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導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇地下水污染防控,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
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,嚴重時還會危及人體的健康。地下水受到污染后會導致飲用水受到亞酸鹽的影響,逐漸引發人體受到癌癥的折磨,而嬰幼兒引用這類水就會導致出現高鐵血蛋白癥,危及嬰幼兒的生命健康。在地下水受到有機物的污染后就會引發人們出現腹瀉、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致人體慢性中毒,進而損壞人體的肝、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業經濟損失
地下水污染會直接降低農作物的產量及質量,嚴重時就會直接造成重大經濟損失。地下水作為農業主要的灌溉來源,其在農業灌溉中起著重要的作用,而使用受到污染的地下水進行農作物的灌溉就會直接改變土壤的結構,減少農作物耐寒、耐熱及抗病的能力,直接降低農作物的產量及質量,進而造成嚴重的農業經濟損失。
(三)地下水污染會破壞生態平衡
地下水污染會加速生態環境的退化,進而對生態平衡造成破壞,被污染的地下水會經過排給、徑流,最終進入河流湖泊,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,直接造成生態失去平衡。
二、地下水污染的來源
(一)工業方面
工業在生產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,在不經過合理處理的情況下就會直接或者間接的滲入地下水,進而對地下水造成污染,影響地下水的使用。
(二)農業方面
人們在進行農業生產過程中會采用農藥、化肥及畜禽糞便對農作物進行養護,這些不會全部被農作物吸收,一部分會殘留在土壤內,隨著地表徑流、降水等會將這些有害物質滲入地下,進而造成地下水的污染,同時,在對農作物進行灌溉時,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
隨著城鎮化的發展,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。產生的生活垃圾大部分會采取填埋法,這樣就會導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,這都會對地下水產生嚴重的污染。
(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,地表水流必然會發生改變,這會在很大程度上影響地下水的埋藏狀態和均衡。采礦之后產生的尾礦經過雨水淋濾也會對地下水造成污染,礦區中廢氣的鉆孔以及坑道則能夠作為污染物質進入通道,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,在進行一些工程建設時也會對地下水造成一定的污染,在進行工程建設時會對地下水的水位、流動方向等產生一定的的影響,造成地下水污染物的大量擴散分解,同時一些自然災害會引起地殼變化,會將一些污染物帶入地下,進而污染到地下水。
三、地下水污染防治在我水體污染控制與治理的措施
(一)增強地下水的保護意識
在對地下水污染防治中,首先應當增強地下水的保護意識,認清地下水資源的重要性,加大對地下水保護的宣傳力度,利用報刊、電視宣傳或是網絡宣傳的方式進行大力的宣傳,同時可以在一些居民區進行地下水教育與宣傳活動,不斷加強對地下水保護的宣傳力度,進而增強人們對地下水保護的意識,減少對地下水資源的污染。
(二)加強環境執法力度
完善地下水環境保護法律法規體系,構建完善的地下水環境保護制度,明確相關部門的責任,建立起地下水環境保護的綜合協調機制,使得地下水與水源的保護工作得到真正落實。加大加強監管力度,依法嚴格規范污水的排放,做好污廢水與糞坑的防滲工作,嚴禁使用未經處理過的污水進行灌溉,嚴格執行相關的環境保護法律法規。
(三)加強地下水的水質監測
設立地下水觀測專用井,建立地下水動態監測與分析預測服務系統。對重點污染地區進行重點監測,系統掌握區域地表水、地下水水質的污染發展變化及動態特征,同時還要建立地下水污染預警與應急預案,實現對地下水污染信息的實時監控和對地下水污染嚴重地區的及時預報。
(四)加強地下水污染實用技術的研究
目前常用的地下水污染修復技術有水動力控制修復技術、有機粘土修復技術、電化學動力修復技術、生物修復技術、滲透性反應屏修復技術、抽出處理修復技術等,這些技術可行性較強,但多為理論研究,因此應加強對地下水污染實用技術的研究,并積極推廣應用。
(五)加強對地下水污染源的控制
加強對地下水污染源的控制,首先根據地下水污染源進行深入研究與分析,找出主要的污染源,然后再有針對性的進行控制,在對污染源進行控制時可劃定地下水污染的治理區、防控區及一般保護區,加大對地下水環境的監管,有效的切除相關的地下水污染源。嚴格控制工業“三廢”的排放,加大對農業養護的監管,合理進行施肥、灌溉,正確處理生活垃圾及生活污水,加大對各類建設的管理,只有加強各個方面的控制,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,污染物一旦進入到地下含水層,其運移速度將會很緩慢,一經污染將很難消除。因此,各級部門與企業必須加大對地下水污染的預防,應當努力做好排污系統、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。在農業生產中盡量使用科學的耕作方式和高效的灌溉技術,污水排放單位及機關應當加快改進生產工藝、采用先進技術等措施,在生產過程中徹底消滅“工業三廢”的污染。
四、結語
總之,隨著城鎮化及經濟的快速發展,地下水污染情況也越來越嚴重,其中地下水主要的污染源就是工業、農業及生活著三大方面,一旦地下水受到污染,不僅會影響到生態平衡,造成一定的經濟損失,嚴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,加大地下水保護的宣傳力度,不斷完善相關法律法規,同時加大對地下水污染防治技術的研究,加大對污染源的控制等,從各個方面加強對地下水污染的防治,真正做到對地下水的保護。
參考文獻:
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村地區,地下水往往是惟一的供水水源。地下水是我國經濟和社會發展以及人民生活所必需的、不可替代的重要資源。
1、地下水污染現狀
目前中國的地下水已普遍受到污染,部分地區水質超標嚴重,且污染還在繼續加重。尤其是北方城市污染更加嚴重,污染元素多,且超標率高。主要超標項目有礦化物、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主要分布在東北、華北、西北和西南等地區,華北地區地下水污染最為突出。
中國地下水污染已呈現出由點向面演化、由東部向西部擴展、由城市向農村蔓延、由局部向區域擴散的趨勢;污染物成分則由無機物向有機物發展,危害程度日趨嚴重;地下水污染面積不斷擴大,污染程度不斷加重。可以毫不夸張地講,在中國的平原地區,想要找出一塊未被污染的地下水區域已成為一件很不容易的事情了。而且越是經濟發達地區,其有毒物質的種類和數量往往也越多,地下水污染嚴重影響著人民群眾的生存環境。
2、地下水污染的主要途徑
2.1工業污染
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外,汞、鉛和鎘等重金屬占有很大的比例,成為了當前地下水污染的主要物質。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等環節排放的污水,以直接或間接的方式滲透進入地下水,因此,無論是這些工業污染物進入地表水體,還是直接排進土壤,地下水都是承受工業污染鏈條的最終環節。
可以說,礦物加工和冶煉、電鍍、塑料、電池、化工等行業是排放重工業污染,并進一步污染地下水資源的主要工業源。事實上,無論制造業發達與否,我國的很多地區均存在較為嚴重的違規排污現象,有的企業為了掩人耳目、逃避監管甚至直接采用地下排污方式,這更是對地下水構成了極為嚴重的危脅。
2.2 生活污染
隨著人口的不斷增加,生活垃圾的數量越來越大,大量的積存垃圾不斷蠶食和占據著城市及郊區的大片土地,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,我國部分城鎮的污水處理廠設備不能保證不間斷運行,而且污水處理達標率也偏低,這就導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升高。
2.3 化肥農藥污染
隨著糧食、果品、蔬菜等產量的不斷提高,化肥和化學農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重污染。在我國許多地區,特別是農業高產區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入地下水體,對地下水產生污染。
3、地下水污染的預防措施
3.1地下水污染的防治規劃
進一步加快地下水飲用水水源保護區調整、劃定和建設工作,開展多尺度地下水型飲用水源的污染防治區劃工作。地下水污染防治規劃方案包括優先保護地下水飲用水源地、保護地下水現狀使用功能、地下水系統保護完整性、地下水和地表水統籌兼顧;評價地下水現實和潛在(或規劃用途)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劃方案,確定重點流域、重點地區開展地下水污染防治區劃,并根據不同帶提出相應的污染預防和控制措施。
3.2 嚴格控制污染地下水的城鎮和工業污染源
嚴格防止污廢水管網滲漏,控制城鎮生活垃圾對地下水的影響。對于污染地下水的城鎮生活垃圾填埋場,要及時開展防滲和地下水修復防控等工作;加強重點行業環境監管,控制工業危險廢物堆埋場對地下水的影響。
3.3 控制農業面源對地下水的污染
大力推廣科學施肥,積極引導和鼓勵農民使用生物農藥或高效、低毒、低殘留農藥,進行種植業結構調整與布局優化,在地下水高污染風險區優先種植需肥量低、環境效益突出的農作物。
3.4 積極開展地下水污染修復
借鑒國外地下水污染修復技術經驗,優先篩選重要地下水飲用水源補給徑流區的地下水污染問題突出的工業污染場地,積極開展污染場地地下水污染修復試點工作,切斷油田、礦山采區廢棄鉆井、礦井等地下水污染途徑,防止污染物通過廢棄井進入地下水。
3.5 建立健全地下水環境監管體系
基于國土、水利及環保等部門已有的地下水監測工作基礎,完善地下水環境監測網絡,形成地下水環境監測評價體系和信息共享平臺,制定地下水污染防治應急措施,形成地下水污染突發事件應急預案和技術儲備體系,加強地下水環境保護執法監管。
3.6 地下水污染的預警系統
基于防患于未然的原則,預測地下水水質的變化趨勢,進而提出防止水質進一步惡化和改善地下水環境質量的技術對策是非常重要的。可根據預警理論,利用隨機、非確定性模型對地下水水質進行預警,建立計算機軟件系統,為合理利用和管理地下水資源提供依據。通過開發地下水的預警系統軟件,使地下水監測資料的分析具有實時性、動態性,同時,也加強了地下水監測為國民經濟的服務。地下水動態監測網絡的建立與優化是實現動態預警的關鍵。發達國家的地下水監測網絡比較完善,研究者可以共享其動態監測資料,甚至實現了網絡化,使國家的監測資料得到了充分的利用。我國尚需要在現有的基礎上,完善和優化全國地下水監測網絡,并實現資料的共享。
4、結語
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,必須讓企業和民眾深刻地認識到地下水污染的嚴重性,使之能夠自覺遵守水資源保護相關的法律、法規,預防對地下水的污染。同時,還應采取有效措施.盡量減少污染物進入地下含水層的機會和數量,以期我國地下水資源的質量不斷好轉,為經濟發展、社會穩定提供有力保障。
中圖分類號:P641;X824 文獻標志碼: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)是生產滌綸短纖和聚酯的主要原料,隨著其生產規模的不斷擴大,工廠PTA廢水的排放迅速增加。PTA廢水主要包括工藝廢水、殘渣漿料和清洗廢水[1],屬于有機物濃度高、成分復雜且難以降解的化工廢水,其CODCr濃度高達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廢液會向下遷移進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重污染,威脅人類的身體健康[3-6]。
洛陽市某化工廠年產100萬t PTA,排污水總量約305 m3/h。場地包氣帶介質為第四系黃土,地下水資源豐富,水質優良,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多萬人生產與生活水源。本文通過吸附實驗、生物降解實驗、土柱淋濾實驗獲取了研究區在包氣帶中的物質遷移規律及其相關參數,并采用Hydrus-1D對CODCr的遷移能力進行模擬預測,同時提出相應的污染防控對策。
1 參數獲取
1.1 實驗方法
[BT4][STHZ]1.1.1 土壤取樣與預處理
取樣:供試土樣為洛陽市某生產PTA的化工廠附近未受污染的粉質黏土。供試土壤的物理參數見表1。
預處理:將所取新鮮土樣自然風干,去除其中的植物根等雜物,然后將風干后的樣品研磨過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,最大吸附量發生在7 h,達1.34 mg/g。
根據該曲線確定粉質黏土對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驗得到的等溫吸附數據,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 等溫吸附方程對數據進行擬合,分別得到各模型等溫吸附曲線,見圖2。
根據擬合方程,得到各等溫吸附方程的參數,見表2。
由圖2和表2可以看出,線性等溫吸附方程與實驗數據擬合最好,相關系數是0.937 27。其中,Langmuir 等溫吸附方程中的Sm的值為負值,與實際情況相違背(實驗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黏土對廢液中CODCr的吸附,分配系數為Kd為0.263 cm3/g。
2 地下水污染模擬與預測
地下水污染風險由污染概率與可能造成的污染后果構成[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驗研究取得的參數等結果進行數值模擬,計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)水分運動模型。
在剛性多孔介質中,忽略空氣熱量作用和根系吸水作用,均衡水流垂向運移可以用修正的Richards方程描述:
2.2 地下水污染模擬預測
依據地下水質量標準[12],等級劣于Ⅲ類水不宜飲用。Ⅲ類水的高錳酸鹽指數為
蓄水池計劃蓄水高度為5 m,在不考慮降水、蒸發等因素的條件下,針對正常工況、非正常工況、一般事故和風險事故四種情形下,設定蓄水池中的初始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,不采取任何的防護措施,持續注入此廢水時,利用Hydrus-1D進行模擬計算CODCr從蓄水池底部遷移10 m后,CODCr超標所需要的時間,結果見圖6??梢钥闯?,四種情形下,CODCr從蓄水池底部遷移10 m后,CODCr剛剛超標所需要的時間分別為5.4 a、5 a、4.9 a、3.8 a。
3 地下水的污染風險評價與防控對策
3.1 地下水的污染風險評價
通過上述計算可知,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,造成巨大的經濟損失。
3.2 地下水污染防控對策
(1)蓄水池宜采用抗滲鋼筋混凝土結構,最大裂縫寬度不應該大于0.20 mm,并不得貫通。
(2)地基防滲處理以及鋪設黏性土墊層。最有效的防控方法是蓄水池底部鋪設黏性土墊層,其成本低,易操作[14-18]。根據模擬計算,若滲透系數為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、一般事故和風險事故四種情形下,蓄水池中CODCr從蓄水池底部遷移超標進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,應該重視地基土的防滲處理,針對包氣帶地基土的特點,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,又可以達到防滲目的。不過,更重要的還是應該嚴格控制蓄水池污水初始濃度,以先進的清潔生產水平減少廢水的產生以及控制廢水的濃度。
(3)設置地下水污染監控井。在廠區外地下水水流上游應設不少于1眼地下水背景監測井,廠區外地下水水流下游應設不少于3眼地下水污染監測井,應呈扇形布置。廠區外的地下水污染監控井宜選用取水層與監測目的層相一致、距廠址較近的工業、農業生產用井為監控井;若無合適井可以利用,應在廠界外就近設置監控井。另外,應設置一眼抽水井,用于地下水污染事故應急處理。
(4)采取風險事故應急響應措施。事故發生時,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,將洗水稀釋后進入廢水系統;若大量泄露,應構筑圍堰或挖孔收容,用防爆泵及時轉移,回收處理。
當通過監測發現對周圍地下水造成污染時,根據監測井的反饋信息,啟動地下水污染事故應急處置抽水井,對污染防治區地下水人工開采形成地下水漏斗,控制污染區地下水流場,阻滯污染物擴散。
4 結論
(1)實驗中粉質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厚的包氣帶超標進入地下水造成污染。
(2)如果鋪設2.5 m的黏土層,4種情形下,CODCr從蓄水池底部遷移超標進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險的防控對策,不僅要在蓄水池底部根據需要鋪設適當厚度的黏性土墊層,更要在加強與完善蓄水池設計、監控井設置以及風險事故應急機制等方面。
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會議聽取了2010年全國企業職工基本養老、失業、城鎮職工基本醫療、工傷和生育五項社會保險基金決算情況的匯報。會議要求進一步加強社會保險基金管理。一要提高基金預算管理水平。二要完善基金財務會計制度,將社會保險法規范的所有險種納入管理范圍。三要加快信息化建設,推進基金的科學化、精細化管理。推進信息公開,提高透明度。四要進一步提高統籌層次,適當提高保障水平,將基金結余保持在合理規模內。
24日,主持召開國務院常務會議,討論通過《全國地下水污染防治規劃(2011-2020年)》。
會議強調,要本著保護優先、預防為主、防治結合、落實責任、強化監管的原則,制訂和實施好《全國地下水污染防治規劃》,切實保障地下水環境安全。會議確定了以下工作目標: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惡化趨勢,全面建立地下水環境監管體系;到2020年,對典型地下水污染源實現全面監控,重要地下水飲用水水源水質安全得到基本保障,重點地區地下水水質明顯改善,地下水環境監管能力全面提高,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查和評估。二要嚴格地下水飲用水水源保護與環境執法。三要嚴格控制影響地下水的城鎮污染。四要加強重點工業行業地下水環境監管。五要分類控制農業面源對地下水的污染。六要采取有效治理措施,嚴格防控污染土壤和污水灌溉對地下水的污染。七要有計劃地加快推進地下水污染修復。八要建立區域和重點地區地下水環境監測系統,建立專業的地下水環境監測隊伍。
會議審議并原則通過《太湖流域管理條例(草案)》。條例草案對建立飲用水安全保障制度,規范流域水資源配置和保護,加強水域岸線保護,強化水污染防治措施和地方人民政府責任,作了明確規定,對各類違法行為規定了嚴格的法律責任。
為完善公安機關監督機制,提高公安機關依法行政水平,努力建設秉公執法、清正廉明的公安隊伍,會議決定對1997年公布施行的《公安機關督察條例》作出修改。
31日,主持召開國務院常務會議,決定擴大中小學教師職稱制度改革試點,增加財政投入支持發展學前教育,聽取對中央企業監督檢查情況的匯報。
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,地下水能夠保證區域內居民用水、社會經濟發展、生態環境平衡等。我國在20世紀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。雖然地下水的開發和利用在我國的經濟建設與國家發展中發揮了巨大的作用,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,地下水的數量較為穩定,且開采費用較低,在眾多國家都受到居民的青睞[1]。為農業提供灌溉水源。農業發展中對地下水資源的利用十分廣泛,農業發展中對地下水的使用占據了全球地下水使用的70%以上,尤其是我國一部分干旱地區對地下水的依賴性較大。但是,眾多地區存在地下水資源不合理應用現象,對地下環境的壓力逐漸增加。利用地下水進行農業灌溉的同時,一部分不合理灌溉措施造成了地下水污染的嚴重現象,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,惡性循環下地下水資源的質量岌岌可危。例如,長時間用污水灌溉的土地,其中地下水的化學成分已經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,城市水污染出現具有延續性,農村水污染具有季節性,這也是造成地下水化學成分變化的主要原因。工業生產中大量使用地下水。隨著世界工業化水平不斷提升,大量地下水被應用于工業生產中。根據相關資料研究,工業用水在全球水資源利用中占比19%左右,并且呈現出逐年上漲的趨勢。而隨著我國工業發展,對于地下水資源利用也需要加以轉變。
1.2地下水的環境價值
水是一切生命物質的重要組成部分,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往復過程中,地下水是其中至關重要的循環之一,通過植物的蒸發,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,能夠展現出區域環境的質量,以及自身的協調配置功能,能夠平衡區域用水的科學性和穩定性。地下水與地表水之間具有相似性,即便是在地下環境中,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,地表水中約有30%的水資源均是地下水提供的,對于江河的穩定性具有十分重要的促進作用,能夠降低梅雨季節、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量超過了地下水資源自動補給的能力,便會造成地下水資源短缺,一部分依賴地下水資源補給的河流湖泊干涸,對生態環境的不良影響是顯而易見的。這一現象具體表現為:一部分水生植物消失,依賴水資源生存的動物消失,自然環境被嚴重破壞,地表水域周圍的綠洲逐漸萎縮,出現沙漠化、土地風沙化的不良自然現象,加劇自然環境發展的壓力,也為相關部門的保護工作產生了阻礙[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、生態環境的穩定提升。
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、工業用水、農業灌溉等方面發揮自身的功能,且能夠有效維持生態平衡,是水資源系統生生不息的重要保障。但是,地下水自身具有隱蔽性和復雜性,長期以來很少受到環境部門的關注和重視。從近幾十年的地下水資源利用和保護情況分析,我國地下水資源的污染程度極深,由初步的點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展。根據相關數據研究可知,全國范圍內深度不一的地下水資源均受到污染,其中約有50%以上的城市和地區地下水資源污染嚴重,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,即便是一部分地區的地下水資源已經受到嚴重污染,通過我們的肉眼辨別也很難看出其中存在問題,而地表水一旦出現污染則會直接在顏色、氣味上表現出來,且能夠觀察到水生植物死亡、動物死亡等情況。當人類和動物飲用了被污染的地下水,也不會在短時間內出現生理變化,而是會造成長時間、延續性的影響。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,主要原因是地下水流動速度較慢,交替和補充周期較長。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充,被污染的水資源能夠逐漸稀釋,直至恢復。一旦地下水出現污染現象,在未來幾十年里都很難恢復如初。大量農藥、化肥、生活污水及工業三廢未經處理直接排放,成為地下水的污染源。據統計,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2018年全國統計公報顯示,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2億噸的工業垃圾在后續處理中未得到有效處置,造成土壤污染和環境污染。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”和有機污染[6]。
3.2地下水環境監管基礎薄弱,污染底數不清
對于地下水資源的開采和利用未出臺法律法規。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查和治理工作,但是放眼全國,仍舊有很多城市和地區的地下水未得到詳細勘察,對于地下水的現狀和使用情況沒有準確的描述。我國目前頒布實施的相關法律文件中,僅有很少部分涉及地下水污染防治條款,即便是企業或者個人出現了不科學使用和開采現象,也很難做到“有法可依”。針對企業污染現象也僅有環境信息披露可約束一二,我國地下水環境管理體制和運行機制不順,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地下水開發利用過度,投入嚴重不足
當下,我國大部分地區多多少少存在地下水資源開采量過大、開采措施不規范的現象,其中開采量過大也稱為地下水超采,指的是區域內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超過了自然環境中的自我補充能力,造成地下水位嚴重下降現象?,F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。經過相關調查研究能夠看出,我國地下水開采量每年已經超過了1000億m3,占據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,整體的開采結構失衡,大量地區出現地下水使用和開采不科學情況,大量地下水被浪費,農業、工業生產,以及人們的生活用水多方短缺,難以在短期內有效補充[7]。我國地下水開發之前的調研與開發之后的管控工作處理效果不佳,一部分地區長期過度開采地下水資源,造成地表水、地下水水位持續下降,地下漏斗的體積逐漸增大。然而,面對此類嚴峻的情況,各個省市地區的環境部門領導仍未重視起來,對管理和防控工作認識仍舊十分片面,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工作中的問題。隨著我國經濟領域快速發展,城市化步伐不斷加快,當下一部分企業造成污染的速度明顯高于區域治理的速度,“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
應當將區域內地下水進行劃分,建立飲用水保護區域,制訂區內部的保障機制,盡快建設水資源保護區域、水污染治理區域等。針對質量較好的地下水區域應當建立健全保護機制,避免水資源受到污染。針對已經受到污染的地下水需要制訂防控、治理措施,嚴格制訂水資源保護措施,并設定專項部門對水資源保護效果進行監督監管。對存在地下水的地上區域進行管理,避免地上建設工業污染源、垃圾填埋場、加油站等設施,影響地下水資源的質量。
4.2控制城鎮地下水污染源
在城市地下環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、污染物滲透到土壤中,影響土壤質量與地下水質量。針對已經出現污染現象的區域應當嚴格防治污水管滲漏,垃圾處理站需要進行頂部防滲漏處理,提升滲液引流工作的質量,降低滲液對地下水的侵襲和污染[8]。在城市企業監管監察中,需要嚴格排查存在污染現象的企業,對其實施環境會計披露,在法律和道德的雙重制高點上進行批評教育、處罰關停??刂乒I污染物、有毒物的排出,降低其對地下水資源的影響,重點監察鉻渣、錳渣堆放場,促使相關企業按照我國既定標準進行化學物質堆放,有效隔絕地下水污染源。
4.3控制農村地下水污染源
在上文論述中已經提及,農業對于地下水的污染基本上是不合理灌溉導致的,尤其是我國糧食主產區和水資源緊缺的平原地區需要強化監督管控的力度,推廣農機、農藝、滴灌、科學施肥等現代化的種植措施,將農民使用的化學化肥逐漸以生物化肥代替,在使用農藥過程中遵循“低毒、低殘留、低污染”的原則,優化農業產業布局。在地下水污染較為嚴重的地區可推廣種植產量較高、化肥農藥需求較少的農作物,降低農業發展對環境的壓力。
4.4借鑒國內外保護經驗
世界領域對地下水的使用和依賴無須贅述,我國自地下水管理過程中應當積極學習國內外先進經驗,提升我國地下水資源的管控強度。首先,需要對本國的地下水使用情況進行詳細分析,明確當下我國地下水使用的局限性和落后性,從區域范圍和國家范圍整合現階段具有代表性的問題。其次,吸收和學習國外先進的管理經驗,并結合我國的基本國情,將其轉化成為“中國特色”的地下水管控措施,為我國地下水資源保護工作提供理論參考[9]。
4.5建立地下水環境監管體系
當下我國各個相關部門已經先后開展了地下水保護工作,對不同區域中的地下水使用情況進行詳細研究。在此基礎上應當形成全國范圍內的地下水使用監管網絡,基于互聯網平臺建設全國范圍內的地下水資源信息共享平臺。針對不同地區制訂地下水保護措施,形成對地下水領域突發事件的應急機制,確保每一個地區和部門都能夠實現應急管理。與此同時,需要加強地下水資源環境保護的監督監管力度,制訂地下水資源的保護法律,立法過程中需要體現整體性[10]。由于地下水資源存在具有空間性,且不是獨立的,與周圍環境中的植被、農作物、工業生產之間具有十分密切的關系,在保護和管控過程中需要秉承著全局性的原則,保障自然環境、生產生活、地下水資源之間能夠良性發展。地下水資源是環境的重要組成部分之一,地下水質量的轉變對環境的影響也十分嚴峻,需要相關部門的管理人員能夠以全局角度出發,正確處理局部問題與整體環境之間的關系。
5.結語
根據上文的論述能夠看出,地下水資源在我國乃至世界范圍內都具有十分重要的作用,能夠為人們的生產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,應當建立健全保障和監督機制,給予地下水資源使用更為便捷、穩定的保障,進而促進我國生態環境的進步和經濟發展的推進。
參考文獻:
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[8]溫輝.關于地下水管理與保護的思考和建議[J].建筑工程技術與設計,2020,(14):2553.
中圖分類號:P641.13 文獻標識碼:A
一、國內地下水環境質量現狀
1.1地下水資源分布和開發利用狀況
我國地下水資源地域分布不均。據調查,全國地下水資源量多年平均為8218億立方米,其中,北方地區(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(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,隨著我國經濟社會的快速發展,地下水資源開發利用量呈迅速增長態勢,由20世紀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65%的生活用水、50%的工業用水和33%的農業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,約占城市總數的61%。地下水資源的長期過量開采,導致全國部分區域地下水水位持續下降。2009年共監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7萬多平方公里,部分城市地下水水位累計下降達30-50米,局部地區累計水位下降超過100米。部分地區地下水超采嚴重,進一步加大了水資源安全保障的壓力。
1.2地下水質量分類與監測
(1)地下水質量分類
《地下水質量標準---GB/T14848-93》依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標,并參照了生活飲用水、工業、農業用水水質最高要求,將地下水質量劃分為五類。
Ⅰ類 主要反映地下水化學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 以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業用水。
Ⅳ類 以農業和工業用水要求為依據。除適用于農業和部分工業用水外,適當處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類 不宜飲用,其他用水可根據使用目的選用。
(2)地下水水質監測
各地區應對地下水水質進行定期檢測。檢驗方法,按國家標準GB 5750《生活飲用水標準檢驗方法》執行。
各地地下水監測部門,應在不同質量類別的地下水域設立監測點進行水質監測,監測頻率不得少于每年二次(豐、枯水期)。
監測項目為:pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發性酚類、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、硫酸鹽、氯化物、大腸菌群,以及反映本地區主要水質問題的其它項目。
1.3地下水環境質量狀況
根據 2000-2002年國土資源部“新一輪全國地下水資源評價”成果,全國地下水環境質量“南方優于北方,山區優于平原,深層優于淺層”。按照《地下水質量標準》(GB/T 14848-93)進行評價,全國地下水資源符合Ⅰ類-Ⅲ類水質標準的占63%,符合Ⅳ類-Ⅴ類水質標準的占37%。南方大部分地區水質較好,符合Ⅰ類-Ⅲ類水質標準的面積占地下水分布面積的 90%以上,但部分平原地區的淺層地下水污染嚴重,水質較差。北方地區的丘陵山區及山前平原地區水質較好,中部平原區水質較差,濱海地區水質最差。根據對京津冀、長江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原區等地區地下水有機污染調查,主要城市及近郊地區地下水中普遍檢測出有毒微量有機污染指標。2009年,經對北京、遼寧、吉林、上海、江蘇、海南、寧夏和廣東等8個省(區、市)641 眼井的水質分析,水質Ⅰ類-Ⅱ類的占總數 2.3%,水質Ⅲ類的占23.9%,水質Ⅳ類-Ⅴ類的占73.8%,主要污染指標是總硬度、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以良好-較差為主,深層地下水質量普遍優于淺層地下水,開采程度低的地區優于開采程度高的地區。根據《全國城市飲用水安全保障規劃(2006-2020年)》數據,全國近20%的城市集中式地下水水源水質劣于Ⅲ類。部分城市飲用水水源水質超標因子除常規化學指標外,甚至出現了致癌、致畸、致突變污染指標。
1.4地下水環境質量變化趨勢
據近十幾年地下水水質變化情況的不完全統計分析,初步判斷我國地下水污染的趨勢為:由點狀、條帶狀向面上擴散,由淺層向深層滲透,由城市向周邊蔓延。南方地區地下水環境質量變化趨勢以保持相對穩定為主,地下水污染主要發生在城市及其周邊地區。北方地區地下水環境質量變化趨勢以下降為主,其中,華北地區地下水環境質量進一步惡化;西北地區地下水環境質量總體保持穩定,局部有所惡化,特別是大中城市及其周邊地區、農業開發區地下水污染不斷加重;東北地區地下水環境質量以下降為主,大中城市及其周邊和農業開發區污染有所加重,地下水污染從城市向周圍蔓延。
二、地下水污染防治法規及規劃
2.1國內外地下水保護法規
(1)國內地下水保護法規
目前, 我國并沒有地下水保護的專門法律,有關地下水資源保護的相關法律制度主要在《中華人民共和國水污染防治法》、《水污染防治法實施細則》、《中華人民共和國水法》等中有著不同程度的規定?!度∷S可和水資源費征收管理條例》規定了對地下水開采實施總量控制同時通過水資源費征收機制控制地下水的開采;《飲用水水源保護區污染防治管理規定》專章規定了生活飲用水地下水源保護區的劃分和防護。此外, 一些關于保護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管理辦法》、《關于在蘇錫常地區限期禁止開采地下水的決定》等。
(2)國外地下水保護法規
英國地下水資源保護的主要法律法規, 如下:
2.2我國地下水污染防治規劃
(1)規劃目標
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試點,逐步整治影響地下水環境安全的土壤,初步控制地下水污染源,全面建立地下水環境監管體系,城鎮集中式地下水飲用水水源水質狀況有所改善,初步遏制地下水水質惡化趨勢。
到2020年,全面監控典型地下水污染源,有效控制影響地下水環境安全的土壤,科學開展地下水修復工作,重要地下水飲用水水源水質安全得到基本保障,地下水環境監管能力全面提升,重點地區地下水水質明顯改善,地下水污染風險得到有效防范,建成地下水污染防治體系。
(2)主要任務
開展地下水污染狀況調查
保障地下水飲用水水源環境安全
嚴格控制影響地下水的城鎮污染
強化重點工業地下水污染防治
分類控制農業面源對地下水污染
加強土壤對地下水污染的防控
有計劃開展地下水污染修復
建立健全地下水環境監管體系
三、地下水修復技術
根據其主要工作原理地下水修復技術可大致歸并為4類,即物理技術、化學技術、生物技術和復合技術。物理技術包括水動力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動收集法等;化學技術包括有機粘土法和電化學動力修復技術;生物修復的方法有包氣帶生物曝氣、循環生物修復、生物注射法、地下水曝氣修復、抽提地下水系統和回注系統相結合法、生物反應器法等;復合法修復技術兼有以上2種或多種技術屬性,例如抽出處理法同時使用了物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術,綜合各種技術優點,在修復地下水時更加有效。
3.1物理修復法
物理法修復技術是以物理規律起主導作用的技術,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、被動收集法多數應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,通過人工抽取地下水或向含水層內注水的方式,改變地下水原來的水力梯度,進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當地的具體水文地質條件確定。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。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,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,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,以防止污染物進一步擴散蔓延。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,在溝內布置收集系統,將水面漂浮的污染物質如油類污染物等收集起來,或將所有受污染的地下水收集起來以便處理的一種方法。
3.2化學法修復技術
有機粘土法
這是一種新發展起來的處理污染地下水的化學方法,有機粘土可以擴大土壤和含水層的吸附容量,從而加強原位生物降解,因此可以利用有機粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水層物質中含有的粘土,注入季銨鹽陽離子表面活性劑,使其形成有機粘土礦物,用來截住和固定有機污染物,防止地下水進一步污染,并配合生物降解等手段,永久地消除地下水污染。
電化學動力修復技術
電化學動力修復技術是利用土壤、地下水和污染電動力學性質對環境進行修復的新技術,它的基本原理是將電極插入受污染的地下水及土壤區域,通直流電后,在此區域形成電場。在電場的作用下水中的離子和顆粒物質沿電力場方向定向移動,遷移至設定的處理區進行集中處理;同時在電極表面發生電解反應,陽極電解產生氫氣和氫氧根離子,陰極電解產生氫離子和氧氣。近年來電化學動力修復技術開始用以去除地下水中的有機污染物,這種方法用于去除吸附性較強的有機物效果也比較好。電化學動力修復技術非常適合作為一項現場修復技術,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,不破壞現場生態環境。
加藥法
通過井群系統向受污染水體灌注化學藥劑,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物或使無機化合物形成沉淀等。
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,然后在溝內填充能與污染物反應的透水性介質,受污染地下水流入溝內后與該介質發生反應,生成無害化產物或沉淀物而被去除。常用的填充介質有:a.灰巖,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,用以去除溶解態重金屬等。
沖洗法
對于有機烴類污染,可用空氣沖洗,即將空氣注入到受污染區域底部,空氣在上升過程中,污染物中的揮發性組分會隨空氣一起溢出,再用集氣系統將氣體進行收集處理;也可采用蒸汽沖洗,蒸汽不僅可以使揮發性組分溢出,還可以使有機物熱解;另外,用酒精沖洗亦可。在理論上,只要整個受污染區域都被沖洗過,則所有的烴類污染物都會被去除。
3.3生物法修復技術
生物修復是指利用天然存在的或特別培養的生物(植物、微生物和原生動物)在可調控環境條件下將有毒污染物轉化為無毒物質的處理技術。微生物修復利用土著的、引入的微生物及其代謝過程,或其產物進行的消除或富集有毒物的生物學過程。
生物修復的方法有包氣帶生物曝氣、循環生物修復、空氣注射法、地下水曝氣修復、抽提地下水系統和回注系統相結合法、生物反應器法等。由于深埋于地下,地下水生物修復技術的實施一般應結合污染的具體情況,采取不同的方法。
循環生物修復
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,進行循環,通過滲透,提供微生物需要的各種營養。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
對于飽和帶或者地下水,將壓縮氣體注入地下水飽和區,由于密度差等原因,空氣會穿透地下水飽和區上升到非飽和區中,在上升過程中可使揮發性污染物進入壓縮空氣并被壓縮空氣帶到非飽和區排出。
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物的揮發和降解,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生物降解,提高修復效率。
植物修復技術
植物修復技術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、不破壞地質結構、適于大范圍修復等優點,廣泛用于土壤及地下水中的有機物、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、土壤等環境條件限制,很難得到廣泛應用、目前大量研究集中在基因轉移技術與植物修復的結合與應用以及植物修復的影響因素和植物修復的機理上。影響植物修復的因素主要有環境因素、污染物濃度、性質和根系分布等。
3.4復合法修復技術
復合法修復技術是兼有以上兩種或多種技術屬性的污染處理技術,其關鍵技術同時使用了物理法、化學法和生物法中的兩種或全部。
(1)抽出處理修復技術
在處理抽出水時同時使用了物理法、化學法和生物法,是最常規的污染地下水治理方法。該方法根據多數有機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,把水中的有機污染物質帶回地表,然后用地表污水處理技術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流動,從而縮短地下水的修復時間。
(2)滲透性反應屏修復技術
PRB(permeable reactive wall technology,可滲透反應墻技術)是近年來迅速發展的一種地下水污染的原位修復技術,它正在逐步取代運行成本高昂的抽出-處理(P/T)技術,成為地下水修復技術發展的新方向。目前在歐美已進行了大量的工程及試驗研究,已開始商業化應用,并逐步取代運行成本高昂的抽出處理技術,成為目前地下水修復技術最重要的發展方向之一。
從廣義上來講,PRB是一種在原位對污染的羽狀體進行攔截、阻斷和補救的污染處理技術。它將特定反應介質安裝在地面以下,通過生物或非生物作用將其中的污染物轉化為環境可接受的形式,但不破壞地下水流動性和改變地下水的水文地質??蓾B透反應墻如圖1所示。
圖1 可滲透反應墻示意圖
PRB主要由透水的反應介質組成。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,產生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解反應,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入可滲透反應墻裝置與反應材料進行有效接觸,使其污染物能轉化為環境可接受的另一種形式,實現使污染物濃度達到環境標準的目標。此法可去除地下水溶解的有機物、金屬、放射性物質及其他的污染物質。
(2)注氣-土壤氣相抽提(AS-SVE)技術
注氣-土壤氣相抽提技術室空氣擾動技術及土壤氣相抽提技術的結合,空氣擾動技術(或稱空氣注入技術,air sparging,AS),其作用介質是飽和區土壤,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生水平或垂直移動,使污染物與土壤發生剝離反應,從而通過揮發作用清除掉土壤中的揮發性和半揮發性有機物。注入的空氣會將污染物擴散到非飽和區,因此常結合土壤氣相抽提技術(soil vapor extraction,SVE)去除包氣帶中的氣相污染物。土壤氣相抽提技術是通過特制的抽提井,利用抽真空產生的動力迫使土壤氣體發生流動,從而將土壤中的揮發性和半揮發性有機物驅出,達到清除土壤氣體中的揮發性有機物的目的。對于以揮發性有機物為主要污染物的場地,SVE是應用最為廣泛的工程修復技術,可進行原位或異位處理。
目前, 發達國家已經將其與相關的修復技術結合起來, 形成了互補的增強技術。國內研究起步較晚, 實驗室土柱通風實驗的研究目前已做了不少工作, 但對場址調查、現場試驗性測試、中試研究工作做的不夠。
(3)各復合修復法的優缺點
四、地下水修復工程典型案例
4.1國外地下水修復工程實例
(1) Regenesis公司工程實例
加利福尼亞洲的一個名為Regenesis的基礎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品,其降解速度遠大于固有衰減。其中最有名的產品是氧釋放化合物(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。在世界范圍內已有9000多個項目正在使用這兩種產品。
Regenesis公司產品的優勢在于,通過使用工業標準鉆機和設備可進行場地修復。可通過使用不同的技術進行場地修復,如直接推進注入和鉆孔回填。其它方法包括坑道和過濾保護套應用,最普遍的使用方法是直接注入。這種應用過程包括用中空鉆桿把液態ORC和HRC化合物直接泵入處理區。該方法簡單、快捷、有應用價值并可在多個位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物應用于更難達到的位置,包括一些裂隙基巖或鄰近大型建筑物的地下污染區。在這些位置常需要特殊的設備,如定向鉆進鉆機和在有效位置使用雙層封隔器。實際上,在水平/定向鉆進應用中也可把ORC化合物用作鉆探泥漿。
在美國華盛頓第四平原服務站,由于其地下石油儲蓄罐泄漏而產生了大量BTEX化學物質,包括易揮發的單芳香碳氫化合物、甲苯、苯乙烷和二甲苯,通常在汽油和其它石油產品中可發現這些化學物質。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化合物來增強生物降解速度,因為ORC化合物在6個月內預期的降解了含水層中超過50%的污染物。在此修復過程中通過15個土壤鉆孔用ORC化合物對污染羽進行降解。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,而使用常規的泵抽-處理系統需要約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個注入點把600磅的HRC化合物注入污染區。取樣網覆蓋面積約為1200平方英尺。對其監測79天后發現高氯化物濃度被減弱88%,而六價鉻幾乎被完全降解。
一個由俄勒岡州環境質檢部門管理的清潔區,其地下水中PCE濃度達到10萬微克/每升,這表明在該地區存在DNAPLs殘留物,在該位置通過5個定向注入點把700磅的HRC-X注入地面,通過水井JEMW-4來監測HRC-X化合物的影響效果,結果清楚地表明HRC-X化合物促進了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC-X化合物處理DNPALs殘留物的總費用為2萬美元,通過使用直接注入技術把HRC-X化合物注入含水層。無需昂貴的現場設備、相關工作和維修與保養費用。目前,在英國和一些歐洲國家已有很多項目正在使用Regenesis公司的產品,它能有效地促進或加速自然衰減過程。當使用正確時能有效地加速降解速度。
(2)Orica公司澳大利亞 Botany地下水處理項目
Orica公司采用抽出處理修復技術建立地下水污水處理廠對地下水進行處理,利用空氣吹脫法去除氯代烴類,并用熱氧化技術處理尾氣;吹脫后的污水采用常規污水處理法進行處理,部分出水采用反滲透技術對出水進行回用。該項目建設期兩年,總花費1.67億美元,每天處理水量為6000m3。該項目于2007年正式運營,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國內地下水修復工程實例
(1)?;瘡S地塊污染場地土壤及地下水修復工程項目
項目建設地點位于常州市天寧區南部中吳大道以南,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,項目總占地面積100公頃,其中需要修復的兩個區域是原常化廠廠區和原實驗工廠廠區,共需修復土壤面積24600平方米,污染土壤總量13.7萬噸,需修復地下水面積71300平方米,共需抽取污染地下水總量為62萬立方米。
該項目2009年至2010年上半年開始實地調研,對土地進行分區布點,提取土壤和地下水樣本,摸清土地污染程度和范圍。在完成科學實驗后,制定出相應的治理方案。2010年9月正式啟動?;瘡S污染場地土壤及地下水修復工程,工程實施過程中首先掘地2-6米,把污染區約33萬噸的土壤全部移走后,重新以優質的新土填充。其次,抽出60萬立方地下水,進行深度處理后,再回灌地下,確保不影響地質結構,2012年底修復工程結束。
(2)廣華新城地下水污染治理工程項目
2012年8月6日,五建承建的國家首例地下水污染治理工程——中央國家機關公務員住宅建設服務中心廣華新城地下水污染治理工程項目開工。此次地下水污染治理項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合運用
5.1水資源的聯合運用
為促進一個流域、地區或灌區的水資源供需平衡,對地表水和地下水進行合理的統一開發利用和管理。在農田灌溉中,聯合運用的主要形式是井渠結合。有些地區興建了大規模的引水、調水工程,與原有的井灌區聯成一個系統;而在一些大型自流灌區,由于地表水資源不足,又在灌區進行機井建設。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合運用的地區。
水資源聯合運用的優點
①調蓄地表徑流。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。調蓄地表徑流水量,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,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,對淺層礦化地下水也進行過"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調控地下水位。大型水庫和灌區的興建,增加了對地下水的補給,引起地下水位升高,導致灌溉土地漬澇和次生鹽堿化。在這些地區,開采利用地下水可降低地下水位,配合地面排水,進行旱、澇、鹽堿綜合治理;但地下水超量開采會引起地下水位下降,使水井建設費用和抽水費用增加。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海水入侵等危害。在這種情況下可引進地表水,以減少地下水開采量,并對地下水進行回灌,以調控地下水位。
5.2水污染物總量聯合控制
流域水污染物總量控制作為水資源保護管理的重要途徑,正逐漸受到廣泛重視。地表水與地下水作為水資源系統的重要組成部分,兩者之間相互轉化,密切聯系,即要實現地表水與地下水污染防治的密切結合,做到統籌規劃,統一評價,整體保護。開展地表水與地下水污染物總量聯合控制應用研究,對從整體上保護流域水資源和水環境具有重要意義。
廣東省環境科學研究院以鄭州市為研究對象,從地表水與地下水聯合水功能區劃分、環境容量核算、污染物總量聯合控制、水污染防治對策與措施4個方面入手,把地表水系統與地下水系統聯合起來開展水污染物總量控制研究。研究認為:地表水與地下水作為水資源系統的重要組成部分,兩者之間相互轉化,密切聯系,需要統一管理和保護,為保障鄭州市水污染物總量控制目標的實現,須采取工程與非工程措施進行有效控制。
參考文獻
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[2] 中國地質調查局.中國地下水資源與環境調查報告.2005
[3] 范宏喜.我國地下水資源與環境現狀綜述.水文地質工程地質.2009,(2):I~III
中圖分類號: TM622 文獻標識碼: A 文章編號:
0引言
目前國內大型水電站建設大多采用地下深埋式廠房,其廠房體量巨大,分隔復雜,且相對封閉。廠房內有大量余熱、余濕、污染氣體散發,因而通風設計是水電站整體設計中的重要一環。根據已建成水電站運行反饋的情況和調查所得的數據,水電站的GIS組合電器和高壓管道母線在運行過程中會有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、穩定,但在電弧和電暈的作用下,SF6氣體會分解產生多種低氟化合物,這些低氟化合物本身會引起絕緣材料的損壞,且有劇毒,對室內的環境造成極大危害,對檢修工作人員身心健康具有潛在威脅。本文結合化工、大氣環境以及安全行業內重氣體擴散研究結論,采用數值模擬方法,對SF6氣體在有限、復雜大空間內正常泄露、高壓破裂泄露進行了研究,為水電站廠房內SF6自然泄露、事故泄露后,控制該氣體在有限大空間內的擴散提供了理論依據。
1. 分析工具
N-S方程是描述不可壓粘性流體運動的微分方程組,運用N-S方程可以從根本上描述SF6氣體擴散規律,理論上說有定解。但瞬態三維N-S方程本身較復雜,難以直接求解,目前工程中均采用數值方法,對方程進行一定的簡化,形成了:直接數值模擬(Direct Numerical Simulation,DNS);大渦模擬(Large Eddy Simulation,LES);湍流統觀模擬(Reynolds Association Numerical Simulation,RANS)三種模擬求解方法,RANS的計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法和雷諾應力方程法兩大類,雷諾應力方程法根據決定渦粘性系數所需求解微分方程組的個數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,采用PHOENICS 2010軟件為計算工具,對SF6氣體的正常泄露和事故泄露進行模擬分析。
2. SF6氣體對空氣的粘滯性及對管路系統阻力的影響
重氣體的存在,會改變空氣密度、粘性的參數,從而對風機動力性能及管道阻力特性產生影響,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氣體的通風管道中水力特性進行模擬論證。
為此,建立模型如圖2.1:斷面為圓形,直徑為800mm;右下進風,左上出風;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。風管的進口(即右下端)設INLET,出口(即左上端)設為OUTLET(本模擬來源于某水電工程中實際SF6氣體泄露排風管道)。風管排風量為室內的兩次換氣次數風量(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。經計算、統計,得出下圖:
圖2.2 排風管內風速與SF6氣體含量關系曲線圖2.3 排風管內壓力與SF6氣體含量關系曲線
從圖中可以看出:
1) 管內的風速分布基本一致,說明:有無SF6氣體以及SF6氣體含量(事故泄露限值之內)的多少不會對管道內風速分布產生影響;
2) 風量不變的條件下,SF6氣體含量發生變化時,壓力分布變化極小,變化率小于1%,可以認為: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系統的壓力特性,對風機沒有特別要求;
3) 在進風口處SF6氣體與空氣均勻混合時,管道內各處的SF6氣體濃度均相同,其值即等于進風口處的濃度。說明,在正常排風、事故排風風速條件下,排風管道內不會出現SF6氣體沉積現象。氣體擴散特征與自由邊界條件下的重氣體擴散有顯著不同。
根據以上結論,對水電站地下廠房內GIS電纜層SF6氣體正常泄露及事故泄露進行模擬研究。模擬分兩部分:(1)分析SF6氣體在室內有限大空間條件下的擴散及分布規律,了解設備在正常工作條件下室內SF6氣體可能的分布狀況,從而為正常排風系統的設置提供參考;(2)事故泄漏時SF6氣體擴散特點,獲取報警點設置的最優位置,了解不同排風量的情況下室內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(按經驗取值,以50mg/m3為限)以下所需要的時間,為事故排風系統的設置提供參考。
3. 大空間正常泄漏試驗
大空間內正常泄漏條件下的模擬試驗分為三組:不同泄漏源個數、不同排風口個數、不同SF6氣體泄漏量。試驗模型如下:
圖3.1 排風管內壓力與SF6氣體含量關系曲線
3.1泄露點個數試驗
模擬結果如下:
圖3.2 一個泄露點0.4m高水平面上SF6濃度分布圖
圖3.3 兩個泄露點0.4m高水平面上SF6濃度分布圖
圖3.4 四個泄露點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,多泄漏點時雖然垂直方向上仍然以重力沉降為主,但擴散相對容易,擴散的“阻力”較小,向泄漏點以上的方向上擴散的總的SF6氣體的質量大增,而且向下的擴散中,SF6氣體很容易在水平方向上展開,進一步減小了擴散阻力,最終各個方向上的擴散近乎均勻,因而其各個斷面上的濃度分布比較均勻。
3.2不同排風口個數試驗
排風口個數和位置不同對大空間氣流組織有較大影響,根據前文分析,氣流速度對SF6氣體的擴散有很大影響,當氣流速度達到一定值時,SF6氣體本身的重力沉降效應會大大減小。本組模擬結果可以歸納為下圖:
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,兩個排風口時,各高度斷面上SF6氣體平均濃度最小。一個排風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大于多個排風口時情況。這表明,排風口個數少時,室內大濃度區域集中,濃度中心靠近地面;多個排風口時SF6氣體相對分散,沒有集中的濃度中心出現。從最大濃度上看,就控制有限大空間內SF6氣體濃度而言多排風口效率優勢明顯。
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村地表水污染存在已久,集中于河湖地區,以點狀污染為主,并伴有向面狀污染擴散的趨勢。污染嚴重地區主要集中于我國東部和南部農村,地表水中氮、磷、COD、有機污染嚴重。(1)水體污染由點狀污染轉向帶狀污染,進而發展至面狀污染。地表排污河兩岸污水灌溉農田水污染嚴重,許多清水河變成了排污河[24]。農村地區受污水體和未經處理的生活污水肆意排放導致污染擴大,農業非點源污染已成為影響河流水質的主因[25-26]。最為明顯的一點就是,20世紀90年代初地表水水質惡化僅表現在南方地區的滇池和太湖,至今已發展到海河、灤河、淮河和黃河流域[27]。楊繼富等[24]提出開展農村水環境修復和親水環境建設,加強污水灌溉管理和技術研究,加強面源污染監測和研究,建立健全農村水環境監測體系和信息網等手段保護地表水免受污染侵襲。(2)氮、磷、COD和有機污染影響當地水質。由于許多大中型畜禽養殖場缺乏處理能力,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,從而產生嚴重的有機污染[28]。在寧波農村地區,由于村鎮河流直接受納了未經任何處理的農村生活污水,溶解氧濃度受河流有機污染和水體富營養化影響,河流水質濁度總體較高;村鎮河流呈現氮污染特征;村鎮河流氮磷和有機物污染均較嚴重[29]。賈蕊等[28]和金樹權等[29]分別提出了通過綠色扶持政策形式提高農民綠色生產的積極性;達標排放、堅持落實源頭控制,科學治理、堅持改良河道環境,嚴格管理、切實加強河道日常管理,加強宣傳、不斷提高環保意識等措施控制農村地區水體污染問題。
地下水污染及對策
很多地區的淺層地下水已經由于地表水的污染而受到嚴重污染,對廣大農民的飲用水安全產生了不可忽視的影響[30]。生活污染、工農業生產污染是地下水污染主要來源,氮磷鉀、有機質、病原體、氟化物、重金屬和高含鹽量是導致地下水水質惡化主要物質。(1)地下水會受到氮磷鉀、有機物質、致病菌等物質污染,尤其以高濃度氮污染為主,導致水體富營養化、水質下降。農村地區的廢水中含有大量有機物、氮、磷、鉀、懸浮固體及致病菌等污染物,此種未經處理的高濃度有機廢水集中排放,大量消耗水體中的溶解氧,使地下水體變黑發臭[19]。陳素華等[19]建議通過營養調控降低畜禽排泄物的污染,運用高溫堆肥、沼氣發酵、終端人工處理等工藝對含有高量有機污染物質的廢水和污染物進行資源化再利用,以達到減少地下水水質受污染的目的。(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重。河套地區作為農村飲用水源的地下水中砷含量是全地區地下水中最高的,其與該地區居民病理變化存在相關性。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、工業活動頻繁或開采諸如砷、氟、鐵和錳礦藏的地區,因地質和水文學條件影響,其地下水中氟化物、砷和鹽含量較高,導致飲用水不安全并危害居民健康[15]。Zhang等[15]認為應確立關于水資源與環境保護、公眾健康、資金等方面的安全飲用水法案,農村地區飲用水供給設施的投入應與當地環境衛生設施建設相結合,飲用水工程的良好運行需要使用者參與制度支持,包括利益相關方支持和使用者即期付款。
深入貫徹生態文明思想和中央經濟工作會議、農村工作會議精神,認真落實省、市有關工作部署,推動實施《中華人民共和國土壤污染防治法》,堅持保護優先、預防為主、風險管控、系統治理,突出精準治污、科學治污、依法治污,嚴格落實“黨政同責、一崗雙責”“屬地負責、部門有責”,全面加強土壤、地下水污染防治和農村污染治理工作,持續改善土壤環境質量,切實補齊農村生活污水無害化處理這一突出短板;深入推進農村黑臭水體治理,為實施鄉村振興戰略和打贏污染防治攻堅戰奠定堅實基礎。
二、基本原則
1.堅持保護優先,源頭治理。加強空間布局管控,嚴格環境準入管理,切斷污染物進入土壤、地下水環境的途徑。強化農村環境整治與鄉村生態文明建設有機融合,推進農業生產清潔化、產業模式生態化。
2.堅持預防為主,分類管控。強化源頭防控,防止新增土壤污染。鞏固提升耕地分類管理成效,嚴格管控建設用地土壤污染風險。以減量化、無害化、資源化為原則,堅持分類施策,加強農村生活污水無害化處理同農村廁所改造的銜接,大力提升農村生活污水無害化處理能力,持續推進農村生活污水治理工作。加快推進縣城污水處理廠、慈峪鎮污水處理廠鄰近村莊生活污水網管鋪設工作,大力提升農村生活污水處理能力。
3.堅持問題導向,精準施策。圍繞重點問題、重點區域、重點行業和污染物,聚焦突出環境問題,因地制宜制定差異化土壤、地下水與農業農村生態環境保護措施,分類施策、分階段整治。加大執法監管和督導檢查力度,防止新增污染。
4.堅持屬地治理,協同防控。嚴格落實“黨政同責、一崗雙責”“屬地負責、部門有責”,建立政府主導、市場驅動、企業擔責、公眾參與的污染防治體系。打通地上和地下、城市和農村,協同水、氣、固體廢物污染治理,系統實施生態修復與環境治理。
三、主要目標
2021年,落實保護優先措施,強化土壤污染源頭防控,嚴格農用地、建設用地土壤環境風險管控,鞏固提升受污染耕地和污染地塊安全利用成果,全縣土壤環境質量總體保持穩定。受污染耕地持續實現安全利用,耕地土壤環境質量總體保持穩定。嚴格建設用地準入管理,堅決杜絕違規再開發利用。建立健全危險廢物智能監控體系。完成5個村莊的農村生活污水治理工作,突出具備條件鄉鎮實行管網歸集和終端無害化處理,注重中水再利用,提升農村生活污水無害化處理能力,完成農村黑臭水體排查整治工作,實現動態清零。
四、重點任務
(一)加強土壤環境調查監測
1.配合省市開展非重點行業企業用地土壤污染狀況調查。根據省市工作安排,配合調查單位做好我縣相關行業企業用地土壤污染狀況調查,進一步摸清相關非重點行業企業土壤污染狀況及分布,為非重點行業企業用地土壤污染防治和風險管控提供依據。(縣生態環境分局牽頭,自然資源和規劃局、發改局配合)
2.強化土壤環境質量監測。配合開展國控、省控土壤環境質量例行監測和省控耕地土壤監測。按照年度生態環境監測方案和有關文件要求,組織對全縣土壤污染重點監管單位、工業園區和污水集中處理設施、固體廢物處置設施周邊土壤開展監督性監測,并按時上報監測結果。對監測發現的土壤超標情況,組織開展溯源排查,查明原因并及時阻斷污染源。(縣生態環境分局、農業農村局按職責分工負責)
3.加強重點區域耕地土壤環境質量監測。建立并完善省市縣三級耕地土壤和農產品質量安全檢測制度,及時掌握受污染耕地農作物種植和耕地土壤環境質量動態變化情況,根據縣區內受污染耕地面積、污染類型和程度,設立監測點位,為安全利用和治理修復效果評價提供依據。加強超標農產品收購、收回等環節監管,禁止超標農產品進入市場。繼續開展農田灌溉水質監測,加強監督檢查,防止未經處理或達不到農田灌溉水質標準的廢(污)水進入農田灌溉系統。(縣農業農村局、生態環境分局、市場監督管理局、發改局按職責分工負責,自然資源和規劃局等配合)
(二)嚴防新增土壤污染
4.加強耕地污染源頭防控。深化農業面源污染治理,繼續推進化肥農藥減量化,制定實施化肥農藥使用量零增長方案,全縣主要農作物化肥農藥使用量實現零增長。畜禽規模養殖場糞污處理設施裝備配套率100%,畜禽糞污綜合利用率達到90%。全縣秸稈綜合利用率達到97%以上,農膜回收率達到90%以上,按照上級要求開展農藥包裝廢棄物回收處理工作。持續開展耕地周邊涉重金屬行業企業污染源排查整治,強化耕地土壤污染源頭防控。(縣農業農村局、市場監督管理局、生態環境分局按職責分工負責)
5.強化重點監管單位監管。監督全縣土壤污染重點監管企業嚴格按照《土壤法》落實相關責任義務,嚴格控制有毒有害物質排放,開展土壤污染隱患排查、制定自行監測方案并開展自行監測。對企業自行監測、隱患排查以及執法監督檢查中發現的土壤和地下水污染問題,督促企業制定整改方案和臺賬,并及時采取措施消除污染隱患。加強企業拆除活動污染防治現場檢查,督促企業落實拆除活動污染防治措施。(縣生態環境分局牽頭,發改局、應急管理局按職責分工負責)
6.統籌推進固體廢物污染防治。推動工業固廢綜合利用,促進工業固廢減量化、資源化。加強塑料污染防控,開展專項治理,強化對生產、使用、銷售塑料制品單位的監督檢查,有序禁止限制部分塑料制品生活、銷售、使用,穩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目建設,提高大宗固體廢物綜合利用效率和水平,加快補齊危險廢物處理短板。(縣發改局、生態環境分局、市場監督管理局、住建局、農業農村局等按職責分工負責)
7.強化危險廢物監管。積極推進危險廢物環境監管智能監控體系建設,提升危險廢物智能化監管水平,督導企業主動在河北省固體廢物動態信息管理平臺申報危險廢物相關信息,確保全縣涉危險廢物工業企業應納盡納,實現有效監管。組織開展危險廢物環境隱患專項排查整治,全面查清涉危單位生產經營重點環節、重點場所環境風險隱患。強化“一長三員”網格管理機制,統籌區域危險廢物利用處置能力建設。持續保持高壓態勢,嚴厲打擊危險廢物非法轉移、排放、傾倒和處理處置等違法犯罪行為。(縣生態環境分局牽頭,衛健委、公安局、交通局等配合)
(三)鞏固提升耕地分類管理
8.加強耕地土壤環境質量類別清單管理。加強部門信息共享,根據土地用途變更、農用地土壤污染狀況深度調查、加密調查等成果以及受污染耕地安全利用和嚴格管控效果,結合實際,進一步精準識別受污染耕地面積、分布等。不鼓勵曾用于生產、使用、貯存、回收、處置有毒有害物質的工礦用地復墾為耕地;確需復墾為耕地的,應確保農用地管控標準之外的特征污染物不超過所在地土壤環境背景值,并依法進行分類管理。(縣農業農村局、自然資源和規劃局、生態環境分局按職責分工負責)
9.持續強化農用地土壤污染風險管控。結合當地主要農產品品種和種植習慣,在安全利用類耕地采取農藝調控、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。鞏固嚴格管控類耕地治理成果,落實種植結構調整、休耕、退耕還林等措施。加強特定農產品嚴格管控區管理,嚴禁種植特定食用農產品和飼草。建立完善特定農產品嚴格管控區動態管理制度,為動態更新提供依據。(縣農業農村局牽頭,縣生態環境分局、自然資源和規劃局配合)
(四)嚴格建設用地土壤污染風險管控
10.開展建設用地土壤污染狀況排查。組織開展關閉、搬遷、騰退工業企業用地全面梳理排查,依據《污染地塊土壤環境管理辦法(試行)》有關要求,動態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,督促土地使用權人6個月內開展土壤污染狀況調查;對確定的污染地塊,督促指導土壤污染責任人、土地使用權人及時開展土壤污染狀況調查評估。(縣生態環境分局、自然資源和規劃局、發改局等按職責分工負責)
11.組織開展建設用地風險調查評估。土壤污染狀況普查、詳查、監測、現場檢查等表明有土壤污染風險的建設用地地塊,督促土地使用權人開展土壤污染狀況調查;用途變更為住宅、公共管理與公共服務用地的,變更前要開展土壤污染狀況調查。按照省市文件要求,對重點行業企業用地調查中,查明的高風險地塊開展調查和風險評估。嚴格對建設用地土壤污染狀況調查報告、風險評估、治理修復的監督管理。(縣生態環境分局牽頭,自然資源和規劃局、住建局、發改局、審批局等配合)
12.嚴格污染地塊準入管理。加快推進國土空間規劃編制工作,自然資源和規劃局在編制國土空間規劃時,要優化主體功能布局,明確用途分區,合理安排城市產業用地。列入建設用地土壤污染風險管控和修復名錄的地塊,不得作為住宅、公共管理與公共服務用地;未達到土壤污染風險管控、修復目標的地塊,禁止開工建設任何與風險管控、修復無關的項目,不得批準環境影響評價技術文件、建設工程規劃許可證等事項。依法應當開展土壤污染狀況調查或風險評估而未開展或尚未完成調查評估的土壤污染風險不明地塊,不得進入用地程序。(縣自然資源和規劃局牽頭,生態環境分局、行政審批局等配合)
13.抓好建設用地風險管控。認真落實產業政策,嚴把項目準入關,嚴格控制涉重金屬企業新、改、擴建。在涉疑似污染地塊或污染地塊的土地征收、收回、收購環節,嚴格執行相關規定,及時查詢相關地塊土壤環境質量狀況。涉及疑似污染地塊或污染地塊的,要記錄查詢日期和地塊土壤環境質量狀況結果,并征求生態環境部門意見,取得生態環境部門書面回復。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用地的地塊,在土地規劃、土地收回收購、供地、改變用途、開工建設等環節,實行嚴格的準入管理,防止未按要求進行調查評估、風險管控不到位、治理修復不符合相關要求的污染地塊被開發利用,切實保障人居環境安全。(縣自然資源和規劃局、生態環境分局、發改局、行政審批局按職責分工負責)
(五)強化監管和保障能力建設
14.提升土壤執法監管能力。提升土壤環境管理人員業務素質和能力水平。進一步強化對土壤污染重點監管單位、建設用地土壤污染風險管控和修復活動各個環節的監管,實現實時監管、動態監管、智慧化監管,全面提升土壤環境執法能力。(縣生態環境分局、自然資源和規劃局、農業農村局等部門按職責分工負責)
(六)深入實施農村生活污水無害化處理工程及農村黑臭水體整治
15.加強集中式污水處理設施建設。對鄉鎮所在地、中心村等規模較大、人口集中、具備完整上下水管道的村莊,實施污水收集管網和集中處理設施統籌建設,實現廁所糞污與生活灰水一體化處理與資源化利用。鄰近村莊可采用聯合共建方式建設污水處理站,實現生活污水相對集中無害化處理。鼓勵污水處理達標后用于綠化、街道沖洗、農田灌溉和景觀用水。相關部門和鄉鎮加強對已建成的農村生活污水集中處理設施的運行維護和管理,確保正常運行,達標排放。(縣生態環境分局、農業農村局按職責分工負責)
16.統籌廁所糞污無害化集中處理和生活灰水有效管控。對規模較小、實行單坑或其他形式衛生廁所改造的村莊,或不具備管網收集條件的村莊,統一實施廁所糞污無害化集中處理和生活灰水有效管控。根據人口規模和實際產生糞污量、處理覆蓋范圍等情況,統籌建立區域性廁所糞污無害化集中處理站,或利用已有沼氣工程進行集中處理,集中糞污無害化處理設施出水達到農田灌溉標準后可直接用于農田灌溉。制定農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,或聯戶建立集中生態化處理設施處理后中水回用,實現生活污水源頭減量、無害化處理。(縣農業農村局、生態環境分局按職責分工負責)
17.推進山區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邊遠村,可采取戶用化糞池、沼氣池等進行分散治理,建設污水儲存罐用于冬季儲存,結合農業化肥減量增效、水肥一體化等,引導林果種植、農業合作社、家庭農場等現代農業經營主體將治理后的污水作為有機肥水使用,實現無害化處理、資源化利用。(縣農業農村局、生態環境分局按職責分工負責)
18.開展農村黑臭水體整治及管控。組織對行政村內村民主要聚集區向外延伸1000米范圍內、鄉級以上公路兩側200米范圍內的河、塘、溝渠(不含城鄉結合部或縣城建成區),其他行政村區域范圍內的河、坑、塘、溝渠等進行拉網式摸底排查,劃分排查責任區,建立排查責任清單,逐條納入黑臭水體清單臺帳。對排查發現的農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。(縣生態環境分局、農業農村局、水利局、各鄉鎮按職責分工負責)
(七)穩步推進地下水污染防治
19.配合做好地下水污染防治分區劃分。按照工作安排配合省市做好地下水污染防治分區劃分工作,提出分區防治建議,確保分區劃分工作圓滿完成。(縣生態環境分局牽頭)
五、保障措施
一是強化屬地治理。各鄉鎮政府及相關部門要提高政治站位,按照省、市、縣土壤污染防治工作部署,切實擔負起保護土壤、地下水和農村生態環境保護的政治責任和法律責任,按照職責嚴格落實主體管理責任,確保完成各項任務目標。
下水是地質環境中重要的組成部分,也是地質環境不可分割的部分,某些地區由于對地下水資源缺乏科學的評價與管理,常常盲目擴大開采,造成一系列環境地質災害問題。廣西所處西南地區,地殼結構及動力學背景極為復雜,在高原隆升的驅動下,新構造運動及差異升降強烈;大江、大河深切谷,動力地質現象極為發育,成為全球地質災害最為嚴重的地區之一。同時,西南地區也是我國水能資源的主要聚集區,水力資源占全國的61%,隨著我國西部開發進程的加快,所面臨的地質災害問題將更加突出。因此,研究地下水與地質災害的關系,以便對地下水開采引起的環境地質問題進行科學防控,具有重要的現實意義。
1地下水對巖土體的影響
地下水是一種重要的地質營力,它與巖土體之間的相互作用,一方面改變著巖土體的物理、化學及力學性質,另一方面也改變著地下水自身的物理、力學性質及化學組份。運動著的地下水對巖土體產生三種作用,即:物理作用(包括作用、軟化和泥化作用、結合水的強化作用)、化學作用(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果影響著巖土體的變形性和強度,而巖土體中應力的變化(自然力和人類工程力)導致地下水的補給、徑流和排泄條件的改變,最終誘發地質災害的發生。
2地下水與巖土體相互作用導致的地質災害分析
2.1地沉地裂
地下水是存在于地下含水介質中的水體,它與巖土顆粒共同承擔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的那部分壓力轉移,到巖土顆粒骨架上,從而引起土體顆粒的壓密,產生地沉,當沉降不均勻時還可導致嚴重地裂問題。例如我國河北平原、天津、上海等地,由于工業區內深井分布過于集中,地下水過量開采,造成沉降區域迅速擴展,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的水文地質災害,常常是一個漸變,起初不為人們所重視,等嚴重時則會導致墻倒屋塌,路斷堤陷。
2.2滑坡
據統計,因地下水滲透作用引起的滑坡占90%以上。在我國南方地區,大量大型滑坡都與降雨特別是暴雨密切相關。在我國的寒區發生的滑坡大多與凍融作用密切相關。在庫區發生的滑坡都與庫區水位的變化有關。由地下水與巖土體相互作用引起的斜坡失穩,地下水空隙靜水壓力和動水壓力起重要作用。根據斜坡體內地下水的補給、徑流和排泄條件分析,由于地下水受到降水入滲補給,斜坡內地下水動態屬非穩定流,在補給區的山頂地下水水力力梯度小于零(ΔH<0=、在徑流區地下水水力梯度等于零(ΔΗ=0)、在排泄區的坡腳地下水水力梯度大零(ΔH>0)。因此,在補給區的包氣帶巖土體的有效應力大于其總應力,在坡頂補給區的飽水帶地下水動水壓力增強了巖土體的強度;在坡腳為地下水的排泄區,巖土體承受很大的靜動水壓力,巖土體的有效應力大大減小,從地下水水動力學特征看,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的),而坡腳易失穩。
2.3礦坑水害
水文地質條件是礦產開采的一種重要控制性因素,人們若不重視或不掌握當地的水文地質條件,便會在礦產開采中冒險或闖禍。據統計,2007年至2009年1-3月,全國煤礦共發生70余起透水事故,死亡人數達300多人。這些頻頻發生的水害事故,不僅給礦產的開發造成巨大損失,更對傷亡礦工家庭造成了永遠不能彌補的傷害。究其原因,其中之一即是對水文地質條件認識不清,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水庫誘發地震
到目前為止,世界上已有100多座水庫發生過誘發地震,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。水庫誘發地震是水―巖相互作用的結果,它的誘發因素主要如下:1)水庫水荷載作用,增加了庫區巖體的自重應力,從而改變庫區巖體的應力場;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生的使巖體內有效應力減小的力,使斷層產生擴容,減小其抗剪強度;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,這種作用尤其發生在巖溶或滲透性強的地區。滲透空隙動水壓力作用的結果,直接在潛在活動斷層面上產生沿水流動方向的剪應力(γΔΗ),以降低斷層面的抗剪強度;4)水―巖相互作用的物理化學作用,導致斷層帶上的軟弱物質軟化及結構改變,從而引起斷層帶物質的C,•φ值減小,降低斷層面的抗剪強度;5)庫水在沿斷層向下滲透過程中,在水與巖石之間產生熱流的不平衡,即存在熱輸運,而誘發水流向低溫方向的流動。由于熱輸運產生的附加應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都能誘發地震的發生,也可能為單個效應,也可能為綜合效應。
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,導致海水通過透水層(弱透水層)滲入陸地淡含水層中,這種現象稱為海水入侵。它使地下淡水鹽堿化,從而破壞地下水資源。在我國,發生海水入侵的地區主要包括廣西、海南、遼寧、河北、山東等省(自治區)。
2.6 局部地區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,導致水源地地下水水位降深過大,形成地下水漏斗并逐年擴展。水資源衰減影響生產用水,造成的經濟損失難以估量。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致巖溶塌陷,破壞上覆第四系隔水層,地表污水及劣質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展則增加了地下水接受補給的范圍以至于超出水源地保護區范圍,實際就是擴大了受污染面積。這些原因都會造成水質變化。
3建議
3.1分區控制開采地下水
依據地下水超采造成危害的程度的預測評估,并考慮地下水資源的恢復、補給能力,將地下水開采管理劃分為禁采區、限采區和控采區或不同的保護區,進行分區開采。深層地下水和淺層嚴重超采區實行禁采政策,如市區內、長期農業灌溉的嚴重超采區;淺層地下水一般超采區、已引發地質災害地區和受污染地區,并具有一定的補給及恢復能力的地區實行限采政策;輕微超采區實行控制開采,實現采補平衡。并通過適當調整不同地區的水資源費來協助施行分區管理的政策。
3.2加強對水資源的監測工作,完善地下水監測網絡
要加強地下水動態監測網絡體系建設,布設地下水位、水量、水質觀測井開展監測;對城市重要的工業、生活、城鎮集中水源地取水口、重點排污口安裝遠程監控設施,進行數據傳輸的控制,建立地下水資源動態自動監測系統.運用微機技術定期分析監測資料.監測區的水情預報和預測,為加強水資源管理和防治地質災害提供科學依據。
3.3 充分利用雨水資源、加強水循環利用等方法,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,增設人工增雨作業點,灌溉季節增加有效降雨,工業生產和民用中盡量多的利用中水,據有關資料統計,城市供水的80%轉化為污水,經收集處理后,其中70%的再生水可以再次循環使用。合理利用中水、雨水,減少地下水的開采量,以恢復和養蓄地下水,改善水文地質環境。此外,還可以加強生態治理、加強地下水污染治理,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 強化地下水及涉及地下水的減災增益的研究
一是加強對地下水的地質屬性、合理開采及防止地沉地裂的研究。地下水作為特殊的地質因子,其開采的方式和開采量的大小對區域的地質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境地質問題便是證明。因此,應充分肯定并認識地下水的地質屬性,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??梢圆捎没毓喾椒?,恢復養蓄地下水。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。應積極創造條件,在保證水質的前提下,進行回灌。各含水層組之間水力聯系較好的地區,具有接受大氣降雨入滲與河水補給的特點,建設引雨回灌工程,利用雨洪資源滲漏回補地下水。三是沿海地區海水入侵防治方法的研究??稍诠┧c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;在有利地質條件下,也可修建地下防水堤等。