地下水修復講義

1、LOGO地下水污染地下水污染 Groundwater contamination20132013年年1111月月2727日日Contents我國地下水污染現(xiàn)狀我國地下水污染現(xiàn)狀1地下水污染物地下水污染物2地下水污染途徑地下水污染途徑3地下水水環(huán)境修復技術地下水水環(huán)境修復技術4地下水污染的概念地下水污染的概念較常見的定義是較常見的定義是:凡是在凡是在人類活動人類活動影響下影響下,地下水變化地下水變化朝著水質(zhì)惡化方向朝著水質(zhì)惡化方向發(fā)展發(fā)展的現(xiàn)象的現(xiàn)象,統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為/地下水污染地下水污染 。地下水污染的地下水污染的原因原因：人類活動：人類活動 自然地質(zhì)原因（礦化或者異常）自然地質(zhì)原因（礦化或者異常

2、）地下水污染的地下水污染的標志標志：水質(zhì)不斷惡化，不是只有超過水質(zhì)標準的才算污染，：水質(zhì)不斷惡化，不是只有超過水質(zhì)標準的才算污染，有達到或者超過的趨勢亦算污染有達到或者超過的趨勢亦算污染如此定義，是為了強調(diào)水質(zhì)惡化的過程，便于防治如此定義，是為了強調(diào)水質(zhì)惡化的過程，便于防治因此地下水污染是指人類活動使地下水的物理、化學和生物性質(zhì)發(fā)生改變因此地下水污染是指人類活動使地下水的物理、化學和生物性質(zhì)發(fā)生改變,從而限制或妨礙地下水在各方面的應用從而限制或妨礙地下水在各方面的應用 。1 我國地下水污染現(xiàn)狀我國地下水污染現(xiàn)狀 我國約有我國約有70%的人口以地下水為主要飲用水源的人口以地下水為主要飲用水源,全

3、國全國95%以上的農(nóng)村人口飲用地以上的農(nóng)村人口飲用地下水下水,在我國北方干旱在我國北方干旱-半干旱地區(qū)的許多城市和鄉(xiāng)村半干旱地區(qū)的許多城市和鄉(xiāng)村,地下水成為唯一飲用水源。全地下水成為唯一飲用水源。全國灌溉面積國灌溉面積7億多畝億多畝,其中使用地下水澆灌的占總灌溉面積的其中使用地下水澆灌的占總灌溉面積的40%。全國有。全國有310個城個城市開采利用地下水作為城市供水水源市開采利用地下水作為城市供水水源,約占全國城市總數(shù)的約占全國城市總數(shù)的71%1-2。中國國土資源公報中國國土資源公報中國地下水污染圖中國地下水污染圖http:/ 我國地下水污染現(xiàn)狀我國地下水污染現(xiàn)狀1 我國地下水污染現(xiàn)狀我國地下水

4、污染現(xiàn)狀 1 我國地下水污染現(xiàn)狀我國地下水污染現(xiàn)狀 地下水污染主要集分布在城區(qū)附近和地表地下水污染主要集分布在城區(qū)附近和地表水污染嚴重的地方水污染嚴重的地方2 地下水污染物地下水污染物 概念概念凡是人類活動導致進入地下水環(huán)境，會引起水質(zhì)惡化溶解物或凡是人類活動導致進入地下水環(huán)境，會引起水質(zhì)惡化溶解物或懸浮物，無論其濃度是否達到使水質(zhì)惡化的程度，均稱為地下懸浮物，無論其濃度是否達到使水質(zhì)惡化的程度，均稱為地下水污染物。水污染物。按性質(zhì)可分為：按性質(zhì)可分為：l化學污染物化學污染物 無機污染物無機污染物 有機污染物有機污染物l生物污染物生物污染物l放射性污染物放射性污染物Chemical Pollu

5、tant 無機污染物（無機污染物（Inorganic） 氮類污染物：氮類污染物：NO3-、NO2-、NH3 鹽類：鹽類：Cl-、SO42- 、硬度、硬度、F- 、TDS 重金屬：重金屬：As、Cr、Hg、Pb、Cd等等毒性污染物：氰化物、砷、汞、毒性污染物：氰化物、砷、汞、鎘、鉻鎘、鉻、鉛、鉛其中硬度、其中硬度、TDS、 Cl-、SO42- 、 NO3-、 NH3等無直接毒害作用的無機等無直接毒害作用的無機污染物，污染物，但達到一定濃度后，同樣會對其可利用或對環(huán)境但達到一定濃度后，同樣會對其可利用或對環(huán)境、甚至對、甚至對人類健康造成不同程度的影響或危害人類健康造成不同程度的影響或危害有機污染物

6、（有機污染物（Organic）：）：種類多，含量低，毒性大，種類多，含量低，毒性大，“三致性三致性” 生物易降解生物易降解 生物難降解生物難降解生物易降解生物易降解l多屬碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和油類等自然生成的有機物多屬碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和油類等自然生成的有機物l不穩(wěn)定，在微生物作用下，都能轉化為穩(wěn)定的無機物，如不穩(wěn)定，在微生物作用下，都能轉化為穩(wěn)定的無機物，如 有機污染物有機污染物 CO2+H2O , 有機污染物有機污染物 H2S+CO2+H2O ,l主要來源于生活污水，以動植物殘體為原料加工生產(chǎn)的屠宰、肉類加工、主要來源于生活污水，以動植物殘體為原料加工生產(chǎn)的屠宰、肉類加工、乳品、

7、制革和食品等工業(yè)廢水乳品、制革和食品等工業(yè)廢水l無直接毒害作用，在降解過程中會消耗無直接毒害作用，在降解過程中會消耗DO，使，使DO下降。下降。 好氧好氧厭氧厭氧生物難降解生物難降解 l性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，能在各種環(huán)境介質(zhì)中長期存在性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，能在各種環(huán)境介質(zhì)中長期存在 l環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（環(huán)境激素）環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（環(huán)境激素）：烷基酚、鄰苯二甲酸酯等：烷基酚、鄰苯二甲酸酯等 l持久性有機污染物（持久性有機污染物（POPs, Persistent OrganicPollutants ）：）：在在生物體內(nèi)積累富集、通過食物鏈對高營養(yǎng)等級生物造成危害性影響，通生物體內(nèi)積累富集、通過食物鏈對

8、高營養(yǎng)等級生物造成危害性影響，通過蒸氣可長距離遷移至遙遠的偏僻地區(qū)和極地地區(qū)，在特定環(huán)境濃度下過蒸氣可長距離遷移至遙遠的偏僻地區(qū)和極地地區(qū)，在特定環(huán)境濃度下可能對接觸該化學物質(zhì)的生物造成有害或有毒效應可能對接觸該化學物質(zhì)的生物造成有害或有毒效應l這類物質(zhì)大多數(shù)具有較強毒性，甚至劇透致癌、致畸、致突變的作用，這類物質(zhì)大多數(shù)具有較強毒性，甚至劇透致癌、致畸、致突變的作用，對人體健康構成嚴重威脅對人體健康構成嚴重威脅生物難降解生物難降解 13 多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴：PAH 多氯聯(lián)苯：多氯聯(lián)苯：PCBs 非水相流體：非水相流體：NAPLs（ DNAPLs &LNAPLs） 揮發(fā)性有機化合物：揮發(fā)

9、性有機化合物：VOCs 半揮發(fā)性有機化合物：半揮發(fā)性有機化合物：SVOCs 亞硝基二甲胺：亞硝基二甲胺：NDMA 持久性有機污染物：持久性有機污染物：POPs 苯并苯并a芘：芘：BaP 多氯代二苯并二噁英：多氯代二苯并二噁英：PCDDs 六氯代苯：六氯代苯：HCB 六六六：六六六：BHC 三氯乙烯：三氯乙烯：TCE 四氯乙烯四氯乙烯 ：PCE 二氯乙烯二氯乙烯 ： DCE 苯系物：苯系物： BTEX 甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚 ：MTBE 細菌細菌(Bacteria) l 地下水中曾發(fā)現(xiàn)并引起水媒病傳染的致病菌有：霍亂地下水中曾發(fā)現(xiàn)并引起水媒病傳染的致病菌有：霍亂弧菌（弧菌（霍亂病霍亂病）、傷寒

10、沙門氏菌（傷寒?。⒅举R氏）、傷寒沙門氏菌（傷寒病）、志賀氏菌等菌等病毒病毒(Virus) l比細菌小得多，存活時間長，比細菌更易進入含水層比細菌小得多，存活時間長，比細菌更易進入含水層 ，地下水中曾發(fā)現(xiàn)的病毒主要是腸道病毒，如脊髓灰質(zhì)地下水中曾發(fā)現(xiàn)的病毒主要是腸道病毒，如脊髓灰質(zhì)病毒、胃腸病毒、呼吸道腸道病毒等，且每種病毒又病毒、胃腸病毒、呼吸道腸道病毒等，且每種病毒又有多種類型，對人體危害很大有多種類型，對人體危害很大寄生蟲寄生蟲(Protozoa ) l原生動物、蠕蟲及真菌原生動物、蠕蟲及真菌 六種放射性核素六種放射性核素 l氚、碘、鍶、銫、钚、鐳氚、碘、鍶、銫、钚、鐳 實例實例 l19

11、86年年4月月26日前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站日前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站核爆炸事故核爆炸事故 l二戰(zhàn)期間日本廣島和長崎的原子彈二戰(zhàn)期間日本廣島和長崎的原子彈 概念及分類概念及分類污染源：引起地下污染源：引起地下水污染的各種物質(zhì)水污染的各種物質(zhì)的來源，如各種組的來源，如各種組分、熱、沙塵等分、熱、沙塵等3 污染途徑污染途徑污染源污染源工業(yè)污染源工業(yè)污染源 工業(yè)三廢：廢水、廢渣、廢氣工業(yè)三廢：廢水、廢渣、廢氣 儲存裝置和輸運管道的滲漏儲存裝置和輸運管道的滲漏 工業(yè)物的事故性泄漏工業(yè)物的事故性泄漏 農(nóng)業(yè)污染源農(nóng)業(yè)污染源 農(nóng)藥：殺蟲劑、殺菌劑和除草劑農(nóng)藥：殺蟲劑、殺菌劑和除草劑 化肥：氮肥、磷肥和鉀肥化

12、肥：氮肥、磷肥和鉀肥 動物廢物：大量的氮、細菌和病毒動物廢物：大量的氮、細菌和病毒 植物殘余物：需氧特性植物殘余物：需氧特性 污水灌溉：多種有毒有害物質(zhì)，尤其是重金屬與污水灌溉：多種有毒有害物質(zhì)，尤其是重金屬與POPs 生活污染源生活污染源 人體的排泄物人體的排泄物 肥皂、洗滌劑、腐爛的食物等肥皂、洗滌劑、腐爛的食物等 科研文教單位排出的廢水成分科研文教單位排出的廢水成分 醫(yī)療衛(wèi)生部門的污水：細菌和病毒醫(yī)療衛(wèi)生部門的污水：細菌和病毒 生活垃圾：生活垃圾：揮發(fā)性脂肪酸、烴類化合物，鹵代烴、鄰苯二甲酸酯類、酚類揮發(fā)性脂肪酸、烴類化合物，鹵代烴、鄰苯二甲酸酯類、酚類 按行業(yè)和部門劃分按行業(yè)和部門劃分

13、3 污染途徑污染途徑污染源污染源 概念與分類概念與分類概念概念 l污染物從污染源進入到地下水中所經(jīng)過的路徑污染物從污染源進入到地下水中所經(jīng)過的路徑 l有助于制定正確的防治地下水污染的措施有助于制定正確的防治地下水污染的措施 分類分類 l依據(jù)水力學特點，分為依據(jù)水力學特點，分為4 4種種 1 1、間歇入滲型、間歇入滲型 2 2、連續(xù)入滲型、連續(xù)入滲型 3 3、越流型、越流型 4 4、徑流、徑流型型 3 污染途徑污染途徑 間歇入滲型間歇入滲型特點特點 l有毒或有害物質(zhì)周期有毒或有害物質(zhì)周期性滲入含水層性滲入含水層 l受污染的對象主要是受污染的對象主要是淺層地下水淺層地下水 l常與大氣降雨或灌溉常與

14、大氣降雨或灌溉對應對應 l污染源一般呈污染源一般呈固態(tài)，固態(tài)，淋濾固體廢物堆引起淋濾固體廢物堆引起的污染的污染2006-09-19 連續(xù)連續(xù)滲入型滲入型特點特點 l污染方式由上而下污染方式由上而下 l污染物經(jīng)包氣帶連續(xù)滲入污染物經(jīng)包氣帶連續(xù)滲入 l污染源一般呈污染源一般呈液態(tài)，如廢液態(tài)，如廢水渠、廢水池和受污染的水渠、廢水池和受污染的地表水體連續(xù)滲漏造成地地表水體連續(xù)滲漏造成地下水污染下水污染22 越流型越流型特點特點 l污染物通過污染物通過越流越流形式形式 l人類活動引發(fā)越流方向改變?nèi)祟惢顒右l(fā)越流方向改變 l難于查清越流具體的地點及地質(zhì)部位難于查清越流具體的地點及地質(zhì)部位23 徑流徑流型型

15、特點特點 l污染物通過污染物通過徑流徑流形式形式 l污染范圍可能不很大污染范圍可能不很大 l污染程度往往由于缺乏自然凈化作用污染程度往往由于缺乏自然凈化作用而顯得十分嚴重而顯得十分嚴重 地下水污染的特點地下水污染的特點 隱蔽性隱蔽性 即使地下水已受某些組分嚴重污染，但它往往還是無即使地下水已受某些組分嚴重污染，但它往往還是無色、無味，不易從顏色、氣味、魚類死亡等鑒別，即色、無味，不易從顏色、氣味、魚類死亡等鑒別，即使人類引用了受有毒或有害組分污染的地下水，對人使人類引用了受有毒或有害組分污染的地下水，對人體的影響也只是慢性的長期效應，不易察覺。體的影響也只是慢性的長期效應，不易察覺。難以逆轉型

16、難以逆轉型 地下水受污染后，很難治理和恢復。原因是其流速緩地下水受污染后，很難治理和恢復。原因是其流速緩慢，切斷污染源后僅靠含水層本身的自然凈化，所需慢，切斷污染源后僅靠含水層本身的自然凈化，所需時間長達數(shù)十年、甚至上百年。時間長達數(shù)十年、甚至上百年。4 地下水水環(huán)境修復技術地下水水環(huán)境修復技術 目前，較為典型的地下水修復技術主要有以下三種：目前，較為典型的地下水修復技術主要有以下三種：1、抽出處理技術，簡稱、抽出處理技術，簡稱PT技術；技術；2、監(jiān)測天然衰減技術，簡稱、監(jiān)測天然衰減技術，簡稱MNA技術；技術；3、4、空氣注入修復技術（、空氣注入修復技術（AS）5、生物修復技術、生物修復技術2

17、6 )抽出抽出-處理法處理法(Pump And Treatment PT技術技術 優(yōu)點優(yōu)點l 在地面進行污水處理，操作簡便在地面進行污水處理，操作簡便l運用較早，完善程度較高運用較早，完善程度較高缺點缺點l費用高費用高l對非水溶性的污染物處理效果極差，幾乎沒有效果對非水溶性的污染物處理效果極差，幾乎沒有效果l對抽水泵位置要求高對抽水泵位置要求高l不封閉污染源，停止抽水時，溶解的污染區(qū)又會形不封閉污染源，停止抽水時，溶解的污染區(qū)又會形成甚至擴大成甚至擴大監(jiān)測天然衰減技術（監(jiān)測天然衰減技術（MNA) 美國美國EPA的定義的定義 l依賴自然衰減作用，在同其他更有效的方法所依賴自然衰減作用，在同其他更

18、有效的方法所用時間相比屬合理的時間限定內(nèi)，使特定地點用時間相比屬合理的時間限定內(nèi)，使特定地點達到修復目的達到修復目的 l包括污染物的生物降解、擴散、稀釋、吸附、包括污染物的生物降解、擴散、稀釋、吸附、揮發(fā)、及化學或生物固定、轉化或破壞等揮發(fā)、及化學或生物固定、轉化或破壞等 l這些作用在無人為干擾的可行條件下，能夠降這些作用在無人為干擾的可行條件下，能夠降低土壤和地下水中的污染物的數(shù)量、毒性、遷低土壤和地下水中的污染物的數(shù)量、毒性、遷移性、體積或濃度移性、體積或濃度空氣注入修復技術空氣注入修復技術處理處理抽提抽提 修復原理：將加壓后的空氣注射到污染地下水的修復原理：將加壓后的空氣注射到污染地下水

19、的下部，氣流加速地下水和土壤中有機物的揮發(fā)和下部，氣流加速地下水和土壤中有機物的揮發(fā)和降解，并以供氧為手段，促進地下降解，并以供氧為手段，促進地下污染的生物降污染的生物降解。解。 優(yōu)點設備簡單，安裝方便，已操作原位修復，干擾小 缺點對非揮發(fā)性污染物不適用，不適合在低滲透率低或高粘土含量的地區(qū)使用生物修復法：植物生物修復法：植物&微生物微生物處理處理抽提抽提植物修復法的機制植物修復法的機制降解降解 轉移轉移 固定（可容性）固定（可容性）32 污染物的降解污染物的降解植物通過呼吸作用提供了更多的氧氣進入土壤，加快了植物通過呼吸作用提供了更多的氧氣進入土壤，加快了土壤中細菌的活性，同時，通過他們的根系來為土壤的土壤中細菌的活性，同時，通過他們的根系來為土壤的細菌提供營養(yǎng)，使細菌更有效的降解污染物細菌提供營養(yǎng)，使細菌更有效的降解污染物 。在植物生長過程中產(chǎn)生酶，污染物在酶的作用下