水文地質(zhì)勘察中地下水重金屬污染成因及治理

王 瀟，宋利輝，王文軍

（1.華東有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一〇隊(duì)，南京 210000）

我國(guó)地大物博，地下水源的數(shù)量較多，分布較為廣泛，地下水的利用也是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的重要問(wèn)題之一[1]。但是，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下水資源受到不同程度的污染，嚴(yán)重影響地下水資源的利用。相關(guān)調(diào)查顯示，對(duì)我國(guó)地下水造成嚴(yán)重污染的因素之一就是重金屬污染，因此當(dāng)下迫切需要治理重金屬對(duì)地下水的污染，提升地下水質(zhì)量，最大程度地利用地下水資源。

1 水文地質(zhì)勘查的作用和重金屬對(duì)地下水污染的途徑

地下水與很多地質(zhì)災(zāi)害有著明顯的關(guān)系，巖土體與地下水之間形成的地質(zhì)災(zāi)害有著復(fù)雜多變、危害性嚴(yán)重的特征[2]。重金屬對(duì)地下水產(chǎn)生污染的途徑多種多樣，廢水排放、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)以及污染物沉降都會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重的重金屬污染。生活污水和工業(yè)污水被隨意排放后，會(huì)不斷向地下滲透，最終污染地下水。因此，地下水勘查期間應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，準(zhǔn)確評(píng)估地下水質(zhì)量，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，切實(shí)保護(hù)好未受污染的地下水。對(duì)于已經(jīng)受到污染的地下水，應(yīng)當(dāng)科學(xué)分析其污染成分，找到污染源，采用科學(xué)的手段進(jìn)行治理。

2 造成地下水重金屬污染的成因

能夠嚴(yán)重污染地下水的重金屬元素主要有5種，即汞、鎘、錳、鈉和銅，這些重金屬元素可以污染地下水，影響水資源的利用效率。對(duì)地下水重金屬污染的成因進(jìn)行分析尤為必要，只有充分掌握其成因，人們才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效控制[3]。

2.1 汞污染的成因

很多工業(yè)生產(chǎn)都會(huì)應(yīng)用汞金屬，其間會(huì)形成大量的汞廢水和廢渣，甚至釋放大量含汞氣體[4]。如果未有效處理就直接排放，這些廢水、廢渣或廢氣會(huì)進(jìn)入土壤和河流中，最終對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染。此外，化肥含有微量汞元素，當(dāng)化肥接觸土壤后，經(jīng)過(guò)雨水降解，地下水會(huì)受到汞元素的影響。按照汞元素有關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)叵滤械墓氐陀?.001 mg/L時(shí)，其可以正常飲用或者用于其他用途。

2.2 鎘污染的成因

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，近些年，第二產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展，直接導(dǎo)致地下水中的鎘元素明顯增加[5]。有色金屬開(kāi)采期間會(huì)排放廢渣、廢氣以及廢水等，其一旦與地面接觸，就會(huì)逐漸地滲透，導(dǎo)致地下水受到嚴(yán)重的鎘污染。同時(shí)，含鎘肥料在接觸地面后會(huì)通過(guò)雨水逐漸滲透到地下水中。若長(zhǎng)期飲用受到鎘污染的地下水，人體會(huì)出現(xiàn)各種病癥。調(diào)查顯示，我國(guó)部分群眾長(zhǎng)時(shí)間飲用受鎘污染的地下水，身體出現(xiàn)不同程度的病痛，甚至行動(dòng)不便。

2.3 錳污染的成因

通常，地下水中錳元素的含量應(yīng)小于0.1 mg/L，但是水文地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，部分地下水的錳元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該標(biāo)準(zhǔn)。地表的沙礫和巖石往往存在大量錳元素，會(huì)隨著地表徑流下滲而污染地下水。通常，受到錳污染的地下水會(huì)散發(fā)臭味，顏色發(fā)生變化甚至發(fā)黑。在進(jìn)行水文地質(zhì)勘查的過(guò)程中，若相關(guān)人員吸入過(guò)多的錳元素，會(huì)直接影響人體健康。

2.4 鈉污染的成因

水文地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)地下水的鈉元素含量在1.34 mg/L上下浮動(dòng)，這已經(jīng)超出地下水中鈉元素含量的限值，造成嚴(yán)重的鈉污染。工業(yè)生產(chǎn)會(huì)排放大量含有鈉元素的粉塵，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間沉降，最終會(huì)污染地下水。實(shí)際勘查期間，水文地質(zhì)勘查人員需要測(cè)試地下水的氰化鈉含量，氰化鈉屬于劇毒物質(zhì)，如果接觸過(guò)多，會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害。

2.5 銅污染成因

很多礦石含有大量銅元素，受雨水沖刷或地表徑流影響，會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重的污染。我國(guó)規(guī)定，地下水的銅元素含量應(yīng)不大于1 mg/L，但是目前很多地下水的銅元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，銅元素會(huì)在地下水中形成固體物質(zhì)，這種固體物質(zhì)很難凈化。

3 治理策略

目前，根據(jù)水文地質(zhì)勘查，人們已經(jīng)探索出很多重金屬污染地下水的處理方式，但是它們有利有弊。具體來(lái)說(shuō)，主要有生物法、物理法以及化學(xué)法。化學(xué)法和物理法十分有效，但是應(yīng)用不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。

3.1 地下水汞污染的治理

如果水文地質(zhì)勘查人員出現(xiàn)汞中毒的癥狀，應(yīng)當(dāng)及時(shí)離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，避免繼續(xù)受到傷害，可以飲用大量牛奶來(lái)緩解不良發(fā)應(yīng)。如果中毒情況較為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)及時(shí)送往醫(yī)院進(jìn)行科學(xué)治療。人們可以向地下水中投加適量的碳酸化合物，使其與汞元素反應(yīng)，讓汞元素形成沉淀，有效控制地下水汞污染。

3.2 地下水鎘污染的治理

若地下水鎘元素含量過(guò)多，可以先使用管道向地下水中加入適量硫酸化合物，使其與鎘元素反應(yīng)形成沉淀，隨后再加入鹽酸來(lái)清除剩余的硫酸化合物。之后進(jìn)行采樣分析，根據(jù)剩余的鹽酸含量，計(jì)算地下水的鎘元素含量。

3.3 地下水錳污染的治理

當(dāng)?shù)叵滤苠i污染嚴(yán)重時(shí)，可以把地下水抽到地面進(jìn)行曝氣，然后利用地下水過(guò)濾層進(jìn)行過(guò)濾。高價(jià)錳氧化物被充分吸附，形成一層錳質(zhì)濾膜，這層濾膜有著良好的接觸催化作用，對(duì)接下來(lái)經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)的錳元素有著良好的催化作用，能夠在濾網(wǎng)上充分吸附錳元素。其間，地下水中的二價(jià)錳離子會(huì)被充分氧化，變成三價(jià)錳離子，最終被吸附去除。

3.4 地下水鈉污染的治理

如果鈉污染嚴(yán)重，導(dǎo)致抽水管道被堵塞，應(yīng)當(dāng)選用口徑大的抽水管道進(jìn)行抽水取樣，可以事先向地下水中投放酸性物質(zhì)中和鈉元素，二者都能起到良好的鈉污染治理效果。當(dāng)水文地質(zhì)勘查人員出現(xiàn)鈉中毒癥狀時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)服用鋁元素含量較高的食物或藥物來(lái)緩解。

3.5 地下水銅污染的治理

如果地下水銅元素含量過(guò)高，可以向地下水中投加過(guò)量的氫氧化合物，使氫氧化物與銅元素反應(yīng)，讓銅元素形成沉淀。經(jīng)過(guò)以上步驟，可以向地下水中投加過(guò)量鹽酸，去除地下水中剩余的過(guò)氧化氫。若水文地質(zhì)勘查人員出現(xiàn)銅中毒情況，要送往醫(yī)院進(jìn)行治療。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，人們要積極開(kāi)展水文地質(zhì)勘查，分析地下水污染，以便充分利用地下水資源。人們要根據(jù)水文勘查結(jié)果，明確地下水的重金屬元素含量，把握地下水污染原因，制定有效的治理策略，保護(hù)地下水資源，最終實(shí)現(xiàn)科學(xué)開(kāi)發(fā)和永續(xù)利用。