水文地質(zhì)水體重金屬污染現(xiàn)狀及治理措施

簡彥濤，耿 慧，史慧文

（1.河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，河北 石家莊 050021；2.河北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，河北 石家莊 050021；3.河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北 石家莊 050021）

地下水源的數(shù)量眾多，并且分布十分廣泛，對(duì)于地下水資源的利用是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展重點(diǎn)研究的問題之一。礦產(chǎn)資源的開發(fā)在為人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和快速發(fā)展的同時(shí)，也造成了地下水資源出現(xiàn)了不同程度的污染。其中，最嚴(yán)重的是地下水水體的重金屬污染，影響了地下水資源的利用率，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問題。含有大量重金屬廢物的污水排放到周圍水域當(dāng)中，隨著水流的不斷運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到地下水，造成水文地質(zhì)中重金屬的濃度急劇上升，威脅著水中的生物生存，對(duì)于周圍居民的生命健康造成嚴(yán)重的威脅。當(dāng)前全國各地均有由于水文地質(zhì)中水體的重金屬超標(biāo)造成的污染事件，水體重金屬污染問題不容樂觀[1]。因此，當(dāng)前繼續(xù)對(duì)治理重金屬對(duì)水體污染問題進(jìn)行深入研究，通過相應(yīng)的治理手段，提升水體的質(zhì)量，從而在最大程度上保障人們的生命安全，使地下水資源得到合理的利用?；诖?，本文開展水文地質(zhì)水體重金屬污染現(xiàn)狀及治理措施研究。

1 水文地質(zhì)水體重金屬污染現(xiàn)狀

當(dāng)前水文地質(zhì)中，水體的重金屬污染問題嚴(yán)重威脅著人們的正常工作和生活，大量未經(jīng)加工和處理的城市垃圾、受到污染的土壤、生活廢水以及工業(yè)污水被排入到地下水當(dāng)中，使得水體當(dāng)中的懸浮物質(zhì)以及沉淀物中存積了大量的重金屬污染物。通過對(duì)當(dāng)前各個(gè)湖泊流域調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前水文地質(zhì)水體中的重金屬含量呈現(xiàn)出急劇上升的趨勢(shì)，嚴(yán)重影響水體的質(zhì)量。大部分區(qū)域的水文地質(zhì)水體的沉積物以及懸浮物當(dāng)中含有鉛、鋅、鎘等重金屬含量較高，導(dǎo)致河流的下游地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的安全隱患問題。

除此之外，部分河流分布在礦山開采、工業(yè)生產(chǎn)密集地區(qū)，水體當(dāng)中會(huì)含有大量大腸菌群，并且重金屬含量也嚴(yán)重超出國家標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中都會(huì)使用大量的重金屬元素，在生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的含重金屬廢水和含重金屬廢渣，甚至釋放出大量的含重金屬廢氣。若工廠不對(duì)其進(jìn)行有效且合理的治理方式，則這些廢水、廢渣和廢氣會(huì)進(jìn)入到周圍土壤和河流當(dāng)中，最終改造成地下水水體受到嚴(yán)重污染[2]。礦山企業(yè)在進(jìn)行對(duì)有色金屬的開采過程中，排放出的廢渣、廢水和廢氣，當(dāng)與地面接觸時(shí)，會(huì)逐漸滲透到土壤當(dāng)中，導(dǎo)致地下水受到嚴(yán)重的重金屬污染。同時(shí)，使用含有重金屬的肥料在接觸到地面后，會(huì)通過雨水進(jìn)一步滲透到水文地質(zhì)水體當(dāng)中。若長時(shí)間飲用含有重金屬污染的地下水，會(huì)造成人體出現(xiàn)各類疾病，會(huì)造成不同程度的疼痛，甚至?xí)霈F(xiàn)行動(dòng)不便的問題。同時(shí)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，在施肥階段也會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬元素吸附在土壤當(dāng)中。在雨水季節(jié)，經(jīng)過不斷地沖刷和降解，水體也會(huì)受到重金屬的嚴(yán)重影響。按照重金屬相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)，只有在水文地質(zhì)水體中重金屬元素含量低于0.0008 mg/L時(shí)，才能正常飲用或其他用途當(dāng)中。

2 水文地質(zhì)水體重金屬污染治理措施

2.1 實(shí)施區(qū)域綜合性集中整治

圖1 水體中重金屬污染物遷移模式示意圖

針對(duì)當(dāng)前水文地質(zhì)水體重金屬污染現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)實(shí)施區(qū)域綜合性集中整治，將涉及到重金屬的生產(chǎn)項(xiàng)目全部規(guī)劃到統(tǒng)一的專業(yè)性園區(qū)當(dāng)中，進(jìn)行集中管理。在企業(yè)化工園區(qū)建設(shè)時(shí)期，應(yīng)選擇該城市的上風(fēng)向位置，并且應(yīng)遠(yuǎn)離居民群眾密集的區(qū)域以及各個(gè)名勝古跡等敏感地區(qū)。同時(shí)在建設(shè)時(shí)應(yīng)在企業(yè)化工園區(qū)與居民住宅區(qū)域之間建立至少300m的隔離帶，并且隔離帶中的建筑物也應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定完成規(guī)劃，嚴(yán)格禁止在隔離帶上建設(shè)住宅、學(xué)校、醫(yī)院等機(jī)構(gòu)。根據(jù)不同園區(qū)的規(guī)模以及內(nèi)部企業(yè)數(shù)量，增加園區(qū)與周圍居住地的安全防護(hù)距離，嚴(yán)格控制企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣等污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)。涉及到重金屬的工業(yè)園區(qū)必須按照國家規(guī)定的相關(guān)政策以及規(guī)劃要求，加強(qiáng)對(duì)園區(qū)整體的設(shè)計(jì)和管理，做到集中供熱、集中供水、危險(xiǎn)品集中供應(yīng)、廢水集中治理，對(duì)于外放到園區(qū)以外的污水還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)控，并實(shí)施強(qiáng)制性的清潔生產(chǎn)審核工作、清潔生產(chǎn)推廣計(jì)劃工作[3]。在污染物分類收集的基礎(chǔ)上，分別實(shí)施相應(yīng)的預(yù)處理，從而提升各企業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，避免重金屬污染物排放對(duì)水文地質(zhì)水體造成的嚴(yán)重污染。

2.2 利用微生物凈化水體重金屬污染物

部分微生物具有一定的嗜重金屬性，因此，利用微生物的這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水文地質(zhì)中水體的重金屬污染治理。在礦山開采、工業(yè)生產(chǎn)密集地區(qū)周圍的水體當(dāng)中，由于受到重金屬污染物的長期影響，使得周圍形成了特殊的衛(wèi)生圖，這種微生物對(duì)于重金屬污染物具有較強(qiáng)的抗性，能夠使重金屬污染物發(fā)生轉(zhuǎn)化，從而改變其離子的存在狀態(tài)。利用微生物對(duì)水體中的重金屬污染物進(jìn)行治理可以起到有效的解毒作用。針對(duì)不同類型的水體重金屬污染，在利用微生物治理的過程中，要根據(jù)重金屬污染物的元素類型、參考標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件、處置方式、敏感受體等影響往往需要面對(duì)不同的治理目標(biāo)值。針對(duì)復(fù)雜的治理情況，從微生物的使用作為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合治理?xiàng)l件以及修復(fù)后水文地質(zhì)水體面向的使用規(guī)劃，綁定多種附加條件，對(duì)實(shí)際治理發(fā)揮效用的過程中進(jìn)行約束。以此，以需求為導(dǎo)向，對(duì)受到重金屬污染的水體進(jìn)行治理，具有較強(qiáng)的實(shí)際操作性。

2.3 基于水體遷移的重金屬污染防控

由于水文地質(zhì)水體具有一定的遷移性，因此可根據(jù)這一特點(diǎn)對(duì)水體當(dāng)中的重金屬污染物進(jìn)行防控。在確定水體中重金屬污染物的遷移情況時(shí)，首先要確定水體形態(tài)類型，針對(duì)水體重金屬污染物各項(xiàng)遷移指標(biāo)隨時(shí)間的變化規(guī)律，得出如圖1所示的遷移模式。

由圖1可以看出，水體中的重金屬污染物遷移是由左至右沿水平方向運(yùn)動(dòng)。以此為基礎(chǔ)，針對(duì)水體中重金屬污染物各項(xiàng)遷移指標(biāo)隨時(shí)間的改變而改變的非穩(wěn)定流，由左至右得出其分散遷徙軌跡。再分別根據(jù)達(dá)西定律的線性滲透定律，找出水體重金屬污染物的源頭位置。結(jié)合添加還原性有機(jī)物質(zhì)的生物學(xué)防控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體重金屬污染的治理?？紤]到不同流域的地下水水體存在較大差異，因此應(yīng)用生物學(xué)防控技術(shù)在水體中添加還原性有機(jī)物質(zhì)分解生成有機(jī)酸，如：胡敏酸、富里酸、氨基酸，或者糖類及含氮、硫雜環(huán)化合物等，再利用其活性基團(tuán)與重金屬元素絡(luò)合，影響重金屬污染物的有效性。由于還原性有機(jī)物質(zhì)細(xì)胞外多聚物表面含有大量可與重金屬污染物離子發(fā)生相互作用的官能團(tuán)，可對(duì)重金屬污染物離子發(fā)生吸附作用。通過生物學(xué)防控技術(shù)添加還原性有機(jī)物質(zhì)的生物膜以硫化物的形式沉積在生物膜表層，硫化物形成的沉淀主要集中在生物膜表層和液相界面處，可實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染物的吸附。除此之外，生物學(xué)防控技術(shù)還具有礦化固定作用，重金屬污染物能夠在還原性有機(jī)物質(zhì)作用下將離子態(tài)重金屬污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔鄳B(tài)，對(duì)水體重金屬污染進(jìn)行治理。同時(shí)，利用生物防治技術(shù)可在凈化水體和檢測水體時(shí)，針對(duì)水體的復(fù)雜環(huán)境，根據(jù)水體不同結(jié)構(gòu)，向每層注入水，從而改變水體水力梯度，將水與重金屬污染分離。通過生物學(xué)防控技術(shù)對(duì)重金屬污染物的鈍化固定、真菌體內(nèi)有機(jī)酸根離子或無機(jī)酸根離子與重金屬形成沉淀等作用，均可使水體中的重金屬污染物固化，從而有效降低重金屬污染物對(duì)水文地質(zhì)水體的毒害，保證居民飲水安全，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的治理。

3 結(jié)語

當(dāng)前水體重金屬污染事件頻繁發(fā)生，由重金屬元素導(dǎo)致的人體疾病以及生態(tài)環(huán)境的破壞，是公眾普遍關(guān)注的話題之一。通過對(duì)水文地質(zhì)水體重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的治理措施，可有效避免出現(xiàn)水體重金屬污染事件的發(fā)生。但從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，環(huán)境的發(fā)展與治理應(yīng)當(dāng)符合國家發(fā)展規(guī)劃的原則。采用合理的治理措施可以提高治理的效果，并且防止二次污染的發(fā)生。隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視不斷提升，安全、高效的治理措施將在水文地質(zhì)水體重金屬污染治理中發(fā)揮更加重要的作用。并且，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)明確，對(duì)重金屬污染的治理應(yīng)當(dāng)是持續(xù)性的。