水利水電工程施工場地地下水污染的控制與修復研究

關(guān)鍵詞：地下水污染控制；污染修復；遷移方程；原位修復

中圖分類號：X523 文獻標志碼：B．‘‘_-‘刖昌

水利水電工程施工過程中會產(chǎn)生大量廢水、廢氣和廢棄物等排放，其中含有化學物質(zhì)和重金屬等污染物。這些污染物可能通過滲漏或泄漏進入地下水體，引發(fā)地下水污染問題。如果不及時對污染的水資源采取控制和修復措施，將會直接危害人們的身體健康。對此，劉佩貴‘1 3等人以原位生物修復技術(shù)為基礎(chǔ)，利用管井和復合井展開對地下水污染治理效果的研究，結(jié)果表明，在地下水流速相同的條件下，管井去除污柒物的時間要比復合井短，但是復合井的污染物去除效果要優(yōu)于管井。陳靂華‘2 3等人利用GMS（ Groundwater Modeling System）軟件對不同控制措施下的地下水污染阻隔效果展開了深入研究，并分析含水層滲透性對阻隔效果的影響。研究結(jié)果顯示，當含水層滲透性較低時，抽水井對地下水污染的阻隔效果最好；當含水層滲透性較高時，防滲墻起到的作用最顯著。

在參考了大量相關(guān)研究資料后，此研究基于對水利水電工程施工場地地下水污染機制的深入分析，提出了綜合的控制與修復措施。通過實地考察，制定了原位與異位修復策略，并在某大型水利水電施工場地實施了為期28天的修復實驗。結(jié)果顯示，地下水中苯的濃度顯著降低，污染物去除率高達98%，驗證了所提方法的有效性。

1地下水污染機制分析

1.1地下水污染現(xiàn)狀分析

與其他場地地下水污染不同的是，水利水電工程施工場地具有污染濃度高、污染物遷移快等特點，污染物種類分為有機化學污染、無機重金屬污染或者組合污染，使其治理起來難度較大。施工過程中的動態(tài)改變、工程現(xiàn)場的特殊性以及潛在的污染源都可能對地下水質(zhì)量產(chǎn)生影響。施工現(xiàn)場常見的污染源包括油品、化學品、建筑材料殘留等。這些物質(zhì)可能通過泄漏、滲漏以及工藝活動導致的廢水排放進入地下水體，引發(fā)污染。此外，長時間的施工和運營期對地下水質(zhì)量的要求以及地質(zhì)條件的特殊性也增加了管理與修復的難度。因此，深入了解水利水電工程施工背景下地下水污染的現(xiàn)狀，為采取有效的防控和修復措施提供科學依據(jù)，以保障地下水資源的質(zhì)量和可持續(xù)利用。

1.2地下水污染的主要化學特征

水利水電工程施工場地因施工活動和材料使用，面臨高濃度污染物和快速遷移問題，污染物包括有機化學物和無機重金屬。施工范圍廣、深度大，傳統(tǒng)治理方法可能不適用，需科研創(chuàng)新提出針對性治理方案。分析地下水污染化學特征，為治理與修復提供科學依據(jù)。

（1）金屬物質(zhì)污染地下水化學特征：土壤中原有金屬物質(zhì)及施工排放的重金屬廢水，其溶解性受包氣帶性質(zhì)影響。一旦進入地下水，金屬離子不會降解，而是根據(jù)環(huán)境條件呈現(xiàn)不同形態(tài)。例如，鐵元素在地下水中常以三價鐵和亞鐵離子存在，其含量和比例受層帶變化、地區(qū)差異和水文條件影響，主要與地下水的還原性和氧化性強度相關(guān)。

（2）有機物污染地下水化學特征：自然界中，植物腐爛分解及其分泌物在土壤中形成金屬絡(luò)合物，影響地下水的氧化作用和pH值。當金屬絡(luò)合物進入地下水，可能形成疏水性或非水相化合物，這些化合物含有稠環(huán)芳烴，不溶于水，吸附能力強，密度小于水，因此常漂浮在水面。

1.3地下水中污染物的遷移

（1）地下水流動特性分析：當溶解性污染物進入到地下水中時，在對流和擴散的作用下，污染物將會發(fā)生傳質(zhì)現(xiàn)象。此時地下水流動特征滿足達西定律，如式（1）所示：

為了精準預估污染物遷移方向，需測定地下水流動方向。方法包括確定三角形檢測點、標注水位、繪制等值線，垂直于等值線的方向即流動方向。因季節(jié)變化，需不定時檢測以更新流動方向。

（2）包氣帶污染物遷移：通過蒸發(fā)、溶解和重力作用實現(xiàn)。液相污染物遷移受溫度影響，氣相擴散系數(shù)波動，滲透系數(shù)為變量，導致遷移延遲，主要因溶解和吸附作用。

2地下水污染控制與修復方案

2.1現(xiàn)場調(diào)查

為了使水利水電工程施工場地地下水污染得到有效控制與修復，需要事先對現(xiàn)場環(huán)境進行實地走訪，然后給出有針對性的建議和修復方案。走訪過程主要明確該區(qū)域地下水的污染程度、污染特征、形成原因、遷移方向以及遷移速度等?？稍谶x定污染區(qū)域后，對該區(qū)域內(nèi)的土壤進行鉆孔，同時提取土壤和地下水的樣本，并對蓄水層展開水力試驗等等。根據(jù)實地走訪調(diào)查結(jié)果，確定該區(qū)域的具體修復方向和修復方案。這里需要注意的是，在現(xiàn)場調(diào)查過程中應(yīng)將可能發(fā)生的所有影響因素考慮在內(nèi)，確保最終取得理想的修復結(jié)果。

2.2地下水污染修復策略

2.2.1原位修復技術(shù)

（1）污染源頭添加清洗液：將稀釋后的清洗液快速倒人污染地下水中，通過融化和轉(zhuǎn)移作用，使污染物集中，再進行提取和凈化。適用于含有機污染物和有機化學物質(zhì)的地下水，同時具有較強的適應(yīng)性，可與其他類型的修復技術(shù)一同使用。

（2）源氣振蕩技術(shù)：適用于透水性好的污染區(qū)域，特別是揮發(fā)性污染物，通過好氧降解和物理蒸發(fā)進行修復，修復效率高，抑制效果好。

（3）原點反射區(qū)修復技術(shù)：通過注入反射劑生成烯烴復分解反射壁，溶解有機污染物并阻隔其遷移，適用于有機污染物的地下水。

2.2.2異位修復技術(shù)

（1）地下水污染區(qū)域土壤開挖方法：當被污染的地下水區(qū)域面積較小時，可直接將污染土壤挖掘出來，并采用相關(guān)技術(shù)對污染的地下水和土壤進行修復。

（2）被污染地下水抽取一處理方法：抽取污染地下水，經(jīng)過修復后回注，適用于各種污染物，特別是大面積污染，可快速降低污染物濃度，可結(jié)合化學物質(zhì)加速溶解。

2.2.3技術(shù)經(jīng)濟比較

評估不同地下水污染修復技術(shù)的適宜性和經(jīng)濟性見表1。

針對重金屬污染的地下水，采用土壤開挖或抽取處理地下水的方法。對于有機污染，推薦使用添加清洗液、源氣振蕩或原點反射區(qū)修復技術(shù)。

3實例分析

在此次實例分析中，采用了被污染地下水抽取一處理方法來應(yīng)對該大型水利水電施工場地的地下水污染問題。這種方法通過抽取受污染的地下水并進行處理，有效地去除了水中的重金屬、化學物質(zhì)、苯和總石油碳氫化合物（TPH）。該處施工場地地下水水位較高，在1.6公尺到2.8公尺之間不等，污染物經(jīng)過土壤的滲透作用，已經(jīng)嚴重污染當?shù)氐叵滤Y源，且隨著施工的不斷進行。在地下水被污染的區(qū)域選取8個地點，分別設(shè)立8個監(jiān)測井，監(jiān)測井布置位置見圖1。

利用所提方法對污染地下水進行28天的治理修復后，對比修復前后8個監(jiān)測井中苯的污染濃度，結(jié)果如圖2（a）所示。同時，對比修復前與第28天的苯污染濃度，從而得到所提方法的去除率，結(jié)果如圖2（b）所示。

從圖2（a）中看出，所有監(jiān)測井中苯的污染濃度均顯著下降，靠近污染中心的監(jiān)測井1，其苯濃度從236mg/L下降到5.36mg/L，而距離污染中心最遠的監(jiān)測井5，其苯濃度從135mg/L下降到4.34mg/L。這表明被污染地下水抽取一處理方法能夠有效去除苯，控制污染程度的加深和污染面積的擴大，使水質(zhì)逐漸達標。圖2（b）顯示，經(jīng)過28天的治理修復后，污染地下水中苯的去除率均在98%以上，實現(xiàn)了高效去除，對凈化污染水質(zhì)起到了積極作用。除了苯，其他污染物的去除效果也得到了顯著提升，例如重金屬的去除率達到了95%，化學物質(zhì)的去除率達到了92%，TPH的去除率達到了97%。綜上所述，被污染地下水抽取一處理方法在此次實例分析中表現(xiàn)出了良好的污染控制與修復效果，不僅有效去除了苯，還顯著改善了其他污染物的濃度，使得地下水水質(zhì)得到了全面提升。

4結(jié)束語

水利水電施工場地的地下水受到污染，具有治理難度大、周期長的特點。為此，文章針對水利水電施工場地地下水污染的治理難題，通過深入分析污染機制，明確了污染現(xiàn)狀、主要化學特征及污染物遷移規(guī)律。基于此，文章提出了針對性的地下水污染控制策略與修復策略，地下水的修復涵蓋了原位修復與異位修復兩大方面。為驗證這些策略的實際效果，在某水利水電施工場地進行了為期28天的修復實驗。實驗結(jié)果顯示，應(yīng)用文章提出的方法后，地下水中苯的污染濃度顯著下降，證明了所提方法在去除污染物方面的高效性。這一成果不僅為水利水電施工場地的地下水污染治理提供了有效的技術(shù)方案，也展現(xiàn)了在實際應(yīng)用中的顯著成效。