淺層地下水有機(jī)污染分布與生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償研究

關(guān)鍵詞：淺層地下水；生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償；油類污染；溶解度；氯化消毒

中圖分類號：X523 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

各種工農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生了大量污水，其中包含了大量的有機(jī)物。當(dāng)這些污水排放到自然環(huán)境中，會對淺層地下水造成有機(jī)污染。有機(jī)污染是所有污染物中最難治理、治理成本最高也是最常見的一個種類，因此對淺層地下水有機(jī)污染的研究具有重要意義。

關(guān)于淺層地下水有機(jī)污染的研究引起了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注，叢鑫等人將膨潤土系阻隔屏障技術(shù)應(yīng)用在地下水有機(jī)污染治理中，達(dá)到了長期緩沖的作用。李瑞祥等人提出微生物電化學(xué)技術(shù)在石油烴污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展，為污染物去除提供了新型碳減排修復(fù)策略。Li Yuan等人利用高濾渣負(fù)載納米FeO/FeSx復(fù)合材料，對受到土霉素和原位修復(fù)復(fù)合污染的地下水進(jìn)行了治理與修復(fù)，并取得了良好的修復(fù)效果。Shuai Shao等人將污染地下水的水化學(xué)數(shù)據(jù)、電阻率層析成像數(shù)據(jù)以及地層數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，防止地下水有機(jī)污染進(jìn)一步擴(kuò)散。

在上述研究的基礎(chǔ)上，對某化工廠周圍的淺層地下水有機(jī)污染分布情況展開了分析，并提出電化學(xué)動力修復(fù)法與生物曝氣修復(fù)法相結(jié)合的治理方法，抑制有機(jī)污染物繁殖，采取相應(yīng)的降解方法，減少在地下水中的含量。通過實(shí)例證明，所提方法可以有效清除淺層地下水中的有機(jī)污染物。

1研究區(qū)域

1.1概況描述

研究區(qū)域位于某化工廠附近，化工廠的運(yùn)行消耗了大量的地下水，并將產(chǎn)生的廢水、廢渣一起排放到周圍湖泊中，在河流的作用下，使得周圍淺層地下水受到了嚴(yán)重的有機(jī)污染。經(jīng)過初步測量，受有機(jī)污染的地下水面積約為253m3，各類有機(jī)污染物的測量結(jié)果見表1。

由表1數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)域的1，2-二氯丙烷和四氯化碳是超標(biāo)點(diǎn)數(shù)最多的兩類有機(jī)污染物。1，2-二氯丙烷不但對人體中樞神經(jīng)具有一定的抑制作用，還對皮膚、黏膜以及腎臟等都會造成不可逆的傷害。四氯化碳會使人出現(xiàn)極度眩暈的情況，同時還伴有惡心、嘔吐等癥狀，對人體呼吸系統(tǒng)的危害極其嚴(yán)重。因此，亟需一種生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償技術(shù)來改善研究區(qū)域內(nèi)的地下水有機(jī)污染現(xiàn)狀。

1.2淺層地下水有機(jī)污染分布特征

研究區(qū)域淺層地下水整體呈現(xiàn)點(diǎn)狀污染、部分地區(qū)有機(jī)污染嚴(yán)重的分布特征，這與枯水期和豐水期的影響并不大，污染源決定了有機(jī)污染物的分布特征和種類。在文章研究區(qū)域內(nèi)，化工廠的存在、人類生產(chǎn)活動以及日常生活都會對淺層地下水造成有機(jī)污染。為此，在分布淺層地下水的有機(jī)污染空間分布特征時，從人類生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、垃圾處理以及污水排放5個方面展開分析。

（1）在人類生產(chǎn)活動區(qū)域，三氯乙烯、四氯乙烯以及三氯甲烷的污染濃度過高，這是由于人類傾倒生活垃圾和排放污水所導(dǎo)致的。

（2）在工業(yè)聚集區(qū)域，1，2-二氯乙烷污染最為嚴(yán)重，主要來自于工廠排放的污水。

（3）在農(nóng)業(yè)聚集區(qū)域，1，2-二氯丙烷污染最為嚴(yán)重，跟農(nóng)民大面積使用農(nóng)藥和殺蟲劑有很大關(guān)系。

（4）在加油站和化工廠周圍，檢測到的甲苯含量超標(biāo)，乙苯、苯、二甲苯等同類物質(zhì)也檢測到，只是沒有超過標(biāo)準(zhǔn)值。該類有機(jī)污染物主要來自于油類污染，分布主要受工業(yè)污染影響。

（5）每個區(qū)域均檢測到了苯并[a]芘，該類有機(jī)污染物的來源十分廣泛，垃圾焚燒、汽車尾氣、煤炭燃燒以及人類日常活動都會產(chǎn)生，因此點(diǎn)狀污染特征最明顯。

除了污染源之外，地表污染物進(jìn)入地下含水層的難易程度也是淺層地下水有機(jī)污染分布特征的一個影響因素。地質(zhì)環(huán)境、水文地質(zhì)條件以及有機(jī)污染物自身遷移性能都是決定地表污染物能否進(jìn)入到地下含水層的重要控制條件。三氯乙烯、1，2-二氯丙烷和1，2-二氯乙烷都有著較低的粘度、有機(jī)分配系數(shù)和界面張力，同時具有較高的蒸汽壓，正是由于這些特性的存在，使得這三類有機(jī)污染物可以快速滲透到土壤中，從而進(jìn)入到淺層地下水中。

2電化學(xué)動力和生物曝氣修復(fù)法

2.1電化學(xué)動力修復(fù)法

電化學(xué)動力修復(fù)法指的是將電極置于受有機(jī)污染的淺層地下水中，經(jīng)過反應(yīng)后生成電解池，通過電解池中帶電離子的傳輸作用，使有機(jī)污染物根據(jù)電場的變化趨勢聚集在一起，進(jìn)而進(jìn)行降解和處理，完成淺層地下水有機(jī)污染的修復(fù)工作。

電解池的作用會使淺層地下水生產(chǎn)大量的氧氣，正是由于氧氣的存在，增加了有機(jī)污染物的降解速率和處理速率，進(jìn)一步提升了電化學(xué)動力修復(fù)法在淺層地下水有機(jī)污染中的修復(fù)效果和實(shí)用性。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)淺層地下水的實(shí)際有機(jī)污染情況來調(diào)整電化學(xué)動力修復(fù)法中的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)。與有機(jī)黏土法不同的是，電化學(xué)動力修復(fù)法具備更輕便的基礎(chǔ)設(shè)備、更簡單的設(shè)備安裝難度以及更簡潔的設(shè)備安裝步驟，使其具有比有機(jī)黏土法更加廣泛的應(yīng)用范圍。

2.2生物曝氣修復(fù)法

生物曝氣修復(fù)法的實(shí)現(xiàn)過程主要分為兩個階段，第一階段為生物注氣階段，第二階段為曝氣處理階段?？紤]到淺層地下水中有機(jī)污染物含量的不同，在實(shí)際修復(fù)過程中，應(yīng)對各項數(shù)據(jù)指標(biāo)作出及時調(diào)整，增加兩個階段之間的粘合度，進(jìn)而提高整體的有機(jī)污染修復(fù)補(bǔ)償效果。

在第一階段，首先應(yīng)明確淺層地下水中甲苯、乙苯、苯以及二甲苯等有機(jī)污染物的污染程度和溶解情況，進(jìn)而計算得到溶解氧濃度以及各類有機(jī)污染物的分布情況。最后，將空氣注入到淺層地下水中，由空氣中的氧氣完成對有機(jī)污染物的降解處理。

在第二階段，將椰子纖維、聚丙烯以及其他類型的織物融合在一起，形成一種標(biāo)準(zhǔn)化生物膜，利用該生物膜構(gòu)建曝氣處理塘。曝氣處理塘可有效抑制地下水中有機(jī)污染物的繁殖速度和活動范圍，技術(shù)人員直接通過曝氣處理塘即可完成對淺層地下水有機(jī)污染的修復(fù)和補(bǔ)償。

3實(shí)例分析

為了驗(yàn)證所提方法在實(shí)際應(yīng)用中是否可以有效治理淺層地下水有機(jī)污染問題，將所提方法應(yīng)用在研究區(qū)域內(nèi)并展開了實(shí)例分析，而且設(shè)置了3個監(jiān)測井，治理現(xiàn)場見圖1。

利用紫外可見光光度法對應(yīng)用所提方法前后淺層地下水有機(jī)污染的治理情況進(jìn)行對比。由于化學(xué)修復(fù)過程非?？?，每個時間點(diǎn)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)也有所不同。因此，需要定時、定量地采集樣本，并將采集后的樣本迅速放人到甲醛溶液中，使有機(jī)污染物停止降解反應(yīng)；再倒人鹽酸，經(jīng)過10分鐘的加熱后（加熱溫度為500C）進(jìn)行自然冷卻，達(dá)到合適的溫度后再倒人抗壞血酸，利用紫外可見光光度計對最終得到的溶液進(jìn)行比色檢測，得到8類有機(jī)污染物的含量變化情況，具體見圖2。

通過觀察圖2可知，應(yīng)用所提方法前，8類有機(jī)污染物的含量均在50%以上，應(yīng)用所提方法后，僅僅用了10分鐘8類有機(jī)污染物的含量均出現(xiàn)了大幅度下降趨勢，使地下水中的有機(jī)污染物含量無限趨近于0，實(shí)現(xiàn)了99.99%有效去除。

在所提方法投入使用270天后，分5個時間節(jié)點(diǎn)分別采集了監(jiān)測井1、監(jiān)測井2和監(jiān)測井3中的地下水樣本，對8類有機(jī)污染物的含量進(jìn)行了對比，結(jié)果見表2。

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，利用所提方法對淺層地下水有機(jī)污染治理270天后，各類有機(jī)污染物的含量均在國家標(biāo)準(zhǔn)值以下，從而驗(yàn)證了所提方法的有效性與可行性。

4結(jié)束語

淺層地下水有機(jī)污染已經(jīng)成為全球關(guān)注的環(huán)境問題，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速和城市化的快速發(fā)展，大量的人為活動導(dǎo)致有機(jī)污染物通過多種途徑滲入地下水，嚴(yán)重影響了地下水水質(zhì)，并對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成威脅。因此，為實(shí)現(xiàn)有效的污染治理和環(huán)境保護(hù)，文章對淺層地下水有機(jī)污染的分布及其生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償進(jìn)行研究，對于保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。從化學(xué)修復(fù)方法和生物修復(fù)方法兩方面展開，提出了電化學(xué)動力修復(fù)法和生物曝氣修復(fù)法兩種修復(fù)方法，從根本上抑制了有機(jī)污染物的活動范圍和繁殖速度，再經(jīng)過多種反應(yīng)作用后，徹底清除地下水中的有機(jī)污染物，取得理想的修復(fù)補(bǔ)償效果，為保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)力量。