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1、LOGO 地下水污染 Groundwater contamination 2013年11月27日 Contents 我国地下水污染现状1 地下水污染物 2 地下水污染途径3 地下水水环境修复技术 4 地下水污染的概念 较较常见见的定义义是:凡是在人类类活动动影响下,地下水变变化朝着水质恶质恶 化方向 发发展的现现象,统统称为为/地下水污污染 。 地下水污污染的原因:人类类活动动 自然地质质原因(矿矿化或者异常) 地下水污污染的标标志:水质质不断恶恶化,不是只有超过过水质标质标 准的才算污污染 ,有达到或者超过过的趋势趋势 亦算污污染 如此定义义,是为为了强调调水质恶质恶 化的过过程,便于防治
2、因此地下水污污染是指人类类活动动使地下水的物理、化学和生物性质发质发 生改 变变,从而限制或妨碍地下水在各方面的应应用 。 1 我国地下水污染现状 我国约约有70%的人口以地下水为为主要饮饮用水源,全国95%以上的农农村人口饮饮用 地下水,在我国北方干旱-半干旱地区的许许多城市和乡乡村,地下水成为为唯一饮饮用水源。 全国灌溉溉面积积7亿亿多亩亩,其中使用地下水浇浇灌的占总总灌溉溉面积积的40%。全国有310个 城市开采利用地下水作为为城市供水水源,约约占全国城市总总数的71%1-2。 中国国土资资源公报报 中国地下水污污染图图 1 我国地下水污染现状 1 我国地下水污染现状 1 我国地下水污染
3、现状 地下水污污染主要集分布在城区附近和地表 水污污染严严重的地方 2 地下水污染物 概念 凡是人类类活动导动导 致进进入地下水环环境,会引起水质恶质恶 化溶解物 或悬悬浮物,无论论其浓浓度是否达到使水质恶质恶 化的程度,均称为为 地下水污污染物。 按性质质可分为为: l化学污污染物 无机污污染物 有机污污染物 l生物污污染物 l放射性污污染物 Chemical Pollutant 无机污污染物(Inorganic) 氮类污类污 染物:NO3-、NO2-、NH3 盐类:Cl-、SO42- 、硬度、F- 、TDS 重金属:As、Cr、Hg、Pb、Cd等 毒性污染物:氰化物、砷、汞、镉、铬、铅 其
4、中硬度、TDS、 Cl-、SO42- 、 NO3-、 NH3等无直接毒害作用的无机 污染物,但达到一定浓度后,同样会对其可利用或对环境、甚至对 人类健康造成不同程度的影响或危害 有机污污染物(Organic):种类多,含量低,毒性大,“三致性” 生物易降解 生物难难降解 生物易降解 l多属碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成的有机物 l不稳稳定,在微生物作用下,都能转转化为稳为稳 定的无机物,如 有机污污染物 CO2+H2O , 有机污污染物 H2S+CO2+H2O , l主要来源于生活污污水,以动动植物残体为为原料加工生产产的屠宰、肉类类加 工、乳品、制革和食品等工业废业废 水 l无直接
5、毒害作用,在降解过过程中会消耗DO,使DO下降。 好氧厌厌氧 生物难降解 l性质稳定,不易分解,能在各种环境介质中长期存在 l环境内分泌干扰物(环境激素):烷基酚、邻苯二甲酸酯等 l持久性有机污染物(POPs, Persistent Organic Pollutants ):在 生物体内积累富集、通过食物链对高营养等级生物造成危害性影响,通 过蒸气可长距离迁移至遥远的偏僻地区和极地地区,在特定环境浓度下 可能对接触该化学物质的生物造成有害或有毒效应 l这类物质大多数具有较强毒性,甚至剧透致癌、致畸、致突变的作用, 对人体健康构成严重威胁 生物难降解 13 常见的常见的几种难降解几种难降解有机有
6、机污染物污染物 多环芳烃:PAH 多氯联苯:PCBs 非水相流体:NAPLs( DNAPLs &LNAPLs) 挥发性有机化合物:VOCs 半挥发性有机化合物:SVOCs 亚硝基二甲胺:NDMA 持久性有机污染物:POPs 苯并a芘:BaP 多氯代二苯并二噁英:PCDDs 六氯代苯:HCB 六六六:BHC 三氯乙烯:TCE 四氯乙烯 :PCE 二氯乙烯 : DCE 苯系物: BTEX 甲基叔丁基醚 :MTBE Biological PollutantBiological Pollutant 细细菌(Bacteria) l 地下水中曾发现发现 并引起水媒病传传染的致病菌有:霍 乱弧菌(霍乱病)、
7、伤伤寒沙门门氏菌(伤伤寒病)、志贺贺 氏菌等 病毒(Virus) l比细细菌小得多,存活时间长时间长 ,比细细菌更易进进入含水层层 ,地下水中曾发现发现 的病毒主要是肠肠道病毒,如脊髓灰 质质病毒、胃肠肠病毒、呼吸道肠肠道病毒等,且每种病毒 又有多种类类型,对对人体危害很大 寄生虫(Protozoa ) l原生动动物、蠕虫及真菌 Radioactive PollutantRadioactive Pollutant 六种放射性核素 l氚氚、碘、锶锶、铯铯、钚钚、镭镭 实实例 l1986年4月26日前苏联苏联 的切尔诺贝诺贝 利核电电站 核爆炸事故 l二战战期间间日本广岛岛和长长崎的原子弹弹 概念
8、及分类 oo 按物质的形成原因按物质的形成原因 n n 自然污染源,如海水等自然污染源,如海水等 n n 人为污染源,如废水、废渣等人为污染源,如废水、废渣等 oo 按行业或部门活动按行业或部门活动 n n 工业污染源工业污染源 n n 农业污染源农业污染源 n n 生活污染源生活污染源 n n 区域性水体污染源区域性水体污染源 oo 按时间动态按时间动态 n n 连续性污染源连续性污染源 n n 间断性污染源间断性污染源 n n 瞬时性污染源瞬时性污染源 污染源:引起地下 水污染的各种物质 的来源,如各种组 分、热、沙尘等 3 污染途径污染源 工业污染源 工业三废:废水、废渣、废气 储存装置
9、和输运管道的渗漏 工业物的事故性泄漏 农业污染源 农药:杀虫剂、杀菌剂和除草剂 化肥:氮肥、磷肥和钾肥 动物废物:大量的氮、细菌和病毒 植物残余物:需氧特性 污水灌溉:多种有毒有害物质,尤其是重金属与POPs 生活污染源 人体的排泄物 肥皂、洗涤剂、腐烂的食物等 科研文教单位排出的废水成分 医疗卫生部门的污水:细菌和病毒 生活垃圾:挥发性脂肪酸、烃类化合物,卤代烃、邻苯二甲酸酯类、酚类 按行业和部门划分 3 污染途径污染源 概念与分类类 概念 l污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径 l有助于制定正确的防治地下水污染的措施 分类 l依据水力学特点,分为4种 1、间歇入渗型 2、连续入渗型 3
10、、越流型 4、径流型 3 污染途径 间间歇入渗型 特点 l有毒或有害物质质周期 性渗入含水层层 l受污污染的对对象主要是 浅层层地下水 l常与大气降雨或灌溉溉 对应对应 l污污染源一般呈固态态, 淋滤滤固体废废物堆引起 的污污染 2006-09-19 连续连续 渗入型 特点 l污污染方式由上而下 l污污染物经经包气带连续带连续 渗入 l污污染源一般呈液态态,如废废 水渠、废废水池和受污污染的 地表水体连续连续 渗漏造成地 下水污污染 22 越流型 特点 l污污染物通过过越流形式 l人类类活动动引发发越流方向改变变 l难难于查查清越流具体的地点及地质质部位 23 径流型 特点 l污污染物通过过径
11、流形式 l污污染范围围可能不很大 l污污染程度往往由于缺乏自然净净化作用 而显显得十分严严重 地下水污染的特点 隐隐蔽性 即使地下水已受某些组组分严严重污污染,但它往往还还是无 色、无味,不易从颜颜色、气味、鱼类鱼类 死亡等鉴别鉴别 , 即使人类类引用了受有毒或有害组组分污污染的地下水,对对 人体的影响也只是慢性的长长期效应应,不易察觉觉。 难难以逆转转型 地下水受污污染后,很难难治理和恢复。原因是其流速 缓缓慢,切断污污染源后仅仅靠含水层层本身的自然净净化, 所需时间长时间长 达数十年、甚至上百年。 4 地下水水环境修复技术 目前,较为较为 典型的地下水修复技术术主要有以下三种 : 1、抽出
12、处处理技术术,简简称PT技术术; 2、监测监测 天然衰减技术术,简简称MNA技术术; 3、渗透性反渗透性反应墙应墙应墙应墙 (PRBPRB) 4、空气注入修复技术术(AS) 5、生物修复技术术 26 ) oo 抽出抽出- -处处处处理法是最早使用、理法是最早使用、应应应应用最广的用最广的经经经经典方法典方法 oo 从从污污污污染染场场场场地抽出被地抽出被污污污污染的水,并用染的水,并用洁净洁净洁净洁净 的水置的水置换换换换之;之;对对对对抽出的抽出的 水加以水加以处处处处理,理,污污污污染物最染物最终终终终可以被去除可以被去除 oo 必必须须须须把把对对对对抽出抽出- -处处处处理系理系统统统
13、统的的监测监测监测监测 作作为为为为修复措施整体必不可少的修复措施整体必不可少的 组组组组成部分,成部分,监测监测监测监测 系系统统统统的运行状的运行状态态态态 oo 处处处处理后地下水理后地下水 n n 直接使用直接使用 n n 回灌回灌 oo稀稀释释释释受受污污污污染水体,冲洗含水染水体,冲洗含水层层层层 oo加速地下水的循加速地下水的循环环环环流流动动动动 抽出-处理法(Pump And Treatment PT技术术 优优点 l 在地面进进行污污水处处理,操作简简便 l运用较较早,完善程度较较高 缺点 l费费用高 l对对非水溶性的污污染物处处理效果极差,几乎没有效果 l对对抽水泵泵位置
14、要求高 l不封闭污闭污 染源,停止抽水时时,溶解的污污染区又会形 成甚至扩扩大 监测监测 天然衰减技术术(MNA) 美国EPA的定义义 l依赖赖自然衰减作用,在同其他更有效的方法所 用时间时间 相比属合理的时间时间 限定内,使特定地点 达到修复目的 l包括污污染物的生物降解、扩扩散、稀释释、吸附、 挥发挥发 、及化学或生物固定、转转化或破坏等 l这这些作用在无人为为干扰扰的可行条件下,能够够降 低土壤和地下水中的污污染物的数量、毒性、迁 移性、体积积或浓浓度 空气注入修复技术术 处处理 抽提 修复原理:将加压后的空气注射到污染地下水的 下部,气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和 降解,并以供氧
15、为手段,促进地下污染的生物降 解。 优点 设备简单,安装方便,已操作 原位修复,干扰小 缺点 对非挥发性污染物不适用,不适合在低渗透率低或 高粘土含量的地区使用 生物修复法:植物&微生物 处处理 抽提 植物修复法的机制 降解 转移 固定(可容性) 32 污污染物的降解 植物通过过呼吸作用提供了更多的氧气进进入土壤,加快了 土壤中细细菌的活性,同时时,通过过他们们的根系来为为土壤 的细细菌提供营营养,使细细菌更有效的降解污污染物 。 在植物生长过长过 程中产产生酶,污污染物在酶的作用下能被分 解成单单分子的物质质(如H2O、CO2、乙醇及其它),这这 些物质够进质够进 入到植的机体内,甚至能促进进植物的生 长长。 33 污污染物的转转移与可容性 把污污染区的污污染物质质通过过植物的作用转转移到别别的地方,使 该该区的污污染不再那么严严重 有些植物可吸收土壤或地下水中单单分子污污染物,污污染物质质 被保存在植物的体内,随着污污染物质质的富集,便会引起植 物的中毒现现象。此时时,可通过过收获这获这 些植物,通过过燃烧烧或 别别的方法来从