時間:2023-05-25 17:35:22
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一、地下水污染的危害
(一)地下水污染直接影響人體的身體健康
地下水受到污染后會直接影響到飲用水的水質(zhì),嚴(yán)重時還會危及人體的健康。地下水受到污染后會導(dǎo)致飲用水受到亞酸鹽的影響,逐漸引發(fā)人體受到癌癥的折磨,而嬰幼兒引用這類水就會導(dǎo)致出現(xiàn)高鐵血蛋白癥,危及嬰幼兒的生命健康。在地下水受到有機(jī)物的污染后就會引發(fā)人們出現(xiàn)腹瀉、腸道線蟲及惡性腫瘤等問題,飲用水受到重金屬污染后會導(dǎo)致人體慢性中毒,進(jìn)而損壞人體的肝、腎的正常功能,不利于人們的身體健康。
(二)地下水污染會造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失
地下水污染會直接降低農(nóng)作物的產(chǎn)量及質(zhì)量,嚴(yán)重時就會直接造成重大經(jīng)濟(jì)損失。地下水作為農(nóng)業(yè)主要的灌溉來源,其在農(nóng)業(yè)灌溉中起著重要的作用,而使用受到污染的地下水進(jìn)行農(nóng)作物的灌溉就會直接改變土壤的結(jié)構(gòu),減少農(nóng)作物耐寒、耐熱及抗病的能力,直接降低農(nóng)作物的產(chǎn)量及質(zhì)量,進(jìn)而造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。
(三)地下水污染會破壞生態(tài)平衡
地下水污染會加速生態(tài)環(huán)境的退化,進(jìn)而對生態(tài)平衡造成破壞,被污染的地下水會經(jīng)過排給、徑流,最終進(jìn)入河流湖泊,這不僅會對河流湖泊造成二次污染,同時還會威脅到各種生物的生長與繁殖,直接造成生態(tài)失去平衡。
二、地下水污染的來源
(一)工業(yè)方面
工業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放大量的廢水、廢氣及廢渣,這些“三廢”里面大部分含有各種有毒有害的物質(zhì),在不經(jīng)過合理處理的情況下就會直接或者間接的滲入地下水,進(jìn)而對地下水造成污染,影響地下水的使用。
(二)農(nóng)業(yè)方面
人們在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中會采用農(nóng)藥、化肥及畜禽糞便對農(nóng)作物進(jìn)行養(yǎng)護(hù),這些不會全部被農(nóng)作物吸收,一部分會殘留在土壤內(nèi),隨著地表徑流、降水等會將這些有害物質(zhì)滲入地下,進(jìn)而造成地下水的污染,同時,在對農(nóng)作物進(jìn)行灌溉時,如果使用的是受到污染的水,那這些水就會直接滲入地下,造成地下水的污染。
(三)生活方面
隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,生活垃圾與生活污水也在不斷地遞增,其直接造成了地下水的污染。產(chǎn)生的生活垃圾大部分會采取填埋法,這樣就會導(dǎo)致垃圾中的一些污染物通過土壤直接滲入地下,生活污水會隨著徑流流入河流或是直接滲入地下,這都會對地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。
(四)采礦方面
采礦活動污染地下水主要是改變了埋藏條件,在地表水利工程的修建中,地表水流必然會發(fā)生改變,這會在很大程度上影響地下水的埋藏狀態(tài)和均衡。采礦之后產(chǎn)生的尾礦經(jīng)過雨水淋濾也會對地下水造成污染,礦區(qū)中廢氣的鉆孔以及坑道則能夠作為污染物質(zhì)進(jìn)入通道,而采礦過程中的礦坑水因酸性較高而能夠溶解白云石、方解石等,所溶解得到的鈣鎂離子在融人水中后會導(dǎo)致地下水的硬度上升。
(五)其它方面
除了上述一些地下水污染源外,在進(jìn)行一些工程建設(shè)時也會對地下水造成一定的污染,在進(jìn)行工程建設(shè)時會對地下水的水位、流動方向等產(chǎn)生一定的的影響,造成地下水污染物的大量擴(kuò)散分解,同時一些自然災(zāi)害會引起地殼變化,會將一些污染物帶入地下,進(jìn)而污染到地下水。
三、地下水污染防治在我水體污染控制與治理的措施
(一)增強(qiáng)地下水的保護(hù)意識
在對地下水污染防治中,首先應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)地下水的保護(hù)意識,認(rèn)清地下水資源的重要性,加大對地下水保護(hù)的宣傳力度,利用報刊、電視宣傳或是網(wǎng)絡(luò)宣傳的方式進(jìn)行大力的宣傳,同時可以在一些居民區(qū)進(jìn)行地下水教育與宣傳活動,不斷加強(qiáng)對地下水保護(hù)的宣傳力度,進(jìn)而增強(qiáng)人們對地下水保護(hù)的意識,減少對地下水資源的污染。
(二)加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法力度
完善地下水環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)體系,構(gòu)建完善的地下水環(huán)境保護(hù)制度,明確相關(guān)部門的責(zé)任,建立起地下水環(huán)境保護(hù)的綜合協(xié)調(diào)機(jī)制,使得地下水與水源的保護(hù)工作得到真正落實(shí)。加大加強(qiáng)監(jiān)管力度,依法嚴(yán)格規(guī)范污水的排放,做好污廢水與糞坑的防滲工作,嚴(yán)禁使用未經(jīng)處理過的污水進(jìn)行灌溉,嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)。
(三)加強(qiáng)地下水的水質(zhì)監(jiān)測
設(shè)立地下水觀測專用井,建立地下水動態(tài)監(jiān)測與分析預(yù)測服務(wù)系統(tǒng)。對重點(diǎn)污染地區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測,系統(tǒng)掌握區(qū)域地表水、地下水水質(zhì)的污染發(fā)展變化及動態(tài)特征,同時還要建立地下水污染預(yù)警與應(yīng)急預(yù)案,實(shí)現(xiàn)對地下水污染信息的實(shí)時監(jiān)控和對地下水污染嚴(yán)重地區(qū)的及時預(yù)報。
(四)加強(qiáng)地下水污染實(shí)用技術(shù)的研究
目前常用的地下水污染修復(fù)技術(shù)有水動力控制修復(fù)技術(shù)、有機(jī)粘土修復(fù)技術(shù)、電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、滲透性反應(yīng)屏修復(fù)技術(shù)、抽出處理修復(fù)技術(shù)等,這些技術(shù)可行性較強(qiáng),但多為理論研究,因此應(yīng)加強(qiáng)對地下水污染實(shí)用技術(shù)的研究,并積極推廣應(yīng)用。
(五)加強(qiáng)對地下水污染源的控制
加強(qiáng)對地下水污染源的控制,首先根據(jù)地下水污染源進(jìn)行深入研究與分析,找出主要的污染源,然后再有針對性的進(jìn)行控制,在對污染源進(jìn)行控制時可劃定地下水污染的治理區(qū)、防控區(qū)及一般保護(hù)區(qū),加大對地下水環(huán)境的監(jiān)管,有效的切除相關(guān)的地下水污染源。嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”的排放,加大對農(nóng)業(yè)養(yǎng)護(hù)的監(jiān)管,合理進(jìn)行施肥、灌溉,正確處理生活垃圾及生活污水,加大對各類建設(shè)的管理,只有加強(qiáng)各個方面的控制,才能真正的控制住地下水污染源。
(六)加大資金投入,切實(shí)提高污染防治能力
地下水污染與地表水污染不同,污染物一旦進(jìn)入到地下含水層,其運(yùn)移速度將會很緩慢,一經(jīng)污染將很難消除。因此,各級部門與企業(yè)必須加大對地下水污染的預(yù)防,應(yīng)當(dāng)努力做好排污系統(tǒng)、城市生活垃圾填埋場、城市污水處理廠以及廢物銷納場防滲的建設(shè)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中盡量使用科學(xué)的耕作方式和高效的灌溉技術(shù),污水排放單位及機(jī)關(guān)應(yīng)當(dāng)加快改進(jìn)生產(chǎn)工藝、采用先進(jìn)技術(shù)等措施,在生產(chǎn)過程中徹底消滅“工業(yè)三廢”的污染。
四、結(jié)語
總之,隨著城鎮(zhèn)化及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,地下水污染情況也越來越嚴(yán)重,其中地下水主要的污染源就是工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活著三大方面,一旦地下水受到污染,不僅會影響到生態(tài)平衡,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重的還會威脅人們的身體健康,因此必須加大對地下水污染的防治,加大地下水保護(hù)的宣傳力度,不斷完善相關(guān)法律法規(guī),同時加大對地下水污染防治技術(shù)的研究,加大對污染源的控制等,從各個方面加強(qiáng)對地下水污染的防治,真正做到對地下水的保護(hù)。
參考文獻(xiàn):
地下水是地球上最主要、分布最為廣泛的水資源之一。全世界超過15億的人口主要依靠地下水作為飲用水。在我國的部分城市和廣大農(nóng)村地區(qū),地下水往往是惟一的供水水源。地下水是我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展以及人民生活所必需的、不可替代的重要資源。
1、地下水污染現(xiàn)狀
目前中國的地下水已普遍受到污染,部分地區(qū)水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重,且污染還在繼續(xù)加重。尤其是北方城市污染更加嚴(yán)重,污染元素多,且超標(biāo)率高。主要超標(biāo)項(xiàng)目有礦化物、總硬度、三氮等。三氮污染在全國各地均較突出,礦化物和總硬度超標(biāo)主要分布在東北、華北、西北和西南等地區(qū),華北地區(qū)地下水污染最為突出。
中國地下水污染已呈現(xiàn)出由點(diǎn)向面演化、由東部向西部擴(kuò)展、由城市向農(nóng)村蔓延、由局部向區(qū)域擴(kuò)散的趨勢;污染物成分則由無機(jī)物向有機(jī)物發(fā)展,危害程度日趨嚴(yán)重;地下水污染面積不斷擴(kuò)大,污染程度不斷加重。可以毫不夸張地講,在中國的平原地區(qū),想要找出一塊未被污染的地下水區(qū)域已成為一件很不容易的事情了。而且越是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),其有毒物質(zhì)的種類和數(shù)量往往也越多,地下水污染嚴(yán)重影響著人民群眾的生存環(huán)境。
2、地下水污染的主要途徑
2.1工業(yè)污染
一般的受污染地下水中,除了含有諸如壬基酚和辛基酚等有毒物質(zhì)外,汞、鉛和鎘等重金屬占有很大的比例,成為了當(dāng)前地下水污染的主要物質(zhì)。重金屬污染地下水,一般是通過礦山開采、金屬冶煉、金屬加工及化工生產(chǎn)等環(huán)節(jié)排放的污水,以直接或間接的方式滲透進(jìn)入地下水,因此,無論是這些工業(yè)污染物進(jìn)入地表水體,還是直接排進(jìn)土壤,地下水都是承受工業(yè)污染鏈條的最終環(huán)節(jié)。
可以說,礦物加工和冶煉、電鍍、塑料、電池、化工等行業(yè)是排放重工業(yè)污染,并進(jìn)一步污染地下水資源的主要工業(yè)源。事實(shí)上,無論制造業(yè)發(fā)達(dá)與否,我國的很多地區(qū)均存在較為嚴(yán)重的違規(guī)排污現(xiàn)象,有的企業(yè)為了掩人耳目、逃避監(jiān)管甚至直接采用地下排污方式,這更是對地下水構(gòu)成了極為嚴(yán)重的危脅。
2.2 生活污染
隨著人口的不斷增加,生活垃圾的數(shù)量越來越大,大量的積存垃圾不斷蠶食和占據(jù)著城市及郊區(qū)的大片土地,通過降雨或地表徑流,直接滲漏或通過地表水滲漏入地下水系,引發(fā)地下水污染.人口的增加同時也帶來了生活污水的排放量不斷增大,例如,我國部分城鎮(zhèn)的污水處理廠設(shè)備不能保證不間斷運(yùn)行,而且污水處理達(dá)標(biāo)率也偏低,這就導(dǎo)致大量生活污水通過滲漏污染地下水,造成地下水氮磷含量及糞大腸菌群指標(biāo)升高。
2.3 化肥農(nóng)藥污染
隨著糧食、果品、蔬菜等產(chǎn)量的不斷提高,化肥和化學(xué)農(nóng)藥的施用量大大增加,不可避免地帶來了土壤及淺層地下水的嚴(yán)重污染。在我國許多地區(qū),特別是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)區(qū)土壤及地下水污染已開始威脅著居民的身體健康.這些污染物一部分在地表被土壤及植物吸收,一部分被自然環(huán)境所降解、凈化,還有一部分被地表水體接納,還有一部分隨巖層裂隙進(jìn)入地下水體,對地下水產(chǎn)生污染。
3、地下水污染的預(yù)防措施
3.1地下水污染的防治規(guī)劃
進(jìn)一步加快地下水飲用水水源保護(hù)區(qū)調(diào)整、劃定和建設(shè)工作,開展多尺度地下水型飲用水源的污染防治區(qū)劃工作。地下水污染防治規(guī)劃方案包括優(yōu)先保護(hù)地下水飲用水源地、保護(hù)地下水現(xiàn)狀使用功能、地下水系統(tǒng)保護(hù)完整性、地下水和地表水統(tǒng)籌兼顧;評價地下水現(xiàn)實(shí)和潛在(或規(guī)劃用途)利用價值,各種利用功能地下水空間分布;制定國家地下水污染防治區(qū)劃方案,確定重點(diǎn)流域、重點(diǎn)地區(qū)開展地下水污染防治區(qū)劃,并根據(jù)不同帶提出相應(yīng)的污染預(yù)防和控制措施。
3.2 嚴(yán)格控制污染地下水的城鎮(zhèn)和工業(yè)污染源
嚴(yán)格防止污廢水管網(wǎng)滲漏,控制城鎮(zhèn)生活垃圾對地下水的影響。對于污染地下水的城鎮(zhèn)生活垃圾填埋場,要及時開展防滲和地下水修復(fù)防控等工作;加強(qiáng)重點(diǎn)行業(yè)環(huán)境監(jiān)管,控制工業(yè)危險廢物堆埋場對地下水的影響。
3.3 控制農(nóng)業(yè)面源對地下水的污染
大力推廣科學(xué)施肥,積極引導(dǎo)和鼓勵農(nóng)民使用生物農(nóng)藥或高效、低毒、低殘留農(nóng)藥,進(jìn)行種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與布局優(yōu)化,在地下水高污染風(fēng)險區(qū)優(yōu)先種植需肥量低、環(huán)境效益突出的農(nóng)作物。
3.4 積極開展地下水污染修復(fù)
借鑒國外地下水污染修復(fù)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),優(yōu)先篩選重要地下水飲用水源補(bǔ)給徑流區(qū)的地下水污染問題突出的工業(yè)污染場地,積極開展污染場地地下水污染修復(fù)試點(diǎn)工作,切斷油田、礦山采區(qū)廢棄鉆井、礦井等地下水污染途徑,防止污染物通過廢棄井進(jìn)入地下水。
3.5 建立健全地下水環(huán)境監(jiān)管體系
基于國土、水利及環(huán)保等部門已有的地下水監(jiān)測工作基礎(chǔ),完善地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),形成地下水環(huán)境監(jiān)測評價體系和信息共享平臺,制定地下水污染防治應(yīng)急措施,形成地下水污染突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案和技術(shù)儲備體系,加強(qiáng)地下水環(huán)境保護(hù)執(zhí)法監(jiān)管。
3.6 地下水污染的預(yù)警系統(tǒng)
基于防患于未然的原則,預(yù)測地下水水質(zhì)的變化趨勢,進(jìn)而提出防止水質(zhì)進(jìn)一步惡化和改善地下水環(huán)境質(zhì)量的技術(shù)對策是非常重要的。可根據(jù)預(yù)警理論,利用隨機(jī)、非確定性模型對地下水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)警,建立計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),為合理利用和管理地下水資源提供依據(jù)。通過開發(fā)地下水的預(yù)警系統(tǒng)軟件,使地下水監(jiān)測資料的分析具有實(shí)時性、動態(tài)性,同時,也加強(qiáng)了地下水監(jiān)測為國民經(jīng)濟(jì)的服務(wù)。地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建立與優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)動態(tài)預(yù)警的關(guān)鍵。發(fā)達(dá)國家的地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)比較完善,研究者可以共享其動態(tài)監(jiān)測資料,甚至實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化,使國家的監(jiān)測資料得到了充分的利用。我國尚需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,完善和優(yōu)化全國地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),并實(shí)現(xiàn)資料的共享。
4、結(jié)語
由地下水污染的特殊性,決定了地下水污染更不易察覺,污染的治理也更加因難。因此,必須讓企業(yè)和民眾深刻地認(rèn)識到地下水污染的嚴(yán)重性,使之能夠自覺遵守水資源保護(hù)相關(guān)的法律、法規(guī),預(yù)防對地下水的污染。同時,還應(yīng)采取有效措施.盡量減少污染物進(jìn)入地下含水層的機(jī)會和數(shù)量,以期我國地下水資源的質(zhì)量不斷好轉(zhuǎn),為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定提供有力保障。
中圖分類號:P641;X824 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1672-1683(2015)03-0439-05
Abstract:Engineering investigation and a series of experiments,including the static adsorption,biodegradation,and dynamic soil column leaching experiments,were conducted at a PTA chemical plant in Luoyang to determine the solute transport parameters in the vadose zone.The migration of CODCr in the vadose zone of the sewage reservoir was simulated using Hydrus-1D. The results showed that (1) it takes 5.4,5,4.9,and 3.8 years for CODCr to migrate from the reservoir bottom to water table under the normal,abnormal,ordinary accident,and risk accident conditions respectively without any anti-seepage measures,and the groundwater pollution risk caused by the sewage reservoir is high;and (2) it takes 12.2,10.5,9.1,and 6.8 years for CODCr to migrate from the reservoir bottom to water table under the normal,abnormal,ordinary accident,and risk accident conditions respectively if there is a 2.5-m thick clay layer under the sewage reservoir.
Key words:vadose zone;groundwater;numerical simulation;risk assessment
精對苯二甲酸(Purified Terephthalic Acid,簡稱PTA)是生產(chǎn)滌綸短纖和聚酯的主要原料,隨著其生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,工廠PTA廢水的排放迅速增加。PTA廢水主要包括工藝廢水、殘?jiān)鼭{料和清洗廢水[1],屬于有機(jī)物濃度高、成分復(fù)雜且難以降解的化工廢水,其CODCr濃度高達(dá)4 000~10 000 mg/L,是城市生活污水的幾十倍[2]。因此若直接排放這些有機(jī)廢液會向下遷移進(jìn)入包氣帶造成土壤污染,甚至通過包氣帶遷移至地下水中造成地下水的嚴(yán)重污染,威脅人類的身體健康[3-6]。
洛陽市某化工廠年產(chǎn)100萬t PTA,排污水總量約305 m3/h。場地包氣帶介質(zhì)為第四系黃土,地下水資源豐富,水質(zhì)優(yōu)良,不僅是周邊橫澗、全義、上河、清莊、坡底、順[HJ2mm]澗等村莊居民飲用水水源,更是該石油化工基地10多萬人生產(chǎn)與生活水源。本文通過吸附實(shí)驗(yàn)、生物降解實(shí)驗(yàn)、土柱淋濾實(shí)驗(yàn)獲取了研究區(qū)在包氣帶中的物質(zhì)遷移規(guī)律及其相關(guān)參數(shù),并采用Hydrus-1D對CODCr的遷移能力進(jìn)行模擬預(yù)測,同時提出相應(yīng)的污染防控對策。
1 參數(shù)獲取
1.1 實(shí)驗(yàn)方法
[BT4][STHZ]1.1.1 土壤取樣與預(yù)處理
取樣:供試土樣為洛陽市某生產(chǎn)PTA的化工廠附近未受污染的粉質(zhì)黏土。供試土壤的物理參數(shù)見表1。
預(yù)處理:將所取新鮮土樣自然風(fēng)干,去除其中的植物根等雜物,然后將風(fēng)干后的樣品研磨過20目篩后密封備用。
由圖1可知,廢液中CODCr在粉質(zhì)黏土中的吸附分為3個階段:第一階段為0~1 h,為線性快速吸附階段,吸附量迅速達(dá)到0.58 mg/g;第二階段為1~5 h,為解吸-再吸附階段,迅速解吸到0.23 mg/g,隨后再次吸附至0.59 mg/g;第三階段為5 h以后,為平衡吸附階段,吸附量變化幅度小,最大吸附量發(fā)生在7 h,達(dá)1.34 mg/g。
根據(jù)該曲線確定粉質(zhì)黏土對CODCr的吸附平衡時間為24 h,平衡時的吸附量為1.05 mg/g。
通過不同濃度的等溫吸附實(shí)驗(yàn)得到的等溫吸附數(shù)據(jù),在origin 8.5.1軟件中,分別用線性等溫吸附方程、Langmuir 等溫吸附方程和Freundlich 等溫吸附方程對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,分別得到各模型等溫吸附曲線,見圖2。
根據(jù)擬合方程,得到各等溫吸附方程的參數(shù),見表2。
由圖2和表2可以看出,線性等溫吸附方程與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合最好,相關(guān)系數(shù)是0.937 27。其中,Langmuir 等溫吸附方程中的Sm的值為負(fù)值,與實(shí)際情況相違背(實(shí)驗(yàn)選用未受污染的土樣)。因此選用線性等溫吸附方程來描述粉質(zhì)黏土對廢液中CODCr的吸附,分配系數(shù)為Kd為0.263 cm3/g。
2 地下水污染模擬與預(yù)測
地下水污染風(fēng)險由污染概率與可能造成的污染后果構(gòu)成[7-9]。
2.1 地下水的污染概率評估
該蓄水池場地下地下水的污染概率主要由污染物穿過蓄水池底部10 m厚的包氣帶土層可能性決定,這就需要利用前述實(shí)驗(yàn)研究取得的參數(shù)等結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算污染物在水力作用下在包氣帶中的遷移能力,即污染物穿過10 m厚土層所需的時間。
(1)水分運(yùn)動模型。
在剛性多孔介質(zhì)中,忽略空氣熱量作用和根系吸水作用,均衡水流垂向運(yùn)移可以用修正的Richards方程描述:
2.2 地下水污染模擬預(yù)測
依據(jù)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[12],等級劣于Ⅲ類水不宜飲用。Ⅲ類水的高錳酸鹽指數(shù)為
蓄水池計(jì)劃蓄水高度為5 m,在不考慮降水、蒸發(fā)等因素的條件下,針對正常工況、非正常工況、一般事故和風(fēng)險事故四種情形下,設(shè)定蓄水池中的初始CODCr的濃度為4 000 mg/L(選取工廠廢液中CODCr濃度范圍中的最低值)、7 000 mg/L、9 000 mg/L、80 000 mg/L,不采取任何的防護(hù)措施,持續(xù)注入此廢水時,利用Hydrus-1D進(jìn)行模擬計(jì)算CODCr從蓄水池底部遷移10 m后,CODCr超標(biāo)所需要的時間,結(jié)果見圖6。可以看出,四種情形下,CODCr從蓄水池底部遷移10 m后,CODCr剛剛超標(biāo)所需要的時間分別為5.4 a、5 a、4.9 a、3.8 a。
3 地下水的污染風(fēng)險評價與防控對策
3.1 地下水的污染風(fēng)險評價
通過上述計(jì)算可知,在初始濃度分別為4 000 mg/L、7 000 mg/L、9 000 mg/L、80 000 mg/L的情形下,洛陽市PTA化工廠污水池分別在使用5.4 a、5 a、4.9 a、3.8 a后,將污染地下水源。由于該地下水源地不僅是周邊橫澗、全義、上河、清莊、坡底、順澗等村莊居民飲用水水源,更是該石油化工基地10多萬人生產(chǎn)與生活水源,因此該水源的污染將影響10多萬人口的石化基地供水,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
3.2 地下水污染防控對策
(1)蓄水池宜采用抗?jié)B鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),最大裂縫寬度不應(yīng)該大于0.20 mm,并不得貫通。
(2)地基防滲處理以及鋪設(shè)黏性土墊層。最有效的防控方法是蓄水池底部鋪設(shè)黏性土墊層,其成本低,易操作[14-18]。根據(jù)模擬計(jì)算,若滲透系數(shù)為2×10-7 cm/s黏性土層厚度為2.5 m,那么在同樣的條件下,正常工況、非正常工況、一般事故和風(fēng)險事故四種情形下,蓄水池中CODCr從蓄水池底部遷移超標(biāo)進(jìn)入地下水所需要的時間分別為12.2 a,10.5 a,9.1 a,6.8 a。因此,應(yīng)該重視地基土的防滲處理,針對包氣帶地基土的特點(diǎn),可選用水泥粉煤灰碎石樁、水泥攪拌樁等地基處理方法,既可以加固地基,提高地基承載力,又可以達(dá)到防滲目的。不過,更重要的還是應(yīng)該嚴(yán)格控制蓄水池污水初始濃度,以先進(jìn)的清潔生產(chǎn)水平減少廢水的產(chǎn)生以及控制廢水的濃度。
(3)設(shè)置地下水污染監(jiān)控井。在廠區(qū)外地下水水流上游應(yīng)設(shè)不少于1眼地下水背景監(jiān)測井,廠區(qū)外地下水水流下游應(yīng)設(shè)不少于3眼地下水污染監(jiān)測井,應(yīng)呈扇形布置。廠區(qū)外的地下水污染監(jiān)控井宜選用取水層與監(jiān)測目的層相一致、距廠址較近的工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用井為監(jiān)控井;若無合適井可以利用,應(yīng)在廠界外就近設(shè)置監(jiān)控井。另外,應(yīng)設(shè)置一眼抽水井,用于地下水污染事故應(yīng)急處理。
(4)采取風(fēng)險事故應(yīng)急響應(yīng)措施。事故發(fā)生時,必須立即采取措施。對少量泄露,用合適的材料吸收,或者用大量水沖洗,將洗水稀釋后進(jìn)入廢水系統(tǒng);若大量泄露,應(yīng)構(gòu)筑圍堰或挖孔收容,用防爆泵及時轉(zhuǎn)移,回收處理。
當(dāng)通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)對周圍地下水造成污染時,根據(jù)監(jiān)測井的反饋信息,啟動地下水污染事故應(yīng)急處置抽水井,對污染防治區(qū)地下水人工開采形成地下水漏斗,控制污染區(qū)地下水流場,阻滯污染物擴(kuò)散。
4 結(jié)論
(1)實(shí)驗(yàn)中粉質(zhì)黏土對所取工廠廢液CODCr的吸附和降解率比較低,分別為0.263 cm3/g、0.0101 d-1;工廠廢液CODCr在包氣帶粉質(zhì)黏土中的彌散度較低,為0.10 m,說明該污水蓄水池場地包氣帶介質(zhì)對廢液中CODCr的天然防污性能不足,若不采取任何防滲措施,正常工況、非正常工況、一般事故和風(fēng)險事故四種情形下,污染物分別在5.4 a,5 a,4.9 a,3.8 a左右穿過10 m厚的包氣帶超標(biāo)進(jìn)入地下水造成污染。
(2)如果鋪設(shè)2.5 m的黏土層,4種情形下,CODCr從蓄水池底部遷移超標(biāo)進(jìn)入地下水所需要的時間分別延長到12.2 a、10.5 a、9.1 a、6.8 a。
(3)對于此類蓄水池對地下水污染風(fēng)險的防控對策,不僅要在蓄水池底部根據(jù)需要鋪設(shè)適當(dāng)厚度的黏性土墊層,更要在加強(qiáng)與完善蓄水池設(shè)計(jì)、監(jiān)控井設(shè)置以及風(fēng)險事故應(yīng)急機(jī)制等方面。
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會議聽取了2010年全國企業(yè)職工基本養(yǎng)老、失業(yè)、城鎮(zhèn)職工基本醫(yī)療、工傷和生育五項(xiàng)社會保險基金決算情況的匯報。會議要求進(jìn)一步加強(qiáng)社會保險基金管理。一要提高基金預(yù)算管理水平。二要完善基金財務(wù)會計(jì)制度,將社會保險法規(guī)范的所有險種納入管理范圍。三要加快信息化建設(shè),推進(jìn)基金的科學(xué)化、精細(xì)化管理。推進(jìn)信息公開,提高透明度。四要進(jìn)一步提高統(tǒng)籌層次,適當(dāng)提高保障水平,將基金結(jié)余保持在合理規(guī)模內(nèi)。
24日,主持召開國務(wù)院常務(wù)會議,討論通過《全國地下水污染防治規(guī)劃(2011-2020年)》。
會議強(qiáng)調(diào),要本著保護(hù)優(yōu)先、預(yù)防為主、防治結(jié)合、落實(shí)責(zé)任、強(qiáng)化監(jiān)管的原則,制訂和實(shí)施好《全國地下水污染防治規(guī)劃》,切實(shí)保障地下水環(huán)境安全。會議確定了以下工作目標(biāo):到2015年,基本掌握地下水污染狀況,初步控制地下水污染源,初步遏制地下水水質(zhì)惡化趨勢,全面建立地下水環(huán)境監(jiān)管體系;到2020年,對典型地下水污染源實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控,重要地下水飲用水水源水質(zhì)安全得到基本保障,重點(diǎn)地區(qū)地下水水質(zhì)明顯改善,地下水環(huán)境監(jiān)管能力全面提高,建成地下水污染防治體系。為此,一要抓緊開展地下水污染狀況調(diào)查和評估。二要嚴(yán)格地下水飲用水水源保護(hù)與環(huán)境執(zhí)法。三要嚴(yán)格控制影響地下水的城鎮(zhèn)污染。四要加強(qiáng)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)地下水環(huán)境監(jiān)管。五要分類控制農(nóng)業(yè)面源對地下水的污染。六要采取有效治理措施,嚴(yán)格防控污染土壤和污水灌溉對地下水的污染。七要有計(jì)劃地加快推進(jìn)地下水污染修復(fù)。八要建立區(qū)域和重點(diǎn)地區(qū)地下水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),建立專業(yè)的地下水環(huán)境監(jiān)測隊(duì)伍。
會議審議并原則通過《太湖流域管理?xiàng)l例(草案)》。條例草案對建立飲用水安全保障制度,規(guī)范流域水資源配置和保護(hù),加強(qiáng)水域岸線保護(hù),強(qiáng)化水污染防治措施和地方人民政府責(zé)任,作了明確規(guī)定,對各類違法行為規(guī)定了嚴(yán)格的法律責(zé)任。
為完善公安機(jī)關(guān)監(jiān)督機(jī)制,提高公安機(jī)關(guān)依法行政水平,努力建設(shè)秉公執(zhí)法、清正廉明的公安隊(duì)伍,會議決定對1997年公布施行的《公安機(jī)關(guān)督察條例》作出修改。
31日,主持召開國務(wù)院常務(wù)會議,決定擴(kuò)大中小學(xué)教師職稱制度改革試點(diǎn),增加財政投入支持發(fā)展學(xué)前教育,聽取對中央企業(yè)監(jiān)督檢查情況的匯報。
地下水資源是我國水資源中的重要組成部分,尤其是我國北方、西北等水資源較為缺乏的地區(qū),地下水能夠保證區(qū)域內(nèi)居民用水、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境平衡等。我國在20世紀(jì)70年代開始頻繁開采地下水,開采呈每十年翻一番的速度上升。雖然地下水的開發(fā)和利用在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與國家發(fā)展中發(fā)揮了巨大的作用,但是地下水污染、地下水不合理使用等問題也造成了十分嚴(yán)重的影響。
1.地下水的價值
1.1地下水的資源價值
為人類生活提供水資源。地下水自古以來都是人們的飲用水之一,地下水的數(shù)量較為穩(wěn)定,且開采費(fèi)用較低,在眾多國家都受到居民的青睞[1]。為農(nóng)業(yè)提供灌溉水源。農(nóng)業(yè)發(fā)展中對地下水資源的利用十分廣泛,農(nóng)業(yè)發(fā)展中對地下水的使用占據(jù)了全球地下水使用的70%以上,尤其是我國一部分干旱地區(qū)對地下水的依賴性較大。但是,眾多地區(qū)存在地下水資源不合理應(yīng)用現(xiàn)象,對地下環(huán)境的壓力逐漸增加。利用地下水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉的同時,一部分不合理灌溉措施造成了地下水污染的嚴(yán)重現(xiàn)象,被污染的地下水造成土壤污染,滲透到地下水中再一次污染地下水,惡性循環(huán)下地下水資源的質(zhì)量岌岌可危。例如,長時間用污水灌溉的土地,其中地下水的化學(xué)成分已經(jīng)從原有的重碳酸硫酸鈣(鈣鎂)型水演變成了重碳酸氯化鈣(鈣鎂)型水,其礦化程度也逐漸提升。通常情況下,城市水污染出現(xiàn)具有延續(xù)性,農(nóng)村水污染具有季節(jié)性,這也是造成地下水化學(xué)成分變化的主要原因。工業(yè)生產(chǎn)中大量使用地下水。隨著世界工業(yè)化水平不斷提升,大量地下水被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。根據(jù)相關(guān)資料研究,工業(yè)用水在全球水資源利用中占比19%左右,并且呈現(xiàn)出逐年上漲的趨勢。而隨著我國工業(yè)發(fā)展,對于地下水資源利用也需要加以轉(zhuǎn)變。
1.2地下水的環(huán)境價值
水是一切生命物質(zhì)的重要組成部分,也是生命代謝中不可或缺的因素之一。地球上各個生命的循環(huán)往復(fù)過程中,地下水是其中至關(guān)重要的循環(huán)之一,通過植物的蒸發(fā),水上升到大氣層中成為大氣水分,隨著氣候與溫度的變化,水蒸氣液化成為水,通過降雨和降雪再一次回歸自然[2]。地下水是水資源儲存和改善的手段和平臺,能夠展現(xiàn)出區(qū)域環(huán)境的質(zhì)量,以及自身的協(xié)調(diào)配置功能,能夠平衡區(qū)域用水的科學(xué)性和穩(wěn)定性。地下水與地表水之間具有相似性,即便是在地下環(huán)境中,水也是在不斷流動的,而地表水中約有15%的水資源會以不同的形式流入地下。換言之,將研究視角放在全球范圍內(nèi),地表水中約有30%的水資源均是地下水提供的,對于江河的穩(wěn)定性具有十分重要的促進(jìn)作用,能夠降低梅雨季節(jié)、旱季階段的地表水位落差。能夠看出,一旦對地下水的開采數(shù)量超過了地下水資源自動補(bǔ)給的能力,便會造成地下水資源短缺,一部分依賴地下水資源補(bǔ)給的河流湖泊干涸,對生態(tài)環(huán)境的不良影響是顯而易見的。這一現(xiàn)象具體表現(xiàn)為:一部分水生植物消失,依賴水資源生存的動物消失,自然環(huán)境被嚴(yán)重破壞,地表水域周圍的綠洲逐漸萎縮,出現(xiàn)沙漠化、土地風(fēng)沙化的不良自然現(xiàn)象,加劇自然環(huán)境發(fā)展的壓力,也為相關(guān)部門的保護(hù)工作產(chǎn)生了阻礙[3]。鑒于此,需要有效控制地下水資源的開采力度,保證地表水、地表植物、生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定提升。
2.地下水污染狀況
地下水是我國水資源的重要組成部分,能夠在居民日常用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉等方面發(fā)揮自身的功能,且能夠有效維持生態(tài)平衡,是水資源系統(tǒng)生生不息的重要保障。但是,地下水自身具有隱蔽性和復(fù)雜性,長期以來很少受到環(huán)境部門的關(guān)注和重視。從近幾十年的地下水資源利用和保護(hù)情況分析,我國地下水資源的污染程度極深,由初步的點(diǎn)狀污染衍生成為條狀污染、帶狀污染,并且污染的程度也在逐漸蔓延,向深層地下水方面發(fā)展。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)研究可知,全國范圍內(nèi)深度不一的地下水資源均受到污染,其中約有50%以上的城市和地區(qū)地下水資源污染嚴(yán)重,即便是淺層地下水也不能直接飲用[4]。地下水資源污染與地表水資源污染之間具有差異性。首先,地下水污染具有隱蔽性,即便是一部分地區(qū)的地下水資源已經(jīng)受到嚴(yán)重污染,通過我們的肉眼辨別也很難看出其中存在問題,而地表水一旦出現(xiàn)污染則會直接在顏色、氣味上表現(xiàn)出來,且能夠觀察到水生植物死亡、動物死亡等情況。當(dāng)人類和動物飲用了被污染的地下水,也不會在短時間內(nèi)出現(xiàn)生理變化,而是會造成長時間、延續(xù)性的影響。其次,地下水污染基本上不存在可逆性,地下水一旦污染便難以有效治理和恢復(fù),主要原因是地下水流動速度較慢,交替和補(bǔ)充周期較長。而地表水流動速度較快,并且能夠受到降雨和降雪的水資源補(bǔ)充,被污染的水資源能夠逐漸稀釋,直至恢復(fù)。一旦地下水出現(xiàn)污染現(xiàn)象,在未來幾十年里都很難恢復(fù)如初。大量農(nóng)藥、化肥、生活污水及工業(yè)三廢未經(jīng)處理直接排放,成為地下水的污染源。據(jù)統(tǒng)計(jì),1980年全國廢污水排放量為310億噸,2010年為620億噸(不包括火電直流冷卻水),其中工業(yè)廢水占%,生活污水占34%[5]。
3.地下水污染主要問題成因分析
3.1地表水污染對地下水影響顯著
根據(jù)2018年全國統(tǒng)計(jì)公報顯示,我國城市生活污水的有效處理比重為57.4%,而其余污水則流向化糞池、排污河等,通過滲透、灌溉等不同形式污染地下水。截止到2018年年末,我國正在運(yùn)行中的垃圾處理廠,約有30%以上缺少必要的防滲措施,且有超過2億噸的工業(yè)垃圾在后續(xù)處理中未得到有效處置,造成土壤污染和環(huán)境污染。鉻渣和錳渣堆放場滲漏造成的地下水污染事件時有發(fā)生,加油站滲漏污染地下水問題不容忽視。我國單位耕地面積的化肥投入量是世界平均用量的2.8倍;大量化肥和農(nóng)藥通過地表徑流入滲、土壤滲透等方式污染地下水,造成地下水“三氮”和有機(jī)污染[6]。
3.2地下水環(huán)境監(jiān)管基礎(chǔ)薄弱,污染底數(shù)不清
對于地下水資源的開采和利用未出臺法律法規(guī)。近年來,我國在一部分大中型城市中開展了地下水資源的調(diào)查和治理工作,但是放眼全國,仍舊有很多城市和地區(qū)的地下水未得到詳細(xì)勘察,對于地下水的現(xiàn)狀和使用情況沒有準(zhǔn)確的描述。我國目前頒布實(shí)施的相關(guān)法律文件中,僅有很少部分涉及地下水污染防治條款,即便是企業(yè)或者個人出現(xiàn)了不科學(xué)使用和開采現(xiàn)象,也很難做到“有法可依”。針對企業(yè)污染現(xiàn)象也僅有環(huán)境信息披露可約束一二,我國地下水環(huán)境管理體制和運(yùn)行機(jī)制不順,缺乏有效的地下水污染防治措施,沒有形成地下水污染防治的合力。
3.3地下水開發(fā)利用過度,投入嚴(yán)重不足
當(dāng)下,我國大部分地區(qū)多多少少存在地下水資源開采量過大、開采措施不規(guī)范的現(xiàn)象,其中開采量過大也稱為地下水超采,指的是區(qū)域內(nèi)地下水開采量超過了多年平均地下水的開采量,地下水開采量過多已經(jīng)超過了自然環(huán)境中的自我補(bǔ)充能力,造成地下水位嚴(yán)重下降現(xiàn)象。現(xiàn)如今,我國地下水資源的開采量較高,但是水資源利用率并不理想。經(jīng)過相關(guān)調(diào)查研究能夠看出,我國地下水開采量每年已經(jīng)超過了1000億m3,占據(jù)我國地下水整體量的30%左右,地下水仍舊具有較高的使用和開采能力。但是,整體的開采結(jié)構(gòu)失衡,大量地區(qū)出現(xiàn)地下水使用和開采不科學(xué)情況,大量地下水被浪費(fèi),農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn),以及人們的生活用水多方短缺,難以在短期內(nèi)有效補(bǔ)充[7]。我國地下水開發(fā)之前的調(diào)研與開發(fā)之后的管控工作處理效果不佳,一部分地區(qū)長期過度開采地下水資源,造成地表水、地下水水位持續(xù)下降,地下漏斗的體積逐漸增大。然而,面對此類嚴(yán)峻的情況,各個省市地區(qū)的環(huán)境部門領(lǐng)導(dǎo)仍未重視起來,對管理和防控工作認(rèn)識仍舊十分片面,在工作中投入的資金和精力“雙低”,難以有效解決地下水資源治理和保護(hù)工作中的問題。隨著我國經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域快速發(fā)展,城市化步伐不斷加快,當(dāng)下一部分企業(yè)造成污染的速度明顯高于區(qū)域治理的速度,“杯水車薪”的防控手段滯后性不言而喻。
4.地下水污染防治的對策與措施
4.1完善地下飲用水開采保障工作
應(yīng)當(dāng)將區(qū)域內(nèi)地下水進(jìn)行劃分,建立飲用水保護(hù)區(qū)域,制訂區(qū)內(nèi)部的保障機(jī)制,盡快建設(shè)水資源保護(hù)區(qū)域、水污染治理區(qū)域等。針對質(zhì)量較好的地下水區(qū)域應(yīng)當(dāng)建立健全保護(hù)機(jī)制,避免水資源受到污染。針對已經(jīng)受到污染的地下水需要制訂防控、治理措施,嚴(yán)格制訂水資源保護(hù)措施,并設(shè)定專項(xiàng)部門對水資源保護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)督監(jiān)管。對存在地下水的地上區(qū)域進(jìn)行管理,避免地上建設(shè)工業(yè)污染源、垃圾填埋場、加油站等設(shè)施,影響地下水資源的質(zhì)量。
4.2控制城鎮(zhèn)地下水污染源
在城市地下環(huán)境中存在大量下水管道、加油站、垃圾處理站等場所,以上場所的不合理管控均會造成有毒物質(zhì)、污染物滲透到土壤中,影響土壤質(zhì)量與地下水質(zhì)量。針對已經(jīng)出現(xiàn)污染現(xiàn)象的區(qū)域應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格防治污水管滲漏,垃圾處理站需要進(jìn)行頂部防滲漏處理,提升滲液引流工作的質(zhì)量,降低滲液對地下水的侵襲和污染[8]。在城市企業(yè)監(jiān)管監(jiān)察中,需要嚴(yán)格排查存在污染現(xiàn)象的企業(yè),對其實(shí)施環(huán)境會計(jì)披露,在法律和道德的雙重制高點(diǎn)上進(jìn)行批評教育、處罰關(guān)停。控制工業(yè)污染物、有毒物的排出,降低其對地下水資源的影響,重點(diǎn)監(jiān)察鉻渣、錳渣堆放場,促使相關(guān)企業(yè)按照我國既定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)堆放,有效隔絕地下水污染源。
4.3控制農(nóng)村地下水污染源
在上文論述中已經(jīng)提及,農(nóng)業(yè)對于地下水的污染基本上是不合理灌溉導(dǎo)致的,尤其是我國糧食主產(chǎn)區(qū)和水資源緊缺的平原地區(qū)需要強(qiáng)化監(jiān)督管控的力度,推廣農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝、滴灌、科學(xué)施肥等現(xiàn)代化的種植措施,將農(nóng)民使用的化學(xué)化肥逐漸以生物化肥代替,在使用農(nóng)藥過程中遵循“低毒、低殘留、低污染”的原則,優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局。在地下水污染較為嚴(yán)重的地區(qū)可推廣種植產(chǎn)量較高、化肥農(nóng)藥需求較少的農(nóng)作物,降低農(nóng)業(yè)發(fā)展對環(huán)境的壓力。
4.4借鑒國內(nèi)外保護(hù)經(jīng)驗(yàn)
世界領(lǐng)域?qū)Φ叵滤氖褂煤鸵蕾嚐o須贅述,我國自地下水管理過程中應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),提升我國地下水資源的管控強(qiáng)度。首先,需要對本國的地下水使用情況進(jìn)行詳細(xì)分析,明確當(dāng)下我國地下水使用的局限性和落后性,從區(qū)域范圍和國家范圍整合現(xiàn)階段具有代表性的問題。其次,吸收和學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合我國的基本國情,將其轉(zhuǎn)化成為“中國特色”的地下水管控措施,為我國地下水資源保護(hù)工作提供理論參考[9]。
4.5建立地下水環(huán)境監(jiān)管體系
當(dāng)下我國各個相關(guān)部門已經(jīng)先后開展了地下水保護(hù)工作,對不同區(qū)域中的地下水使用情況進(jìn)行詳細(xì)研究。在此基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)形成全國范圍內(nèi)的地下水使用監(jiān)管網(wǎng)絡(luò),基于互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)全國范圍內(nèi)的地下水資源信息共享平臺。針對不同地區(qū)制訂地下水保護(hù)措施,形成對地下水領(lǐng)域突發(fā)事件的應(yīng)急機(jī)制,確保每一個地區(qū)和部門都能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急管理。與此同時,需要加強(qiáng)地下水資源環(huán)境保護(hù)的監(jiān)督監(jiān)管力度,制訂地下水資源的保護(hù)法律,立法過程中需要體現(xiàn)整體性[10]。由于地下水資源存在具有空間性,且不是獨(dú)立的,與周圍環(huán)境中的植被、農(nóng)作物、工業(yè)生產(chǎn)之間具有十分密切的關(guān)系,在保護(hù)和管控過程中需要秉承著全局性的原則,保障自然環(huán)境、生產(chǎn)生活、地下水資源之間能夠良性發(fā)展。地下水資源是環(huán)境的重要組成部分之一,地下水質(zhì)量的轉(zhuǎn)變對環(huán)境的影響也十分嚴(yán)峻,需要相關(guān)部門的管理人員能夠以全局角度出發(fā),正確處理局部問題與整體環(huán)境之間的關(guān)系。
5.結(jié)語
根據(jù)上文的論述能夠看出,地下水資源在我國乃至世界范圍內(nèi)都具有十分重要的作用,能夠?yàn)槿藗兊纳a(chǎn)生活提供諸多保障和便利,也是人們生存在地球上的保障之一。針對地下水資源的不合理使用,應(yīng)當(dāng)建立健全保障和監(jiān)督機(jī)制,給予地下水資源使用更為便捷、穩(wěn)定的保障,進(jìn)而促進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推進(jìn)。
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中圖分類號:P641.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
一、國內(nèi)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀
1.1地下水資源分布和開發(fā)利用狀況
我國地下水資源地域分布不均。據(jù)調(diào)查,全國地下水資源量多年平均為8218億立方米,其中,北方地區(qū)(占全國總面積的64%)地下水資源量2458億立方米,約占全國地下水資源量的30%;南方地區(qū)(占全國總面積的36%)地下水資源量5760億立方米,約占全國地下水資源量的70%。總體上,全國地下水資源量由東南向西北逐漸降低。
近幾十年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,地下水資源開發(fā)利用量呈迅速增長態(tài)勢,由20世紀(jì)70年代的570億立方米/年,增長到80年代的750億立方米/年,到2009年地下水開采總量已達(dá)1098億立方米,占全國總供水量的 18%,三十年間增長了近一倍。北方地區(qū)65%的生活用水、50%的工業(yè)用水和33%的農(nóng)業(yè)灌溉用水來自地下水。全國655個城市中,400多個以地下水為飲用水源,約占城市總數(shù)的61%。地下水資源的長期過量開采,導(dǎo)致全國部分區(qū)域地下水水位持續(xù)下降。2009年共監(jiān)測全國地下水降落漏斗240個,其中淺層地下水降落漏斗115個,深層地下水降落漏斗125個。華北平原東部深層承壓地下水水位降落漏斗面積達(dá)7萬多平方公里,部分城市地下水水位累計(jì)下降達(dá)30-50米,局部地區(qū)累計(jì)水位下降超過100米。部分地區(qū)地下水超采嚴(yán)重,進(jìn)一步加大了水資源安全保障的壓力。
1.2地下水質(zhì)量分類與監(jiān)測
(1)地下水質(zhì)量分類
《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)---GB/T14848-93》依據(jù)我國地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo),并參照了生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)最高要求,將地下水質(zhì)量劃分為五類。
Ⅰ類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。適用于各種用途。
Ⅱ類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量。適用于各種用途。
Ⅲ類 以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。
Ⅳ類 以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外,適當(dāng)處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類 不宜飲用,其他用水可根據(jù)使用目的選用。
(2)地下水水質(zhì)監(jiān)測
各地區(qū)應(yīng)對地下水水質(zhì)進(jìn)行定期檢測。檢驗(yàn)方法,按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5750《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》執(zhí)行。
各地地下水監(jiān)測部門,應(yīng)在不同質(zhì)量類別的地下水域設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測,監(jiān)測頻率不得少于每年二次(豐、枯水期)。
監(jiān)測項(xiàng)目為:pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氰化物、砷、汞、鉻(六價)、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、硫酸鹽、氯化物、大腸菌群,以及反映本地區(qū)主要水質(zhì)問題的其它項(xiàng)目。
1.3地下水環(huán)境質(zhì)量狀況
根據(jù) 2000-2002年國土資源部“新一輪全國地下水資源評價”成果,全國地下水環(huán)境質(zhì)量“南方優(yōu)于北方,山區(qū)優(yōu)于平原,深層優(yōu)于淺層”。按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)進(jìn)行評價,全國地下水資源符合Ⅰ類-Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占63%,符合Ⅳ類-Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占37%。南方大部分地區(qū)水質(zhì)較好,符合Ⅰ類-Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的面積占地下水分布面積的 90%以上,但部分平原地區(qū)的淺層地下水污染嚴(yán)重,水質(zhì)較差。北方地區(qū)的丘陵山區(qū)及山前平原地區(qū)水質(zhì)較好,中部平原區(qū)水質(zhì)較差,濱海地區(qū)水質(zhì)最差。根據(jù)對京津冀、長江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原區(qū)等地區(qū)地下水有機(jī)污染調(diào)查,主要城市及近郊地區(qū)地下水中普遍檢測出有毒微量有機(jī)污染指標(biāo)。2009年,經(jīng)對北京、遼寧、吉林、上海、江蘇、海南、寧夏和廣東等8個省(區(qū)、市)641 眼井的水質(zhì)分析,水質(zhì)Ⅰ類-Ⅱ類的占總數(shù) 2.3%,水質(zhì)Ⅲ類的占23.9%,水質(zhì)Ⅳ類-Ⅴ類的占73.8%,主要污染指標(biāo)是總硬度、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、鐵和錳等。2009年,全國202個城市的地下水水質(zhì)以良好-較差為主,深層地下水質(zhì)量普遍優(yōu)于淺層地下水,開采程度低的地區(qū)優(yōu)于開采程度高的地區(qū)。根據(jù)《全國城市飲用水安全保障規(guī)劃(2006-2020年)》數(shù)據(jù),全國近20%的城市集中式地下水水源水質(zhì)劣于Ⅲ類。部分城市飲用水水源水質(zhì)超標(biāo)因子除常規(guī)化學(xué)指標(biāo)外,甚至出現(xiàn)了致癌、致畸、致突變污染指標(biāo)。
1.4地下水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢
據(jù)近十幾年地下水水質(zhì)變化情況的不完全統(tǒng)計(jì)分析,初步判斷我國地下水污染的趨勢為:由點(diǎn)狀、條帶狀向面上擴(kuò)散,由淺層向深層滲透,由城市向周邊蔓延。南方地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢以保持相對穩(wěn)定為主,地下水污染主要發(fā)生在城市及其周邊地區(qū)。北方地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢以下降為主,其中,華北地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步惡化;西北地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定,局部有所惡化,特別是大中城市及其周邊地區(qū)、農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)地下水污染不斷加重;東北地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量以下降為主,大中城市及其周邊和農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)污染有所加重,地下水污染從城市向周圍蔓延。
二、地下水污染防治法規(guī)及規(guī)劃
2.1國內(nèi)外地下水保護(hù)法規(guī)
(1)國內(nèi)地下水保護(hù)法規(guī)
目前, 我國并沒有地下水保護(hù)的專門法律,有關(guān)地下水資源保護(hù)的相關(guān)法律制度主要在《中華人民共和國水污染防治法》、《水污染防治法實(shí)施細(xì)則》、《中華人民共和國水法》等中有著不同程度的規(guī)定。《取水許可和水資源費(fèi)征收管理?xiàng)l例》規(guī)定了對地下水開采實(shí)施總量控制同時通過水資源費(fèi)征收機(jī)制控制地下水的開采;《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》專章規(guī)定了生活飲用水地下水源保護(hù)區(qū)的劃分和防護(hù)。此外, 一些關(guān)于保護(hù)地下水的地方性立法, 如《河北省取水許可制度管理辦法》、《北京市城市自來水廠地下水源保護(hù)管理辦法》、《關(guān)于在蘇錫常地區(qū)限期禁止開采地下水的決定》等。
(2)國外地下水保護(hù)法規(guī)
英國地下水資源保護(hù)的主要法律法規(guī), 如下:
2.2我國地下水污染防治規(guī)劃
(1)規(guī)劃目標(biāo)
到2015年,基本掌握地下水污染狀況,全面啟動地下水污染修復(fù)試點(diǎn),逐步整治影響地下水環(huán)境安全的土壤,初步控制地下水污染源,全面建立地下水環(huán)境監(jiān)管體系,城鎮(zhèn)集中式地下水飲用水水源水質(zhì)狀況有所改善,初步遏制地下水水質(zhì)惡化趨勢。
到2020年,全面監(jiān)控典型地下水污染源,有效控制影響地下水環(huán)境安全的土壤,科學(xué)開展地下水修復(fù)工作,重要地下水飲用水水源水質(zhì)安全得到基本保障,地下水環(huán)境監(jiān)管能力全面提升,重點(diǎn)地區(qū)地下水水質(zhì)明顯改善,地下水污染風(fēng)險得到有效防范,建成地下水污染防治體系。
(2)主要任務(wù)
開展地下水污染狀況調(diào)查
保障地下水飲用水水源環(huán)境安全
嚴(yán)格控制影響地下水的城鎮(zhèn)污染
強(qiáng)化重點(diǎn)工業(yè)地下水污染防治
分類控制農(nóng)業(yè)面源對地下水污染
加強(qiáng)土壤對地下水污染的防控
有計(jì)劃開展地下水污染修復(fù)
建立健全地下水環(huán)境監(jiān)管體系
三、地下水修復(fù)技術(shù)
根據(jù)其主要工作原理地下水修復(fù)技術(shù)可大致歸并為4類,即物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和復(fù)合技術(shù)。物理技術(shù)包括水動力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動收集法等;化學(xué)技術(shù)包括有機(jī)粘土法和電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù);生物修復(fù)的方法有包氣帶生物曝氣、循環(huán)生物修復(fù)、生物注射法、地下水曝氣修復(fù)、抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法、生物反應(yīng)器法等;復(fù)合法修復(fù)技術(shù)兼有以上2種或多種技術(shù)屬性,例如抽出處理法同時使用了物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù),綜合各種技術(shù)優(yōu)點(diǎn),在修復(fù)地下水時更加有效。
3.1物理修復(fù)法
物理法修復(fù)技術(shù)是以物理規(guī)律起主導(dǎo)作用的技術(shù),主要包括以下幾種方法:水動力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動收集法、水力破裂處理法等。其中屏蔽法、被動收集法多數(shù)應(yīng)用在地下水污染物治理初期,作為一種臨時控制方法。
水動力控制法
其原理是建立井群控制系統(tǒng),通過人工抽取地下水或向含水層內(nèi)注水的方式,改變地下水原來的水力梯度,進(jìn)而將受污染的地下水體與未受污染的清潔水體隔開。井群的布置可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w水文地質(zhì)條件確定。因此,又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井,通過注水井向含水層注入清水,使得在該注水井處形成一個地下分水嶺,從而阻止上游清潔水體向下補(bǔ)給已被污染水體;同時,在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水,在下游形成一個分水嶺以阻止污染羽向下游擴(kuò)散,同時在上游布置一排抽水井,將初期抽出的清潔水送到下游注入,最后將抽出的污染水體進(jìn)行處理。
流線控制法
流線控制法沒有一個抽水廊道、一個抽油廊道(沒在污染范圍的中心位置)、兩個注水廊道分布在抽油廊道兩側(cè)。首先從土面的抽水廊道中抽取地下水,然后把抽出的地下水注入相鄰的注水廊道內(nèi),以確保最大限度地保持水力梯度。同時在抽油廊道中抽取污染物質(zhì),但要注意抽油速度不能高,要略大于抽水速度。
屏蔽法
屏蔽法是在地下建立各種物理屏障,將受污染水體圈閉起來,以防止污染物進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿,在受污染水體周圍形成一道帷幕,從而將受污染水體圈閉起來。
被動收集法
被動收集法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道,在溝內(nèi)布置收集系統(tǒng),將水面漂浮的污染物質(zhì)如油類污染物等收集起來,或?qū)⑺惺芪廴镜牡叵滤占饋硪员闾幚淼囊环N方法。
3.2化學(xué)法修復(fù)技術(shù)
有機(jī)粘土法
這是一種新發(fā)展起來的處理污染地下水的化學(xué)方法,有機(jī)粘土可以擴(kuò)大土壤和含水層的吸附容量,從而加強(qiáng)原位生物降解,因此可以利用有機(jī)粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水層物質(zhì)中含有的粘土,注入季銨鹽陽離子表面活性劑,使其形成有機(jī)粘土礦物,用來截住和固定有機(jī)污染物,防止地下水進(jìn)一步污染,并配合生物降解等手段,永久地消除地下水污染。
電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù)
電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù)是利用土壤、地下水和污染電動力學(xué)性質(zhì)對環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的新技術(shù),它的基本原理是將電極插入受污染的地下水及土壤區(qū)域,通直流電后,在此區(qū)域形成電場。在電場的作用下水中的離子和顆粒物質(zhì)沿電力場方向定向移動,遷移至設(shè)定的處理區(qū)進(jìn)行集中處理;同時在電極表面發(fā)生電解反應(yīng),陽極電解產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子,陰極電解產(chǎn)生氫離子和氧氣。近年來電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù)開始用以去除地下水中的有機(jī)污染物,這種方法用于去除吸附性較強(qiáng)的有機(jī)物效果也比較好。電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù)非常適合作為一項(xiàng)現(xiàn)場修復(fù)技術(shù),安裝和操作容易,既可用于飽和土壤水層,也可用于含氣層土壤,不受深度限制,不破壞現(xiàn)場生態(tài)環(huán)境。
加藥法
通過井群系統(tǒng)向受污染水體灌注化學(xué)藥劑,如灌注中和劑以中和酸性或堿性滲濾液,添加氧化劑降解有機(jī)物或使無機(jī)化合物形成沉淀等。
滲透性處理床
滲透性處理床主要適用于較薄、較淺含水層,一般用于填埋滲濾液的無害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝,該溝挖至含水層底部基巖層或不透水粘土層,然后在溝內(nèi)填充能與污染物反應(yīng)的透水性介質(zhì),受污染地下水流入溝內(nèi)后與該介質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成無害化產(chǎn)物或沉淀物而被去除。常用的填充介質(zhì)有:a.灰?guī)r,用以中和酸性地下水或去除重金屬;b.活性炭,用以去除非極性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成離子交換樹脂,用以去除溶解態(tài)重金屬等。
沖洗法
對于有機(jī)烴類污染,可用空氣沖洗,即將空氣注入到受污染區(qū)域底部,空氣在上升過程中,污染物中的揮發(fā)性組分會隨空氣一起溢出,再用集氣系統(tǒng)將氣體進(jìn)行收集處理;也可采用蒸汽沖洗,蒸汽不僅可以使揮發(fā)性組分溢出,還可以使有機(jī)物熱解;另外,用酒精沖洗亦可。在理論上,只要整個受污染區(qū)域都被沖洗過,則所有的烴類污染物都會被去除。
3.3生物法修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)是指利用天然存在的或特別培養(yǎng)的生物(植物、微生物和原生動物)在可調(diào)控環(huán)境條件下將有毒污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)的處理技術(shù)。微生物修復(fù)利用土著的、引入的微生物及其代謝過程,或其產(chǎn)物進(jìn)行的消除或富集有毒物的生物學(xué)過程。
生物修復(fù)的方法有包氣帶生物曝氣、循環(huán)生物修復(fù)、空氣注射法、地下水曝氣修復(fù)、抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法、生物反應(yīng)器法等。由于深埋于地下,地下水生物修復(fù)技術(shù)的實(shí)施一般應(yīng)結(jié)合污染的具體情況,采取不同的方法。
循環(huán)生物修復(fù)
對于受污染的地下水,可以向地下水層鉆井注入空氣,提供氧氣,同時利用回收井,抽取地下水,進(jìn)行循環(huán),通過滲透,提供微生物需要的各種營養(yǎng)。從水井抽提地下水,還可以控制污染帶的遷移。
地下水曝氣修復(fù)
對于飽和帶或者地下水,將壓縮氣體注入地下水飽和區(qū),由于密度差等原因,空氣會穿透地下水飽和區(qū)上升到非飽和區(qū)中,在上升過程中可使揮發(fā)性污染物進(jìn)入壓縮空氣并被壓縮空氣帶到非飽和區(qū)排出。
空氣注射法
它主要是將加壓后的空氣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,這種方法主要是抽提、通氣并用,并通過增加及延長停留時問促進(jìn)生物降解,提高修復(fù)效率。
植物修復(fù)技術(shù)
植物修復(fù)技術(shù)是利用天然植物生長代謝原理吸收和降解水或土壤中的污染物,因其具有成本低、不破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)、適于大范圍修復(fù)等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于土壤及地下水中的有機(jī)物、重金屬、微量元素的降解。由于特定的超累積植物生長速度慢,受到氣候、土壤等環(huán)境條件限制,很難得到廣泛應(yīng)用、目前大量研究集中在基因轉(zhuǎn)移技術(shù)與植物修復(fù)的結(jié)合與應(yīng)用以及植物修復(fù)的影響因素和植物修復(fù)的機(jī)理上。影響植物修復(fù)的因素主要有環(huán)境因素、污染物濃度、性質(zhì)和根系分布等。
3.4復(fù)合法修復(fù)技術(shù)
復(fù)合法修復(fù)技術(shù)是兼有以上兩種或多種技術(shù)屬性的污染處理技術(shù),其關(guān)鍵技術(shù)同時使用了物理法、化學(xué)法和生物法中的兩種或全部。
(1)抽出處理修復(fù)技術(shù)
在處理抽出水時同時使用了物理法、化學(xué)法和生物法,是最常規(guī)的污染地下水治理方法。該方法根據(jù)多數(shù)有機(jī)物由于密度小而浮于地下水面附近,參照地下水被污染的大致范圍,通過抽取含水層中地下水面附近的地下水,把水中的有機(jī)污染物質(zhì)帶回地表,然后用地表污水處理技術(shù)處理抽取出的被污染的地下水,為了防止由于大量抽取地下水而導(dǎo)致地面沉降,或海(成)水入侵,還要把處理后的水注入地下水中,同時可以加速地下水的循環(huán)流動,從而縮短地下水的修復(fù)時間。
(2)滲透性反應(yīng)屏修復(fù)技術(shù)
PRB(permeable reactive wall technology,可滲透反應(yīng)墻技術(shù))是近年來迅速發(fā)展的一種地下水污染的原位修復(fù)技術(shù),它正在逐步取代運(yùn)行成本高昂的抽出-處理(P/T)技術(shù),成為地下水修復(fù)技術(shù)發(fā)展的新方向。目前在歐美已進(jìn)行了大量的工程及試驗(yàn)研究,已開始商業(yè)化應(yīng)用,并逐步取代運(yùn)行成本高昂的抽出處理技術(shù),成為目前地下水修復(fù)技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。
從廣義上來講,PRB是一種在原位對污染的羽狀體進(jìn)行攔截、阻斷和補(bǔ)救的污染處理技術(shù)。它將特定反應(yīng)介質(zhì)安裝在地面以下,通過生物或非生物作用將其中的污染物轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的形式,但不破壞地下水流動性和改變地下水的水文地質(zhì)。可滲透反應(yīng)墻如圖1所示。
圖1 可滲透反應(yīng)墻示意圖
PRB主要由透水的反應(yīng)介質(zhì)組成。通常置于地下水污染羽狀體的下游。與地下水流相垂直。污染物去除機(jī)理包括生物和非生物兩種.污染地下水在自身水力梯度作用下通過PRB時,產(chǎn)生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解反應(yīng),使水中污染物能夠得以去除,在PRB下游流出處理后的凈化水。它要求捕捉污染羽狀體的污染物的“走向”,即把可滲透反應(yīng)墻安裝在含有此污染物羽狀體地下水走向的下游地帶含水層,從而使污染物順利進(jìn)入可滲透反應(yīng)墻裝置與反應(yīng)材料進(jìn)行有效接觸,使其污染物能轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的另一種形式,實(shí)現(xiàn)使污染物濃度達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。此法可去除地下水溶解的有機(jī)物、金屬、放射性物質(zhì)及其他的污染物質(zhì)。
(2)注氣-土壤氣相抽提(AS-SVE)技術(shù)
注氣-土壤氣相抽提技術(shù)室空氣擾動技術(shù)及土壤氣相抽提技術(shù)的結(jié)合,空氣擾動技術(shù)(或稱空氣注入技術(shù),air sparging,AS),其作用介質(zhì)是飽和區(qū)土壤,通過將空氣或氧氣注入到受污染的含水層中,被注入的空氣在土體縫隙中發(fā)生水平或垂直移動,使污染物與土壤發(fā)生剝離反應(yīng),從而通過揮發(fā)作用清除掉土壤中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物。注入的空氣會將污染物擴(kuò)散到非飽和區(qū),因此常結(jié)合土壤氣相抽提技術(shù)(soil vapor extraction,SVE)去除包氣帶中的氣相污染物。土壤氣相抽提技術(shù)是通過特制的抽提井,利用抽真空產(chǎn)生的動力迫使土壤氣體發(fā)生流動,從而將土壤中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物驅(qū)出,達(dá)到清除土壤氣體中的揮發(fā)性有機(jī)物的目的。對于以揮發(fā)性有機(jī)物為主要污染物的場地,SVE是應(yīng)用最為廣泛的工程修復(fù)技術(shù),可進(jìn)行原位或異位處理。
目前, 發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將其與相關(guān)的修復(fù)技術(shù)結(jié)合起來, 形成了互補(bǔ)的增強(qiáng)技術(shù)。國內(nèi)研究起步較晚, 實(shí)驗(yàn)室土柱通風(fēng)實(shí)驗(yàn)的研究目前已做了不少工作, 但對場址調(diào)查、現(xiàn)場試驗(yàn)性測試、中試研究工作做的不夠。
(3)各復(fù)合修復(fù)法的優(yōu)缺點(diǎn)
四、地下水修復(fù)工程典型案例
4.1國外地下水修復(fù)工程實(shí)例
(1) Regenesis公司工程實(shí)例
加利福尼亞洲的一個名為Regenesis的基礎(chǔ)公司研制出一系列從地下水中快速降解和分離污染物的產(chǎn)品,其降解速度遠(yuǎn)大于固有衰減。其中最有名的產(chǎn)品是氧釋放化合物(ORC)和氫釋放化合物(HRC),它們能有效地促進(jìn)燃料、溶劑和許多其它類型地下水污染物的固有衰減。在世界范圍內(nèi)已有9000多個項(xiàng)目正在使用這兩種產(chǎn)品。
Regenesis公司產(chǎn)品的優(yōu)勢在于,通過使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鉆機(jī)和設(shè)備可進(jìn)行場地修復(fù)。可通過使用不同的技術(shù)進(jìn)行場地修復(fù),如直接推進(jìn)注入和鉆孔回填。其它方法包括坑道和過濾保護(hù)套應(yīng)用,最普遍的使用方法是直接注入。這種應(yīng)用過程包括用中空鉆桿把液態(tài)ORC和HRC化合物直接泵入處理區(qū)。該方法簡單、快捷、有應(yīng)用價值并可在多個位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物應(yīng)用于更難達(dá)到的位置,包括一些裂隙基巖或鄰近大型建筑物的地下污染區(qū)。在這些位置常需要特殊的設(shè)備,如定向鉆進(jìn)鉆機(jī)和在有效位置使用雙層封隔器。實(shí)際上,在水平/定向鉆進(jìn)應(yīng)用中也可把ORC化合物用作鉆探泥漿。
在美國華盛頓第四平原服務(wù)站,由于其地下石油儲蓄罐泄漏而產(chǎn)生了大量BTEX化學(xué)物質(zhì),包括易揮發(fā)的單芳香碳?xì)浠衔铩⒓妆健⒈揭彝楹投妆剑ǔT谄秃推渌彤a(chǎn)品中可發(fā)現(xiàn)這些化學(xué)物質(zhì)。地下含水層主要由沙子和礫石組成,這表明在這些污染物中進(jìn)行的自然生物降解速度會很慢,通過提供額外的氧可加速自然生物降解過程。最高管理者決定使用ORC化合物來增強(qiáng)生物降解速度,因?yàn)镺RC化合物在6個月內(nèi)預(yù)期的降解了含水層中超過50%的污染物。在此修復(fù)過程中通過15個土壤鉆孔用ORC化合物對污染羽進(jìn)行降解。每個鉆孔被回填60磅的ORC漿液,150天后整個BTEX污染羽被降解58%。使用ORC化合物的成本為4萬美元,而使用常規(guī)的泵抽-處理系統(tǒng)需要約25萬美元。
在美國加利福尼亞洲Hollister的一個軍工廠,其地下含水層受到多種化合物的污染。其中主要污染物為高氯酸鹽-火箭推進(jìn)劑的主要成分,從健康角度來看它能損壞甲狀腺功能;六價鉻(鉻-6),它是一種人們公認(rèn)的致癌物;冷卻劑1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷,它是一種能損耗大氣臭氧層的環(huán)境污染物。其含水層主要由粉砂組成,地下水以每天約0.07英尺的速度向西北方向流動。在探索研究中通過25個注入點(diǎn)把600磅的HRC化合物注入污染區(qū)。取樣網(wǎng)覆蓋面積約為1200平方英尺。對其監(jiān)測79天后發(fā)現(xiàn)高氯化物濃度被減弱88%,而六價鉻幾乎被完全降解。
一個由俄勒岡州環(huán)境質(zhì)檢部門管理的清潔區(qū),其地下水中PCE濃度達(dá)到10萬微克/每升,這表明在該地區(qū)存在DNAPLs殘留物,在該位置通過5個定向注入點(diǎn)把700磅的HRC-X注入地面,通過水井JEMW-4來監(jiān)測HRC-X化合物的影響效果,結(jié)果清楚地表明HRC-X化合物促進(jìn)了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC-X化合物處理DNPALs殘留物的總費(fèi)用為2萬美元,通過使用直接注入技術(shù)把HRC-X化合物注入含水層。無需昂貴的現(xiàn)場設(shè)備、相關(guān)工作和維修與保養(yǎng)費(fèi)用。目前,在英國和一些歐洲國家已有很多項(xiàng)目正在使用Regenesis公司的產(chǎn)品,它能有效地促進(jìn)或加速自然衰減過程。當(dāng)使用正確時能有效地加速降解速度。
(2)Orica公司澳大利亞 Botany地下水處理項(xiàng)目
Orica公司采用抽出處理修復(fù)技術(shù)建立地下水污水處理廠對地下水進(jìn)行處理,利用空氣吹脫法去除氯代烴類,并用熱氧化技術(shù)處理尾氣;吹脫后的污水采用常規(guī)污水處理法進(jìn)行處理,部分出水采用反滲透技術(shù)對出水進(jìn)行回用。該項(xiàng)目建設(shè)期兩年,總花費(fèi)1.67億美元,每天處理水量為6000m3。該項(xiàng)目于2007年正式運(yùn)營,其基本流程見下圖:
該處理工藝的核心——地下水污水處理廠平面布置圖如下圖所示:
其工藝流程圖如下:
4.2國內(nèi)地下水修復(fù)工程實(shí)例
(1)常化廠地塊污染場地土壤及地下水修復(fù)工程項(xiàng)目
項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于常州市天寧區(qū)南部中吳大道以南,和平中路以東,大通河以北,龍游河以西,投資總額1億元人民幣,項(xiàng)目總占地面積100公頃,其中需要修復(fù)的兩個區(qū)域是原常化廠廠區(qū)和原實(shí)驗(yàn)工廠廠區(qū),共需修復(fù)土壤面積24600平方米,污染土壤總量13.7萬噸,需修復(fù)地下水面積71300平方米,共需抽取污染地下水總量為62萬立方米。
該項(xiàng)目2009年至2010年上半年開始實(shí)地調(diào)研,對土地進(jìn)行分區(qū)布點(diǎn),提取土壤和地下水樣本,摸清土地污染程度和范圍。在完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)后,制定出相應(yīng)的治理方案。2010年9月正式啟動常化廠污染場地土壤及地下水修復(fù)工程,工程實(shí)施過程中首先掘地2-6米,把污染區(qū)約33萬噸的土壤全部移走后,重新以優(yōu)質(zhì)的新土填充。其次,抽出60萬立方地下水,進(jìn)行深度處理后,再回灌地下,確保不影響地質(zhì)結(jié)構(gòu),2012年底修復(fù)工程結(jié)束。
(2)廣華新城地下水污染治理工程項(xiàng)目
2012年8月6日,五建承建的國家首例地下水污染治理工程——中央國家機(jī)關(guān)公務(wù)員住宅建設(shè)服務(wù)中心廣華新城地下水污染治理工程項(xiàng)目開工。此次地下水污染治理項(xiàng)目是我國嘗試性大面積地下水污染治理的先河,工程施工工期為730天,目前尚未完工。
五、地下水與地表水的聯(lián)合運(yùn)用
5.1水資源的聯(lián)合運(yùn)用
為促進(jìn)一個流域、地區(qū)或灌區(qū)的水資源供需平衡,對地表水和地下水進(jìn)行合理的統(tǒng)一開發(fā)利用和管理。在農(nóng)田灌溉中,聯(lián)合運(yùn)用的主要形式是井渠結(jié)合。有些地區(qū)興建了大規(guī)模的引水、調(diào)水工程,與原有的井灌區(qū)聯(lián)成一個系統(tǒng);而在一些大型自流灌區(qū),由于地表水資源不足,又在灌區(qū)進(jìn)行機(jī)井建設(shè)。美國加利福尼亞州的中央河谷、巴基斯坦的印度河平原、印度的恒河平原和中國的黃淮海平原,都是大面積地表水和地下水聯(lián)合運(yùn)用的地區(qū)。
水資源聯(lián)合運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)
①調(diào)蓄地表徑流。利用含水層的蓄水功能,蓄存豐水時期的多余地表水量,供枯水時期使用。
②改善地下水質(zhì)。調(diào)蓄地表徑流水量,對含鹽量較高的地下水可以起到稀釋作用。巴基斯坦和以色列的一些灌區(qū),曾采用這樣的方法減少地下水的含鹽量。中國黃淮海平原的黑龍港地區(qū),對淺層礦化地下水也進(jìn)行過"抽咸換淡"。在荷蘭,還把夏天溫度較高的水回灌地下,到冬天抽出灌溉對水溫要求較高的溫室花卉和蔬菜。
③調(diào)控地下水位。大型水庫和灌區(qū)的興建,增加了對地下水的補(bǔ)給,引起地下水位升高,導(dǎo)致灌溉土地漬澇和次生鹽堿化。在這些地區(qū),開采利用地下水可降低地下水位,配合地面排水,進(jìn)行旱、澇、鹽堿綜合治理;但地下水超量開采會引起地下水位下降,使水井建設(shè)費(fèi)用和抽水費(fèi)用增加。長期超采會形成大面積地下水位降落漏斗,招致地面沉陷和濱海地區(qū)海水入侵等危害。在這種情況下可引進(jìn)地表水,以減少地下水開采量,并對地下水進(jìn)行回灌,以調(diào)控地下水位。
5.2水污染物總量聯(lián)合控制
流域水污染物總量控制作為水資源保護(hù)管理的重要途徑,正逐漸受到廣泛重視。地表水與地下水作為水資源系統(tǒng)的重要組成部分,兩者之間相互轉(zhuǎn)化,密切聯(lián)系,即要實(shí)現(xiàn)地表水與地下水污染防治的密切結(jié)合,做到統(tǒng)籌規(guī)劃,統(tǒng)一評價,整體保護(hù)。開展地表水與地下水污染物總量聯(lián)合控制應(yīng)用研究,對從整體上保護(hù)流域水資源和水環(huán)境具有重要意義。
廣東省環(huán)境科學(xué)研究院以鄭州市為研究對象,從地表水與地下水聯(lián)合水功能區(qū)劃分、環(huán)境容量核算、污染物總量聯(lián)合控制、水污染防治對策與措施4個方面入手,把地表水系統(tǒng)與地下水系統(tǒng)聯(lián)合起來開展水污染物總量控制研究。研究認(rèn)為:地表水與地下水作為水資源系統(tǒng)的重要組成部分,兩者之間相互轉(zhuǎn)化,密切聯(lián)系,需要統(tǒng)一管理和保護(hù),為保障鄭州市水污染物總量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),須采取工程與非工程措施進(jìn)行有效控制。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號: TM622 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
0引言
目前國內(nèi)大型水電站建設(shè)大多采用地下深埋式廠房,其廠房體量巨大,分隔復(fù)雜,且相對封閉。廠房內(nèi)有大量余熱、余濕、污染氣體散發(fā),因而通風(fēng)設(shè)計(jì)是水電站整體設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。根據(jù)已建成水電站運(yùn)行反饋的情況和調(diào)查所得的數(shù)據(jù),水電站的GIS組合電器和高壓管道母線在運(yùn)行過程中會有SF6氣體泄漏。SF6氣體密度較大,一個大氣壓、25℃時其密度約為空氣的5倍。通常條件下該氣體無色、無臭、無毒、不燃、穩(wěn)定,但在電弧和電暈的作用下,SF6氣體會分解產(chǎn)生多種低氟化合物,這些低氟化合物本身會引起絕緣材料的損壞,且有劇毒,對室內(nèi)的環(huán)境造成極大危害,對檢修工作人員身心健康具有潛在威脅。本文結(jié)合化工、大氣環(huán)境以及安全行業(yè)內(nèi)重氣體擴(kuò)散研究結(jié)論,采用數(shù)值模擬方法,對SF6氣體在有限、復(fù)雜大空間內(nèi)正常泄露、高壓破裂泄露進(jìn)行了研究,為水電站廠房內(nèi)SF6自然泄露、事故泄露后,控制該氣體在有限大空間內(nèi)的擴(kuò)散提供了理論依據(jù)。
1. 分析工具
N-S方程是描述不可壓粘性流體運(yùn)動的微分方程組,運(yùn)用N-S方程可以從根本上描述SF6氣體擴(kuò)散規(guī)律,理論上說有定解。但瞬態(tài)三維N-S方程本身較復(fù)雜,難以直接求解,目前工程中均采用數(shù)值方法,對方程進(jìn)行一定的簡化,形成了:直接數(shù)值模擬(Direct Numerical Simulation,DNS);大渦模擬(Large Eddy Simulation,LES);湍流統(tǒng)觀模擬(Reynolds Association Numerical Simulation,RANS)三種模擬求解方法,RANS的計(jì)算量相對于前兩者小得多,目前在工程上被普遍使用。RANS法又分為渦粘性系數(shù)法和雷諾應(yīng)力方程法兩大類,雷諾應(yīng)力方程法根據(jù)決定渦粘性系數(shù)所需求解微分方程組的個數(shù)的不同又分為零方程模型、單方程模型和雙方程模型等。本文以較成熟的 雙方程模型和差分法為基礎(chǔ),采用PHOENICS 2010軟件為計(jì)算工具,對SF6氣體的正常泄露和事故泄露進(jìn)行模擬分析。
2. SF6氣體對空氣的粘滯性及對管路系統(tǒng)阻力的影響
重氣體的存在,會改變空氣密度、粘性的參數(shù),從而對風(fēng)機(jī)動力性能及管道阻力特性產(chǎn)生影響,為了模擬廠房中SF6氣體的正常泄露和事故泄露特性,有必要對存在SF6氣體的通風(fēng)管道中水力特性進(jìn)行模擬論證。
為此,建立模型如圖2.1:斷面為圓形,直徑為800mm;右下進(jìn)風(fēng),左上出風(fēng);三維尺寸:x:10.06m,y:0.8m,z:5.6m;三個直角彎頭的中軸線曲率半徑均為1.6m。風(fēng)管的進(jìn)口(即右下端)設(shè)INLET,出口(即左上端)設(shè)為OUTLET(本模擬來源于某水電工程中實(shí)際SF6氣體泄露排風(fēng)管道)。風(fēng)管排風(fēng)量為室內(nèi)的兩次換氣次數(shù)風(fēng)量(1.733m3/s),模擬四種工況,SF6氣體含量分別為0mg/m³、0.297 mg/m³、1.19 mg/m³、2.973 mg/m³。其他條件均相同。經(jīng)計(jì)算、統(tǒng)計(jì),得出下圖:
圖2.2 排風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速與SF6氣體含量關(guān)系曲線圖2.3 排風(fēng)管內(nèi)壓力與SF6氣體含量關(guān)系曲線
從圖中可以看出:
1) 管內(nèi)的風(fēng)速分布基本一致,說明:有無SF6氣體以及SF6氣體含量(事故泄露限值之內(nèi))的多少不會對管道內(nèi)風(fēng)速分布產(chǎn)生影響;
2) 風(fēng)量不變的條件下,SF6氣體含量發(fā)生變化時,壓力分布變化極小,變化率小于1%,可以認(rèn)為:在正常泄漏及事故泄露條件下少量的SF6氣體的存在不會改變排風(fēng)系統(tǒng)的壓力特性,對風(fēng)機(jī)沒有特別要求;
3) 在進(jìn)風(fēng)口處SF6氣體與空氣均勻混合時,管道內(nèi)各處的SF6氣體濃度均相同,其值即等于進(jìn)風(fēng)口處的濃度。說明,在正常排風(fēng)、事故排風(fēng)風(fēng)速條件下,排風(fēng)管道內(nèi)不會出現(xiàn)SF6氣體沉積現(xiàn)象。氣體擴(kuò)散特征與自由邊界條件下的重氣體擴(kuò)散有顯著不同。
根據(jù)以上結(jié)論,對水電站地下廠房內(nèi)GIS電纜層SF6氣體正常泄露及事故泄露進(jìn)行模擬研究。模擬分兩部分:(1)分析SF6氣體在室內(nèi)有限大空間條件下的擴(kuò)散及分布規(guī)律,了解設(shè)備在正常工作條件下室內(nèi)SF6氣體可能的分布狀況,從而為正常排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置提供參考;(2)事故泄漏時SF6氣體擴(kuò)散特點(diǎn),獲取報警點(diǎn)設(shè)置的最優(yōu)位置,了解不同排風(fēng)量的情況下室內(nèi)SF6氣體濃度隨時間的變化情況,從而確定該氣體濃度降低到一定值(按經(jīng)驗(yàn)取值,以50mg/m3為限)以下所需要的時間,為事故排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置提供參考。
3. 大空間正常泄漏試驗(yàn)
大空間內(nèi)正常泄漏條件下的模擬試驗(yàn)分為三組:不同泄漏源個數(shù)、不同排風(fēng)口個數(shù)、不同SF6氣體泄漏量。試驗(yàn)?zāi)P腿缦拢?/p>
圖3.1 排風(fēng)管內(nèi)壓力與SF6氣體含量關(guān)系曲線
3.1泄露點(diǎn)個數(shù)試驗(yàn)
模擬結(jié)果如下:
圖3.2 一個泄露點(diǎn)0.4m高水平面上SF6濃度分布圖
圖3.3 兩個泄露點(diǎn)0.4m高水平面上SF6濃度分布圖
圖3.4 四個泄露點(diǎn)0.4m高水平面上SF6濃度分布圖
由圖3.5可以看出:在總泄漏量一定的情況下,多泄漏點(diǎn)時雖然垂直方向上仍然以重力沉降為主,但擴(kuò)散相對容易,擴(kuò)散的“阻力”較小,向泄漏點(diǎn)以上的方向上擴(kuò)散的總的SF6氣體的質(zhì)量大增,而且向下的擴(kuò)散中,SF6氣體很容易在水平方向上展開,進(jìn)一步減小了擴(kuò)散阻力,最終各個方向上的擴(kuò)散近乎均勻,因而其各個斷面上的濃度分布比較均勻。
3.2不同排風(fēng)口個數(shù)試驗(yàn)
排風(fēng)口個數(shù)和位置不同對大空間氣流組織有較大影響,根據(jù)前文分析,氣流速度對SF6氣體的擴(kuò)散有很大影響,當(dāng)氣流速度達(dá)到一定值時,SF6氣體本身的重力沉降效應(yīng)會大大減小。本組模擬結(jié)果可以歸納為下圖:
圖3.6 無因次平均濃度隨無因次高度變化曲線圖3.7無因次平均濃度隨無因次高度變化曲線
從平均濃度上看,兩個排風(fēng)口時,各高度斷面上SF6氣體平均濃度最小。一個排風(fēng)口時無因次平均濃度值隨無因次高度變化較大,而且其各斷面平均值遠(yuǎn)大于多個排風(fēng)口時情況。這表明,排風(fēng)口個數(shù)少時,室內(nèi)大濃度區(qū)域集中,濃度中心靠近地面;多個排風(fēng)口時SF6氣體相對分散,沒有集中的濃度中心出現(xiàn)。從最大濃度上看,就控制有限大空間內(nèi)SF6氣體濃度而言多排風(fēng)口效率優(yōu)勢明顯。
地表水與地下水污染研究及其基本對策
地表水污染及對策我國農(nóng)村地表水污染存在已久,集中于河湖地區(qū),以點(diǎn)狀污染為主,并伴有向面狀污染擴(kuò)散的趨勢。污染嚴(yán)重地區(qū)主要集中于我國東部和南部農(nóng)村,地表水中氮、磷、COD、有機(jī)污染嚴(yán)重。(1)水體污染由點(diǎn)狀污染轉(zhuǎn)向帶狀污染,進(jìn)而發(fā)展至面狀污染。地表排污河兩岸污水灌溉農(nóng)田水污染嚴(yán)重,許多清水河變成了排污河[24]。農(nóng)村地區(qū)受污水體和未經(jīng)處理的生活污水肆意排放導(dǎo)致污染擴(kuò)大,農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染已成為影響河流水質(zhì)的主因[25-26]。最為明顯的一點(diǎn)就是,20世紀(jì)90年代初地表水水質(zhì)惡化僅表現(xiàn)在南方地區(qū)的滇池和太湖,至今已發(fā)展到海河、灤河、淮河和黃河流域[27]。楊繼富等[24]提出開展農(nóng)村水環(huán)境修復(fù)和親水環(huán)境建設(shè),加強(qiáng)污水灌溉管理和技術(shù)研究,加強(qiáng)面源污染監(jiān)測和研究,建立健全農(nóng)村水環(huán)境監(jiān)測體系和信息網(wǎng)等手段保護(hù)地表水免受污染侵襲。(2)氮、磷、COD和有機(jī)污染影響當(dāng)?shù)厮|(zhì)。由于許多大中型畜禽養(yǎng)殖場缺乏處理能力,將糞便倒入河流或隨意堆放,這些糞便倒入河流或滲入淺層地下水后,在污染了水源的同時大量消耗水中的氧氣,使水中的其他微生物無法存活,從而產(chǎn)生嚴(yán)重的有機(jī)污染[28]。在寧波農(nóng)村地區(qū),由于村鎮(zhèn)河流直接受納了未經(jīng)任何處理的農(nóng)村生活污水,溶解氧濃度受河流有機(jī)污染和水體富營養(yǎng)化影響,河流水質(zhì)濁度總體較高;村鎮(zhèn)河流呈現(xiàn)氮污染特征;村鎮(zhèn)河流氮磷和有機(jī)物污染均較嚴(yán)重[29]。賈蕊等[28]和金樹權(quán)等[29]分別提出了通過綠色扶持政策形式提高農(nóng)民綠色生產(chǎn)的積極性;達(dá)標(biāo)排放、堅(jiān)持落實(shí)源頭控制,科學(xué)治理、堅(jiān)持改良河道環(huán)境,嚴(yán)格管理、切實(shí)加強(qiáng)河道日常管理,加強(qiáng)宣傳、不斷提高環(huán)保意識等措施控制農(nóng)村地區(qū)水體污染問題。
地下水污染及對策
很多地區(qū)的淺層地下水已經(jīng)由于地表水的污染而受到嚴(yán)重污染,對廣大農(nóng)民的飲用水安全產(chǎn)生了不可忽視的影響[30]。生活污染、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染是地下水污染主要來源,氮磷鉀、有機(jī)質(zhì)、病原體、氟化物、重金屬和高含鹽量是導(dǎo)致地下水水質(zhì)惡化主要物質(zhì)。(1)地下水會受到氮磷鉀、有機(jī)物質(zhì)、致病菌等物質(zhì)污染,尤其以高濃度氮污染為主,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化、水質(zhì)下降。農(nóng)村地區(qū)的廢水中含有大量有機(jī)物、氮、磷、鉀、懸浮固體及致病菌等污染物,此種未經(jīng)處理的高濃度有機(jī)廢水集中排放,大量消耗水體中的溶解氧,使地下水體變黑發(fā)臭[19]。陳素華等[19]建議通過營養(yǎng)調(diào)控降低畜禽排泄物的污染,運(yùn)用高溫堆肥、沼氣發(fā)酵、終端人工處理等工藝對含有高量有機(jī)污染物質(zhì)的廢水和污染物進(jìn)行資源化再利用,以達(dá)到減少地下水水質(zhì)受污染的目的。(2)同時,氟化物、重金屬和高鹽污染狀況亦不容樂觀,尤以重金屬砷污染最為嚴(yán)重。河套地區(qū)作為農(nóng)村飲用水源的地下水中砷含量是全地區(qū)地下水中最高的,其與該地區(qū)居民病理變化存在相關(guān)性。重金屬含量高的地下水主要集中在陰山腳下,尤其臨近開采多年的礦層[31]。在沿海、工業(yè)活動頻繁或開采諸如砷、氟、鐵和錳礦藏的地區(qū),因地質(zhì)和水文學(xué)條件影響,其地下水中氟化物、砷和鹽含量較高,導(dǎo)致飲用水不安全并危害居民健康[15]。Zhang等[15]認(rèn)為應(yīng)確立關(guān)于水資源與環(huán)境保護(hù)、公眾健康、資金等方面的安全飲用水法案,農(nóng)村地區(qū)飲用水供給設(shè)施的投入應(yīng)與當(dāng)?shù)丨h(huán)境衛(wèi)生設(shè)施建設(shè)相結(jié)合,飲用水工程的良好運(yùn)行需要使用者參與制度支持,包括利益相關(guān)方支持和使用者即期付款。
深入貫徹生態(tài)文明思想和中央經(jīng)濟(jì)工作會議、農(nóng)村工作會議精神,認(rèn)真落實(shí)省、市有關(guān)工作部署,推動實(shí)施《中華人民共和國土壤污染防治法》,堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先、預(yù)防為主、風(fēng)險管控、系統(tǒng)治理,突出精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污,嚴(yán)格落實(shí)“黨政同責(zé)、一崗雙責(zé)”“屬地負(fù)責(zé)、部門有責(zé)”,全面加強(qiáng)土壤、地下水污染防治和農(nóng)村污染治理工作,持續(xù)改善土壤環(huán)境質(zhì)量,切實(shí)補(bǔ)齊農(nóng)村生活污水無害化處理這一突出短板;深入推進(jìn)農(nóng)村黑臭水體治理,為實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
二、基本原則
1.堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先,源頭治理。加強(qiáng)空間布局管控,嚴(yán)格環(huán)境準(zhǔn)入管理,切斷污染物進(jìn)入土壤、地下水環(huán)境的途徑。強(qiáng)化農(nóng)村環(huán)境整治與鄉(xiāng)村生態(tài)文明建設(shè)有機(jī)融合,推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)清潔化、產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化。
2.堅(jiān)持預(yù)防為主,分類管控。強(qiáng)化源頭防控,防止新增土壤污染。鞏固提升耕地分類管理成效,嚴(yán)格管控建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險。以減量化、無害化、資源化為原則,堅(jiān)持分類施策,加強(qiáng)農(nóng)村生活污水無害化處理同農(nóng)村廁所改造的銜接,大力提升農(nóng)村生活污水無害化處理能力,持續(xù)推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理工作。加快推進(jìn)縣城污水處理廠、慈峪鎮(zhèn)污水處理廠鄰近村莊生活污水網(wǎng)管鋪設(shè)工作,大力提升農(nóng)村生活污水處理能力。
3.堅(jiān)持問題導(dǎo)向,精準(zhǔn)施策。圍繞重點(diǎn)問題、重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)和污染物,聚焦突出環(huán)境問題,因地制宜制定差異化土壤、地下水與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施,分類施策、分階段整治。加大執(zhí)法監(jiān)管和督導(dǎo)檢查力度,防止新增污染。
4.堅(jiān)持屬地治理,協(xié)同防控。嚴(yán)格落實(shí)“黨政同責(zé)、一崗雙責(zé)”“屬地負(fù)責(zé)、部門有責(zé)”,建立政府主導(dǎo)、市場驅(qū)動、企業(yè)擔(dān)責(zé)、公眾參與的污染防治體系。打通地上和地下、城市和農(nóng)村,協(xié)同水、氣、固體廢物污染治理,系統(tǒng)實(shí)施生態(tài)修復(fù)與環(huán)境治理。
三、主要目標(biāo)
2021年,落實(shí)保護(hù)優(yōu)先措施,強(qiáng)化土壤污染源頭防控,嚴(yán)格農(nóng)用地、建設(shè)用地土壤環(huán)境風(fēng)險管控,鞏固提升受污染耕地和污染地塊安全利用成果,全縣土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定。受污染耕地持續(xù)實(shí)現(xiàn)安全利用,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定。嚴(yán)格建設(shè)用地準(zhǔn)入管理,堅(jiān)決杜絕違規(guī)再開發(fā)利用。建立健全危險廢物智能監(jiān)控體系。完成5個村莊的農(nóng)村生活污水治理工作,突出具備條件鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)行管網(wǎng)歸集和終端無害化處理,注重中水再利用,提升農(nóng)村生活污水無害化處理能力,完成農(nóng)村黑臭水體排查整治工作,實(shí)現(xiàn)動態(tài)清零。
四、重點(diǎn)任務(wù)
(一)加強(qiáng)土壤環(huán)境調(diào)查監(jiān)測
1.配合省市開展非重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地土壤污染狀況調(diào)查。根據(jù)省市工作安排,配合調(diào)查單位做好我縣相關(guān)行業(yè)企業(yè)用地土壤污染狀況調(diào)查,進(jìn)一步摸清相關(guān)非重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)土壤污染狀況及分布,為非重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地土壤污染防治和風(fēng)險管控提供依據(jù)。(縣生態(tài)環(huán)境分局牽頭,自然資源和規(guī)劃局、發(fā)改局配合)
2.強(qiáng)化土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測。配合開展國控、省控土壤環(huán)境質(zhì)量例行監(jiān)測和省控耕地土壤監(jiān)測。按照年度生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方案和有關(guān)文件要求,組織對全縣土壤污染重點(diǎn)監(jiān)管單位、工業(yè)園區(qū)和污水集中處理設(shè)施、固體廢物處置設(shè)施周邊土壤開展監(jiān)督性監(jiān)測,并按時上報監(jiān)測結(jié)果。對監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的土壤超標(biāo)情況,組織開展溯源排查,查明原因并及時阻斷污染源。(縣生態(tài)環(huán)境分局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
3.加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域耕地土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測。建立并完善省市縣三級耕地土壤和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測制度,及時掌握受污染耕地農(nóng)作物種植和耕地土壤環(huán)境質(zhì)量動態(tài)變化情況,根據(jù)縣區(qū)內(nèi)受污染耕地面積、污染類型和程度,設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)位,為安全利用和治理修復(fù)效果評價提供依據(jù)。加強(qiáng)超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品收購、收回等環(huán)節(jié)監(jiān)管,禁止超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入市場。繼續(xù)開展農(nóng)田灌溉水質(zhì)監(jiān)測,加強(qiáng)監(jiān)督檢查,防止未經(jīng)處理或達(dá)不到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的廢(污)水進(jìn)入農(nóng)田灌溉系統(tǒng)。(縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、生態(tài)環(huán)境分局、市場監(jiān)督管理局、發(fā)改局按職責(zé)分工負(fù)責(zé),自然資源和規(guī)劃局等配合)
(二)嚴(yán)防新增土壤污染
4.加強(qiáng)耕地污染源頭防控。深化農(nóng)業(yè)面源污染治理,繼續(xù)推進(jìn)化肥農(nóng)藥減量化,制定實(shí)施化肥農(nóng)藥使用量零增長方案,全縣主要農(nóng)作物化肥農(nóng)藥使用量實(shí)現(xiàn)零增長。畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設(shè)施裝備配套率100%,畜禽糞污綜合利用率達(dá)到90%。全縣秸稈綜合利用率達(dá)到97%以上,農(nóng)膜回收率達(dá)到90%以上,按照上級要求開展農(nóng)藥包裝廢棄物回收處理工作。持續(xù)開展耕地周邊涉重金屬行業(yè)企業(yè)污染源排查整治,強(qiáng)化耕地土壤污染源頭防控。(縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、市場監(jiān)督管理局、生態(tài)環(huán)境分局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
5.強(qiáng)化重點(diǎn)監(jiān)管單位監(jiān)管。監(jiān)督全縣土壤污染重點(diǎn)監(jiān)管企業(yè)嚴(yán)格按照《土壤法》落實(shí)相關(guān)責(zé)任義務(wù),嚴(yán)格控制有毒有害物質(zhì)排放,開展土壤污染隱患排查、制定自行監(jiān)測方案并開展自行監(jiān)測。對企業(yè)自行監(jiān)測、隱患排查以及執(zhí)法監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn)的土壤和地下水污染問題,督促企業(yè)制定整改方案和臺賬,并及時采取措施消除污染隱患。加強(qiáng)企業(yè)拆除活動污染防治現(xiàn)場檢查,督促企業(yè)落實(shí)拆除活動污染防治措施。(縣生態(tài)環(huán)境分局牽頭,發(fā)改局、應(yīng)急管理局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
6.統(tǒng)籌推進(jìn)固體廢物污染防治。推動工業(yè)固廢綜合利用,促進(jìn)工業(yè)固廢減量化、資源化。加強(qiáng)塑料污染防控,開展專項(xiàng)治理,強(qiáng)化對生產(chǎn)、使用、銷售塑料制品單位的監(jiān)督檢查,有序禁止限制部分塑料制品生活、銷售、使用,穩(wěn)中有序治理塑料污染。積極爭取上級資金,支持固體廢物綜合利用項(xiàng)目建設(shè),提高大宗固體廢物綜合利用效率和水平,加快補(bǔ)齊危險廢物處理短板。(縣發(fā)改局、生態(tài)環(huán)境分局、市場監(jiān)督管理局、住建局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局等按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
7.強(qiáng)化危險廢物監(jiān)管。積極推進(jìn)危險廢物環(huán)境監(jiān)管智能監(jiān)控體系建設(shè),提升危險廢物智能化監(jiān)管水平,督導(dǎo)企業(yè)主動在河北省固體廢物動態(tài)信息管理平臺申報危險廢物相關(guān)信息,確保全縣涉危險廢物工業(yè)企業(yè)應(yīng)納盡納,實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。組織開展危險廢物環(huán)境隱患專項(xiàng)排查整治,全面查清涉危單位生產(chǎn)經(jīng)營重點(diǎn)環(huán)節(jié)、重點(diǎn)場所環(huán)境風(fēng)險隱患。強(qiáng)化“一長三員”網(wǎng)格管理機(jī)制,統(tǒng)籌區(qū)域危險廢物利用處置能力建設(shè)。持續(xù)保持高壓態(tài)勢,嚴(yán)厲打擊危險廢物非法轉(zhuǎn)移、排放、傾倒和處理處置等違法犯罪行為。(縣生態(tài)環(huán)境分局牽頭,衛(wèi)健委、公安局、交通局等配合)
(三)鞏固提升耕地分類管理
8.加強(qiáng)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量類別清單管理。加強(qiáng)部門信息共享,根據(jù)土地用途變更、農(nóng)用地土壤污染狀況深度調(diào)查、加密調(diào)查等成果以及受污染耕地安全利用和嚴(yán)格管控效果,結(jié)合實(shí)際,進(jìn)一步精準(zhǔn)識別受污染耕地面積、分布等。不鼓勵曾用于生產(chǎn)、使用、貯存、回收、處置有毒有害物質(zhì)的工礦用地復(fù)墾為耕地;確需復(fù)墾為耕地的,應(yīng)確保農(nóng)用地管控標(biāo)準(zhǔn)之外的特征污染物不超過所在地土壤環(huán)境背景值,并依法進(jìn)行分類管理。(縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、自然資源和規(guī)劃局、生態(tài)環(huán)境分局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
9.持續(xù)強(qiáng)化農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控。結(jié)合當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)產(chǎn)品品種和種植習(xí)慣,在安全利用類耕地采取農(nóng)藝調(diào)控、低積累品種替代、輪作間作等措施,保證每季作物都得到管控。鞏固嚴(yán)格管控類耕地治理成果,落實(shí)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、休耕、退耕還林等措施。加強(qiáng)特定農(nóng)產(chǎn)品嚴(yán)格管控區(qū)管理,嚴(yán)禁種植特定食用農(nóng)產(chǎn)品和飼草。建立完善特定農(nóng)產(chǎn)品嚴(yán)格管控區(qū)動態(tài)管理制度,為動態(tài)更新提供依據(jù)。(縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局牽頭,縣生態(tài)環(huán)境分局、自然資源和規(guī)劃局配合)
(四)嚴(yán)格建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控
10.開展建設(shè)用地土壤污染狀況排查。組織開展關(guān)閉、搬遷、騰退工業(yè)企業(yè)用地全面梳理排查,依據(jù)《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法(試行)》有關(guān)要求,動態(tài)更新疑似污染地塊名單、污染地塊名錄。對列入疑似污染地塊名單的地塊,督促土地使用權(quán)人6個月內(nèi)開展土壤污染狀況調(diào)查;對確定的污染地塊,督促指導(dǎo)土壤污染責(zé)任人、土地使用權(quán)人及時開展土壤污染狀況調(diào)查評估。(縣生態(tài)環(huán)境分局、自然資源和規(guī)劃局、發(fā)改局等按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
11.組織開展建設(shè)用地風(fēng)險調(diào)查評估。土壤污染狀況普查、詳查、監(jiān)測、現(xiàn)場檢查等表明有土壤污染風(fēng)險的建設(shè)用地地塊,督促土地使用權(quán)人開展土壤污染狀況調(diào)查;用途變更為住宅、公共管理與公共服務(wù)用地的,變更前要開展土壤污染狀況調(diào)查。按照省市文件要求,對重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查中,查明的高風(fēng)險地塊開展調(diào)查和風(fēng)險評估。嚴(yán)格對建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查報告、風(fēng)險評估、治理修復(fù)的監(jiān)督管理。(縣生態(tài)環(huán)境分局牽頭,自然資源和規(guī)劃局、住建局、發(fā)改局、審批局等配合)
12.嚴(yán)格污染地塊準(zhǔn)入管理。加快推進(jìn)國土空間規(guī)劃編制工作,自然資源和規(guī)劃局在編制國土空間規(guī)劃時,要優(yōu)化主體功能布局,明確用途分區(qū),合理安排城市產(chǎn)業(yè)用地。列入建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)名錄的地塊,不得作為住宅、公共管理與公共服務(wù)用地;未達(dá)到土壤污染風(fēng)險管控、修復(fù)目標(biāo)的地塊,禁止開工建設(shè)任何與風(fēng)險管控、修復(fù)無關(guān)的項(xiàng)目,不得批準(zhǔn)環(huán)境影響評價技術(shù)文件、建設(shè)工程規(guī)劃許可證等事項(xiàng)。依法應(yīng)當(dāng)開展土壤污染狀況調(diào)查或風(fēng)險評估而未開展或尚未完成調(diào)查評估的土壤污染風(fēng)險不明地塊,不得進(jìn)入用地程序。(縣自然資源和規(guī)劃局牽頭,生態(tài)環(huán)境分局、行政審批局等配合)
13.抓好建設(shè)用地風(fēng)險管控。認(rèn)真落實(shí)產(chǎn)業(yè)政策,嚴(yán)把項(xiàng)目準(zhǔn)入關(guān),嚴(yán)格控制涉重金屬企業(yè)新、改、擴(kuò)建。在涉疑似污染地塊或污染地塊的土地征收、收回、收購環(huán)節(jié),嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定,及時查詢相關(guān)地塊土壤環(huán)境質(zhì)量狀況。涉及疑似污染地塊或污染地塊的,要記錄查詢?nèi)掌诤偷貕K土壤環(huán)境質(zhì)量狀況結(jié)果,并征求生態(tài)環(huán)境部門意見,取得生態(tài)環(huán)境部門書面回復(fù)。對涉及疑似污染地塊、污染地塊以及用途變更為住宅、公共管理與公共服務(wù)用地的地塊,在土地規(guī)劃、土地收回收購、供地、改變用途、開工建設(shè)等環(huán)節(jié),實(shí)行嚴(yán)格的準(zhǔn)入管理,防止未按要求進(jìn)行調(diào)查評估、風(fēng)險管控不到位、治理修復(fù)不符合相關(guān)要求的污染地塊被開發(fā)利用,切實(shí)保障人居環(huán)境安全。(縣自然資源和規(guī)劃局、生態(tài)環(huán)境分局、發(fā)改局、行政審批局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
(五)強(qiáng)化監(jiān)管和保障能力建設(shè)
14.提升土壤執(zhí)法監(jiān)管能力。提升土壤環(huán)境管理人員業(yè)務(wù)素質(zhì)和能力水平。進(jìn)一步強(qiáng)化對土壤污染重點(diǎn)監(jiān)管單位、建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)活動各個環(huán)節(jié)的監(jiān)管,實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)管、動態(tài)監(jiān)管、智慧化監(jiān)管,全面提升土壤環(huán)境執(zhí)法能力。(縣生態(tài)環(huán)境分局、自然資源和規(guī)劃局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局等部門按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
(六)深入實(shí)施農(nóng)村生活污水無害化處理工程及農(nóng)村黑臭水體整治
15.加強(qiáng)集中式污水處理設(shè)施建設(shè)。對鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地、中心村等規(guī)模較大、人口集中、具備完整上下水管道的村莊,實(shí)施污水收集管網(wǎng)和集中處理設(shè)施統(tǒng)籌建設(shè),實(shí)現(xiàn)廁所糞污與生活灰水一體化處理與資源化利用。鄰近村莊可采用聯(lián)合共建方式建設(shè)污水處理站,實(shí)現(xiàn)生活污水相對集中無害化處理。鼓勵污水處理達(dá)標(biāo)后用于綠化、街道沖洗、農(nóng)田灌溉和景觀用水。相關(guān)部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)加強(qiáng)對已建成的農(nóng)村生活污水集中處理設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)和管理,確保正常運(yùn)行,達(dá)標(biāo)排放。(縣生態(tài)環(huán)境分局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
16.統(tǒng)籌廁所糞污無害化集中處理和生活灰水有效管控。對規(guī)模較小、實(shí)行單坑或其他形式衛(wèi)生廁所改造的村莊,或不具備管網(wǎng)收集條件的村莊,統(tǒng)一實(shí)施廁所糞污無害化集中處理和生活灰水有效管控。根據(jù)人口規(guī)模和實(shí)際產(chǎn)生糞污量、處理覆蓋范圍等情況,統(tǒng)籌建立區(qū)域性廁所糞污無害化集中處理站,或利用已有沼氣工程進(jìn)行集中處理,集中糞污無害化處理設(shè)施出水達(dá)到農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)后可直接用于農(nóng)田灌溉。制定農(nóng)村生活灰水收集回用等有效管控措施,通過沖廁、庭院綠化等原位消納方式,或聯(lián)戶建立集中生態(tài)化處理設(shè)施處理后中水回用,實(shí)現(xiàn)生活污水源頭減量、無害化處理。(縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、生態(tài)環(huán)境分局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
17.推進(jìn)山區(qū)村莊生活污水分散治理。對居住分散、糞污不易集中處理的山區(qū)邊遠(yuǎn)村,可采取戶用化糞池、沼氣池等進(jìn)行分散治理,建設(shè)污水儲存罐用于冬季儲存,結(jié)合農(nóng)業(yè)化肥減量增效、水肥一體化等,引導(dǎo)林果種植、農(nóng)業(yè)合作社、家庭農(nóng)場等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體將治理后的污水作為有機(jī)肥水使用,實(shí)現(xiàn)無害化處理、資源化利用。(縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、生態(tài)環(huán)境分局按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
18.開展農(nóng)村黑臭水體整治及管控。組織對行政村內(nèi)村民主要聚集區(qū)向外延伸1000米范圍內(nèi)、鄉(xiāng)級以上公路兩側(cè)200米范圍內(nèi)的河、塘、溝渠(不含城鄉(xiāng)結(jié)合部或縣城建成區(qū)),其他行政村區(qū)域范圍內(nèi)的河、坑、塘、溝渠等進(jìn)行拉網(wǎng)式摸底排查,劃分排查責(zé)任區(qū),建立排查責(zé)任清單,逐條納入黑臭水體清單臺帳。對排查發(fā)現(xiàn)的農(nóng)村黑臭水體要查明污染來源,通過控源截污、清淤疏浚、水體凈化等綜合措施逐條明確治理方法和途徑,完成治理。(縣生態(tài)環(huán)境分局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、水利局、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)按職責(zé)分工負(fù)責(zé))
(七)穩(wěn)步推進(jìn)地下水污染防治
19.配合做好地下水污染防治分區(qū)劃分。按照工作安排配合省市做好地下水污染防治分區(qū)劃分工作,提出分區(qū)防治建議,確保分區(qū)劃分工作圓滿完成。(縣生態(tài)環(huán)境分局牽頭)
五、保障措施
一是強(qiáng)化屬地治理。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府及相關(guān)部門要提高政治站位,按照省、市、縣土壤污染防治工作部署,切實(shí)擔(dān)負(fù)起保護(hù)土壤、地下水和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)的政治責(zé)任和法律責(zé)任,按照職責(zé)嚴(yán)格落實(shí)主體管理責(zé)任,確保完成各項(xiàng)任務(wù)目標(biāo)。
下水是地質(zhì)環(huán)境中重要的組成部分,也是地質(zhì)環(huán)境不可分割的部分,某些地區(qū)由于對地下水資源缺乏科學(xué)的評價與管理,常常盲目擴(kuò)大開采,造成一系列環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題。廣西所處西南地區(qū),地殼結(jié)構(gòu)及動力學(xué)背景極為復(fù)雜,在高原隆升的驅(qū)動下,新構(gòu)造運(yùn)動及差異升降強(qiáng)烈;大江、大河深切谷,動力地質(zhì)現(xiàn)象極為發(fā)育,成為全球地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。同時,西南地區(qū)也是我國水能資源的主要聚集區(qū),水力資源占全國的61%,隨著我國西部開發(fā)進(jìn)程的加快,所面臨的地質(zhì)災(zāi)害問題將更加突出。因此,研究地下水與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系,以便對地下水開采引起的環(huán)境地質(zhì)問題進(jìn)行科學(xué)防控,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1地下水對巖土體的影響
地下水是一種重要的地質(zhì)營力,它與巖土體之間的相互作用,一方面改變著巖土體的物理、化學(xué)及力學(xué)性質(zhì),另一方面也改變著地下水自身的物理、力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)組份。運(yùn)動著的地下水對巖土體產(chǎn)生三種作用,即:物理作用(包括作用、軟化和泥化作用、結(jié)合水的強(qiáng)化作用)、化學(xué)作用(包括離子交換、溶解作用、水化作用、水解作用、溶蝕作用、氧化還原作用)以及力學(xué)作用(包括靜水壓力和動水壓力作用)。地下水與巖土體相互作用的結(jié)果影響著巖土體的變形性和強(qiáng)度,而巖土體中應(yīng)力的變化(自然力和人類工程力)導(dǎo)致地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件的改變,最終誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
2地下水與巖土體相互作用導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害分析
2.1地沉地裂
地下水是存在于地下含水介質(zhì)中的水體,它與巖土顆粒共同承擔(dān)著自身的和外來的壓力,隨著地下水的大量抽取,原來由地下水所分擔(dān)的那部分壓力轉(zhuǎn)移,到巖土顆粒骨架上,從而引起土體顆粒的壓密,產(chǎn)生地沉,當(dāng)沉降不均勻時還可導(dǎo)致嚴(yán)重地裂問題。例如我國河北平原、天津、上海等地,由于工業(yè)區(qū)內(nèi)深井分布過于集中,地下水過量開采,造成沉降區(qū)域迅速擴(kuò)展,形成沉降漏斗,如河北地下水超采形成7大漏斗,面積高達(dá)4.4萬km2。地沉地裂作為一種因過分抽取地下水,引起地下水位下降而誘發(fā)的水文地質(zhì)災(zāi)害,常常是一個漸變,起初不為人們所重視,等嚴(yán)重時則會導(dǎo)致墻倒屋塌,路斷堤陷。
2.2滑坡
據(jù)統(tǒng)計(jì),因地下水滲透作用引起的滑坡占90%以上。在我國南方地區(qū),大量大型滑坡都與降雨特別是暴雨密切相關(guān)。在我國的寒區(qū)發(fā)生的滑坡大多與凍融作用密切相關(guān)。在庫區(qū)發(fā)生的滑坡都與庫區(qū)水位的變化有關(guān)。由地下水與巖土體相互作用引起的斜坡失穩(wěn),地下水空隙靜水壓力和動水壓力起重要作用。根據(jù)斜坡體內(nèi)地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件分析,由于地下水受到降水入滲補(bǔ)給,斜坡內(nèi)地下水動態(tài)屬非穩(wěn)定流,在補(bǔ)給區(qū)的山頂?shù)叵滤αμ荻刃∮诹?ΔH<0=、在徑流區(qū)地下水水力梯度等于零(ΔΗ=0)、在排泄區(qū)的坡腳地下水水力梯度大零(ΔH>0)。因此,在補(bǔ)給區(qū)的包氣帶巖土體的有效應(yīng)力大于其總應(yīng)力,在坡頂補(bǔ)給區(qū)的飽水帶地下水動水壓力增強(qiáng)了巖土體的強(qiáng)度;在坡腳為地下水的排泄區(qū),巖土體承受很大的靜動水壓力,巖土體的有效應(yīng)力大大減小,從地下水水動力學(xué)特征看,斜坡的頂部較安全(斜坡的頂部的拉裂縫是由于坡腳的滑移誘發(fā)的),而坡腳易失穩(wěn)。
2.3礦坑水害
水文地質(zhì)條件是礦產(chǎn)開采的一種重要控制性因素,人們?nèi)舨恢匾暬虿徽莆债?dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件,便會在礦產(chǎn)開采中冒險或闖禍。據(jù)統(tǒng)計(jì),2007年至2009年1-3月,全國煤礦共發(fā)生70余起透水事故,死亡人數(shù)達(dá)300多人。這些頻頻發(fā)生的水害事故,不僅給礦產(chǎn)的開發(fā)造成巨大損失,更對傷亡礦工家庭造成了永遠(yuǎn)不能彌補(bǔ)的傷害。究其原因,其中之一即是對水文地質(zhì)條件認(rèn)識不清,因此,深藏地下的地下水會成為為害社會的不安定因素,值得警覺。
2.4水庫誘發(fā)地震
到目前為止,世界上已有100多座水庫發(fā)生過誘發(fā)地震,我國就有20多例,其可能造成大壩、附近建筑物的破壞及人員的傷亡。水庫誘發(fā)地震是水―巖相互作用的結(jié)果,它的誘發(fā)因素主要如下:1)水庫水荷載作用,增加了庫區(qū)巖體的自重應(yīng)力,從而改變庫區(qū)巖體的應(yīng)力場;2)滲透空隙靜水壓力作用,是由于庫水沿庫底巖體及潛在活動斷層滲透而產(chǎn)生的使巖體內(nèi)有效應(yīng)力減小的力,使斷層產(chǎn)生擴(kuò)容,減小其抗剪強(qiáng)度;3)滲透空隙動水壓力作用,是由于庫水沿庫底潛在活動斷層滲流作用,這種作用尤其發(fā)生在巖溶或滲透性強(qiáng)的地區(qū)。滲透空隙動水壓力作用的結(jié)果,直接在潛在活動斷層面上產(chǎn)生沿水流動方向的剪應(yīng)力(γΔΗ),以降低斷層面的抗剪強(qiáng)度;4)水―巖相互作用的物理化學(xué)作用,導(dǎo)致斷層帶上的軟弱物質(zhì)軟化及結(jié)構(gòu)改變,從而引起斷層帶物質(zhì)的C,•φ值減小,降低斷層面的抗剪強(qiáng)度;5)庫水在沿斷層向下滲透過程中,在水與巖石之間產(chǎn)生熱流的不平衡,即存在熱輸運(yùn),而誘發(fā)水流向低溫方向的流動。由于熱輸運(yùn)產(chǎn)生的附加應(yīng)力也是斷層滑移的一個重要方面。這五種因素在活動或潛在活動斷層存在的地區(qū)都能誘發(fā)地震的發(fā)生,也可能為單個效應(yīng),也可能為綜合效應(yīng)。
2.5海水入浸,淡水咸化
一般情況下,陸地含水層的淡水水位比海水水位高,但經(jīng)過長期大量抽取陸地淡含水層,會使其地下淡水水位低于海水水位,導(dǎo)致海水通過透水層(弱透水層)滲入陸地淡含水層中,這種現(xiàn)象稱為海水入侵。它使地下淡水鹽堿化,從而破壞地下水資源。在我國,發(fā)生海水入侵的地區(qū)主要包括廣西、海南、遼寧、河北、山東等省(自治區(qū))。
2.6 局部地區(qū)水資源衰減并伴隨地下水污染
水源地超量開采造成水資源衰減主要是井位布局不合理,供水井集中,以及超量開采,導(dǎo)致水源地地下水水位降深過大,形成地下水漏斗并逐年擴(kuò)展。水資源衰減影響生產(chǎn)用水,造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估量。地下水超采造成的地下水污染主要有兩個方面的原因:一是由于過量開采地下水導(dǎo)致巖溶塌陷,破壞上覆第四系隔水層,地表污水及劣質(zhì)潛水通過塌陷段滲入;二是因過量開采地下水,造成水位降低,水量減少,同時水在地下凈化時間變短,此外,水位降低和地下水漏斗的擴(kuò)展則增加了地下水接受補(bǔ)給的范圍以至于超出水源地保護(hù)區(qū)范圍,實(shí)際就是擴(kuò)大了受污染面積。這些原因都會造成水質(zhì)變化。
3建議
3.1分區(qū)控制開采地下水
依據(jù)地下水超采造成危害的程度的預(yù)測評估,并考慮地下水資源的恢復(fù)、補(bǔ)給能力,將地下水開采管理劃分為禁采區(qū)、限采區(qū)和控采區(qū)或不同的保護(hù)區(qū),進(jìn)行分區(qū)開采。深層地下水和淺層嚴(yán)重超采區(qū)實(shí)行禁采政策,如市區(qū)內(nèi)、長期農(nóng)業(yè)灌溉的嚴(yán)重超采區(qū);淺層地下水一般超采區(qū)、已引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)和受污染地區(qū),并具有一定的補(bǔ)給及恢復(fù)能力的地區(qū)實(shí)行限采政策;輕微超采區(qū)實(shí)行控制開采,實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡。并通過適當(dāng)調(diào)整不同地區(qū)的水資源費(fèi)來協(xié)助施行分區(qū)管理的政策。
3.2加強(qiáng)對水資源的監(jiān)測工作,完善地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
要加強(qiáng)地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè),布設(shè)地下水位、水量、水質(zhì)觀測井開展監(jiān)測;對城市重要的工業(yè)、生活、城鎮(zhèn)集中水源地取水口、重點(diǎn)排污口安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)施,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂疲⒌叵滤Y源動態(tài)自動監(jiān)測系統(tǒng).運(yùn)用微機(jī)技術(shù)定期分析監(jiān)測資料.監(jiān)測區(qū)的水情預(yù)報和預(yù)測,為加強(qiáng)水資源管理和防治地質(zhì)災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)。
3.3 充分利用雨水資源、加強(qiáng)水循環(huán)利用等方法,減少對地下水的開采
充分利用雨水灌溉,開展人工增雨作業(yè),增設(shè)人工增雨作業(yè)點(diǎn),灌溉季節(jié)增加有效降雨,工業(yè)生產(chǎn)和民用中盡量多的利用中水,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),城市供水的80%轉(zhuǎn)化為污水,經(jīng)收集處理后,其中70%的再生水可以再次循環(huán)使用。合理利用中水、雨水,減少地下水的開采量,以恢復(fù)和養(yǎng)蓄地下水,改善水文地質(zhì)環(huán)境。此外,還可以加強(qiáng)生態(tài)治理、加強(qiáng)地下水污染治理,通過攔蓄工程、濕地工程等,提升水體自我降解和生物降解能力。
3.4 強(qiáng)化地下水及涉及地下水的減災(zāi)增益的研究
一是加強(qiáng)對地下水的地質(zhì)屬性、合理開采及防止地沉地裂的研究。地下水作為特殊的地質(zhì)因子,其開采的方式和開采量的大小對區(qū)域的地質(zhì)條件起著重要的影響作用,諸如前面所提及的由于地下水的不合理開采造成的地沉地裂等環(huán)境地質(zhì)問題便是證明。因此,應(yīng)充分肯定并認(rèn)識地下水的地質(zhì)屬性,深化對地下水開采量度及防止地沉地裂的研究;二是地下水超采治理辦法的研究。可以采用回灌方法,恢復(fù)養(yǎng)蓄地下水。因地制宜開展地下水人工回灌。人工回灌是防治地面沉降的有效手段之一,且方法簡單,并能起到蓄水儲能的綜合效果,但需水量大。應(yīng)積極創(chuàng)造條件,在保證水質(zhì)的前提下,進(jìn)行回灌。各含水層組之間水力聯(lián)系較好的地區(qū),具有接受大氣降雨入滲與河水補(bǔ)給的特點(diǎn),建設(shè)引雨回灌工程,利用雨洪資源滲漏回補(bǔ)地下水。三是沿海地區(qū)海水入侵防治方法的研究。可在供水井與海水之間打一排井,利用抽水造成水位低槽,或用注水方法形成水力屏障;在有利地質(zhì)條件下,也可修建地下防水堤等。