【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 年來(lái)的地下水監(jiān)測(cè)結(jié)果得出，較重污染的城市占64%，較輕污染的城市占33%。在區(qū)域上，中國(guó)地下水“三氮”污染突出，主要分布在華北、東北、西北和西南地區(qū)，淮河以北10多個(gè)省份約有3000萬(wàn)人飲用高硝酸鹽水，海河流域受污染的地下水資源量占地下水總資源量的62%。污染物通過(guò)大氣降水或灌溉水的淋濾，使固體廢物、表層土壤或地層中的有害或有毒組分，周期性地從污染源通過(guò)包氣帶深入含水層。這種滲入多半是呈非飽和狀態(tài)的淋雨?duì)顫B流形式，或者呈短時(shí)間的飽水狀態(tài)連續(xù)滲流形式．此種污染，無(wú)論在其范圍或濃度上，均可能有季節(jié)性的變化。主要污染對(duì)象是潛水。污染物隨污水或污水溶液連續(xù)不斷地滲入含水層。最常見(jiàn)的是污水聚積地段(污水池、污水滲坑、污水快速滲濾場(chǎng)、污水管道等)的滲漏，以及被污染地表水體和污水渠的滲漏。其主要污染對(duì)象也多半是潛水。污染物通過(guò)層間弱透水層以越流的形式轉(zhuǎn)移到其他含水層。這種轉(zhuǎn)移或者是通過(guò)天然途徑(水文地質(zhì)天窗)，或者通過(guò)人為途徑(結(jié)構(gòu)不合理的井管、破損的老井管等)，或者人為開(kāi)采引起的地下水動(dòng)力條件的變化而改變了水流方向，是污染水流通過(guò)大面積的弱透水層越流轉(zhuǎn)移到其他含水層。其污染來(lái)源可能是地下水環(huán)境本身的，也可能是外來(lái)的，它可能污染承壓水也可能污染潛水。研究這一類(lèi)型污染的困難之處是難于查清越流具體地點(diǎn)及地質(zhì)部位。污染物通過(guò)地下徑流的形式進(jìn)入含水層，即通過(guò)廢水處理井，或者通過(guò)巖溶發(fā)育的巨大巖溶通道，或者通過(guò)廢液地下儲(chǔ)存層的隔離層的破裂進(jìn)入其他含水層。海水入侵是海岸地區(qū)地下淡水超量開(kāi)采而造成海水向陸地流動(dòng)的地下徑流。此種形式的污染。其污染物可能是人為來(lái)源也可能是天然來(lái)源，可能污染潛水也可能污染承壓水。其污染范圍可能不很大，但其污染程度往往由于缺乏自然凈化作用而顯得十分嚴(yán)重。國(guó)外，尤其是歐美，自20世紀(jì)70年代以來(lái)在地下水污染點(diǎn)源污染治理方面取得了較大的進(jìn)展，涌現(xiàn)出了許多地下水污染的預(yù)防及治理方法。中國(guó)在地下水污染調(diào)查及地下水污染物遷移轉(zhuǎn)化模式方面已做了一些基礎(chǔ)性工作，但地下水污染治理技術(shù)剛剛起步，工程應(yīng)用實(shí)例不多。1980年初首先由山東省地質(zhì)局等單位在濟(jì)寧市郊區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究工作，并建立了中國(guó)第一個(gè)為預(yù)測(cè)地下水污染發(fā)展趨勢(shì)的地下水水質(zhì)模型。1982年武漢水利電力學(xué)院應(yīng)用伽遼金有限元法求解了在滲流區(qū)有抽水井條件下的二維溶質(zhì)遷移及在自由表面上有人滲補(bǔ)給時(shí)二維滲流中的溶質(zhì)遷移問(wèn)題。此后，許多學(xué)者開(kāi)始進(jìn)行這方面的理論和工程應(yīng)用研究。其中對(duì)流彌散模型是使用最多的數(shù)學(xué)模型，許多研究者將該模型加以修正以使模型適用于不同的工程情況。國(guó)家環(huán)保局與清華大學(xué)于1991年1995年以山東淄博大武水源地石油類(lèi)污染為研究對(duì)象，深人開(kāi)展了一系列室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，在lOkm2范圍內(nèi)布置了213口抽水井和觀測(cè)井。監(jiān)測(cè)資料表明，,最高達(dá)到30mg/L。2004年3月，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局編制《中國(guó)首輪地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)》立項(xiàng)建議書(shū)。2004年4月，國(guó)家自然基金委地學(xué)部主持召開(kāi)“地下水污染控制與修復(fù)戰(zhàn)略研討會(huì)”。2004年開(kāi)始，國(guó)家環(huán)保局與國(guó)土資源部等決定編制《中國(guó)地下水污染防治規(guī)劃》，并在修改《水污染防治法》時(shí)補(bǔ)充了大量有關(guān)地下水污染內(nèi)容。2005年2月25日，國(guó)家發(fā)改委在重慶主持召開(kāi)了“城市飲用水有機(jī)污染問(wèn)題調(diào)研座談會(huì)”，擬編制《主要城市飲用水有機(jī)污染深度處理規(guī)劃。2005年6月1日，《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》正式實(shí)施，與現(xiàn)行的國(guó)標(biāo)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(1985年頒布)相比，檢測(cè)指標(biāo)由35項(xiàng)增加至93項(xiàng)，包括一些分量檢測(cè)，總項(xiàng)目達(dá)101項(xiàng)，其中常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目42項(xiàng)，非常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目59項(xiàng)。胡國(guó)臣、張清敏等口1采用室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)法．研究了向土壤中摻入活性炭纖維對(duì)地下水硝酸鹽氮污染的防治效果。結(jié)果表明，將活性炭纖維摻人土壤中，可以強(qiáng)化土壤反硝化作用，防止硝酸鹽氮對(duì)地下水的污染。這種防治技術(shù)簡(jiǎn)單、有效，并且能增加土壤的肥力和保墑能力。環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益皆佳。呂春玲、李燁等通過(guò)對(duì)烏魯木齊市地下水污染現(xiàn)狀、污染源及污染途徑分析，認(rèn)為工業(yè)廢水、生活污水、固體廢棄物、農(nóng)藥和化肥等是造成地下水污染的主要原因，并針對(duì)烏魯木齊市具體情況提出了相應(yīng)的水環(huán)境污染防治、水資源保護(hù)利用對(duì)策。姬亞?wèn)|、張黎等通過(guò)對(duì)銀川地區(qū)1991年2000年的地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)地下水氮污染嚴(yán)重，其中尤以氨氮污染最為嚴(yán)重，對(duì)氮污染的成因作進(jìn)一步分析得出：引起潛水氮污染的主要因子是農(nóng)田大量施用化肥和地面污水下滲。引起承壓水氮污染的主要因子是大量開(kāi)采承壓水造成的潛水對(duì)其越流補(bǔ)給，最后提出了相應(yīng)的防治措施。馬榮欣、張玉珍等根據(jù)福建省東山縣地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBl4818—93)中的地下水質(zhì)量分類(lèi)指標(biāo)，確定東山縣地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，在單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用內(nèi)梅羅指數(shù)法對(duì)東山縣的地下水水源地的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)，針對(duì)污染現(xiàn)狀，提出科學(xué)合理的污染防治措施。張力、宗巖等以黑龍江省地下水為研究對(duì)象，揭示了地下水環(huán)境存在的天然水質(zhì)不良、土壤鹽漬化導(dǎo)致的原生鹽漬化水環(huán)境問(wèn)題及地下水污染、區(qū)域性地下水位持續(xù)下降等導(dǎo)致的次生地下水環(huán)境問(wèn)題，并分別從開(kāi)發(fā)和推廣節(jié)約用水的新技術(shù)及新工藝、對(duì)企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)評(píng)估和技術(shù)改造，減少工業(yè)污染排放、建立地下水水源保護(hù)工程及預(yù)警監(jiān)測(cè)工程、完善地下水開(kāi)采法律及法規(guī)等方面，提出了地下水保護(hù)的主要對(duì)策。梁靖、鄭王瓊采用了單要素污染指數(shù)法和多要素綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)了湛江馮村垃圾場(chǎng)對(duì)周邊淺層地下水的污染，提出了設(shè)立地下水污染防治分區(qū)，建立地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立地下水管理模型的防治對(duì)策，貫徹以防為主、防治結(jié)合的原則。陳詠芳、周小龍等通過(guò)分析天水市麥積區(qū)老虎溝垃圾填埋處理場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合揮發(fā)酚彌散試驗(yàn)資料，對(duì)垃圾處理場(chǎng)滲濾液中揮發(fā)酚的運(yùn)移特征、污染地下水機(jī)理進(jìn)行了探討，為垃圾填埋處理場(chǎng)有效防滲提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。畢桂超、孫紅繼通過(guò)對(duì)錦州地區(qū)地下水飲用水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，評(píng)價(jià)地下水飲用水源水質(zhì)現(xiàn)狀。針對(duì)部分水源水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象，分析其成因，并在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上從工礦企業(yè)污染源、生活污染源、養(yǎng)殖業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和不合理開(kāi)采等幾方面進(jìn)一步闡述水源地潛在污染因素，在此基礎(chǔ)上從預(yù)防、治理、生態(tài)修復(fù)及加強(qiáng)監(jiān)管等方面提出地下水飲用水源污染防治對(duì)策。第二章 微生物修復(fù)微生物修復(fù)技術(shù)是20世紀(jì)80年代以來(lái)出現(xiàn)和發(fā)展的治理環(huán)境污染的微生物工程技術(shù)。它以微生物的代謝活動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)有毒有害物質(zhì)進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，修復(fù)受破壞的生態(tài)平衡以達(dá)到治理環(huán)境的目的。微生物修復(fù)的關(guān)鍵是能針對(duì)處理體系中的污染物找到相應(yīng)的高效降解菌株。在水污染治理中，高效菌株既可以從長(zhǎng)期污染的水體或廢水生物裝置中篩選、分離、富集培養(yǎng)得到，也可以通過(guò)誘變、原生質(zhì)體融合、基因工程等技術(shù)來(lái)構(gòu)建。因其可以施行原位治理，并以其技術(shù)可行和成本相對(duì)低廉而己被人們普遍接受強(qiáng)，具有廣泛的發(fā)展前景?？萍嫉陌l(fā)展也充分證明微生物修復(fù)技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的理想武器，這一技術(shù)在解決環(huán)境問(wèn)題過(guò)程中所顯示的獨(dú)特功能和顯著優(yōu)越性充分體現(xiàn)在它是一個(gè)純生態(tài)過(guò)程。微生物修技術(shù)在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和等顯著優(yōu)點(diǎn)。隨著生物技術(shù)研究的進(jìn)展和人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入，人們已越來(lái)越意識(shí)到，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，為從根本上解決環(huán)境問(wèn)題提供了無(wú)限的希望。目前微生物修復(fù)技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項(xiàng)技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染環(huán)境的修復(fù)和污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用微生物技術(shù)處理污染物時(shí)，最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮?dú)?。利用微生物方法處理污染物避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。特別是現(xiàn)代微生物技術(shù)的發(fā)展，使微生物處理具有更高的效率，更低的成本和更好的專(zhuān)一性，為微生物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用展示了更為廣闊的前景。生物修復(fù)技術(shù)可分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)兩種。原位生物修復(fù)是指對(duì)受污染的介質(zhì)(土壤、水體)不作搬運(yùn)或輸送，在原位污染地進(jìn)行的生物修復(fù)處理，修復(fù)過(guò)程主要依賴(lài)于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件；異位生物修復(fù)是指將被污染介質(zhì)(土壤、水體)搬動(dòng)和輸送到它處進(jìn)行生物修復(fù)處理。但這里的搬動(dòng)和輸送是低限度的，而且更強(qiáng)調(diào)人為調(diào)控和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。我們主要介紹原位生物修復(fù)技術(shù)。(1)生物通氣法這是一種強(qiáng)迫氧化生物降解法，用于修復(fù)地下水上部受揮發(fā)性有機(jī)物污染的透氣層土壤。它是在污染的土壤上打至少兩口井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣強(qiáng)排入土壤中，然后抽出，土壤中的揮發(fā)性有機(jī)物也隨之去除。這種處理系統(tǒng)要求污染土壤具有多孔結(jié)構(gòu)以利于微生物的快速生長(zhǎng)。另外，污染物是揮發(fā)性的，這才適于通過(guò)真空抽提加以去除。(2)生物注射法將空氣加壓后注射到污染地下水的下部，氣流加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解，它和生物通氣法都是在廣泛應(yīng)用的土壤氣提法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。(3)生物培養(yǎng)法定期地向污染環(huán)境中投加H202和營(yíng)養(yǎng)，以滿(mǎn)足污染環(huán)境中已經(jīng)存在的降解菌的需要，使微生物把污染環(huán)境中的污染物徹底礦化成C02和H2O。(4)投菌法直接向污染的環(huán)境中接入外源的污染降解菌，同時(shí)提供這些細(xì)菌生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。(5)農(nóng)耕法對(duì)污染土壤進(jìn)行耕耙處理，在處理進(jìn)程中施入肥料，進(jìn)行灌溉，加入石灰，使其有充足的營(yíng)養(yǎng)、水分和適宜的PH值，從而盡可能地為微生物降解提供一個(gè)良好的環(huán)境，保證污染物降解在土壤的各個(gè)層次上都能發(fā)生歸。近年來(lái)研究人員把煤的物理選煤技術(shù)之一的浮選法和微生物處理相結(jié)合，即把煤粉碎成微粒與水混合，并將微生物加入溶液中，讓微生物附著在黃鐵礦表面，使其表面變成親水性，能溶于水。在浮選中其難以附著在氣泡上，下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開(kāi)。由于它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時(shí)間只需數(shù)分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時(shí)間，可脫除無(wú)機(jī)硫約70%。另外，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時(shí)，灰分也可同時(shí)沉底，所以也具有脫去灰分的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)造紙行業(yè)年排放廢水量達(dá)40億噸，其中有機(jī)污染物(以BOD計(jì))達(dá)170萬(wàn)噸，約占全國(guó)工業(yè)廢水中有機(jī)污染物總量的1/4。在用植物材料進(jìn)行化學(xué)制漿與化學(xué)漂白過(guò)程中，含有大量木質(zhì)素、半纖維素和有害物質(zhì)的廢液被傾倒入江河湖泊中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。造紙工業(yè)中的制漿和漂白工序是污染物產(chǎn)生的主要工序。磨木漿的能量消耗很大，而且成品紙的強(qiáng)度等質(zhì)量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。利用微生物與微生物酶類(lèi)進(jìn)行微生物制漿與微生物漂白具有很大的優(yōu)勢(shì)和潛力，因?yàn)槲⑸飿O易生長(zhǎng)繁殖，酶催化反應(yīng)具有高度專(zhuān)一性，反應(yīng)條件溫和，并且高效無(wú)污染。把過(guò)氧化氫作為氧源注入到受污染地下水中，過(guò)氧化氫分解以后產(chǎn)生氧以供給微生物生長(zhǎng)。過(guò)氧化氫常常要與催化劑一起注入，催化劑用以控制過(guò)氧化氫的分解速度，使之與微生物的耗氧速度相一致，從而縮短處理時(shí)間。最近，該技術(shù)能有效地降解地下水污染物中廣泛存在的氯化污染物如三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)等。其原理是利用微生物的共代謝作用。因?yàn)門(mén)CE和PCE均不能作為微生物的生長(zhǎng)基質(zhì)，所以需要為微生物提供另外的碳源，微生物利用提供的碳源生長(zhǎng)，然后去降解TCE和PCE等污染物。第三章 地下水污染原位修復(fù)技術(shù)的研究地下水污染修復(fù)技術(shù)包括異位修復(fù)、原位修復(fù)和監(jiān)測(cè)自然衰減技術(shù)。異位修復(fù)技術(shù)是將受污染的地下水抽出至地表再進(jìn)行處理的技術(shù)。該技術(shù)在短期內(nèi)處理量大、處理效率較高，但長(zhǎng)期應(yīng)用普遍存在著拖尾、反彈等現(xiàn)象，最終降低了處理效率，增加處理成本。監(jiān)測(cè)自然衰減技術(shù)是充分依靠自然凈化能力的修復(fù)技術(shù)，需要的修復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)。加之地下水中污染物的種類(lèi)日益增多，除有機(jī)物外，還包括重金屬、無(wú)機(jī)鹽和放射性元素等，于是地下水污染原位修復(fù)技術(shù)便以其修復(fù)徹底、處理污染物種類(lèi)多、時(shí)間相對(duì)較短、成本相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)在地下水污染修復(fù)領(lǐng)域嶄露頭角，到今天得到了廣泛應(yīng)用。地下水污染原位修復(fù)技術(shù)是在人為干預(yù)的條件下省去抽出過(guò)程在原位將受污染地下水修復(fù)的技術(shù)。根據(jù)修復(fù)機(jī)理不同，可分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)和可滲透反應(yīng)格柵修復(fù)技術(shù)。常用的物理修復(fù)技術(shù)有地下水曝氣技術(shù)和電動(dòng)修復(fù)技術(shù)。（1）地下水曝氣技術(shù)地下水曝氣技術(shù)(Air sparging,AS)是從土壤抽氣技術(shù)(Soil vapor extraction，SVE)發(fā)展而來(lái)的。SVE技術(shù)是利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓使空氣流過(guò)受污染的土壤層進(jìn)入空氣井，揮發(fā)性有機(jī)污染物會(huì)隨著流動(dòng)的空氣被抽提出來(lái)嗍。AS技術(shù)正是在此基礎(chǔ)上，將空氣井深入含水層飽水帶中把負(fù)壓抽氣改為正壓曝氣，使空氣擾動(dòng)水體而促進(jìn)有機(jī)物的揮發(fā)嘲。AS是去除土壤和地下水中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的最有效方法之一。（2）電動(dòng)修復(fù)技術(shù)電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是利用電動(dòng)效應(yīng)將污染物從土壤和地下水中去除的原位修復(fù)技術(shù)。電動(dòng)效應(yīng)包括電滲析、電遷移和電泳。電滲析是在外加電場(chǎng)作用下土壤孔隙水的運(yùn)動(dòng)，主要去除非離子態(tài)污染物；電遷移是離子或絡(luò)合離子向相反電極的移動(dòng)，主要去除地F水中的帶電離子；電泳是帶電粒子或膠體在直流電場(chǎng)作用下的遷移，主要去除吸附在可移動(dòng)顆粒上的污染物。時(shí)文歆等利用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)修復(fù)重金屬污染的土壤和地下水，試驗(yàn)證明，該技術(shù)對(duì)低滲透性含水層中砷、鎘、鉻、汞和鉛等重金屬的去除率高達(dá)85%～95%，而對(duì)多孔、高滲透性的含水層中重金屬的去除率低于65%。尹晉等通過(guò)電動(dòng)修復(fù)不同形態(tài)鉻污染含水層時(shí)發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)對(duì)六價(jià)鉻的去除效率明顯高于三價(jià)鉻。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中常出現(xiàn)活化極化、電阻極化和濃差極化等現(xiàn)象從而導(dǎo)致處理效率降低。后來(lái)，為了增強(qiáng)該技術(shù)的修復(fù)能力，有許多學(xué)者又開(kāi)始尋找一些化學(xué)強(qiáng)化劑。Pazos等對(duì)RB5染料污染的高嶺土進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)試驗(yàn)研究，以電解質(zhì)K2S04來(lái)提高修復(fù)體的導(dǎo)電性和促進(jìn)染料的解吸，用H2SO4。和NaOH作為pH調(diào)節(jié)劑，試驗(yàn)結(jié)果表明，RB5染料的去除率高達(dá)94%。化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要是利用氧化還原試劑與土壤及地下水中污染物發(fā)生反應(yīng)從而達(dá)到凈化效果的一種地F水污染原位修復(fù)技術(shù)。常見(jiàn)的有原位化學(xué)氧化技術(shù)。原位化學(xué)氧化是將化學(xué)氧化劑引入到地下，通過(guò)氧化還原來(lái)去除土壤和地下水中的污染物。ISCO技術(shù)所采用的氧化和種類(lèi)很多，如過(guò)氧化氫、Featon試劑、高錳酸鉀和臭氧等（1）過(guò)氧化氫和fenton試劑通過(guò)研究表明，由于過(guò)氧化氫的氧