【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(nèi)地下水環(huán)境均表現(xiàn)出不同的惡化趨勢。為此，國內(nèi)外許多學者對污染物在含水層中的運移、控制、修復(fù)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(yù)測。利用室內(nèi)或野外試驗測定相關(guān)參數(shù)，結(jié)合數(shù)學模型，為地下水資源管理和已污染含水層的修復(fù)提供定量依據(jù)。（2）防止污染源擴散的方案設(shè)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(nèi)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(nóng)田施用化肥、農(nóng)藥、污水回灌對地下水水質(zhì)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(fù)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(nóng)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(fù)技術(shù)。一、國外研究現(xiàn)狀國外對污染物在地下水中運移的研究和應(yīng)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(yīng)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(jīng)成為世界普遍關(guān)心的問題，于是國外學者把注意力轉(zhuǎn)向了包括石油在內(nèi)的非親水相液體（簡稱NAPL），對NAPL在地下水中的運移、控制、修復(fù)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(fù)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(xiàn)象，根據(jù)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(gòu)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(fù)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(yīng)采取適當?shù)拇胧?如土層上鋪設(shè)土工布或降低室內(nèi)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(shù)的變化。孔隙介質(zhì)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(zhì)一般也還是采用滲透系數(shù)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(guān)。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(nèi)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(nèi)容綜合表1所列出的內(nèi)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(guān)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(fù)研究。二、國內(nèi)研究現(xiàn)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(zhì)局、長春地質(zhì)學院、地質(zhì)部水文地質(zhì)研究所、山東大學等單位在濟南市郊區(qū)進行了為預(yù)測地下水污染發(fā)展趨勢的地下水質(zhì)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(zhì)模擬試驗研究工作，特別是對地下水環(huán)境污染數(shù)學模型研究中的彌散系數(shù)的研究，由于彌散系數(shù)具有尺度效應(yīng)，國內(nèi)的彌散試驗重點大都集中在準確地確定彌散系數(shù)上。表2歸納了近年來國內(nèi)部分室內(nèi)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(yīng)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(nèi)化學性質(zhì)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(nèi)室內(nèi)彌散試驗中所用到的污染物主要以可溶性物質(zhì)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(zhì)，如氚、氟、Cr6 +等?？紫督橘|(zhì)及含水層由表2可看出國內(nèi)彌散試驗大都是以砂子或更粗的卵石為孔隙介質(zhì)，部分野外試驗介質(zhì)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(zhì)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(yīng)顯著，把污染物在砂土中的研究成果直接應(yīng)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(nèi)尚未見報道。同時，國內(nèi)室內(nèi)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(nèi)室內(nèi)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|(zhì)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(jīng)驗表明，對滲流柱直徑的選擇，不能太小避免滲流柱側(cè)壁對污染物運移的影響，也不能太大避免滲流柱中產(chǎn)生二維流，一般取10cm～20cm。二維室內(nèi)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(yīng)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(xiàn)場測試技術(shù)收集數(shù)據(jù)，如飽和土中壓力和飽和度的量測。表2國內(nèi)彌散試驗研究理論基礎(chǔ)及局限性國內(nèi)的污染研究大多建立在水動力彌散方程解析解的基礎(chǔ)上，利用已求得的解析解，計算水動力彌散系數(shù)及阻滯因子。雖然由于尺度效應(yīng)的存在，不能把試驗所得參數(shù)直接應(yīng)用于現(xiàn)場。但是可以為數(shù)值分析污染物的運移提供參數(shù)，并將計算出的參數(shù)反代回解析解中驗證數(shù)值解的可靠性。但由于水動力彌散方程定解問題的復(fù)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(shù)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(fù)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(yīng)、非飽和土中的運移、黏土中的運移、彌散系數(shù)的尺度效應(yīng)等方面的研究還有待進一步加強。因此，細顆?？紫督橘|(zhì)(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(zhì)中污染物的遷移問題；非親水相物質(zhì)(NAPL)在含水層中遷移過程中重力分異效應(yīng)問題；吸附效應(yīng)，包括分配系數(shù)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(guān)系問題；彌散系數(shù)的尺度效應(yīng)問題等應(yīng)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(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會面臨的一個嚴峻的現(xiàn)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(xiàn)狀，綜述了國內(nèi)外流域水污染治理技術(shù)，最后評述了流域污染治理的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：流域污染；治理技術(shù)；研究進展隨著經(jīng)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(dǎo)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(nèi)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(fù)了昔日的“清澈”。由于流域是一個社會經(jīng)濟發(fā)展的命脈[6]，因此，流域綜合整治已經(jīng)引起人們廣泛關(guān)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(jié)構(gòu)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(nóng)藥的大量使用，不僅污染了水質(zhì)，而且危害水域中的有益動植物，造成相關(guān)動植物品種數(shù)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(xiàn)狀隨著國內(nèi)經(jīng)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(guān)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(zhì)數(shù)學模型、多目標評價預(yù)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(wù)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(dǎo)，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(jīng)基本實現(xiàn)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(jīng)取得成果的基礎(chǔ)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(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展和利用，保障流域社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。流域污染治理是一