環(huán)境地質(zhì)中地下水污染防控技術(shù)研究

摘要：在當(dāng)前的地質(zhì)環(huán)境中，地下水污染已成為了一項重要的環(huán)境問題，對人類健康、生態(tài)平衡、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面都產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響。地下水污染來源于多種渠道，因而在防控方面難度較高?；诖?，[ 4]"介紹了地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的現(xiàn)狀與危害，分析了現(xiàn)有的物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域的防控技術(shù)，進(jìn)而從識別分析污染源、制訂[ 5]"治理方案、配合使用多種技術(shù)、監(jiān)測評估治理結(jié)果等方面分析了防控技術(shù)的綜合應(yīng)用，最后對未來的創(chuàng)新發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：環(huán)境地質(zhì) 地下水 污染 防控技術(shù)[86]

Research on Groundwater Pollution Prevention and Control Technology in Environmental Geology

ZHAO Kang¹ LI Zhan¹ LIU Yuan¹ NIE Xikun²

1.Shandong Lukan Geological Engineering Co.， Ltd.， Weifang， Shandong Province， 261021 China;2. The Fourth Geological and Mineral Exploration Institute of Shandong Province， Weifang， Shandong Province， 261021 China

Abstract： In the current geological environment， groundwater pollution has become an important environmental problem， which has a great negative impact on human health， ecological balance， economic development and other aspects. Groundwater pollution comes from various channels， making it difficult to prevent and control. Based on this， this paper introduces the current situation and hazards of groundwater pollution in geological environment， and analyzes the existing prevention and control technologies in physical， chemical and biological fields. Furthermore， the comprehensive application of prevention and control technology is analyzed from the aspects of identification and analysis of pollution sources， formulating treatment plans， cooperating with the use of various technologies， monitoring and evaluating treatment results， and finally prospects for future innovative development were made.

Key Words： Environmental geology; Groundwater; Pollution; Prevention and control technology

地下水是地球上最重要的淡水資源構(gòu)成之一，與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。但是，隨著近年來城市化和工業(yè)化進(jìn)程的日益加快，地質(zhì)環(huán)境中的地下水污染問題也更為嚴(yán)峻。例如[ 7]"：生活污水、農(nóng)藥化肥殘留水、工業(yè)廢水等未經(jīng)處理就直接排放到自然環(huán)境中，不但對生態(tài)環(huán)境造成了污染，而且也大大影響了地下水的水質(zhì)。地下水污染對人類飲用水安全有著嚴(yán)重的威脅，還容易造成土壤質(zhì)量下降與生態(tài)平衡破壞，因此，必須要采取有效的技術(shù)進(jìn)行防控。

1地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的現(xiàn)狀

當(dāng)前，地下水污染已成為全球范圍內(nèi)備受矚目的環(huán)境問題，呈現(xiàn)出一定的地域性和行業(yè)性特征，不同區(qū)域的污染程度和污染源存在明顯的差異。華北地區(qū)工業(yè)密集、城市化進(jìn)程加快，工業(yè)廢水排放和城市化帶來的污染物排放成為了地下水污染的主要來源。東北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，化肥和農(nóng)藥的過量使用導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇了地下水污染。西北地區(qū)氣候干旱、蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水易受到土壤鹽分和礦物質(zhì)溶解的影響^[1]。

地下水污染的主要來源多種多樣，工業(yè)廢水排放中含有的重金屬、有機(jī)物等有害物質(zhì)，農(nóng)業(yè)面源污染通過地表徑流和土壤滲透將化肥、農(nóng)藥等污染物帶入地下水系統(tǒng)。

2地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的危害

地下水污染對人類社會與自然環(huán)境造成的危害不容忽視。對人類健康而言，飲用受污染的地下水可能引發(fā)一系列嚴(yán)重疾病，對人體組織器官與功能可能造成一定的損害。[A9]

地下水污染對生態(tài)環(huán)境的危害同樣深遠(yuǎn)。污染物質(zhì)進(jìn)入地下水系統(tǒng)后，會沿著水流擴(kuò)散。某些敏感物種可能因無法適應(yīng)污染物的存在而面臨滅絕風(fēng)險，這會導(dǎo)致生物多樣性減少和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡。

3地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的防控技術(shù)

3.1物理技術(shù)

以下是常用的地下水污染防控的物理技術(shù)。（1）吸附法是利用活性炭、陶粒等高效吸附劑直接對地下水中的污染物進(jìn)行吸附處理，能有效捕捉并固定污染物，從而凈化水質(zhì)。（2）過濾法是通過砂濾、膜分離等手段，實現(xiàn)污染物的物理截留。其中：砂濾利用不同粒徑的砂層對水中的懸浮物、膠體等進(jìn)行攔截。（3）逆滲透技術(shù)等膜分離技術(shù)是利用半透膜的選擇透過性，只允許水分子通過，將溶解的固體、有機(jī)物、細(xì)菌等雜質(zhì)截留在膜的一側(cè)^[2]。（3）電脫鹽法是通過施加電場，使水中的離子在電場作用下定向移動，實現(xiàn)鹽分與其他物質(zhì)的分離。（4）氣體抽提法是針對揮發(fā)性有機(jī)物污染的一種有效手段，其利用真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓，誘導(dǎo)受污染區(qū)域的氣流，將揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗖⒊樘嶂恋孛?，隨后進(jìn)行凈化處理。

3.2化學(xué)技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)在地下水污染的防控中發(fā)揮著重要的作用。（1）氧化還原法是一種高效的地下水污染處理技術(shù)，利用過氧化氫、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑將地下水中的有機(jī)污染物氧化為無害或低毒物質(zhì)。其中：氧化劑能夠與污染物發(fā)生反應(yīng)，改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)。（2）沉淀法是通過向地下水中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，使污染物轉(zhuǎn)化為不溶性固體沉淀下來，常用于處理含重金屬離子的地下水。沉淀劑的選擇取決于污染物的種類和性質(zhì)，例如：硫化物沉淀劑可以與重金屬離子反應(yīng)生成難溶的硫化物沉淀。（3）中和法是利用酸堿中和反應(yīng)調(diào)節(jié)地下水的pH值，使污染物發(fā)生轉(zhuǎn)化或沉淀。例如[A10]"：對于酸性礦井水，可以加入堿性物質(zhì)（如石灰乳）進(jìn)行中和，提高水的pH值，去除水中的硫酸等酸性物質(zhì)。（4）離子交換法是利用離子交換樹脂的選擇性吸附能力，去除地下水中的離子污染物。離子交換樹脂具有特定的離子交換基團(tuán)，能夠吸附并置換出地下水中的有害離子，去除水中的特定離子污染物。

3.3生物技術(shù)

生物技術(shù)具有環(huán)境友好性和高效性的特點，是一種生態(tài)效益較強(qiáng)的污染防控技術(shù)。（1）生物降解法是利用微生物的代謝活動，將地下水中的有機(jī)污染物分解為無害物質(zhì)^[3]。這些微生物能夠利用污染物作為碳源和能源，通過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，將復(fù)雜的有機(jī)物逐步降解為二氧化碳、水和生物質(zhì)等無害物質(zhì)。（2）生物吸附法是利用微生物或其代謝產(chǎn)物對污染物的吸附能力，去除地下水中的重金屬和其他有毒物質(zhì)。微生物細(xì)胞表面具有多種官能團(tuán)，如羧基、羥基、磷酸基等，能夠與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合或螯合作用，將其吸附在細(xì)胞表面。

4地質(zhì)環(huán)境中地下水污染防控技術(shù)的綜合應(yīng)用

4.1識別分析污染源

地下水污染防控技術(shù)的綜合應(yīng)用始于對污染源的精準(zhǔn)識別與分析。針對不同類型的污染源，需要采取不同的識別方法。例如[A11]"：對于工廠廢水排放口、垃圾填埋場等點源污染，可以采用現(xiàn)場勘查與監(jiān)測相結(jié)合的方法：先通過實地考察確定污染源的地理位置、排放規(guī)模與排放方式；隨后利用水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備對排放的廢水取樣分析，明確主要污染物種類和濃度；再結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)，直觀展示污染源的空間分布，為污染防控提供精準(zhǔn)定位。

非點源污染的識別更加復(fù)雜，來源廣泛且分散。農(nóng)業(yè)面源污染主要源于農(nóng)藥、化肥的過量使用與農(nóng)田徑流，可以通過收集并分析農(nóng)田土壤、灌溉水與徑流水樣，評估其對地下水的潛在威脅。城市雨水徑流污染與城市化進(jìn)程中的地表硬化、雨水收集系統(tǒng)不完善等因素有關(guān)。識別這類污染時，需關(guān)注城市雨水的收集、處理和排放過程，在此基礎(chǔ)上，綜合考慮地質(zhì)條件、水文地質(zhì)特征等因素，分析污染物在地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

4.2制訂治理方案

在制[ 13]"訂地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的治理方案時，需要綜合考慮污染源性質(zhì)、地下水流動特征、地質(zhì)條件等多種因素。首先，明確污染源的性質(zhì)。對于重金屬、有機(jī)物或硝酸鹽等不同類型的污染物，采用針對性的處理方法。例如[A14]"：重金屬污染可以采用沉淀法或離子交換法；有機(jī)物污染更適合生物降解法。其次，要深入了解地下水流動特征，分析地下水流速、流向與水動力條件，預(yù)測污染物在地下水中的擴(kuò)散范圍和趨勢^[4]；確定治理區(qū)域的大小和形狀，選擇合適的井位和抽水量；關(guān)注地質(zhì)條件，地質(zhì)構(gòu)造、巖性、水文地質(zhì)參數(shù)等都會影響污染物的遷移和轉(zhuǎn)化。例如[A15]"：在滲透性較強(qiáng)的地層中，污染物可能迅速擴(kuò)散；在低滲透性地層中，污染物可能長期滯留。因此，在[A16]"制訂治理方案時，需要根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整處理策略。[A17]"制訂地下水污染治理方案是一個復(fù)雜精細(xì)的過程，需要綜合運用多種技術(shù)手段和方法，制定出更加科學(xué)、合理且有效的治理方案。

4.3配合使用多種技術(shù)

在地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的綜合防控中，要合理配合使用多種處理技術(shù)，以取得更佳的效果。例如[A18]"：采用抽水、曝氣等物理方法，去除地下水中的懸浮物和部分溶解物質(zhì)，改善水質(zhì)條件。通過抽水系統(tǒng)，將受污染的地下水抽出地面，利用重力或壓力差實現(xiàn)污染物的初步分離。將高分子材料與生物處理相結(jié)合，形成獨特的處理體系。高分子材料具有優(yōu)良的吸附性能，能夠有效去除水中的有機(jī)物、重金屬等污染物，將其作為生物載體的介質(zhì)，可以促進(jìn)微生物的生長和繁殖，提高生物處理效率，利用微生物的代謝活動進(jìn)一步降解有機(jī)物。還可以在物理處理后實行化學(xué)方法修復(fù)，在物理處理去除大部分懸浮物和溶解物質(zhì)后，采用化學(xué)氧化、沉淀、離子交換等化學(xué)方法，針對殘留污染物繼續(xù)深度處理。例如[A19]"：利用過氧化氫等氧化劑，將有機(jī)污染物氧化為無害物質(zhì)。或者通過加入沉淀劑，使重金屬離子轉(zhuǎn)化為難溶沉淀物，實現(xiàn)污染物的有效去除。

4.4監(jiān)測評估治理效果

在地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的綜合防控過程中，監(jiān)測評估治理效果是保證治理成效的必要措施。這一環(huán)節(jié)主要包括水質(zhì)監(jiān)測與工程效果評估，以及治理措施的及時調(diào)整與優(yōu)化。

水質(zhì)監(jiān)測是評估治理效果的基礎(chǔ)，在治理區(qū)域的不同位置設(shè)置監(jiān)測井，定期采集地下水樣本，送至專業(yè)實驗室進(jìn)行水質(zhì)分析。分析內(nèi)容包括污染物的種類、濃度與水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢，為評估治理效果提供直接的依據(jù)，直觀反映治理措施是否有效、污染物濃度是否有所降低。

工程效果評估是對整個治理過程的系統(tǒng)性回顧，對比治理前后的水質(zhì)數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)條件、污染源特性等因素，綜合分析治理工程是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)^[5]，發(fā)現(xiàn)治理過程中存在的問題和不足，為后續(xù)治理措施的調(diào)整提供依據(jù)。

在監(jiān)測評估的基礎(chǔ)上，及時調(diào)整與優(yōu)化治理措施。當(dāng)發(fā)現(xiàn)治理效果不佳或污染物濃度反彈時，立即分析原因，并且根據(jù)分析結(jié)果及時調(diào)整治理策略，確保治理效果的持續(xù)穩(wěn)定。

5結(jié)語

地質(zhì)環(huán)境中地下水污染的嚴(yán)峻現(xiàn)狀已經(jīng)帶來了廣泛的危害，引起了社會各界的廣泛關(guān)注。目前，在地下水污染防治領(lǐng)域，運用多種物理防控技術(shù)、化學(xué)防控技術(shù)和生物防控技術(shù)，均可以取得較為顯著的治理成效。但是，由于地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，污染形勢也日益嚴(yán)峻，因此，需要綜合運用多種技術(shù)方法，提高地下水污染防控與治理的效果，為地下水資源的安全提供保障。

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