【正文】 ..........4 2 PRB技術(shù)....................................................................................................9..................................................................................................9 PRB技術(shù)的原理.............................................................................9 PRB的結(jié)構(gòu)類型...........................................................................10 PRB設(shè)計(jì)的主要參數(shù)選擇...........................................................11 ..................................................................12 3 PRB對(duì)湖南省鎘污染場(chǎng)地的修復(fù)分析..................................................14................................................................14 PRB結(jié)構(gòu)的選擇...........................................................................15 PRB介質(zhì)的選擇...........................................................................16 ................................................................................16 4結(jié)語...........................................................................................................17 參考文獻(xiàn)......................................................................................................19中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究生課程論文——PRB技術(shù)修復(fù)重金屬污染地下水1緒論重金屬污染土壤和地下水成因復(fù)雜，土壤結(jié)構(gòu)混雜和地下水污染相對(duì)隱蔽，人們對(duì)其嚴(yán)重性及治理難度遠(yuǎn)沒達(dá)到應(yīng)有的關(guān)注。土壤和地下水一旦遭受到重金屬的污染，對(duì)人民的生產(chǎn)生活都是災(zāi)難。地下水雖說屬于可再生資源，但是其更新和自凈非常緩慢，一旦遭受到重金屬的污染，往往相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間難以修復(fù)。土壤遭受到重金屬污染時(shí)，不僅會(huì)污染地下水，而且會(huì)造成地上植物和土壤中生物的污染，這些重金屬污染物會(huì)通過食物鏈的富集作用威脅人類的健康。近年來，重金屬污染土壤和地下水的治理引起很多國(guó)家高度重視，已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域急需解決的任務(wù)。在化學(xué)領(lǐng)域中，重金屬通常指的是密度大于 5．0gcm3的一類金屬元素[1]。在環(huán)境污染方面所指的重金屬主要是指鉛(Pb)、汞（Hg）、鎘(Cd)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性較為顯著的元素，同時(shí)還包括具有毒性的重金屬鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)等污染物。眾所周知，砷和硒都是非金屬，但是它們的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似，所以環(huán)境方面通常將砷和硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)。隨著全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，各行業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)冗^程中產(chǎn)生含有大量的重金屬污染物，而這些含有大量重金屬的污染物會(huì)以各種化學(xué)形態(tài)通過多種途徑擴(kuò)散遷移到深層土壤或地下水，從而造成土壤和地下水環(huán)境中的重金屬污染。目前污染土壤和地下水的重金屬種類較多，現(xiàn)介紹一些毒性較強(qiáng)且對(duì)人類生活和健康構(gòu)成很大威脅的重金屬。（1）鉛污染，鉛是可以在人體和動(dòng)物組織中積蓄的重金屬，它的毒性較強(qiáng)。如果鉛在人體中蓄積達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)對(duì)人體造成貧血、腎損傷和神經(jīng)機(jī)能失調(diào)等癥狀，其中兒童、老人和免疫低下人群是最易受害的人群。目前，冶煉、五金、機(jī)械、油漆、涂料、蓄電池、電鍍、化妝品、燃煤、餐具、膨化食品、染發(fā)劑、自來水管等是環(huán)境中鉛的主要來源[2,3]。這些排放到環(huán)境中的鉛會(huì)通過人體消化道、呼吸道和皮膚等途徑進(jìn)入人體內(nèi)，從而造成人體多種器官的損傷。有關(guān)資料表明，鉛對(duì)水生生物的安全濃度為 ，當(dāng)用含鉛 ～，會(huì)使農(nóng)作物中鉛含量明顯升高，通過食物鏈的富集作用，這些富集在農(nóng)作物中的鉛會(huì)遷移并富集到人體中，對(duì)人類的健康造成很 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究生課程論文——PRB技術(shù)修復(fù)重金屬污染地下水大危害。人體內(nèi)正常的鉛含量應(yīng)該在 毫克/升，如果體內(nèi)鉛含量超標(biāo)，將會(huì)損傷大腦中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)，引起兒童多動(dòng)、注意力不集中、學(xué)習(xí)困難、任性沖動(dòng)、脾氣急躁；破壞造血系統(tǒng)，阻礙血紅素的合成,導(dǎo)致貧血；影響消化系統(tǒng)功能，導(dǎo)致孩子厭食、異食癖、味覺喪失或錯(cuò)亂等；抑制生長(zhǎng)激素的合成與釋放，使孩子發(fā)育遲緩；抑制免疫系統(tǒng)功能，使孩子體質(zhì)差，感染機(jī)率增加；影響身體對(duì)其他金屬元素的吸收、代謝，導(dǎo)致進(jìn)補(bǔ)鐵、鋅、鈣等無效或吸收少；對(duì)生殖器官，尤其是對(duì)腎臟損害極大，引起腎功能障礙[36]。（2）汞污染，汞在常溫下為銀白色的液體，通常稱之為水銀，其熔點(diǎn)為 ℃，它是室溫下唯一的液態(tài)金屬，具有流動(dòng)性[7]。汞在自然界中以很多種形式存在如金屬汞、無機(jī)汞和有機(jī)汞化合物。汞極易蒸發(fā)，汞和汞蒸氣及其化合物都有很強(qiáng)的毒性，并且可以在人體內(nèi)蓄積。汞主要來源于貴重金屬冶煉、化妝品、照明用燈、齒科材料儀表廠、食鹽電解、燃煤、水生生物等[8,9,10]。環(huán)境中的汞會(huì)通過各種途徑進(jìn)入到人體血液中，當(dāng)金屬汞通過血液進(jìn)入腦組織后，會(huì)在腦組織中蓄積，當(dāng)汞的含量達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)對(duì)腦組織及周圍神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，進(jìn)入到血液中的游離態(tài)汞離子會(huì)通過血液循環(huán)作用轉(zhuǎn)移到人體的腎臟等器官，從而對(duì)人體內(nèi)臟器官造成損害。水體中的無機(jī)態(tài)汞離子在水體環(huán)境作用下發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C(jī)態(tài)汞，這些有機(jī)汞通過會(huì)食物鏈進(jìn)入人體，從而引發(fā)人體中毒[1116]；容易受汞危害的人群主要有女性，孕婦、嗜好海鮮人士；因?yàn)樘烊凰泻繕O少，一般都不會(huì)超過 。正常人血液中汞的含量均小于 510μg/L，尿液中汞的濃度小于 20μg/L。如果人體發(fā)生急性汞中毒，將會(huì)誘發(fā)肝炎和血尿的病癥。（3）鉻污染，鉻是人體內(nèi)微量元素之一，其主要來源于劣質(zhì)化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍鉻部分，工業(yè)顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等。鉻在水中通常以六價(jià)和三價(jià)存在，其中六價(jià)鉻的毒性相對(duì)較高[17,18]，因此作為環(huán)境污染物通常所指的是六價(jià)鉻，當(dāng)人體大量攝入六價(jià)鉻引起人體急性中毒，長(zhǎng)期少量攝入也可能會(huì)引起人體慢性中毒；例如誤食飲用含鉻食物，會(huì)致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，鉻化合物對(duì)皮膚有刺激和致敏作用，皮膚會(huì)出現(xiàn)濕疹和過敏性皮炎等癥狀，含鉻的煙霧和粉塵會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)造成損害，可引起咽炎、支氣管炎等。受鉻污染嚴(yán)重地區(qū)的居民，由于經(jīng)常接觸或過量飲用受鉻污染水，造成該地區(qū)居 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究生課程論文——PRB技術(shù)修復(fù)重金屬污染地下水民容易得鼻炎、結(jié)核病、腹瀉、支氣管炎、皮炎等[19,20]。（4）鎘污染，鎘是人體非必要元素，在自然界中通常以化合物狀態(tài)存在。鎘的毒性很大，鎘可以再生物體內(nèi)富集，通過食物鏈作用進(jìn)入人體并蓄積在腎臟，造成人體慢性中毒；環(huán)境中的鎘主要來源于冶煉、燃料、電池、電鍍、采礦和化學(xué)工業(yè)等三廢排放[2125]；廢舊電池中鎘的含量也比較高、受污染的水果和蔬菜中會(huì)富集大量的鎘，尤其是蘑菇和一些谷物對(duì)鎘有一定的富集作用。當(dāng)人體內(nèi)鎘含量超標(biāo)時(shí)，會(huì)引起人體中毒，如使骨骼嚴(yán)重軟化，骨頭寸斷，另外鎘也會(huì)引起胃臟功能失調(diào)，影響人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導(dǎo)致人體血壓升高。礦業(yè)工作者、免疫力低下者最易受鎘危害。水體中鎘含量為 ，會(huì)輕度抑制地面水的自凈作用[26,27]，在用含鎘 ，土壤和農(nóng)作物會(huì)受到明顯污染，農(nóng)灌水中含鎘 ，即可造成污染[2832]。正常人血液中的鎘濃度應(yīng)小于 5 微克/升，尿液中鎘的濃度應(yīng)小于 1 微克/升。當(dāng)人體血壓和尿液中含量超過此范圍時(shí)，會(huì)通過血液循環(huán)等作用危害人體健康，如引起骨質(zhì)疏松，軟化變形等癥狀，在日本曾發(fā)生的痛痛病就是慢性鎘中毒最典型的例子。（5）砷污染，砷是人體的非必需元素，環(huán)境中的砷主要來源于采礦、冶金、化化學(xué)制藥、玻璃工業(yè)中的脫色劑、各種殺蟲劑、殺鼠劑、砷酸鹽藥物、化肥、硬質(zhì)合金、皮革、農(nóng)藥等[33,34,35]；元素砷的毒性極低，但是由砷元素組成的化合物均有劇毒，其中三價(jià)砷化合物在所有砷化合物中毒性是最強(qiáng)的。受砷危害的人群有農(nóng)民、家庭主婦、特殊職業(yè)工人群體。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進(jìn)入人體，如攝入量超過排泄量，砷就會(huì)在人體的肝、腎、肺、子宮、胎盤、骨骼、肌肉等部位蓄積，與細(xì)胞中的酶系統(tǒng)結(jié)合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特別是在毛發(fā)、指甲中蓄積，從而引起慢性砷中毒，潛伏期可達(dá)幾年甚至幾十年，慢性中毒有消化系統(tǒng)癥狀、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和皮膚病變等[3639]。砷還有致癌作用，能引起皮膚癌，在一般情況下，土壤、水、空氣、植物和人體都含有微量的砷，對(duì)人體不會(huì)構(gòu)成危害。地面水中含砷量因水源和地理?xiàng)l件不同而有很大差異，淡水為 ～230μm/L，平均為 ，海水為 [40]。如果 24 小時(shí)內(nèi)尿液中的砷含量大于 100 微克/升就使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生紊亂，并有致癌的可能。而且如果孕婦體內(nèi)砷超標(biāo)還會(huì)誘發(fā)畸胎。作用而進(jìn)入人體，當(dāng)銅在人體內(nèi)含量達(dá)到到一定程度后就會(huì)對(duì)人類的健康產(chǎn)生很大危害。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究生課程論文——PRB技術(shù)修復(fù)重金屬污染地下水（6）銅污染，受污染環(huán)境中銅主要來自于選礦、礦山開采、金屬加工、冶煉、有機(jī)合成、機(jī)器制造和其他工業(yè)的廢水等行業(yè)的排放[41,42,43]，金屬加工、電鍍工廠在這些行業(yè)中向環(huán)境排放的銅含量是最高的，排放的每升廢水中銅的含量可達(dá)幾十毫克甚至幾百毫克。由于這些行業(yè)對(duì)廢水處理的不當(dāng)，因此造成環(huán)境中水體和土壤的污染，從而影響人類健康。有關(guān)研究表明當(dāng)水體中銅的含量達(dá)到 毫克/升時(shí)，這將會(huì)對(duì)對(duì)水體自我修復(fù)能力有明顯的抑制作用；當(dāng)含量超過 毫克/升時(shí),受污染水體會(huì)產(chǎn)生難聞氣味。污染空氣環(huán)境，含量超過15 毫克/升時(shí)候，受污染的水就無法被人類使用[44,45]。這些含銅廢水若處理不當(dāng)會(huì)污染土壤環(huán)境，尤其是對(duì)農(nóng)業(yè)用地的危害非常之大，農(nóng)業(yè)灌溉水中銅對(duì)水稻危害的臨界濃度為 毫克/升，當(dāng)超過這些濃度時(shí)，會(huì)造成造成水稻生長(zhǎng)狀況不佳，并通過食物鏈的作用威脅人類健康。另外，銅對(duì)水生生物的毒性也很大[46]，其中銅對(duì)魚類危害臨界濃度為 毫克/升,但一般認(rèn)為水體中含銅量達(dá)到 毫克/升時(shí)對(duì)魚類的生命活動(dòng)影響不大[47]。在一些小河中，曾發(fā)生銅污染引起水生生物的急性中毒事件；在沿海地區(qū)，曾發(fā)生銅污染水體事件，水體中的銅對(duì)水中生物產(chǎn)生很大影響并導(dǎo)致海水中牡蠣肉變綠。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中也會(huì)對(duì)土壤和地下水環(huán)境造成銅污染，例如農(nóng)田灌溉、化學(xué)試劑的使用等等通過各種途徑進(jìn)入到土壤和水體環(huán)境中。銅在植物體中各部分的累積情況也大不相同[4852]，大多數(shù)植物中銅分布的情況是根莖和葉果實(shí)，只有少數(shù)植物體內(nèi)銅的分布與之相反，例如叢樺葉果實(shí)部分銅元素的含量在所有部分中是最高的。除此之外，水生生物銅也有很好的富集作用，環(huán)境中的銅會(huì)通過食物鏈的富集作用而進(jìn)入人體，當(dāng)銅在人體內(nèi)含量達(dá)到到一定程度后就會(huì)對(duì)人類的健康產(chǎn)生很大危害。全球化經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，然而人類生活得到改善的同時(shí)卻讓我們生存的環(huán)境付出了很大的代價(jià)。各行業(yè)在生產(chǎn)、運(yùn)輸及三廢排放等過程中向環(huán)境排放了大量的重金屬，由于這些重金屬在環(huán)境中難以修復(fù)，對(duì)土壤和地下水造成了嚴(yán)重的污染[53]，重金屬污染地下水修復(fù)技術(shù)的研究已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域十分迫切的任務(wù)。目前已有很多國(guó)家采取了相應(yīng)的重金屬地下水的防護(hù)措施,并且投入大量資金和精力開展了有關(guān)重金屬污染地下水修復(fù)研究。當(dāng)前的重金屬污染地下水修復(fù) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究生課程論文——PRB技術(shù)修復(fù)重金屬污染地下水技術(shù)主要可分為異位修復(fù)技術(shù)和原位修復(fù)技術(shù)兩類。其中異位修復(fù)技術(shù)主要是抽出處理法[54]，原位修復(fù)技術(shù)則包括地下帷幕阻隔與水力控制技術(shù)、滲透反應(yīng)墻和電動(dòng)處理技術(shù)。 異位修復(fù)技術(shù)在重金屬污染地下水治理過程中，應(yīng)用最多的是異位修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)主要原理是將受重金屬污染的地下水抽出至地表，然后通過各種方法再進(jìn)行處理。該處理技術(shù)在對(duì)重金屬污染地下水修復(fù)在短期內(nèi)具有很高的處理效果，但是在長(zhǎng)期的工程應(yīng)用上，可能會(huì)出現(xiàn)拖尾反彈等現(xiàn)象，從而使得處理效率降低，增加處理成本。近年來，國(guó)內(nèi)外普遍采用一種異位處理技術(shù)即泵—處理技術(shù)[55]來修復(fù)重金屬污染地下水，該技術(shù)在很多國(guó)家都有廣泛的應(yīng)用，且成熟度較高。該技術(shù)的主要方法是在重金屬污染地下水流經(jīng)方向開設(shè)多個(gè)抽水井，從抽水井中抽取被重金屬污染的地下水，然后將抽出來的地下水運(yùn)送到附近污水處理廠或者其他地上處理設(shè)施進(jìn)行處理，從而達(dá)到凈化地下水的目的。在治理的過程中為了不對(duì)地下水的補(bǔ)給和地下水抽出后可能造成地面沉降等問題的影響，通常會(huì)另打幾口注水井，把處理過的地下水回灌到地下當(dāng)中。井群系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是該項(xiàng)技術(shù)能夠很好應(yīng)用的關(guān)鍵，對(duì)于井口位置的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足流經(jīng)井群的地下水包含整個(gè)受污染的地下水，以便把受污染的地下水全部抽出來進(jìn)行異位處理。地下水修復(fù)技術(shù)最早使用的方法就是抽出處理技術(shù)，根據(jù)美國(guó)環(huán)保局的統(tǒng)計(jì)[56]，在 1982－2002 的 20 年間，在工程應(yīng)用上該項(xiàng)技術(shù)的使用比例高達(dá) 68%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它修復(fù)技術(shù)。抽出處理技術(shù)對(duì)于突發(fā)性或高強(qiáng)度的地下水污染具有快速處理和效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是處理過程較為繁瑣且抽取和處理所需費(fèi)用高,并且需要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和維護(hù),同時(shí)該技術(shù)對(duì)重非水溶相液體(DNAPL s)的去除效果甚微[57]。 原位修復(fù)技術(shù)由于異位修復(fù)技術(shù)