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浅谈地质问题-----地下水污染

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浅谈地质问题---地下水污染 摘 要:随着科学技术的发展,我国的各行各业都取得了巨大进步。

但由于 各部门没有环保的意识,一直走着“先污染后治理的”旧工业化路子,导致我国 的水资源污染非常严重。

本文主要探讨了地下水污染的形成原因,影响因素,危 害,对策。

关键词:地下水、污染危害、影响因素、防治对策,治理技术。

前言: 随着我国城市化和工业生产的高速发展,大量未经处理或未达到一定排放标准的 生活和工业污水的无序排放、有毒液体的泄漏、生活和工业有害固体废弃物 的随降雨入渗,致使我国地下水污染的问题日益突出。

在某些缺水地区由于地下 水超采形成了大面积的漏斗区 ,地下水流方向发生改变 ,地下水污染物向漏斗中 心汇集,也加速了地下水的污染。

地下水污染所带来的对环境和经济发展的影响 也日趋显露。

因此,加强对地下水污染的治理和相应技术的开发就成为一种迫切 的需要。

地下水污染的原因: 水污染主要是由人类活动产生的污染物造成,它的污染源包括工业污染源, 农业污染源和生活污染源三大部分。

工业废水是指在工业生产中,由热交换、产 品输送、产品清洗、选矿、除渣、生产反应等过程中产生的大量废水,它是地下 水污染的重要污染源。

农业水污染主要是近年来化肥和农药在农田浇灌中使用量 增加,土壤经雨水的冲刷和渗透之后残留的肥料和农药流入地下层面形成水污 染。

生活污水是来自农村、城市以及各大商业或公共设施中产生的污水,主要是 由粪便、垃圾处理不当、大量含有化学物质的洗涤剂的使用等原因造成的。

此外 医院废水也是地下水的污染源之一。

目前由于各产业以及每个公民均没有形成高 度的环境保护意识, 工业废水任意排放的现象随处可见,水污染治理步伐远远没 有跟上水污染速度,这使得我国水污染越来越严重。

主要特点 地表以下地层复杂, 地下水流动极其缓慢,因此,地下水污染具有过程缓慢、 不易发现和难以治理的特点。

地下水一旦受到污染,即使彻底消除其污染源,也 得十几年,甚至几十年才能使水质复原。

至于要进行人工的地下含水层的更新, 问题就更复杂了。

地下水污染与地表水污染有一些明显的不同:由于污染物进入含水层,以及 在含水层中运动都比较缓慢,污染往往是逐渐发生的,若不进行专门监测,很难 及时发觉;发现地下水污染后,确定污染源也不像地表水那么容易。

更重要的是 地下水污染不易消除。

排除污染源之后,地表水可以在较短时期内达到净化;而 地下水,即便排除了污染源,已经进入含水层的污染物仍将长期产生不良影响。

污染来源 进入地下水的污染物有来自人类活动的,有来自自然过程的。

1.生活污水和生活垃圾会造成地下水的总矿化度、总硬度、盐和氯化物 含量的升高,有时也会造成病原体污染。

2.工业废水和工业废物可使地下水中有机和无机化合物的浓度增加。

3.农业施用的化肥和粪肥, 会造成大范围的地下水盐含量增高。

农药对地下 水的污染较轻,且仅限于浅层。

农业耕作活动可促进土壤有机物的氧化,如有机 氮氧化为无机氮(主要是硝态氮),随渗水进入地下水。

天然的咸水会使地下天 然淡水受咸水污染等。

有害物体: 盐是地下水的主要污染物质,其来源有二。

一是地表污废水排放,通过河道渗漏污染地下水;城市化粪池、污水管的泄漏以 及垃圾堆的雨水淋溶等。

这一类污染源具有点污染的特征。

二是农业面源污染,农耕区过多施用氮肥,其中约有 12.5%~45%的氮从土壤中 流失,造成农耕区地下水盐的含量严重超标。

随着化肥的广泛使用,盐 污染将成为一个世界性的问题,在美国对 10 多万口水井的发现,有 6%的水 井盐含量超过标准, 20%的水井氨氮含量超标。

中国进行的 57 座城市中, 地下水氮超标的有 46 座。

盐污染可以导致高铁血红蛋白症,婴儿畸形及癌 症等疾病。

对地下水构成威胁的还有石油、石油化工产品及各种有机合成化学物 质。

石油产品 石油和石油化工产品,经常以非水相液体(NAPL)的形式污染土壤、含水层和地 下水。

当 NAPL 的密度大于水的密度时,污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔 水底板,即潜没在地下水中,并沿隔水底板横向扩展;当 NAPL 密度小于水的密 度时,污染物的垂向运移受阻于地下水面,只能沿地下水面(主要在水的非饱和 带)横向广泛扩展。

NAPL 可被孔隙介质长期束缚,其可溶性成分还会逐渐扩散 至地下水中,成为一种持久性的污染源。

这类污染通常因地下油罐泄漏造成。

污染方式 综述地下水污染方式可分为直接污染和间接污染两种。

直接污染的特点是污染物 直接进入含水层,在污染过程中,污染物的性质不变。

这是对地下水污染的主要 方式。

间接污染的特点是,地下水污染并非由于污染物直接进入含水层引起的, 而是由于污染物作用于其他物质,使这些物质中的某些成分进入地下水造成的。

例如, 由于污染引起的地下水硬度的增加、 溶解氧的减少等。

间接污染过程复杂, 污染原因易被掩盖,要查清污染来源和途径较为困难。

地下水污染途径是多种多样: 大致可归为四类: ①间歇入渗型。

大气降水或其他灌溉水使污染物随水通过 非饱水带,周期地渗入含水层,主要是污染潜水。

淋滤固体废物堆引起的污染, 即属此类。

②连续入渗型。

污染物随水不断地渗入含水层,主要也是污染潜水。

废水聚集地段(如废水渠、废水池、废水渗井等)和受污染的地表水体连续渗漏 造成地下水污染,即属此类。

③越流型。

污染物是通过越流的方式从已受污染的 含水层(或天然咸水层)转移到未受污染的含水层(或天然淡水层)。

污染物或 者是通过整个层间,或者是通过地层尖灭的天窗,或者是通过破损的井管,污染 潜水和承压水。

地下水的开采改变了越流方向,使已受污染的潜水进入未受污染 的承压水,即属此类。

④径流型。

污染物通过地下径流进入含水层,污染潜水或 承压水。

污染物通过地下岩溶孔道进入含水层,即属此类。

地下水污染类型 我国地下水污染划分为以下四个类型; 一是地下淡水的过量开采导致沿海地 区的海(咸)水入侵;二是地表污(废)水排放和农耕污染造成的盐污染; 三是石油和石油化工产品的污染;四是垃圾填埋场渗漏污染。

其中,农耕污染具 有量大面广的特征, 未经利用的氮肥在经过地层时通过生物或化学转化成盐 和亚盐, 长期饮用这种污染的地下水将可能导致氰紫症、食道癌等疾病的发 生。

地下水污染的影响因素: 我国虽然地大物博,河流湖泊众多,但由于人口众多,人均可用水资源就少 了,只占全世界的四分之一,排名第 88 位。

因此,我国实则是水资源十分稀缺 的国家。

且由于地理环境差异,我国水资源分布极不平衡。

再加上我国以牺牲环 境来发展经济,造成水污染非常严重,这使得原本十分稀缺的资源在不加节制 的浪费之后变得更加稀缺。

部分企业必须投入更多的时间和费用来治理工业废 水,这就导致工业企业质量不高、经济效益较差。

这给工业企业造成严重损失, 并且最终影响我国经济的发展和社会的进步。

地下水污染除了导致水资源缺乏之 外, 还会造成工业生产尤其是食品之类行业的产品不合格以及农作物损害。

在一 些水资源缺乏地区, 长期用污水灌溉, 使得污灌区土壤遭到污染, 土壤质量下降。

当农作物吸收了过多地下污染水中的盐、亚盐和氨氮等有害氮元素时, 会减弱农作物的抗病力,降低农作物的质量等级。

因此,农业使用污水会使农作 物减产,品质降低,甚至使人畜受害。

地下水污染的危害: 地下水中含有的微量污染物虽不易引起人的急性疾病, 但长期接触会对人体 造成多种损伤, 饮用严重污染的地下水可能导致中毒、 癌症、 新生儿畸形等病症,

极大地威胁着人们的身心健康。

地下水污染严重,还会使可开发水资源减少,从 而带来巨大的经济损失咸水入侵是我国最突出的区域性人为因素引发的地下水 污染问题之一,我发生在滨海沿岸,以胶东莱州湾地区最为严重。

咸水入侵造成 的是城市供水水源地的污染,是破坏性的。

咸水入侵一方面会造成城市大批 地下水开采机井报废, 另一方面咸水入侵会大面积的耕地出现盐碱化问题而丧失 耕种能力,再一方面会造成人、畜用水困难,及引发各类肝病、肠道疾病。

地下 水污染近几年来在许多地方突出地表现出来,从污染物类型来分可分为有机物污 染和无机物污染。

石油及化工产品苯及其同系物、苯酚、高分子聚合物等有机物 都是生物难以降解,对人类健康危害极大的,有许多是致癌物质,可以说地下水中 石化产品的广泛存在,是构成全球性恶性肿瘤的一个重要因素。

人及动物饮用农 药污染的地下水会引起各种怪病,如怪胎、肿瘤、皮肤及神经系统疾病等。

农业 灌溉水、农村家畜产生的有机废物、城镇居民产生的生活垃圾和生活污水,其中 含有纤维素、淀粉、尿素、洗涤剂,还含有多种微生物,这些污染物质渗入地下水 中引起水的理化指标变差,COD、BOD 升高,严重者出现水质浑浊、恶臭以至于不 能饮用,并且由于微生物的作用使含氮有机物转变为亚盐和盐 ,长期饮 用高盐浓度的地下水会引起消化道疾病、婴儿高铁血红蛋白症,导致婴儿窒 息或死亡,据,地下水盐含量高的地区,人群的消化道癌症发病率高出对 照区二至五倍之多。

地下水中含有超量的汞、铬、镉、砷及铅等金属元素及其 化合物,每一种物质的超量存在都会对人及动物造成严重的危害。

这些金属元素 及其化合物在自然界生物体内都有蓄集作用,即通过生物链的传递使污染物的浓 度不断扩大,造成的危害也就越来越大。

它们可以在人体的肝、肾、脾以及脑组 织、骨组织等重要部位富集,长期饮用含超标汞的地下水可引起肝炎、肾炎、运 动失调等疾病,往往导致死亡或遗患终生。

镉在人体中有很强富集作用,饮用被镉 污染的水往往引起人的慢性中毒,损害人的肝、肾和骨骼等。

五、六十年代日本 爆发“痛痛病”就是由于镉污染引起的,镉的致癌致畸作用也在动物实验中得到 了证实。

砷及其化合物都是强毒性的,摄入超量的砷会引起慢性中毒,潜伏期可长 达几年甚至几十年,最终将造成癌变或畸变。

地下水资源不仅在数量上具有举足 轻重的地位,而且还具有水质好、分布广泛、便于就地开采利用等优点,是人类赖 以生存和发展的重要资源。

地下水污染近几年来在许多地方突出地表现出来,垃 圾的填埋、 淋滤,农药化肥随雨水渗入地下,石油及化工产品苯及其同系物、 苯酚、 高分了聚合物等难以降解有机物等渗透到含水层中严重的污染了地下水,对人类 造成了巨大的危害。

地下水的对策 地下水污染应以预防为主。

为此,必须进行必要的监测,一旦发现地下水遭受污

染,就应及时采取措施,防微杜渐。

最好是尽量减少污染物进入地下含水层的机 会和数量,诸如污水聚积地段的防渗,选择具有最优的地质、水文地质条件的地 点排放废物等。

地下水污染治理技术归纳起来主要有:物理处理法、水动力控制 法、抽出处理法、原位处理法。

物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法,概括起来又可分 为:①屏蔽法 该法是在地下建立各种物理屏障,将受污染水体圈闭起来,以防 止污染物进一步扩散蔓延。

常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆,在受污 染水体周围形成一道帷幕, 从而将受污染水体圈闭起来。

其他的物理屏障法还有 泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法 等, 原理都与灰浆帷幕法相似。

总的来说, 物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、 难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法,多数情况下,它只是在地 下水污染治理的初期,被用作一种临时性的控制方法。

②被动收集法 该法是在 地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染 物质如油类污染物等收集起来, 或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种 方法。

被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效,它在美国治理 地下水油污染时得到过广泛的应用。

2 水动力控制法 水动力控制法是利用井群系统,通过抽水或向含水层注水,人为地改变地下 水的水力梯度, 从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。

根据井群系统布置方式 的不同, 水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。

上游分水岭法是在 受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注 水井处形成一地下分水岭, 从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体; 同时, 在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。

而下游分水岭法则是在受污染水 体下游布置一排注水井注水,在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散, 同时在上游布置一排抽水井,抽出清洁水并送到下游注入。

同样,水动力控制法 一般也用作一种临时性的控制方法, 在地下水污染治理的初期用于防止污染物的 扩散蔓延。

稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移和毒性比较小的状态或者 形式。

而固化是指将污染物质包存起来,呈小颗粒状或者大块形状,使污染物质 处于稳定状态, 不再影响周围环境。

稳定化和固化技术通常用于重金属离子和放 射性物质的稳定化和固化处理。

一般的步骤包括:(1)中和过量的酸度; (2)破 坏金属络合物;; (3)控制金属的氧化还原态; (4)转化为不溶性的稳定形态; (5) 采用固化剂形成稳定的固体形态物质。

3 抽出处理 抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法,可根据污染物类型和处理费用来选

用,大致可分为三类: ①物理法。

包括:吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧 法等。

②化学法。

包括:混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。

③生物法。

包括:活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。

受 污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同,需要指出的是,在受污染地 下水的抽出处理中, 井群系统的建立是关键,井群系统要能控制整个受污染水体 的流动。

处理后地下水的去向有两个,一是直接使用,另一个则是用于回灌。

用 于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体,冲洗含水层;另一方面还 可加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。

4 原位处理 原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点,不但处理费用相对节省,而且还 可减少地表处理设施,最大程度地减少污染物的暴露,减少对环境的扰动,是一 种很有前景的地下水污染治理技术。

原位处理技术又包括物理化学处理法及生物 处理法。

①加药法。

通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂,如灌注中和剂以中和 酸性或碱性渗滤液,添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。

②渗透性处理床。

渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层,一般用于填 埋渗滤液的无害化处理。

具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟,该沟挖至含水 层底部基岩层或不透水粘土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质, 受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应,生成无害化产物或沉淀物而被去 除。

常用的填充介质有: a.灰岩, 用以中和酸性地下水或去除重金属; b.活性炭, 用以去除非极性污染物和 CCl4、苯等;c.沸石和合成离子交换树脂,用以去除 溶解态重金属等。

③土壤改性法。

利用土壤中的粘土层,通过注射井在原位注入表面活性剂及 有机改性物质, 使土壤中的粘土转变为有机粘土。

经改性后形成的有机粘土能有 效地吸附地下水中的有机污染物。

④冲洗法。

对于有机烃类污染,可用空气冲洗,即将空气注入到受污染区域 底部,空气在上升过程中,污染物中的挥发性组分会随空气一起溢出,再用集气 系统将气体进行收集处理; 也可采用蒸汽冲洗, 蒸汽不仅可以使挥发性组分溢出, 还可以使有机物热解;另外,用酒精冲洗亦可。

理论上,只要整个受污染区域都 被冲洗过,则所有的烃类污染物都会被去除。

⑤射频放电加热法。

通入电流使污染物降解。

原位物化法在运用时需要注 意的是堵塞问题,尤其是当地下水中存在重金属时,物化反应易生成沉淀,从而

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