淺析地下水污染現(xiàn)狀及修復技術(shù)

葉粵婷，方宏萍，張美崎，嚴 容

(貴州理工學院，貴州 貴陽 550003)

0 引言

地下水是對人類最有用的淡水資源之一，對于農(nóng)業(yè)，林業(yè)、漁業(yè)、畜牧業(yè)等方面都有著極大的作用，也是維持地球水系統(tǒng)平衡的重要保障。近年來，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展以及人口的不斷增加對地下水造成了一定程度的影響，地下水污染也日益嚴重。過度開發(fā)和利用地下水會給人類帶來許多危害，如淡水資源被污染后，如果被人類飲用，會引發(fā)疾?。坏叵滤_發(fā)會導致土質(zhì)穩(wěn)定性變差，從而導致建筑地基不穩(wěn)定；農(nóng)業(yè)灌溉時農(nóng)作物被污染。因此地下水的治理迫在眉睫。

1 地下水污染現(xiàn)狀

我國地下水污染已成為普遍現(xiàn)象，地下水污染的總體特征表現(xiàn)為污染源點多污染面廣，污染源難以發(fā)現(xiàn)，污染源和污染途徑很難查明，防治難度大，并且污染源具有隱蔽性、滯后性和復雜性。目前，我國地下水污染主要以酸化為主，重金屬污染多，鹽化、硬化等情況普遍[1]。2017年，全國5 100個水質(zhì)監(jiān)測點位中，地下水較差級和極差級占比近七成。污染源為多復合型，已經(jīng)呈現(xiàn)出由城市向農(nóng)村蔓延、由東部向西部擴散、由局部向區(qū)域擴展、由點向面發(fā)展的趨勢[2]。

近些年來，地下水的開采和利用迅速增加。目前，近400個大中小城市的供水來源于地下水，地下水中45%左右是用于農(nóng)業(yè)耕地進行灌溉的。地下水的污染會導致重金屬以及放射性化學物質(zhì)的富集，長期飲用或間接食用由被污染的地下水種植的蔬菜，會引起癌癥、心腦血管硬化、神經(jīng)炎等疾病，對人體健康造成嚴重影響。在開發(fā)過程中地下水資源被污染，地下水環(huán)境被破壞都會導致優(yōu)質(zhì)地下水的減少。地下水的污染問題越來越嚴重，對我國地下水的水質(zhì)產(chǎn)生了不利的影響。

2 地下水污染主要途徑

我國地下水污染主要包含工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、生活污染和自然污染。

2.1 工業(yè)污染

對于地下水污染來說，其中工業(yè)污染是最重要的一部分。各種類型工廠的建設(shè)、生產(chǎn)等都會給地下水帶來一定程度上的影響，含有機物質(zhì)的污水排放對地下水的影響尤為嚴重。汞、鉛等重金屬污染物對土壤以及地下水的影響也是極為嚴重的，被污染的水體會對地下水環(huán)境造成一定程度的影響，尤其對人的身體健康會產(chǎn)生嚴重的危害。

2.2 農(nóng)業(yè)污染

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用大量的化學物品，未被吸收的化學物質(zhì)浸入地層當中，會隨著地表浸透到地下水當中，進而對地下水造成污染。改革開放以來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，化肥的使用量逐漸增多，據(jù)統(tǒng)計對農(nóng)作物所使用的化學用品農(nóng)作物所吸收的僅有4%，剩下未被吸收的就會對地下水造成污染。

2.3 生活污染

最近幾年我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級，服務(wù)業(yè)比重不斷增加，隨之產(chǎn)生大量的生活垃圾，而在垃圾降解的過程中，會產(chǎn)生污染物質(zhì)，以及大量的垃圾滲濾液；并且在日常生活中產(chǎn)生的生活污水，沒有經(jīng)過系統(tǒng)的處理排放，生活污水和垃圾滲濾液浸入地下水，也會導致地下水被污染。

2.4 自然污染

自然污染是因為自然水體中本身就富含大量的礦物質(zhì)和化學元素，在地下水補給和流出的時候，江河受污染的水體流入地下水，使地下水受到污染。

3 地下水污染修復技術(shù)

3.1 異位修復技術(shù)

異位修復技術(shù)又稱為抽出處理技術(shù)，是指將藏在地下的受到污染的地下水抽到表面進行處理的技術(shù)。通過不斷地抽取被污染的地下水，使污染的范圍和程度減小，并使含水層介質(zhì)中的污染物通過向水中轉(zhuǎn)化而得到清除。異位修復技術(shù)短期內(nèi)處理量大、處理效率高，由于其成本比較高、容易反彈，不利于長期使用[3-4]。異位修復法包括了生物降解法、沉淀法、離子交換法、物理吸附法、化學氧化法和膜分離法。我們可以根據(jù)地下水中污染物的不同選擇相應(yīng)的處理技術(shù)。最新研究發(fā)現(xiàn)石墨烯能夠?qū)⒈晃廴镜乃w進行吸附處理[5]，其吸附能力較強，能夠有效去除受污染水體中的污染物。

3.2 原位修復技術(shù)

原位修復技術(shù)是指不改變地下水的位置，通過機械、化學、生物等方法對地下水污染進行修復。原位修復技術(shù)不需要將被污染的水抽離地下，減少了經(jīng)費和地表處理設(shè)施，也最大程度的減少了污染物在空氣中的暴露，在地下水修復領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)機理的不同可將其分為物理修復、生物修復、化學修復和滲透反應(yīng)墻修復技術(shù)[6]。

3.2.1 物理修復技術(shù)

目前地下水原位修復常用的物理修復技術(shù)包括曝氣技術(shù)和原位電動修復技術(shù)。

(1)曝氣技術(shù)

曝氣法是將空氣注入污染區(qū)域下，將有機物從地下水中解析到空氣流并引到地面上進行處理，從而達到除去污染物的目的。地下水除鐵方法用的最廣的是曝氣氧化法，在水中鐵以二價鐵的形式存在，容易被空氣氧化，從而使水體得到凈化[7]。

(2)電動修復技術(shù)

電動修復技術(shù)是利用電動力學原理對土地和地下水環(huán)境進行修復的一種修復技術(shù)。電動修復技術(shù)是在電場的作用下，電子化學鍵的交換以及電吸附對PH的穩(wěn)定作用，從而使PH在一定的范圍之內(nèi)，不會發(fā)生太大的變化。電動修復技術(shù)具有運行費用低、自動化控制、高選擇性、多功能適用性等特點?？梢杂脕砬宄恍┲亟饘匐x子和有機污染物。該技術(shù)已經(jīng)在德國、美國等國家進行了大量的實驗，目前，電動修復技術(shù)大多數(shù)用于對于土壤層的修復[8]。

3.2.2 生物修復技術(shù)

生物修復技術(shù)是指利用生物的代謝活動將有毒污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)的處理技術(shù)。用于原位生物修復技術(shù)的微生物一般有三類：土著微生物、外來微生物和基因工程菌[9-10]。其具有可以將有機物分解為二氧化碳和水，不會造成二次污染，降解過程快，成本低等優(yōu)點。

目前，生物修復技術(shù)當中比較成熟的菌種有光和細菌、硝化細菌、ClearFlo菌劑等[11]。當微生物在受污染的水體中時，可以加入適量的活性污泥，利用生物膜的過濾機理，來修復被污染的水體，使受到污染的水體回復正常狀態(tài)。在使用生物修復技術(shù)需要注意以下幾點：(1)微生物的種類，根據(jù)污染源來選擇相應(yīng)的微生物，如果不能有效的去除有機物，可以適當?shù)奶砑悠渌N；(2)營養(yǎng)物質(zhì)，由于地下水中營養(yǎng)物較低，所以在微生物降解有機物過程中，應(yīng)當添加適當?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)，既不會對地下水造成二次污染又能為微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)；(3)環(huán)境因素，一般地，微生物最適宜的環(huán)境條件是PH值在6.5-8.5之間，溫度在20-35℃之間，地下水中的水溫和酸堿值對微生物的影響是比較大的。

3.2.3 化學修復技術(shù)

化學修復技術(shù)是將化學氧化劑放入地下含水層當中，通過氧化還原的作用將地下水中的污染物去除的一種修復技術(shù)。常用的化學氧化劑有高錳酸鉀、高錳酸鈉、臭氧、Fenton試劑等?；瘜W修復具有時間周期短、效率高、成本低和效果好等優(yōu)點。但是在處理過程中會因為操作不當而對地下水造成一定的污染，產(chǎn)生不好的影響。Fenton試劑在地下水化學修復技術(shù)當中是用的較多的試劑。有實驗表明，F(xiàn)enton氧化-吸附技術(shù)在處理不同廢水均能達到良好的效果[12]。

3.2.4 滲透反應(yīng)墻(PRB)修復技術(shù)

滲透反應(yīng)墻修復技術(shù)是歐美國家最初用于地下水中去除有機物的一種地下水修復技術(shù)[13]。PRB是一個填充有活性反應(yīng)介質(zhì)材料的被動反應(yīng)，污染物遇到反應(yīng)介質(zhì)時會發(fā)生物理、化學和生物等反應(yīng)，使污染物被降解、吸附、沉淀或去除，從而使污染水體得到凈化。

PRB活性介質(zhì)的選擇直接關(guān)系到修復效果的好壞。對于活性介質(zhì)需要具備以下的特點：活性保持時間長，對污染物的吸附能力強，在于污染物反應(yīng)后不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，不會對地下水造成二次污染，能夠保持穩(wěn)定性，具有較強的耐腐蝕性。劉志軍等人[14]提出PRB中最常使用的活性介質(zhì)是金屬鐵(Fe)，因為金屬鐵價格便宜，取材方便，更重要的是能夠有效的吸附和降解多種重金屬和有機污染物。該技術(shù)在地下水修復中得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

我國水資源短缺，地下水污染嚴重。地下水的來源途徑十分復雜，并且污染源尋找困難，對于地下水的修復增加了難度。但是地下水的修復技術(shù)也多種多樣，我們可以結(jié)合國內(nèi)外的技術(shù)針對不同的污染情況尋找更適合的修復技術(shù)。對于修復地下水的任務(wù)是艱巨的，我們要尋找更多解決地下水修復的辦法，使地下水修復技術(shù)得到更大的完善，在以后面臨地下水修復時能夠有更好的解決辦法。