水文地質水體重金屬污染現狀及治理措施

簡彥濤，耿 慧，史慧文

（1.河北省地質環境監測院，河北 石家莊 050021；2.河北省生態環境監測中心，河北 石家莊 050021；3.河北省地質調查院，河北 石家莊 050021）

地下水源的數量眾多，并且分布十分廣泛，對于地下水資源的利用是當前社會發展重點研究的問題之一。礦產資源的開發在為人們帶來巨大的經濟效益和快速發展的同時，也造成了地下水資源出現了不同程度的污染。其中，最嚴重的是地下水水體的重金屬污染，影響了地下水資源的利用率，造成嚴重的資源浪費問題。含有大量重金屬廢物的污水排放到周圍水域當中，隨著水流的不斷運動，最終達到地下水，造成水文地質中重金屬的濃度急劇上升，威脅著水中的生物生存，對于周圍居民的生命健康造成嚴重的威脅。當前全國各地均有由于水文地質中水體的重金屬超標造成的污染事件，水體重金屬污染問題不容樂觀[1]。因此，當前繼續對治理重金屬對水體污染問題進行深入研究，通過相應的治理手段，提升水體的質量，從而在最大程度上保障人們的生命安全，使地下水資源得到合理的利用。基于此，本文開展水文地質水體重金屬污染現狀及治理措施研究。

1 水文地質水體重金屬污染現狀

當前水文地質中，水體的重金屬污染問題嚴重威脅著人們的正常工作和生活，大量未經加工和處理的城市垃圾、受到污染的土壤、生活廢水以及工業污水被排入到地下水當中，使得水體當中的懸浮物質以及沉淀物中存積了大量的重金屬污染物。通過對當前各個湖泊流域調查發現，當前水文地質水體中的重金屬含量呈現出急劇上升的趨勢，嚴重影響水體的質量。大部分區域的水文地質水體的沉積物以及懸浮物當中含有鉛、鋅、鎘等重金屬含量較高，導致河流的下游地區出現了嚴重的安全隱患問題。

除此之外，部分河流分布在礦山開采、工業生產密集地區，水體當中會含有大量大腸菌群，并且重金屬含量也嚴重超出國家標準。大多數工業生產中都會使用大量的重金屬元素，在生產過程中，會產生大量的含重金屬廢水和含重金屬廢渣，甚至釋放出大量的含重金屬廢氣。若工廠不對其進行有效且合理的治理方式，則這些廢水、廢渣和廢氣會進入到周圍土壤和河流當中，最終改造成地下水水體受到嚴重污染[2]。礦山企業在進行對有色金屬的開采過程中，排放出的廢渣、廢水和廢氣，當與地面接觸時，會逐漸滲透到土壤當中，導致地下水受到嚴重的重金屬污染。同時，使用含有重金屬的肥料在接觸到地面后，會通過雨水進一步滲透到水文地質水體當中。若長時間飲用含有重金屬污染的地下水，會造成人體出現各類疾病，會造成不同程度的疼痛，甚至會出現行動不便的問題。同時，在農業領域中，在施肥階段也會產生大量的重金屬元素吸附在土壤當中。在雨水季節，經過不斷地沖刷和降解，水體也會受到重金屬的嚴重影響。按照重金屬相關控制標準，只有在水文地質水體中重金屬元素含量低于0.0008 mg/L時，才能正常飲用或其他用途當中。

2 水文地質水體重金屬污染治理措施

2.1 實施區域綜合性集中整治

圖1 水體中重金屬污染物遷移模式示意圖

針對當前水文地質水體重金屬污染現狀，應當實施區域綜合性集中整治，將涉及到重金屬的生產項目全部規劃到統一的專業性園區當中，進行集中管理。在企業化工園區建設時期，應選擇該城市的上風向位置，并且應遠離居民群眾密集的區域以及各個名勝古跡等敏感地區。同時在建設時應在企業化工園區與居民住宅區域之間建立至少300m的隔離帶，并且隔離帶中的建筑物也應嚴格按照相關規定完成規劃，嚴格禁止在隔離帶上建設住宅、學校、醫院等機構。根據不同園區的規模以及內部企業數量，增加園區與周圍居住地的安全防護距離，嚴格控制企業生產過程中產生的廢氣、廢水和廢渣等污染物的排放標準。涉及到重金屬的工業園區必須按照國家規定的相關政策以及規劃要求，加強對園區整體的設計和管理，做到集中供熱、集中供水、危險品集中供應、廢水集中治理，對于外放到園區以外的污水還應當進行實時的在線監控，并實施強制性的清潔生產審核工作、清潔生產推廣計劃工作[3]。在污染物分類收集的基礎上，分別實施相應的預處理，從而提升各企業生產的技術水平，提高產品質量的同時，避免重金屬污染物排放對水文地質水體造成的嚴重污染。

2.2 利用微生物凈化水體重金屬污染物

部分微生物具有一定的嗜重金屬性，因此，利用微生物的這一特點，可實現對水文地質中水體的重金屬污染治理。在礦山開采、工業生產密集地區周圍的水體當中，由于受到重金屬污染物的長期影響，使得周圍形成了特殊的衛生圖，這種微生物對于重金屬污染物具有較強的抗性，能夠使重金屬污染物發生轉化，從而改變其離子的存在狀態。利用微生物對水體中的重金屬污染物進行治理可以起到有效的解毒作用。針對不同類型的水體重金屬污染，在利用微生物治理的過程中，要根據重金屬污染物的元素類型、參考標準、技術條件、處置方式、敏感受體等影響往往需要面對不同的治理目標值。針對復雜的治理情況，從微生物的使用作為出發點，結合治理條件以及修復后水文地質水體面向的使用規劃，綁定多種附加條件，對實際治理發揮效用的過程中進行約束。以此，以需求為導向，對受到重金屬污染的水體進行治理，具有較強的實際操作性。

2.3 基于水體遷移的重金屬污染防控

由于水文地質水體具有一定的遷移性，因此可根據這一特點對水體當中的重金屬污染物進行防控。在確定水體中重金屬污染物的遷移情況時，首先要確定水體形態類型，針對水體重金屬污染物各項遷移指標隨時間的變化規律，得出如圖1所示的遷移模式。

由圖1可以看出，水體中的重金屬污染物遷移是由左至右沿水平方向運動。以此為基礎，針對水體中重金屬污染物各項遷移指標隨時間的改變而改變的非穩定流，由左至右得出其分散遷徙軌跡。再分別根據達西定律的線性滲透定律，找出水體重金屬污染物的源頭位置。結合添加還原性有機物質的生物學防控技術，實現對水體重金屬污染的治理。考慮到不同流域的地下水水體存在較大差異，因此應用生物學防控技術在水體中添加還原性有機物質分解生成有機酸，如：胡敏酸、富里酸、氨基酸，或者糖類及含氮、硫雜環化合物等，再利用其活性基團與重金屬元素絡合，影響重金屬污染物的有效性。由于還原性有機物質細胞外多聚物表面含有大量可與重金屬污染物離子發生相互作用的官能團，可對重金屬污染物離子發生吸附作用。通過生物學防控技術添加還原性有機物質的生物膜以硫化物的形式沉積在生物膜表層，硫化物形成的沉淀主要集中在生物膜表層和液相界面處，可實現對重金屬污染物的吸附。除此之外，生物學防控技術還具有礦化固定作用，重金屬污染物能夠在還原性有機物質作用下將離子態重金屬污染物轉變為固相態，對水體重金屬污染進行治理。同時，利用生物防治技術可在凈化水體和檢測水體時，針對水體的復雜環境，根據水體不同結構，向每層注入水，從而改變水體水力梯度，將水與重金屬污染分離。通過生物學防控技術對重金屬污染物的鈍化固定、真菌體內有機酸根離子或無機酸根離子與重金屬形成沉淀等作用，均可使水體中的重金屬污染物固化，從而有效降低重金屬污染物對水文地質水體的毒害，保證居民飲水安全，實現對周圍生態環境的治理。

3 結語

當前水體重金屬污染事件頻繁發生，由重金屬元素導致的人體疾病以及生態環境的破壞，是公眾普遍關注的話題之一。通過對水文地質水體重金屬污染現狀進行分析并提出相應的治理措施，可有效避免出現水體重金屬污染事件的發生。但從可持續發展的角度出發，環境的發展與治理應當符合國家發展規劃的原則。采用合理的治理措施可以提高治理的效果，并且防止二次污染的發生。隨著人們對生態環境保護的重視不斷提升，安全、高效的治理措施將在水文地質水體重金屬污染治理中發揮更加重要的作用。并且，相關研究人員應當明確，對重金屬污染的治理應當是持續性的。