【正文】 第一篇：地下水污染試驗研究進展地下水污染試驗研究進展葉為民，金麒，黃雨，唐益群（同濟大學巖土工程重點實驗室）由于人類活動的長期影響，在全世界范圍內地下水環(huán)境均表現出不同的惡化趨勢。為此，國內外許多學者對污染物在含水層中的運移、控制、修復進行了大量的研究工作。其中包括：（1）污染物在地下水中運移的模擬及預測。利用室內或野外試驗測定相關參數，結合數學模型，為地下水資源管理和已污染含水層的修復提供定量依據。（2）防止污染源擴散的方案設計。通過計算分析，選擇最佳治理方案。（3）海水入侵問題。對人工開采地下水后海水與地下水過渡帶的運移分析。（4）高輻射性核廢料處置庫的選址問題。選擇合適的處理庫使核廢料在其半衰期內與人類生存空間及環(huán)境隔離。（5）飽氣帶中污染物的運移問題。評價農田施用化肥、農藥、污水回灌對地下水水質的影響，以及了解土壤鹽堿化過程，并確定排鹽改堿過程。（6）已污染含水層的修復研究。包括工程措施（客土、換土、隔離法、清洗法、熱處理和電化法等）、施加改良劑（沉淀作用、抑制劑、吸附劑等）、農業(yè)措施（增施有機肥、控制土壤水分、選擇合適形態(tài)的化肥等）、生物修復技術。一、國外研究現狀國外對污染物在地下水中運移的研究和應用從20世紀初即已開始了。許多學者研究了多維彌散、重力分異、吸附效應等水動力彌散問題。由于石油在開采、儲運和煉制的過程中常會發(fā)生外泄事故，滲漏的成品油會對地下水土壤造成嚴重的污染。目前這已經成為世界普遍關心的問題，于是國外學者把注意力轉向了包括石油在內的非親水相液體（簡稱NAPL），對NAPL在地下水中的運移、控制、修復等方面開展了大量的研究工作（如表1 所示）。試驗用污染物（NAPL）選擇NAPL 在地下水系統(tǒng)中的遷移是一個十分復雜的物理、化學及生物綜合作用的過程，與一般和水混溶的無機污染物不同。由于NAPL 在地下水中存在明顯的重力分異現象，根據其比重與水的差別分為輕非親水相液體（LNAPL）和重非親水相液體（DNAPL）。輕非親水相液體（LNAPL），如石油、煤油、對二甲苯（pylene）等，通過非飽和土層后，以自由態(tài)漂浮在地下水的表面；重非親水相液體（DNAPL），如雜酚油、柏油、氯化烴等，由于溶解度較小，通過含水層滯留下來的污染物形成潛在的污染源，對含水層構成很大的威脅。表1國外NAPL 在地下水中的遷移規(guī)律研究在選擇NAPL作為污染物時要考慮以下幾點：（1）試驗的可重復性和對比性。由于在市場上買來的石油等有機物組分含量不確定，因而通常采用單組分的溶劑，如對二甲苯、三氯乙烯；（2）NAPL的揮發(fā)性。NAPL的揮發(fā)性通常較大，應采取適當的措施(如土層上鋪設土工布或降低室內溫度等)減小污染物的揮發(fā)；（3）NAPL與水在不同比例下動力黏滯系數的變化?？紫督橘|及含水層國外彌散試驗不僅研究分層土，還包括含有夾層、阻擋物的土層。但多孔介質一般也還是采用滲透系數較大的砂土，這與黏土層中做彌散試驗通常需要半年甚至更長的時間有關。彌散試驗裝置由于NAPL的野外試驗耗資大且會對環(huán)境造成污染，對于它的研究通常是通過室內彌散試驗進行的。國外使用的彌散槽大致可分為兩種，平面二維彌散槽和垂直二維彌散槽，以模擬NAPL的水平二維彌散和垂直二維彌散。垂直二維彌散槽研究NAPL 在含水層中的重力分異問題。研究內容綜合表1所列出的內容，可看出目前國外對NAPL進行的研究工作主要包括以下幾個方面：（1）污染物組成對遷移和吸附的影響；（2）利用離心機研究污染物在含水層中的運移；（3）污染物含量及組成對含水層滲透性的影響；（4）非飽和土中污染物的遷移與吸力關系研究；（5）防止污染源擴散采取的措施研究；（6）受污染含水層的修復研究。二、國內研究現狀我國20世紀80年代初才開始研究污染物在含水層中運移。1980年初山東地質局、長春地質學院、地質部水文地質研究所、山東大學等單位在濟南市郊區(qū)進行了為預測地下水污染發(fā)展趨勢的地下水質模擬試驗研究工作。隨后更多研究單位開展了大量的地下水質模擬試驗研究工作，特別是對地下水環(huán)境污染數學模型研究中的彌散系數的研究，由于彌散系數具有尺度效應，國內的彌散試驗重點大都集中在準確地確定彌散系數上。表2歸納了近年來國內部分室內野外彌散試驗研究工作。試驗用污染物選擇理想的示蹤劑應當是：無毒、廉價、能隨水移動，即使以痕量存在也容易被測定出來且不改變地下水的天然流向，在所需要的時間內化學性質穩(wěn)定；在所研究的含水層中不被所通過的固體吸附和濾出，同時又不在地下水中大量存在。國內室內彌散試驗中所用到的污染物主要以可溶性物質為主，如NaCl、Cl、螢光素鈉鹽等都很好得符合了上述要求，野外彌散試驗大都是利用已污染的水源地作為彌散場地，其示蹤劑因污染源的不同而可能采用有毒物質，如氚、氟、Cr6 +等?？紫督橘|及含水層由表2可看出國內彌散試驗大都是以砂子或更粗的卵石為孔隙介質，部分野外試驗介質是黏土、砂土分層分布，但污染物主要從透水性較好的砂層中通過。以砂土為彌散介質避免了黏土層中取樣的困難，同時減少了試驗時間。但由于污染物在黏土中擴散的機理不同，吸附效應顯著，把污染物在砂土中的研究成果直接應用于黏土中是不盡合理的。污染物在黏土中的彌散試驗在國內尚未見報道。同時，國內室內彌散試驗所模擬的含水層大都是各向同性的飽和土層，這只是一種理想狀態(tài)。實際上，天然狀態(tài)的含水層大都是非飽和的，土層分層分布，有時還存在夾層或弱透水層。這時污染物的擴散機理顯然與理想狀態(tài)存在差異，有待進一步研究。彌散試驗裝置國內室內彌散試驗大都是一維彌散，采用滲流柱作為彌散裝置?？紫督橘|通常是細砂或粗砂，滲流速度可達104m/s～103m/s，滲流柱長度一般采用100cm左右；經驗表明，對滲流柱直徑的選擇，不能太小避免滲流柱側壁對污染物運移的影響，也不能太大避免滲流柱中產生二維流，一般取10cm～20cm。二維室內彌散試驗一般采用矩形彌散槽，當模擬徑向彌散時也可采用輻射狀彌散槽。彌散槽的選擇應遵循以下幾條原則：（1）長寬足夠大以模擬多維地下水流；（2）同時又不能太大，使試驗在一定的時間內完成；（3）使用毒性相對小的化學試劑及砂土，以減小試驗對環(huán)境和試驗人員影響；（4）觀測孔間距以可確定土層性質在空間上的變化為準；（5）布置有測壓孔，測定各點水頭值；（6）可收集土樣做水質分析和土樣分析，且不影響試驗水流流向；（7）可精確控制邊界條件和初始條件，包括兩頭水位；（8）可用現場測試技術收集數據，如飽和土中壓力和飽和度的量測。表2國內彌散試驗研究理論基礎及局限性國內的污染研究大多建立在水動力彌散方程解析解的基礎上，利用已求得的解析解，計算水動力彌散系數及阻滯因子。雖然由于尺度效應的存在，不能把試驗所得參數直接應用于現場。但是可以為數值分析污染物的運移提供參數，并將計算出的參數反代回解析解中驗證數值解的可靠性。但由于水動力彌散方程定解問題的復雜性，實際上只有在極為理想的條件下，才能求得彌散方程定解問題的精確解的表達式，并且由解析解也還不一定能求出彌散系數及阻滯因子，這限制了彌散試驗的研究。已求得的幾種典型彌散問題的解析解歸納如表3 所示。除此之外，還可利用疊加原理求解一些比較復雜情況的解析解。表3已求得解析解的典型彌散問題三、發(fā)展與展望總而言之，前人對地下水污染問題已進行了大量的試驗研究工作，并取得了豐富的成果。但對污染物在含水層中的吸附效應、非飽和土中的運移、黏土中的運移、彌散系數的尺度效應等方面的研究還有待進一步加強。因此，細顆?？紫督橘|(粉土、黏土等)中污染物的遷移問題；污染物在含水層中的三維彌散問題；各向異性(分層、夾層等)含水層介質中污染物的遷移問題；非親水相物質(NAPL)在含水層中遷移過程中重力分異效應問題；吸附效應，包括分配系數和阻滯因子的研究問題；非飽和土層中的污染物多相遷移和吸力的關系問題；彌散系數的尺度效應問題等應成為未來地下水污染研究的熱門課題。馮翠娥摘自《水利學報》第36卷第2期，2005年第二篇：水污染治理研究進展水污染治理研究進展摘 要：流域水環(huán)境污染是我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會面臨的一個嚴峻的現實挑戰(zhàn)。隨著環(huán)境污染不斷加重，以及人們環(huán)保意識的加強，流域污染綜合治理已引起人們高度重視?？刂屏饔蛩廴締栴}，進行流域水污染綜合防治，已成為全國水環(huán)境管理研究中的重要課題。本文介紹了我國流域水環(huán)境污染現狀，綜述了國內外流域水污染治理技術，最后評述了流域污染治理的發(fā)展方向。關鍵詞：流域污染；治理技術；研究進展隨著經濟的快速發(fā)展、城市化進程加快及流域人口增長，越來越多的污染物排入河流，早已超過了河流自身的容量，使河流受到不同程度的污染，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，導致流域水體污染問題日益嚴重[1,2]。污染事件的頻頻發(fā)生已成為世界普遍問題，引起國內外的高度重視，西方從20世紀60年代起就開展了對嚴重污染的河流進行治理并取得了一定的成效，如倫敦泰晤士河[3]、柏林萊茵河[4]、首爾清溪川[5]都恢復了昔日的“清澈”。由于流域是一個社會經濟發(fā)展的命脈[6]，因此，流域綜合整治已經引起人們廣泛關注，對污染流域的治理迫在眉睫。2013年我國環(huán)境狀況公報[7]顯示：我國流域所在地工業(yè)結構和布局的不合理以及對資源的無序開發(fā)使得工業(yè)污染成為主要的流域污染源；流域沿岸城市化的加快，城鎮(zhèn)生活污水問題日漸突出，部分城鎮(zhèn)污水處理廠不正常運行更使得流域廢水處理率不高；化肥、農藥的大量使用，不僅污染了水質，而且危害水域中的有益動植物，造成相關動植物品種數量的減少甚至瀕臨滅絕，進一步破壞了水生態(tài)環(huán)境，從而嚴重影響了水源涵養(yǎng)功能，使得水資源短缺、水環(huán)境惡化的態(tài)勢更加嚴峻[2,8]。 我國流域污染治理現狀隨著國內經濟社會的迅速發(fā)展，流域水環(huán)境、水生態(tài)破壞嚴重[11]?？刂屏饔蛩廴締栴}，進行流域水污染綜合防治，已成為全國水環(huán)境管理研究中的重要課題[12]。我國水污染防治規(guī)劃的研究，始于20世紀70年代，隨后的“六五”、“七五”和“八五”攻關中，開展了大量的水環(huán)境背景值、水體功能區(qū)劃、水環(huán)境容量理論與總量控制方法等研究。規(guī)劃過程中，運用了水質數學模型、多目標評價預測模型和大規(guī)模系統(tǒng)優(yōu)化方法等定量分析手段，增強了規(guī)劃的科學性[13]。1994年5月，中國從淮河流域治理入手，開始了流域的治理工作。1995年8月，國務院頒發(fā)了全國第一部流域污染綜合防治行政法規(guī)《淮河流域水污染防治暫行條例》，進一步明確了治淮的目標。進入“九五”以來，以淮河為先導，隨后海河、遼河、太湖、巢湖、滇池等流域的水污染防治相繼開始，全國大規(guī)模的防治工作，在“三河三湖”等重點流 域全面展開。通過開展工業(yè)污染源的治理以及城市水污染的綜合治理，部分水域 已經基本實現了“九五”確定的階段性污染防治的目標[13]。21世紀流域的治理工作，在已經取得成果的基礎上，重點對水環(huán)境治理，按流域依法統(tǒng)一管理好水資源，加強水環(huán)境的持續(xù)改善和水土保持，促進水土資源優(yōu)化配置，大力發(fā)展污水處理和飲用水凈化處理，以實現水資源的可持續(xù)發(fā)展和利用，保障流域社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。流域污染治理是一