地下水污染溯源技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展

周煒強(qiáng)

（廣東新創(chuàng)華科環(huán)保股份有限公司，廣東 東莞 523000）

由于地下水本身具有隱蔽性的特征，所以地下水污染不容易被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致地下水污染不斷擴(kuò)散，并難以治理和修復(fù)。因此，溯源就尤為重要，這也是開展地下水污染治理的前提條件。地下水污染溯源的常用方法有水化學(xué)特征分析法、同位素技術(shù)和數(shù)值模型模擬技術(shù)，且每一項(xiàng)技術(shù)都具有自己的優(yōu)勢和不足。而在水污染溯源過程中，將這些技術(shù)綜合利用能充分發(fā)揮出各自的優(yōu)勢并彌補(bǔ)不足，并在實(shí)踐中不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，從而保障最終溯源成果的準(zhǔn)確性。此外，利用溯源技術(shù)還可以找到地下水污染源和污染途徑，以及某些地域特殊的污染源，這樣就可以應(yīng)用科學(xué)合理的修復(fù)技術(shù)對地下水污染進(jìn)行治理。

1 地下水污染常用的溯源技術(shù)

1.1 水化學(xué)特征分析法

（1）在研究和評價(jià)地下水的過程中，水化學(xué)特征分析法是主要的研究方法之一，也是進(jìn)行地下水污染溯源的常用手段。因此，通過水化學(xué)特征分析法能有效對地下水中化學(xué)成分的形成原因、地質(zhì)構(gòu)成、氣候條件等進(jìn)行分析，且分析結(jié)果能展示地下水的發(fā)展和演變，以此可以對被污染的地下水進(jìn)行分析探究，所以，通過深入的化學(xué)特征分析就可以對地下水污染的原因進(jìn)行溯源。在實(shí)際應(yīng)用過程中，水化學(xué)特征分析法是對地下水進(jìn)行取樣分析，并根據(jù)水中的化學(xué)特征來判斷水源的整體特征以及水污染情況[1]。

（2）利用水化學(xué)特征分析法進(jìn)行地下水污染溯源時(shí)，要先采集水樣，再應(yīng)用水化學(xué)特征技術(shù)將被污染區(qū)域和可能的污染源頭區(qū)域的水樣進(jìn)行對比研究，以實(shí)現(xiàn)水污染的溯源。而比值法就是常用來進(jìn)行定性分析的研究方法，該方法能對多個(gè)污染源展開污染權(quán)重的判斷，以此對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)方向的分析[2]。

1.2 同位素技術(shù)

該技術(shù)是將同位素或其標(biāo)記化合物用物理的、化學(xué)的或生物的方式置入研究對象中，再利用技術(shù)檢測其變化中所經(jīng)歷的蹤跡、滯留的位置或含量變化。因此，在利用同位素技術(shù)進(jìn)行地下水污染溯源時(shí)，可將同位素置入調(diào)查研究的水源地，再根據(jù)同位素的比值或同位素的比值變化規(guī)律來判斷污染源。且使用同位素技術(shù)進(jìn)行地下水污染溯源，幾乎不會受到原本存在的污染物的干擾，所以，該技術(shù)對于農(nóng)藥等有機(jī)污染物造成的農(nóng)業(yè)污染等溯源有明顯效果。在國外，利用同位素進(jìn)行地下水污染溯源應(yīng)用較早，而我國利用同位素進(jìn)行地下水污染研究則起步較晚。此外，最早應(yīng)用于同位素研究的是氮元素；而由于鉛元素相對穩(wěn)定，幾乎不產(chǎn)生同位素分餾，所以常用于鉛污染方面的污染溯源探索。

1.3 數(shù)值模型模擬技術(shù)

（1）該技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，并通過數(shù)據(jù)分析和圖像展示的方法來研究自然界的各類問題。而在地下水污染溯源中應(yīng)用數(shù)值模型模擬技術(shù)的主要目的是，對污染源進(jìn)行定性判斷，同時(shí)再運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立模型來模擬污染物的演變和運(yùn)動。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢在于，運(yùn)用高效靈活，且在運(yùn)算時(shí)可以對污染情況進(jìn)行順向推理，所以能對污染物的來源進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷。

（2）目前，廣泛應(yīng)用于地下水污染溯源的是以上三項(xiàng)技術(shù)，且每項(xiàng)技術(shù)都有一定的優(yōu)勢，但也各自存在不足之處。其中，水化學(xué)特征分析法的重點(diǎn)在于定性分析，但不能判斷污染物的權(quán)重；而同位素技術(shù)由于同位素分餾問題的存在，導(dǎo)致準(zhǔn)確性不高；數(shù)值模型模擬技術(shù)在應(yīng)用時(shí)需要復(fù)雜的編程，所以在實(shí)際應(yīng)用中不夠方便。因此，在進(jìn)行地下水污染溯源時(shí)，為了保證溯源結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要將這些技術(shù)結(jié)合起來綜合使用，以充分發(fā)揮出各自優(yōu)勢，同時(shí)互相彌補(bǔ)缺陷。

2 地下水污染源和污染途徑

2.1 地下水污染源

2.1.1 工業(yè)污染

在工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣是污染地下水的主要來源。其中，如果工業(yè)廢水沒有經(jīng)過科學(xué)合理處置直接排放，就會通過水循環(huán)污染地下水，例如在造紙廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水，其中會含有大量的甲醇、醋酸等多種有害物質(zhì)，如果不按照規(guī)定進(jìn)行污水處理而是直接排放，就會使工業(yè)廢水進(jìn)入水循環(huán)，從而污染地表水或地下水；在工業(yè)生產(chǎn)中，還會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣，例如氮氧化物、工業(yè)粉塵等，如果這些廢氣隨著雨水沉降回到地表或直接進(jìn)入河流中，就會在水循環(huán)過程中對水資源造成污染，而且這些有害氣體的存在，也可能會導(dǎo)致在降雨過程中產(chǎn)生酸雨；工業(yè)廢渣中往往也會含有各種有害物質(zhì)，例如礦渣、煤灰、帶有污染物的污泥等，所以這些廢渣中可能會存在有害的金屬有機(jī)物和化學(xué)物質(zhì)，通常數(shù)量多、體積大，若通過滲透進(jìn)入土壤，也會造成對地下水的污染[3]。

2.1.2 農(nóng)業(yè)污染

由于我國是農(nóng)業(yè)大國，所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對水資源的需求量巨大。而在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，農(nóng)民通常會使用化肥、農(nóng)藥等，促進(jìn)農(nóng)作物的生長以及減輕病蟲害，但這也會造成過剩的農(nóng)藥、化肥中含有的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入地下水而造成污染。當(dāng)前，我國有些地區(qū)為了緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源短缺問題，會使用污灌的方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，污灌是指對污水進(jìn)行無害化處理后用于農(nóng)田灌溉，但在實(shí)際污灌中，大量污水是未經(jīng)處理的，因此，這些污水不僅會對農(nóng)田土壤造成污染，還影響了地下水的質(zhì)量。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動還包括畜牧業(yè)，而畜牧業(yè)生產(chǎn)中也會產(chǎn)生大量的污水和糞便，且這些污水糞便中含有大量的細(xì)菌和病毒等有害物質(zhì)，如果不經(jīng)過處理直接排放進(jìn)入地下水，也會造成水資源污染，而其中包含的一部分有機(jī)物，還可能會導(dǎo)致地下水富營養(yǎng)化。

2.1.3 城市污染

在城市中，人們在日常生產(chǎn)生活中會產(chǎn)生大量的生活污水，其中可能會含有大量的化學(xué)物質(zhì)、病毒等污染物，而這些生活污水通常會經(jīng)過下水道排入河道或地表，進(jìn)而污染地下水；而人們在日常生活中產(chǎn)生的大量生活垃圾，大部分地區(qū)處理方式是填埋，但垃圾在填埋過程中，會受到土壤中微生物的作用，從而形成各種細(xì)菌和污染物，最后透過土壤進(jìn)入地下水造成污染。還有一些其他人類活動，比如修建地鐵、隧道、采礦等，這些涉及地下的活動都會對地下水產(chǎn)生影響；地震、火山等自然災(zāi)害也會對地下水的流動造成影響，使某些有害物質(zhì)進(jìn)入地下水產(chǎn)生污染[4]。

2.2 地下水污染途徑

（1）通常情況下，地下水污染分為直接和間接兩種方式。其中，直接污染是指污染物直接進(jìn)入地下水，在這個(gè)過程中污染物的形狀不會發(fā)生變化；而間接污染則是指污染物會附著在其他物質(zhì)上，或與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且進(jìn)入地下水之后造成污染。

（2）地下水的污染途徑主要分為四種類型。第一，間接入滲型：主要是指降水或灌溉水裹挾污染物進(jìn)入含水層，這樣會造成潛水層面的污染。第二，連續(xù)入滲型：也主要是污染潛水，一般是指污染物隨著降雨或廢水的排放等形式不斷地滲入地下水造成污染。第三，越流型：主要是指污染物以越流的方式從已經(jīng)受到污染的水域進(jìn)入沒有受到污染的水域，比如通過天窗、井管等渠道污染潛水或承壓水。第四，徑流型：一般是指污染物通過地下徑流進(jìn)入地下水層面，例如污染物通過地下巖溶孔進(jìn)入地下水。

3 地下水污染的治理與修復(fù)

在我國的水污染治理工作中，隨著地下水污染溯源技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)踐，地下水的主要污染源和污染途徑逐漸被掌握。因此，為了實(shí)現(xiàn)地下水的治理和修復(fù)，就要結(jié)合地下水的保護(hù)情況和污染源情況，再應(yīng)用相應(yīng)的污染治理技術(shù)進(jìn)行合理的治理修復(fù)。同時(shí)，也要充分結(jié)合社會層面的政策措施等來實(shí)現(xiàn)地下水的保護(hù)。

3.1 地下水污染治理技術(shù)

3.1.1 物理治理技術(shù)

在治理地下水污染過程中，使用的物理治理技術(shù)通常包括展蔽治理技術(shù)和被動收集治理技術(shù)等。其中，展蔽治理技術(shù)是臨時(shí)治理地下水污染的方法，主要是在受污染的地下水周圍建立物理屏障，使受污染的水源與其他水源隔絕，防止水污染擴(kuò)散，但這種方法只能處理小范圍的嚴(yán)重水污染；而被動收集治理技術(shù)應(yīng)用范圍相對更廣泛，是在地下水經(jīng)過的下游利用較深的溝道收集水流經(jīng)過時(shí)所攜帶的污染物，這種技術(shù)能有效處理浮在地下水表面的輕質(zhì)污染物。

3.1.2 化學(xué)治理技術(shù)

化學(xué)治理技術(shù)，主要是指在治理地下水污染時(shí)運(yùn)用化學(xué)原理。通常情況下，是先利用地下水污染溯源技術(shù)確定污染物的類型和性質(zhì)，再根據(jù)相應(yīng)的化學(xué)原理和化學(xué)手段進(jìn)行化學(xué)治理，并確定需要的化學(xué)品和劑量，再將治理需要的化學(xué)品注入地下水，使化學(xué)品與污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終達(dá)到去除污染物的目的。

3.1.3 生物降解治理技術(shù)

在治理地下水污染的過程中，還可以利用相應(yīng)的生物，比如植物、微生物或原生動物等，即使用生物降解治理技術(shù)對水污染進(jìn)行治理。因此，正確利用生物能有效將土壤和地下水中含有的有害物質(zhì)進(jìn)行降解，從而將這些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。

3.1.4 水動力控制治理技術(shù)

水動力控制治理技術(shù)也是臨時(shí)控制地下水污染的方式，一般是通過抽水或向地下注水的方式人為改變地下水的水力，使受污染的水源與未受污染的水源分開，以此對地下水污染進(jìn)行臨時(shí)控制，從而在短期內(nèi)有效阻止污染物擴(kuò)散[5]。

3.1.5 抽出治理技術(shù)

目前，抽出治理技術(shù)是應(yīng)用最普遍的治理地下水污染的方式之一。該技術(shù)是將被污染的地下水抽出之后，再利用與地表水相同的處理方法進(jìn)行處理。當(dāng)前，地表水的污水處理方法已相對成熟，即將地下水抽出后利用溯源技術(shù)確定污染源和污染物，再根據(jù)污染物的類型來選擇相應(yīng)的污水處理技術(shù)進(jìn)行地下水污染處理。

3.1.6 原位治理技術(shù)

原位治理技術(shù)分為原位物理化學(xué)治理技術(shù)和原位生物治理技術(shù)。其中，原位物理化學(xué)治理技術(shù)是通過溝道分流水源和填充化學(xué)藥品的方式進(jìn)行水污染治理，并利用物理原理和化學(xué)原理達(dá)到凈化的目的；而原位生物治理技術(shù)則是對地下水自然生物降解進(jìn)行人工干預(yù)從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的過程，這種技術(shù)的應(yīng)用一般是先確定原位微生物的種類以及降解污染物的能力，再根據(jù)所需氧氣和配比進(jìn)行于地下水污染的治理。

3.1.7 PRB治理技術(shù)

PRB治理技術(shù)是指可滲透反應(yīng)墻技術(shù)，要先將污染物溶解，再從受污染的水體和土壤中去除污染物。這種技術(shù)對于地下水污染的治理具有顯著效果，并且還存在實(shí)施方便和性價(jià)比高的優(yōu)勢。

3.1.8 復(fù)合治理技術(shù)

復(fù)合治理則是綜合應(yīng)用以上的技術(shù)方法。但每種治理技術(shù)和溯源技術(shù)都存在各自的優(yōu)勢和不足，所以為了得到更好的治理效果，可將這些技術(shù)綜合利用。所以，在實(shí)際治理地下水污染的過程中，會比單一治理取得的效果更好。

3.2 地下水污染治理措施

當(dāng)前，地下水由于人們的生產(chǎn)生活和自然生態(tài)環(huán)境的破壞而受到嚴(yán)重污染，這對于社會經(jīng)濟(jì)的長久發(fā)展十分不利。因此，隨著地下水污染溯源技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，治理地下水污染成為亟需開展的工作，而在治理地下水污染的過程中，不僅要靈活應(yīng)用對應(yīng)的污染治理技術(shù)，各部門和人民群眾也必須采取應(yīng)對的政策和措施來推動地下水污染的治理。

3.2.1 大力宣傳水資源保護(hù)

水資源是人們生產(chǎn)生活不可或缺的重要資源之一。因此，為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)水資源的目的，人們必須明確對水資源重要性的認(rèn)知，要從生活中的一點(diǎn)一滴做起，避免水資源受到污染。眾所周知，水資源并不是取之不盡用之不竭的資源，所以要加強(qiáng)水資源知識的宣傳，讓公眾意識到節(jié)水的重要性，并樹立起保護(hù)水資源的意識；同時(shí)加強(qiáng)關(guān)于地下水的教育和宣傳，讓公眾認(rèn)識到自己哪些行為會對地下水造成污染，從而盡量避免污染行為的發(fā)生，以此推動水資源保護(hù)工作的順利開展。

3.2.2 明確地下水相關(guān)的法律法規(guī)

目前，在我國實(shí)行的水資源相關(guān)法律法規(guī)中，包括《水法》、《水污染防治法》、《水土保持法》等，都對地下水資源的保護(hù)都有相關(guān)的規(guī)定和條例，但經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這些規(guī)定的大多是對地下水水量的保護(hù)，而對于地下水的水質(zhì)和污染則幾乎沒有相關(guān)的明確規(guī)定。所以，只有完善了相關(guān)的法律法規(guī)才能真正保障地下水污染的治理。但在制定相關(guān)的法律法規(guī)時(shí)，需首先制定地下水保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，且在制定地下水保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)之后，再根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的法律法規(guī)，以此進(jìn)行地下水污染方面的監(jiān)督和控制。

3.2.3 建立完善的整體規(guī)劃體系

地下水的污染與土地的規(guī)劃利用緊密相關(guān)，主要是指土地活動時(shí)造成的污染會對地下水起到重要影響。因此，在城市的土地規(guī)劃過程中，必須要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，規(guī)劃土地時(shí)不僅要考慮城市的發(fā)展，還需要全面考慮城市的自然生態(tài)和地下水資源。同時(shí)，在進(jìn)行土地規(guī)劃時(shí)要完善整體的統(tǒng)籌規(guī)劃，禁止與城市職能無關(guān)的工廠或企業(yè)進(jìn)入城市占用土地，尤其是在生產(chǎn)過程中會造成環(huán)境污染和地下水污染的企業(yè)；要大力推動相關(guān)企業(yè)搬遷，合理規(guī)劃工廠用地；同時(shí)對于城市中的生活飲用水源區(qū)域要展開大力保護(hù)，而對于任何企業(yè)、工廠和居民區(qū)的選址都要進(jìn)行嚴(yán)格的整體性規(guī)劃，以加強(qiáng)對地下水資源的保護(hù)。

3.2.4 建設(shè)地下水監(jiān)測系統(tǒng)

通常，對地下水進(jìn)行保護(hù)和治理的前提是，要對地下水的情況進(jìn)行了解以及對地下水污染進(jìn)行溯源，以此開展完善的監(jiān)測工作，這樣才能掌握水質(zhì)情況和受污染情況，才能夠幫助有關(guān)部門應(yīng)用更加優(yōu)化的對策解決地下水污染問題，目前，我國的地下水監(jiān)測仍然存在制度不完善、資金不足、設(shè)備手段落后等問題，嚴(yán)重影響了監(jiān)測和溯源的效果。因此，相關(guān)各部門要重視地下水的監(jiān)測工作，加強(qiáng)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，同時(shí)完善相關(guān)設(shè)施、手段和制度，從而推動地下水污染治理工作的高效展開。

3.2.5 構(gòu)建節(jié)水型的社會體系

地下水的保護(hù)和治理與社會生活中的每一環(huán)都息息相關(guān)，因此，為了更好的實(shí)現(xiàn)地下水污染治理，需構(gòu)建節(jié)水型社會體系。首先，要加強(qiáng)污水治理和利用，提高污水資源的再利用效率；其次，要加強(qiáng)對企業(yè)和工廠的污水處理監(jiān)督工作，鼓勵相關(guān)工廠進(jìn)行清潔生產(chǎn)，并在生產(chǎn)過程中節(jié)約用水；再次，對于農(nóng)業(yè)方面，要鼓勵農(nóng)民實(shí)施節(jié)水灌溉，同時(shí)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要盡量避免使用過量的化肥、農(nóng)藥等，以保護(hù)地下水資源的水質(zhì)；最后，加強(qiáng)城市節(jié)約用水，并大力宣傳地下水資源的重要性。由以上內(nèi)容可以看出，建設(shè)節(jié)水型社會體系可實(shí)現(xiàn)地下水的保護(hù)和污染治理的目標(biāo)。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生產(chǎn)力的提升，地下水的污染問題受到越來越多的關(guān)注。而地下水溯源技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展讓人們掌握了基本的污染源和污染途徑，在這樣的背景下開展地下水污染治理工作能得到更好的效果，從而也可以使地下水資源得到更好的保護(hù)。