因此，重金属的化学修复还不能从根本上解决土壤中重金属的污染问题。

表面活性剂和有机溶剂的清洗效果与本身的物化性质、土壤的吸附作用等因素有关。

相对来讲，利用粘土矿物和生物表面活性剂对土壤中有机污染物的去除效果更好。

2.土壤污染的生物修复

土壤污染的生物修复包括有机污染的微生物修复和金属污染的植物修复两种，其中植物修复是一种有效的、低成本的处理金属污染的新方法。

土壤污染的微生物修复是在一定条件下，利用自然或人工培养的特殊微生物降解土壤中的有机污染物。

目前，土壤污染的微生物修复包括原位生物和易位生物两种类型。

原位生物修复是在污染土壤的原地或不搅动土壤，通过添加营养物，接种特殊微生物菌种和供氧等方式进行的。

易位生物修复是把污染土壤挖出，将土层堆起或放进反应器中，通过添加营养物、供气、供水等措施，提高对污染物的去除效果，但是，这种技术的成本高。

土壤污染的植物修复是利用自然生长的植物或遗传工程培育的植物来吸收、挥发、稳定土壤中的金属污染物。

土壤污染的植物修复方法主要有三种：植物吸收、植物挥发和植物稳定。

植物吸收是指通过植物的根系，将土壤中的金属元素吸收到植物体内，然后收割植物，易地处理，并可采用萃取等方法回收有经济价值的金属。

这种方法对重金属的去除最彻底。

植物挥发是通过植物的吸收、积累、挥发作用来去除土壤中一些具有挥发性的金属污染物，如土壤中的Hg、Se都可通过植物将其转化为挥发态的Hg和Se，进而降低其毒性。

植物稳定是通过植物根部表面的吸收和沉淀来固定金属，或通过根际空间pH值的变化改变有害元素的化学形态，降低其污染的功能。

在实际应用过程中，应将植物修复与化学修复结合起来，以提高去除土壤中金属元素的效果。

（二）地下水污染的修复

地表水和土壤的污染，对地下水水质常构成严重的威胁。

地下水的污染源主要有工业污染、农业污染、城镇生活污染、采矿污染等人为污染和降雨、径流等自然污染。

地下水中的污染物类型主要有金属、有机物、硝酸盐、氯化物等。

地下水污染的特点是：具有隐蔽性，在地表很难观察，而且地下水一旦被污染，在短期内很难修复。

由于地下水的流动缓慢，光靠自然净化来去除地下水中的污染物所需的时间较长。

目前，地下水污染的生物修复主要有两种形式：一是原地生物修复，主要是采用向地下水注入加压空气和营养物来加强地下水的自净化能力，或向地下水中加入表面活性剂，增加有机物的溶解度。

或是利用水中的微生物来消除污染物。

二是将地下水抽出，在地表进行生化处理，然后再回注到地下，进而达到对地下水污染进行修复的目的。