浅析地下水污染现状及修复技术

叶粤婷，方宏萍，张美崎，严 容

(贵州理工学院，贵州 贵阳 550003)

0 引言

地下水是对人类最有用的淡水资源之一，对于农业，林业、渔业、畜牧业等方面都有着极大的作用，也是维持地球水系统平衡的重要保障。近年来，我国经济迅速发展以及人口的不断增加对地下水造成了一定程度的影响，地下水污染也日益严重。过度开发和利用地下水会给人类带来许多危害，如淡水资源被污染后，如果被人类饮用，会引发疾病；地下水开发会导致土质稳定性变差，从而导致建筑地基不稳定；农业灌溉时农作物被污染。因此地下水的治理迫在眉睫。

1 地下水污染现状

我国地下水污染已成为普遍现象，地下水污染的总体特征表现为污染源点多污染面广，污染源难以发现，污染源和污染途径很难查明，防治难度大，并且污染源具有隐蔽性、滞后性和复杂性。目前，我国地下水污染主要以酸化为主，重金属污染多，盐化、硬化等情况普遍[1]。2017年，全国5 100个水质监测点位中，地下水较差级和极差级占比近七成。污染源为多复合型，已经呈现出由城市向农村蔓延、由东部向西部扩散、由局部向区域扩展、由点向面发展的趋势[2]。

近些年来，地下水的开采和利用迅速增加。目前，近400个大中小城市的供水来源于地下水，地下水中45%左右是用于农业耕地进行灌溉的。地下水的污染会导致重金属以及放射性化学物质的富集，长期饮用或间接食用由被污染的地下水种植的蔬菜，会引起癌症、心脑血管硬化、神经炎等疾病，对人体健康造成严重影响。在开发过程中地下水资源被污染，地下水环境被破坏都会导致优质地下水的减少。地下水的污染问题越来越严重，对我国地下水的水质产生了不利的影响。

2 地下水污染主要途径

我国地下水污染主要包含工业污染、农业污染、生活污染和自然污染。

2.1 工业污染

对于地下水污染来说，其中工业污染是最重要的一部分。各种类型工厂的建设、生产等都会给地下水带来一定程度上的影响，含有机物质的污水排放对地下水的影响尤为严重。汞、铅等重金属污染物对土壤以及地下水的影响也是极为严重的，被污染的水体会对地下水环境造成一定程度的影响，尤其对人的身体健康会产生严重的危害。

2.2 农业污染

农业生产过程中使用大量的化学物品，未被吸收的化学物质浸入地层当中，会随着地表浸透到地下水当中，进而对地下水造成污染。改革开放以来随着经济的发展，我国农业发展迅速，化肥的使用量逐渐增多，据统计对农作物所使用的化学用品农作物所吸收的仅有4%，剩下未被吸收的就会对地下水造成污染。

2.3 生活污染

最近几年我国经济转型升级，服务业比重不断增加，随之产生大量的生活垃圾，而在垃圾降解的过程中，会产生污染物质，以及大量的垃圾渗滤液；并且在日常生活中产生的生活污水，没有经过系统的处理排放，生活污水和垃圾渗滤液浸入地下水，也会导致地下水被污染。

2.4 自然污染

自然污染是因为自然水体中本身就富含大量的矿物质和化学元素，在地下水补给和流出的时候，江河受污染的水体流入地下水，使地下水受到污染。

3 地下水污染修复技术

3.1 异位修复技术

异位修复技术又称为抽出处理技术，是指将藏在地下的受到污染的地下水抽到表面进行处理的技术。通过不断地抽取被污染的地下水，使污染的范围和程度减小，并使含水层介质中的污染物通过向水中转化而得到清除。异位修复技术短期内处理量大、处理效率高，由于其成本比较高、容易反弹，不利于长期使用[3-4]。异位修复法包括了生物降解法、沉淀法、离子交换法、物理吸附法、化学氧化法和膜分离法。我们可以根据地下水中污染物的不同选择相应的处理技术。最新研究发现石墨烯能够将被污染的水体进行吸附处理[5]，其吸附能力较强，能够有效去除受污染水体中的污染物。

3.2 原位修复技术

原位修复技术是指不改变地下水的位置，通过机械、化学、生物等方法对地下水污染进行修复。原位修复技术不需要将被污染的水抽离地下，减少了经费和地表处理设施，也最大程度的减少了污染物在空气中的暴露，在地下水修复领域中得到了广泛的应用。根据机理的不同可将其分为物理修复、生物修复、化学修复和渗透反应墙修复技术[6]。

3.2.1 物理修复技术

目前地下水原位修复常用的物理修复技术包括曝气技术和原位电动修复技术。

(1)曝气技术

曝气法是将空气注入污染区域下，将有机物从地下水中解析到空气流并引到地面上进行处理，从而达到除去污染物的目的。地下水除铁方法用的最广的是曝气氧化法，在水中铁以二价铁的形式存在，容易被空气氧化，从而使水体得到净化[7]。

(2)电动修复技术

电动修复技术是利用电动力学原理对土地和地下水环境进行修复的一种修复技术。电动修复技术是在电场的作用下，电子化学键的交换以及电吸附对PH的稳定作用，从而使PH在一定的范围之内，不会发生太大的变化。电动修复技术具有运行费用低、自动化控制、高选择性、多功能适用性等特点。可以用来清除一些重金属离子和有机污染物。该技术已经在德国、美国等国家进行了大量的实验，目前，电动修复技术大多数用于对于土壤层的修复[8]。

3.2.2 生物修复技术

生物修复技术是指利用生物的代谢活动将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。用于原位生物修复技术的微生物一般有三类：土著微生物、外来微生物和基因工程菌[9-10]。其具有可以将有机物分解为二氧化碳和水，不会造成二次污染，降解过程快，成本低等优点。

目前，生物修复技术当中比较成熟的菌种有光和细菌、硝化细菌、ClearFlo菌剂等[11]。当微生物在受污染的水体中时，可以加入适量的活性污泥，利用生物膜的过滤机理，来修复被污染的水体，使受到污染的水体回复正常状态。在使用生物修复技术需要注意以下几点：(1)微生物的种类，根据污染源来选择相应的微生物，如果不能有效的去除有机物，可以适当的添加其他菌种；(2)营养物质，由于地下水中营养物较低，所以在微生物降解有机物过程中，应当添加适当的营养物质，既不会对地下水造成二次污染又能为微生物提供营养物质；(3)环境因素，一般地，微生物最适宜的环境条件是PH值在6.5-8.5之间，温度在20-35℃之间，地下水中的水温和酸碱值对微生物的影响是比较大的。

3.2.3 化学修复技术

化学修复技术是将化学氧化剂放入地下含水层当中，通过氧化还原的作用将地下水中的污染物去除的一种修复技术。常用的化学氧化剂有高锰酸钾、高锰酸钠、臭氧、Fenton试剂等。化学修复具有时间周期短、效率高、成本低和效果好等优点。但是在处理过程中会因为操作不当而对地下水造成一定的污染，产生不好的影响。Fenton试剂在地下水化学修复技术当中是用的较多的试剂。有实验表明，Fenton氧化-吸附技术在处理不同废水均能达到良好的效果[12]。

3.2.4 渗透反应墙(PRB)修复技术

渗透反应墙修复技术是欧美国家最初用于地下水中去除有机物的一种地下水修复技术[13]。PRB是一个填充有活性反应介质材料的被动反应，污染物遇到反应介质时会发生物理、化学和生物等反应，使污染物被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污染水体得到净化。

PRB活性介质的选择直接关系到修复效果的好坏。对于活性介质需要具备以下的特点：活性保持时间长，对污染物的吸附能力强，在于污染物反应后不会产生有毒物质，不会对地下水造成二次污染，能够保持稳定性，具有较强的耐腐蚀性。刘志军等人[14]提出PRB中最常使用的活性介质是金属铁(Fe)，因为金属铁价格便宜，取材方便，更重要的是能够有效的吸附和降解多种重金属和有机污染物。该技术在地下水修复中得到了广泛的应用。

4 结语

我国水资源短缺，地下水污染严重。地下水的来源途径十分复杂，并且污染源寻找困难，对于地下水的修复增加了难度。但是地下水的修复技术也多种多样，我们可以结合国内外的技术针对不同的污染情况寻找更适合的修复技术。对于修复地下水的任务是艰巨的，我们要寻找更多解决地下水修复的办法，使地下水修复技术得到更大的完善，在以后面临地下水修复时能够有更好的解决办法。