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城乡污水

旗下栏目: 城乡污水 工业废水 流域治理

污染的地下水 漫长的治理期

来源:环in圈 作者: 人气: 发布时间:2019-04-01 14:37:40

地表以下地层复杂,地下水流动极其缓慢,因此,地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。一旦受到污染,即使彻底消除其污染源,也得数十年、乃至数百年才能使受污染的地下水水质得以复原。

地下水与人类的生产生活息息相关。随着工农业生产用水量不断增加、地下水的超采现象也越来越严重,造成地下水的开采不断往深度挖掘,而地下水越往深处开釆,其水位与地表水的落差也越来越大。在压力作用下,周边被污染的地表水越来越容易渗入地下水层,这使得地下水越来越容易受到污染,使得地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生了改变。

地下水污染与地表水污染有一些明显的不同:由于污染物进入含水层,以及在含水层中运动的过程比较缓慢,污染往往是逐渐发生的,若不进行专门监测,很难及时发觉;发现地下水污染后,确定污染源也不像地表水那么容易。更重要的是地下水污染不易消除。就地表水而言,在去除污染源之后,它可以在较短时期内达到净化修复的目的;而对地下水来说,即便排除了污染源,已经进入含水层的污染物仍将长期产生不良影响。

通常进入地下水的污染物是来自人类活动的生活污水和垃圾渗滤液,它们会造成地下水的总矿化度、总硬度、硝酸盐和氯化物含量的升高,有时也会造成病原体污染。工业废水的渗透会使地下水中有机和无机化合物的浓度增加。石油和石油化工产品,经常以非水相液体的形式污染土壤和地下水。一般有机污染物在地下水中含量甚微,但许多有机物毒性极大,长期污染环境,而且其降解中间产物亦会污染水体,某些中间产物甚至具有更大的毒性。

国务院印发“十三五”生态环境保护规划指出,到2020年,全国地下水污染加剧趋势得到初步遏制,质量极差的地下水比例控制在15%左右。修复地下水污染极困难。有毒的土壤会通过扬尘等暴露途径危害人体健康,而污染的地下水不仅其中所含的污染物会通过挥发等方式进入其上方的土壤,而且其所含的污染物会随着水体流动发生迁移,从而威胁到附近的地下水敏感点,甚至是地下水水源地等。


2019年全国生态环境保护工作会议上,生态环境部部长李干杰指出,2019年是新中国成立70周年,是打好污染防治攻坚战、决胜全面建成小康社会的关键一年。要扎实推进净土保卫战,贯彻落实好土壤污染防治法。认真做好农用地详查成果集成,积极稳妥推进企业用地调查。深入推进重金属行业企业排查整治,推进土壤污染综合防治先行区建设和试点。制定地下水污染防治实施方案。

目前对地下水污染修复可大致分为两类:异地处理和原位修复。异地处理是将受污染的地下水抽出运走进行处理。原位修复则是在受污染的区域采取物理隔绝或生物化学等方式对地下水体进行处理。物理隔绝是通过构筑墙体将污染水体封闭起来,防止其进一步扩散。生物化学处理包括往地下注入气体、微生物、化学试剂等对水体进行修复。

尽管采用了多项先进技术,但从国内外实践来看,目前没有哪种技术能将被污染后的地下水完全修复到污染之前的状态,而地下水修复过程漫长,需要几十年甚至上百年,由此带来的高成本可想而知。国外有个典型案例,从20世纪80年代末开始的圣费尔南多盆地地下水治理项目。

圣费尔南多盆地储藏着大量的地下水,是整个洛杉矶市饮用水的重要来源。工业活动导致圣费尔南多盆地地下水自1980年便出现挥发性有机物污染。洛杉矶水电局正在实施圣费尔南多盆地修复计划,来应对之前泄露的有害物质,恢复并保护这一主要水资源。

项目背景 

1 圣费尔南多盆地介绍 

圣费尔南多盆地 (San Fernando Basin,SFB) 位于圣费尔南多流域(San Fernando Valley) 的下方,储藏着大量的地下水,其属于上洛杉矶河流域(Upper Los Angeles River Area, ULARA)众多盆地之一,储存的地下水是整个洛杉矶市饮用水的重要来源。正常降水期间,圣费尔南多盆地可为洛杉矶提供14%的饮用水,在长期干旱期间,由于外来水资源受限,其对洛杉矶饮用水的供给可达到30%。洛杉矶市面积465平方英里,常驻人口近400万,年平均耗水量约为2,150亿加仑。人均每日用水量为104加仑,约为四浴缸的水量。

作为地下水的主要来源,圣费尔南多盆地9个井场共有115口地下水井。井场就是钻井入地下蓄水层,开采可用地下水的一个区域。洛杉矶水电局(Los Angeles Department of Water and Power, LADWP)在盆地中的地下水开采井超过70%都受到各种污染物的影响,导致地下水相比历史供应量减少50%。目前只有约30口井可靠运行。洛杉矶水电局(LADWP)正在实施一项计划——圣费尔南多盆地修复计划(the SFB Remediation Program),来应对之前泄露的有害物质,恢复并保护这一主要水资源。

该计划修复目标如下:

通过减少污染物暴露,保护公众健康和环境

防止污染物迁移对当地地下水的进一步影响

清除受影响区域和邻近地下水域中的污染物

恢复圣费尔南多盆地水资源有益利用和原计划供应容量

在未来发生干旱或突发事件时,随着洛杉矶市对外来水资源的依赖程度逐步降低,本地地下水的可用性变得更加重要。恰当的处理污染物从而恢复盆地的历史容量,并充分利用其地下水,以及通过回灌再生水至地下水层和雨水补充地下水等方面的努力,将有助于洛杉矶市实现其目标——即到2035年,洛杉矶本地水源供应解决50%城市饮用水需求。

2 费尔南多盆地历史和污染程度 

圣费尔南多盆地地下水污染主要是由于飞机制造业所使用危险化学品的储存,使用和处置不当,20世纪40年代的商业和重工业活动也造成了地下水污染。一些潜在的责任方尚在追责中。自从1980年圣费尔南多盆地地下水出现挥发性有机物(Volatile Organic Compound, VOC)污染,洛杉矶水电局、伯班克水电局(Burbank Water and Power) 和格兰岱尔水电局 (Glendale Water and Power) 一直在与州和联邦机构进行区域合作,对圣费尔南多盆地中的人为污染物进行控制和修复。挥发性有机物(VOCs)污染成为解决圣费尔南多盆地水资源问题的主要难题,其中包括三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)、六价铬、1,4-二恶烷、1,2,3-三氯丙烷(TCP)、正亚硝基二甲胺(NDMA)、高氯酸盐和其它污染物。

[1]:圣费尔南多地下水盆地多种污染物和污染羽流

图例[2]显示了2014年美国环境保护局(EPA,以下简称环保局)绘制的圣费尔南多盆地污染范围和受影响的地下水面积。该区域被描述为“污染羽” (Contaminant plume)。污染羽从污染源开始并扩散,取决于污染物的特性和蓄水层的特征。图中的着色点代表洛杉矶水电局的抽水井,大多位于污染羽范围内或在污染范围附近。污染羽长度约为12英里,主要显示了圣费尔南多盆地两种污染物,即三氯乙烯和四氯乙烯。

[2]:主要污染物羽流:三氯乙烯和四氯乙烯(2014)

修复治理工程 

1 昔日修复工作 

从20世纪80年代末开始,美国环保局(EPA)对圣费尔南多流域地下水的挥发性有机物(VOC)进行了一项全面的修复调查,之后通过环保局的超级基金计划开始治理污染地下水。地方、州和联邦机构与洛杉矶市、伯班克市和格兰岱尔市一直在共同合作调查、修复污染,如图例[3]、[4]所示。

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