淺層地下水有機污染分布與生態修復補償研究

關鍵詞：淺層地下水；生態修復補償；油類污染；溶解度；氯化消毒

中圖分類號：X523 文獻標志碼：B

前言

各種工農業活動產生了大量污水，其中包含了大量的有機物。當這些污水排放到自然環境中，會對淺層地下水造成有機污染。有機污染是所有污染物中最難治理、治理成本最高也是最常見的一個種類，因此對淺層地下水有機污染的研究具有重要意義。

關于淺層地下水有機污染的研究引起了國內外相關學者的廣泛關注，叢鑫等人將膨潤土系阻隔屏障技術應用在地下水有機污染治理中，達到了長期緩沖的作用。李瑞祥等人提出微生物電化學技術在石油烴污染土壤修復中的應用研究進展，為污染物去除提供了新型碳減排修復策略。Li Yuan等人利用高濾渣負載納米FeO/FeSx復合材料，對受到土霉素和原位修復復合污染的地下水進行了治理與修復，并取得了良好的修復效果。Shuai Shao等人將污染地下水的水化學數據、電阻率層析成像數據以及地層數據進行整合，防止地下水有機污染進一步擴散。

在上述研究的基礎上，對某化工廠周圍的淺層地下水有機污染分布情況展開了分析，并提出電化學動力修復法與生物曝氣修復法相結合的治理方法，抑制有機污染物繁殖，采取相應的降解方法，減少在地下水中的含量。通過實例證明，所提方法可以有效清除淺層地下水中的有機污染物。

1研究區域

1.1概況描述

研究區域位于某化工廠附近，化工廠的運行消耗了大量的地下水，并將產生的廢水、廢渣一起排放到周圍湖泊中，在河流的作用下，使得周圍淺層地下水受到了嚴重的有機污染。經過初步測量，受有機污染的地下水面積約為253m3，各類有機污染物的測量結果見表1。

由表1數據可知，研究區域的1，2-二氯丙烷和四氯化碳是超標點數最多的兩類有機污染物。1，2-二氯丙烷不但對人體中樞神經具有一定的抑制作用，還對皮膚、黏膜以及腎臟等都會造成不可逆的傷害。四氯化碳會使人出現極度眩暈的情況，同時還伴有惡心、嘔吐等癥狀，對人體呼吸系統的危害極其嚴重。因此，亟需一種生態修復補償技術來改善研究區域內的地下水有機污染現狀。

1.2淺層地下水有機污染分布特征

研究區域淺層地下水整體呈現點狀污染、部分地區有機污染嚴重的分布特征，這與枯水期和豐水期的影響并不大，污染源決定了有機污染物的分布特征和種類。在文章研究區域內，化工廠的存在、人類生產活動以及日常生活都會對淺層地下水造成有機污染。為此，在分布淺層地下水的有機污染空間分布特征時，從人類生活、工業、農業、垃圾處理以及污水排放5個方面展開分析。

（1）在人類生產活動區域，三氯乙烯、四氯乙烯以及三氯甲烷的污染濃度過高，這是由于人類傾倒生活垃圾和排放污水所導致的。

（2）在工業聚集區域，1，2-二氯乙烷污染最為嚴重，主要來自于工廠排放的污水。

（3）在農業聚集區域，1，2-二氯丙烷污染最為嚴重，跟農民大面積使用農藥和殺蟲劑有很大關系。

（4）在加油站和化工廠周圍，檢測到的甲苯含量超標，乙苯、苯、二甲苯等同類物質也檢測到，只是沒有超過標準值。該類有機污染物主要來自于油類污染，分布主要受工業污染影響。

（5）每個區域均檢測到了苯并[a]芘，該類有機污染物的來源十分廣泛，垃圾焚燒、汽車尾氣、煤炭燃燒以及人類日常活動都會產生，因此點狀污染特征最明顯。

除了污染源之外，地表污染物進入地下含水層的難易程度也是淺層地下水有機污染分布特征的一個影響因素。地質環境、水文地質條件以及有機污染物自身遷移性能都是決定地表污染物能否進入到地下含水層的重要控制條件。三氯乙烯、1，2-二氯丙烷和1，2-二氯乙烷都有著較低的粘度、有機分配系數和界面張力，同時具有較高的蒸汽壓，正是由于這些特性的存在，使得這三類有機污染物可以快速滲透到土壤中，從而進入到淺層地下水中。

2電化學動力和生物曝氣修復法

2.1電化學動力修復法

電化學動力修復法指的是將電極置于受有機污染的淺層地下水中，經過反應后生成電解池，通過電解池中帶電離子的傳輸作用，使有機污染物根據電場的變化趨勢聚集在一起，進而進行降解和處理，完成淺層地下水有機污染的修復工作。

電解池的作用會使淺層地下水生產大量的氧氣，正是由于氧氣的存在，增加了有機污染物的降解速率和處理速率，進一步提升了電化學動力修復法在淺層地下水有機污染中的修復效果和實用性。

在實際應用中，需要根據淺層地下水的實際有機污染情況來調整電化學動力修復法中的各項數據指標。與有機黏土法不同的是，電化學動力修復法具備更輕便的基礎設備、更簡單的設備安裝難度以及更簡潔的設備安裝步驟，使其具有比有機黏土法更加廣泛的應用范圍。

2.2生物曝氣修復法

生物曝氣修復法的實現過程主要分為兩個階段，第一階段為生物注氣階段，第二階段為曝氣處理階段。考慮到淺層地下水中有機污染物含量的不同，在實際修復過程中，應對各項數據指標作出及時調整，增加兩個階段之間的粘合度，進而提高整體的有機污染修復補償效果。

在第一階段，首先應明確淺層地下水中甲苯、乙苯、苯以及二甲苯等有機污染物的污染程度和溶解情況，進而計算得到溶解氧濃度以及各類有機污染物的分布情況。最后，將空氣注入到淺層地下水中，由空氣中的氧氣完成對有機污染物的降解處理。

在第二階段，將椰子纖維、聚丙烯以及其他類型的織物融合在一起，形成一種標準化生物膜，利用該生物膜構建曝氣處理塘。曝氣處理塘可有效抑制地下水中有機污染物的繁殖速度和活動范圍，技術人員直接通過曝氣處理塘即可完成對淺層地下水有機污染的修復和補償。

3實例分析

為了驗證所提方法在實際應用中是否可以有效治理淺層地下水有機污染問題，將所提方法應用在研究區域內并展開了實例分析，而且設置了3個監測井，治理現場見圖1。

利用紫外可見光光度法對應用所提方法前后淺層地下水有機污染的治理情況進行對比。由于化學修復過程非常快，每個時間點產生的化學反應也有所不同。因此，需要定時、定量地采集樣本，并將采集后的樣本迅速放人到甲醛溶液中，使有機污染物停止降解反應；再倒人鹽酸，經過10分鐘的加熱后（加熱溫度為500C）進行自然冷卻，達到合適的溫度后再倒人抗壞血酸，利用紫外可見光光度計對最終得到的溶液進行比色檢測，得到8類有機污染物的含量變化情況，具體見圖2。

通過觀察圖2可知，應用所提方法前，8類有機污染物的含量均在50%以上，應用所提方法后，僅僅用了10分鐘8類有機污染物的含量均出現了大幅度下降趨勢，使地下水中的有機污染物含量無限趨近于0，實現了99.99%有效去除。

在所提方法投入使用270天后，分5個時間節點分別采集了監測井1、監測井2和監測井3中的地下水樣本，對8類有機污染物的含量進行了對比，結果見表2。

從表2中數據可以看出，利用所提方法對淺層地下水有機污染治理270天后，各類有機污染物的含量均在國家標準值以下，從而驗證了所提方法的有效性與可行性。

4結束語

淺層地下水有機污染已經成為全球關注的環境問題，隨著工業化進程的加速和城市化的快速發展，大量的人為活動導致有機污染物通過多種途徑滲入地下水，嚴重影響了地下水水質，并對生態環境和人類健康構成威脅。因此，為實現有效的污染治理和環境保護，文章對淺層地下水有機污染的分布及其生態修復補償進行研究，對于保護水資源和生態環境具有重要意義。從化學修復方法和生物修復方法兩方面展開，提出了電化學動力修復法和生物曝氣修復法兩種修復方法，從根本上抑制了有機污染物的活動范圍和繁殖速度，再經過多種反應作用后，徹底清除地下水中的有機污染物，取得理想的修復補償效果，為保護水資源和生態環境貢獻力量。