黃石市地下水污染現(xiàn)狀分析及治理措施研究

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(湖北師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，湖北 黃石 435002)

地下水是水資源的重要組成部分。在很多干涸缺地表水地區(qū)，地下水是必不可少的水源，它不僅有調(diào)蓄的功能性作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理利用地下水還能有效改善土壤鹽漬化；而一旦地下水受到污染，由于其污染過程長，污染后不易短期恢復(fù)且污染周期長等特點，使得其治理遠難于地表水。作為供水的重要來源，在保障人們飲用水、經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著不可替代的作用。而我們對地下水的不當(dāng)開采和污染不僅削弱了水體的自凈能力，而且對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。因此對地下水的治理研究顯得格外重要。

1 研究區(qū)概況

黃石屬于資源枯竭型城市，正面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型等重大問題，然而，由于傳統(tǒng)礦產(chǎn)開采行業(yè)作為主要經(jīng)濟支柱，而遺留的一系列環(huán)境問題仍需采取改進措施。未來20 a，黃石地區(qū)經(jīng)濟將進入新一輪的全新發(fā)展期，水環(huán)境質(zhì)量將面臨更大的壓力。地下水防護與污染治理作為我國水環(huán)境保護和飲用水安全保障建設(shè)體系的主要組成部分，對黃石市環(huán)境友好區(qū)的構(gòu)建和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

2 地下水資源總量及分布

地下水資源量指的是地下含水層包括降水、地表水下滲、側(cè)向徑流及人工回灌等對地下水補給量的總和。由最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，黃石市近五年平均地下水資源量為7.812億/m3(黃石市年度水資源公報)，占全市水資源總量20.1%。城市地下水資源分布不均，與地表水分布大致相同，近五年地表、地下、總水量具體情況見表1[1]。

表1 黃石地區(qū)近五年水資源情況 億/m3

3 現(xiàn)階段污染狀況

通過《2017年度黃石市水功能區(qū)水質(zhì)通報》和黃石市環(huán)境保護局監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)和《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(SL395-2007)對全市31個水質(zhì)監(jiān)測點進行評價，有26個水質(zhì)監(jiān)測點達到標(biāo)準(zhǔn)，達標(biāo)率84%，按全因子(24項水質(zhì)項目)評價113個水質(zhì)監(jiān)測點達標(biāo)，達標(biāo)率42%。

以2017年度檢測數(shù)據(jù)的平均值做全因子評價，其中II類7個，占22.6%；III類9個，占29%； IV類10個，占32.3%； V類3個，占9.7%； 劣V類2個，占6.4%； 其中以Ⅲ類和IV類水質(zhì)為主，全市水質(zhì)類別見圖1。

圖1 黃石市水質(zhì)類別分布圖

根據(jù)黃石市水環(huán)境監(jiān)測中心近幾年水功能區(qū)全因子水質(zhì)監(jiān)測統(tǒng)計結(jié)果，本年度水質(zhì)較前幾年有改善，其中水質(zhì)優(yōu)良的是長江、王英水庫和富水；水質(zhì)不好的是青山湖、青港湖、鐵金港和網(wǎng)湖，主要問題為總磷超標(biāo)，鐵金港還有石油類和氨氮超標(biāo)，具體污染因子統(tǒng)計情況見表2[2]。由于80%以上的地表水和地下水是交流的，因此根據(jù)黃石市地表水域污染的原因可以推知影響黃石地下水污染的因子主要是氨氮、總磷以及石油類污染物。

4 地下水污染類型及污染來源

4.1 城市生活污染

城市生活污染主要來自生活污水和生活垃圾的不恰當(dāng)處理。隨著城市人口的快速增長和人們生活水平的提高，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，城市生活污水中COD、氨氮比重逐年遞增[1]，給市政污水處理帶來很大壓力，餐飲業(yè)的食物殘渣殘液、洗衣廢水等直接排放，不僅會污染地表湖泊，最終造成地下水氮磷污染。

表2 黃石市2012～2017水功能區(qū)主要污染因子

4.2 工業(yè)三廢

含氨工業(yè)如鋼鐵廠、選礦廠、化工行業(yè)、玻璃制造業(yè)、肉類加工和飼料加工工業(yè)等，這些行業(yè)排放廢水的氨氮濃度很高，從城市下水道進入河流和湖泊，導(dǎo)致地下水污染[3]。工業(yè)廢渣的重金屬、揮發(fā)酚、氰化物等有毒有害物質(zhì)，進入水和土壤，其中一些被降水滲入，還有一些隨下游地表徑流遷移和滲透，形成平面和線性地下水污染。

4.3 農(nóng)業(yè)污染

有調(diào)查資料統(tǒng)計，黃石市每年化肥使用量不斷增加，其化肥使用量達690 kg/hm2，是全國化肥平均使用量的1.7倍[4]，遠遠高于全國平均水平?；适褂眠^程中，約70%殘留于環(huán)境中，其中過量使用氮磷肥料，產(chǎn)生的氮磷殘余液經(jīng)土壤侵蝕從而污染地下水，導(dǎo)致地下水氮磷含量超標(biāo)。鄉(xiāng)村生活廢水，生活垃圾亂排亂扔引起地表水體富營養(yǎng)化，進而污染地下水。以及近年來農(nóng)村集約式畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生大量的動物糞便、動植物遺體，如果處理不當(dāng)，也會加大地下水污染負(fù)荷。

5 地下水污染防治措施

5.1 防治措施

(1)要合理利用地下水資源，注意監(jiān)測地下水位變化，防止地下水位降低，必要時對地下水進行回灌增補。

(2)提高公民環(huán)保意識，運用互聯(lián)網(wǎng)媒體著重宣傳教育。農(nóng)田應(yīng)盡量少施化肥和農(nóng)藥，嚴(yán)格禁止污水灌溉；生活中使用無磷洗衣粉等環(huán)境友好型產(chǎn)品；重點對污染源的綜合治理，工廠產(chǎn)生的污染物必須先經(jīng)處理達標(biāo)后才能排放[5]。

(3)推進建立水質(zhì)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，完善水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對重點區(qū)域的水質(zhì)監(jiān)測和控制。加強行業(yè)地下水環(huán)境的監(jiān)管，定期對工業(yè)企業(yè)及周邊地下水環(huán)境進行安全風(fēng)險評估和檢查[6]。

(4)積極開展地下水環(huán)境脆弱性調(diào)查評價及編制評價圖冊，進行地下水環(huán)境脆弱性評價[7]。對于工程項目選址、選線以及對地下水水質(zhì)監(jiān)測起指導(dǎo)作用。根據(jù)脆弱性水平建立監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)更科學(xué)合理，避免人力資源和物力資源的分散和浪費。

(5)完善相關(guān)法律控制標(biāo)準(zhǔn)，加強水資源保護力度。

5.2 治理措施

化肥和農(nóng)藥的使用以及城市生活和工業(yè)污廢水造成地下水中氮磷含量急劇增加，因此，研發(fā)高效經(jīng)濟的去除氮磷工藝成為黃石市地下水氮磷處理的關(guān)鍵。

針對黃石市地下水的主要污染因子為氮、磷，目前氮磷廢水處理技術(shù)主要有吹脫氣提法、化學(xué)沉淀法、折點加氯法、離子交換法、電化學(xué)氧化法和生物脫氮技術(shù)等。雖然這些技術(shù)可以達到較好的處理效果，但它們的適應(yīng)條件及處理費用差別很大。常用的MPA沉淀法，工藝簡單，只需在含氮磷污水中投加鎂鹽，經(jīng)過反應(yīng)沉淀過濾就可以達到除氮脫磷的作用。黃石市地下水氨氮為中高濃度標(biāo)準(zhǔn)，一般適合先采用空氣吹脫、蒸汽汽提法、MPA法進行預(yù)處理，再進行生物處理，可以對有機物含量較高生化性較好的廢水處理。類似適合的處理方法還有氨吹脫法、折點加氯法、膜吸收技術(shù)以及沸石選擇性離子交換法，但是離子交換法處理成本高，產(chǎn)生的再生流體必須被處理。磷一般以低濃度磷酸鹽的形式存在于廢水中，在含磷廢水處理技術(shù)中，運用磷的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程，使廢水中的磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鹽沉淀，或者經(jīng)由結(jié)晶和吸附或細胞合成將磷吸收到污泥細胞中的過程，然后通過沉淀使泥水分離，從而將磷從污泥中排出，達到除磷的目的。普遍的處理工藝方法有鈣法除磷、混合輔助化學(xué)沉淀法、爐渣吸附除磷、SBR強化除磷法等。工藝選擇時除對多種方案的應(yīng)用條件比較外，還應(yīng)深入考察研究，選擇技術(shù)成熟、經(jīng)濟合理的工藝。

至今為止，地下水污染方面的治理技術(shù)研發(fā)了很多，從國內(nèi)外現(xiàn)有案例我們知道，目前沒有任何一種技術(shù)能完全將地下水修復(fù)到污染前的狀態(tài)，一旦地下水受到污染，即使污染源被消除，將需要長達十幾年，甚至幾十年才能使水質(zhì)恢復(fù)。因此，在地下水環(huán)境保護方面，應(yīng)堅持“預(yù)防為主、防控結(jié)合、分類管理、綜合治理”的原則，在治理現(xiàn)有污染的同時要注意對其他水體的防護，不能造成新的污染。

6 結(jié)語

(1)通過數(shù)據(jù)分析，黃石地下水水量在全市水資源總量中占有較大比重，近幾年以分子態(tài)污染物氮磷為主，水質(zhì)污染具有區(qū)域性和持久性，恢復(fù)緩慢。

(2)針對黃石市地下水氮磷污染的特點，大力發(fā)展SBR的改進工藝實現(xiàn)同時脫氮除磷和自動化操作。

(3)在合理開發(fā)利用地下水資源基礎(chǔ)上，嚴(yán)格執(zhí)法管理，加大宣傳力度，增強公眾環(huán)保意識。