摘要：綜述巖溶水系統(tǒng)石油烴污染治理技術(shù),分析曝氣、化學(xué)氧化、微生物修復(fù)、水力截獲等技術(shù)的特點(diǎn),提出多種治理技術(shù)綜合運(yùn)用能降低成本,提高治理效率;地下水污染治理應(yīng)在水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,與土壤的修復(fù)及地表水的截流同時(shí)進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：巖溶水系統(tǒng);石油烴污染;治理技術(shù)

巖溶含水層的含水性和導(dǎo)水性較好,使得巖溶地下水類(lèi)水源地成為許多地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水和生活飲用水水源。因而在該類(lèi)水源地及其附近常常分布許多大型工業(yè)基地,如石油化工基地。隨著這些石化基地的建成和發(fā)展,一些巖溶地下水水源地受到油類(lèi)的嚴(yán)重污染。但是,其介質(zhì)的復(fù)雜性使得治理工作存在很大困難,導(dǎo)致水質(zhì)進(jìn)一步惡化,并帶來(lái)一系列的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題[1]。

針對(duì)巖溶水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和特殊性,各國(guó)有關(guān)專(zhuān)家開(kāi)展了一系列深入細(xì)致的研究工作,并在石油烴污染治理的曝氣技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)、微生物治理技術(shù)、水力截獲技術(shù)以及地下綜合治理技術(shù)等方面取得了一定的研究成果。

1　曝氣技術(shù)

曝氣技術(shù)(Airsparging,AS)也稱(chēng)為生物注氣技術(shù)(Bioventing),是治理巖溶水系統(tǒng)石油烴污染的有效技術(shù)之一。

曝氣技術(shù)的原理是將空氣通過(guò)曝氣井直接注入被石油烴污染的含水層,借助空氣中的氧與污染物作用以及氣泡在地下水中的運(yùn)移從而達(dá)到降解及去除污染的目的。同時(shí)污染含水層的曝氣也會(huì)提高地下水中的溶解氧,大大促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)與凈化。

地下水曝氣是一種有效的原位修復(fù)技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)與其他治理技術(shù)(水力截獲、化學(xué)氧化等)相比,具有成本低、效率高和原位操作的顯著優(yōu)勢(shì)。因此,雖然AS技術(shù)運(yùn)用還不到10年,其在1982~1999年美國(guó)地下水污染“超級(jí)基金”治理項(xiàng)目中所占的比例為51%,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了其他地下水原位修復(fù)技術(shù)[2-3],并很快成為地下水石油烴污染治理技術(shù)的首選[4]。

曝氣技術(shù)發(fā)展分兩個(gè)階段,即老技術(shù)和新技術(shù)階段。老技術(shù)與城市污水二級(jí)處理曝氣池的原理相類(lèi)似,它僅把空氣注入到井中的水柱里,空氣主要在井里水柱中運(yùn)動(dòng),只有很少一部分通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入含水層,所以注入的空氣基本上不與含水層介質(zhì)中吸附態(tài)和殘余液態(tài)的石油烴接觸,因此去除效果很差。新的技術(shù)是在較高的壓力下,把空氣注入到地下水面以下,將水從含水層介質(zhì)中排出,使空氣暫時(shí)充滿其孔隙,注入的空氣與介質(zhì)的吸附態(tài)和殘余液態(tài)的石油烴直接接觸,通過(guò)揮發(fā)和生物降解使其去除。

自20世紀(jì)90年代AS開(kāi)始被研究以來(lái),國(guó)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)研究。目前已有的AS技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究表明:AS技術(shù)對(duì)于飽和土壤和地下水的修復(fù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。Johnston[5]等在澳大利亞西部的Kwinana現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地研究,汽油的泄漏污染了含水層,研究發(fā)現(xiàn)空氣噴射3d后大部分有機(jī)物被去除。Benner[6]等在美國(guó)芝加哥附近運(yùn)用AS技術(shù)對(duì)砂質(zhì)土壤和地下水進(jìn)行去除甲苯、乙苯、二甲苯(簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)EX)的研究,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)大約有20~140kg的污染物(占總量的0.2%~6%)通過(guò)揮發(fā)得以去除。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的CO2量預(yù)測(cè)大約有54kg的污染物(占總量的8%~23%)通過(guò)有氧生物降解被完全礦化。另外,現(xiàn)場(chǎng)TEX濃度下降了88%,而且97%以上的TEX去除是由于有氧生物降解的作用。Murray[7]等在美國(guó)杰克遜維爾的海軍航空站建立了5個(gè)AS小試基地�，F(xiàn)場(chǎng)的主要污染物是苯系物。觀測(cè)發(fā)現(xiàn):空氣影響區(qū)域的半徑范圍是9~12m,水中的溶解氧從零增加到6~7mg/L,CO2從150mg/L降至20~50mg/L,有機(jī)物去除速率為4.5~27.2g/d。這5個(gè)基地的實(shí)驗(yàn)表明AS對(duì)于地下水中污染物的去除非常有效。

我國(guó)學(xué)者王志強(qiáng)[8]等在石油開(kāi)采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)也考察了地下水石油污染曝氣治理效果。結(jié)果表明,現(xiàn)場(chǎng)土壤地質(zhì)條件對(duì)曝氣氣流分布影響很大,氣流分布并不與曝氣井為軸對(duì)稱(chēng),曝氣井左側(cè)影響距離達(dá)6m,右側(cè)僅為4m;經(jīng)過(guò)40d的連續(xù)曝氣,在氣流分布密度大的區(qū)域,石油去除率高達(dá)70%,而在氣流分布稀疏的區(qū)域,石油去除率只有40%,曝氣影響區(qū)地下水石油平均去除率為60%;對(duì)曝氣前后地下水中石油組分進(jìn)行色質(zhì)聯(lián)機(jī)分析,表明石油去除效果與石油組分及其性質(zhì)有關(guān),揮發(fā)性高的石油組分容易揮發(fā)去除,而揮發(fā)性低的石油組分難于揮發(fā)去除,因此地下水石油污染曝氣治理存在“拖尾效應(yīng)”。

在近十幾年中,AS已發(fā)展成為一項(xiàng)治理地下水石油烴污染的重要技術(shù)。但是,AS技術(shù)的應(yīng)用研究比其理論研究要廣泛得多,AS模型的研究仍處于發(fā)展的初期,今后應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究,以?xún)?yōu)化AS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2　化學(xué)氧化技術(shù)

化學(xué)氧化是近年來(lái)提出的能夠有效處理地下水中石油烴污染的一種技術(shù)。實(shí)踐證明,化學(xué)氧化技術(shù)可作為自然生物降解和微生物修復(fù)之前的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)而有效的預(yù)處理方法[9]。

目前該技術(shù)所用的氧化劑主要是臭氧(O3)和二氧化氯(ClO2)。

2.1　臭氧氧化技術(shù)

臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑,在去除地下水中有毒有害污染物質(zhì)方面已得到廣泛的應(yīng)用。

臭氧氧化技術(shù)作用的機(jī)理是通過(guò)各種物理化學(xué)、生物化學(xué)作用,將地下水中不同的復(fù)雜物質(zhì)變?yōu)楹?jiǎn)單物質(zhì),將非極性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性有機(jī)物,將有色有機(jī)物轉(zhuǎn)換為無(wú)色有機(jī)物,將高分子有機(jī)物變?yōu)榈头肿佑袡C(jī)物,將具有低生物降解性能的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楦呱锝到庑阅艿挠袡C(jī)物,將親水性的有機(jī)膠體轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷砸啄圻^(guò)濾的無(wú)機(jī)物。

臭氧氧化過(guò)程主要受臭氧投加量、接觸反應(yīng)時(shí)間等條件的影響。于勇[10]等采用臭氧處理技術(shù)對(duì)大武水源地堠皋某井水進(jìn)行了除油試驗(yàn)。試驗(yàn)表明水中油的含量隨著臭氧加入量的增大而減少,但臭氧投加量大于7mg/L后,變化幅度減小,再增加臭氧量不經(jīng)濟(jì),因此取最佳臭氧投加量為7mg/L。保持此投加量,接觸時(shí)間1d時(shí)去除率只有26%,接觸時(shí)間2d以上時(shí)去除率明顯增大,當(dāng)接觸時(shí)間增大到6d后,去除率達(dá)到55%,臭氧已經(jīng)充分與油反應(yīng),再繼續(xù)增大接觸反應(yīng)時(shí)間已無(wú)實(shí)際意義。所以,在利用臭氧去除地下水石油烴類(lèi)污染物的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中,上述兩因素是應(yīng)該首要考慮的。

臭氧的強(qiáng)氧化能力很強(qiáng),它能很容易打斷烯烴、炔烴類(lèi)有機(jī)物的碳鏈結(jié)合鍵,使其部分氧化后組合成新的化合物。金彪[11]等利用O3對(duì)淄博市大武水源地受石油污染的地下水進(jìn)行了氧化處理,石油的平均質(zhì)量濃度由進(jìn)水的6.51mg/L減少到2.67mgL,平均去除率為59.0%。Nimmer[12]等利用O3對(duì)處受石油污染的地下水進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù),4個(gè)月后苯、甲苯、乙苯、二甲苯和萘的降解率分別達(dá)87.8%~99.6%,74.5%~91.1%,73.6%~97.3%32.2%~96.2%和80%~100%。這說(shuō)明O3能有效地將復(fù)雜的、難生物降解的有機(jī)物氧化為簡(jiǎn)單的、易生物降解的中間產(chǎn)物。

2.2　二氧化氯凈化技術(shù)

ClO2是黃綠色氣體,具有類(lèi)似氯氣的氣味,易溶于水,常以水溶液形式存在。ClO2的溶解度比Cl2大5倍,氧化能力也比Cl2高出2.3倍。ClO2有明顯的揮發(fā)性,只要通過(guò)簡(jiǎn)單曝氣即可以從水中去除。當(dāng)空氣中ClO2質(zhì)量濃度為17mg/L時(shí)氣味十分明顯,有一定傷害性。

ClO2氧化能力強(qiáng),具有較強(qiáng)的殺菌消毒功效它對(duì)石油污染物具有明顯的去除作用,可使芳香烴等這些有毒、有致癌性的有機(jī)物氧化降解為毒性較小、無(wú)致癌作用的小分子物質(zhì)[13-17]。

朱琨[13-14]等用以ClO2為主的混合氣體處理受石油污染的地下水。地下水中油的質(zhì)量濃度29.7mg/L,超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3倍以上,而且地下水中檢測(cè)出80多種有機(jī)物,其中14種為有毒性、致癌物質(zhì)。處理后,油的質(zhì)量濃度下降了50%~60%,有機(jī)物大多數(shù)得以去除,其中包括5種致癌物質(zhì)。而且,反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的次生產(chǎn)物均不具有致癌性。這說(shuō)明ClO2使有機(jī)物總量減少的同時(shí),還可以將其轉(zhuǎn)化成毒性小的物質(zhì)。

ClO2的標(biāo)準(zhǔn)還原電位為1.50V,其氧化性能力比不上臭氧[14],但它仍然可以有效去除水中石油類(lèi)污染物。與臭氧一樣,ClO2的除油效果也主要受投加量和反應(yīng)時(shí)間的限制。ClO2去除石油類(lèi)污染物試驗(yàn)中,一般去除率為50%左右,整個(gè)去除作用主要集中在前5min發(fā)生。隨著時(shí)間延續(xù),隨后的反應(yīng)中去除率沒(méi)有明顯的提高。因此,在投加方式上應(yīng)采取直接循環(huán)接觸法,建議二氧化氯的最佳投加量應(yīng)為有機(jī)物總量的1.5倍,二氧化氯處理pH值為6~7的溶液時(shí)的去除效果最好[18]。

臭氧是水處理技術(shù)中公認(rèn)氧化能力最強(qiáng)的氣體。但是,臭氧穩(wěn)定性差,很難在水中存留較長(zhǎng)時(shí)間,且價(jià)格昂貴,面對(duì)我國(guó)能源緊張,資金有限的現(xiàn)狀,ClO2應(yīng)該是首選的一種廉價(jià)、高效、較安全、易推廣的化學(xué)氧化劑。

3　微生物修復(fù)技術(shù)

根據(jù)Hoeppel的觀點(diǎn),地下水的微生物修復(fù)是利用微生物將危險(xiǎn)性污染物現(xiàn)場(chǎng)降解為二氧化碳和水或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的工程技術(shù),它既可以單獨(dú)應(yīng)用,也可以與其他技術(shù)配合應(yīng)用[19]。

最早的微生物修復(fù)研究出現(xiàn)在1975年對(duì)汽油泄露的處理。Raymond[20]通過(guò)注入空氣和營(yíng)養(yǎng)成分使地下水的含油量降低,并由此取得了專(zhuān)利。之后,用微生物技術(shù)修復(fù)地下水石油烴污染逐漸得到了重視。

微生物修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比,有更多的優(yōu)點(diǎn):微生物法在去除石油烴污染的含水層中的碳水化合物和其他有機(jī)物時(shí)效果明顯;采用微生物法迅速、安全、經(jīng)濟(jì),不需大型設(shè)備,運(yùn)行周期也較短;處理和凈化過(guò)程會(huì)沿整個(gè)地下水石油烴污染帶自然進(jìn)行,等等。

研究表明,地下環(huán)境中均含有可降解有機(jī)物的微生物[21]。但在通常條件下,由于地下水中溶解氧不足、營(yíng)養(yǎng)成分缺乏,致使微生物生長(zhǎng)緩慢,從而導(dǎo)致微生物對(duì)有機(jī)污染的自然凈化速度很慢。為達(dá)到迅速消除有機(jī)物污染的目的,需要采用各種方法強(qiáng)化這一過(guò)程,其中最重要的就是提供氧或其他電子受體,此外必要時(shí)可添加N、P等營(yíng)養(yǎng)元素、接種馴化高效微生物等。

3.1　微生物的篩選

微生物降解有機(jī)化合物的能力,是微生物修復(fù)被石油污染地下水的一個(gè)重要組成部分。由于土著微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)且污染過(guò)程中已經(jīng)歷一段自然馴化期,因而是生物降解的首選菌種。但是,直接利用土著微生物菌群處理石油污染物雖然已有成功的事例,然而在許多條件下,由于土著微生物菌群馴化時(shí)間長(zhǎng)、生長(zhǎng)速度慢、代謝活性不高,因而篩選出一些降解污染物的高效菌種,是微生物修復(fù)的必然要求[22]。

趙蔭薇[23]等從石油污染地分離出10株除油菌,經(jīng)測(cè)定單菌株的除油率在20%~50%,混合菌群MZ9402的除油率可達(dá)71.4%,在含油地下水模擬反應(yīng)器中,當(dāng)投菌濃度保持在106/mL時(shí),混合菌群MZ9402的除油率可達(dá)53.1%。在地下水石油污染的現(xiàn)場(chǎng)治理時(shí),MZ9402的投菌量為10L/d(109個(gè)/mL),11d后在地下水流段面形成較穩(wěn)定的微生物帶,除油率保持在35%左右。Jin[24]等從石油污染土壤中分離篩選出可降解機(jī)油的3株細(xì)菌:動(dòng)膠菌屬、氮單胞菌屬和假單胞菌屬。在利用動(dòng)膠菌處理含20#機(jī)油的廢水模擬實(shí)驗(yàn)中,除油率達(dá)90.5%~100%。張?zhí)m英[25]等對(duì)加油站附近的土樣進(jìn)行富集、培養(yǎng)、分離純化等操作,篩選出降解特效菌株,并模擬地下水環(huán)境進(jìn)行馴化,菌株在12d內(nèi)對(duì)甲苯的降解率達(dá)到93.5%。

經(jīng)過(guò)篩選出來(lái)的微生物菌種,能高效地降解石油烴污染物。但僅僅靠培育這部分菌種,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足微生物降解的需要。應(yīng)用分子生物學(xué)和基因工程手段,來(lái)獲得更多高效的菌種,是微生物修復(fù)技術(shù)的必然要求。

3.2　電子受體

地下水石油烴污染微生物修復(fù)的電子受體主要包括溶解氧、有機(jī)中間產(chǎn)物和無(wú)機(jī)含氧酸根等,其種類(lèi)及濃度對(duì)修復(fù)速率有很大影響。多數(shù)情況下,好氧有利于地下水中污染物的生物降解,因而溶解氧的輸送是地下水微生物修復(fù)中關(guān)鍵的限制因素。丁克強(qiáng)[26]研究了通氣對(duì)石油污染土壤生物修復(fù)的影響,結(jié)果表明,通氣可為石油烴污染土壤中的微生物提供充足的電子受體,可保持土壤pH穩(wěn)定,從而促進(jìn)了微生物的生物活性,強(qiáng)化了對(duì)石油污染物的氧化降解作用。

早期對(duì)地下水中厭氧降解也有一些研究。Bat-ter-mann[27]、Berry-Spark[28]分別把硝酸鹽作為電子受體加入,雖取得了一定效果,但可能引發(fā)二次污染等相關(guān)問(wèn)題,而且厭氧降解的速率很慢,因而目前這方面的應(yīng)用并不多見(jiàn)。

3.3　營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

最常見(jiàn)的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是N、P、S及一些金屬元素等。地下水環(huán)境中,這些物質(zhì)一般可以通過(guò)礦物溶解獲得,但如果有機(jī)污染物質(zhì)量濃度過(guò)高,在完全降解之前這些元素可能就耗盡了,因而人為地添加一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)于徹底降解污染物并達(dá)到更快的凈化速度有時(shí)是必要的。Westlake等發(fā)現(xiàn)在被石油烴污染的區(qū)域中加入含N、P的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后,細(xì)菌數(shù)量迅速增加,正構(gòu)烷烴和異戊二烯類(lèi)烴隨之迅速消失,回收油中飽和烴化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷減少[29]。章危華[30]進(jìn)行包氣帶土層中石油污染物的微生物降解過(guò)程研究中發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物水平(N、P)是重要的限制性因素,提高土層中N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的含量將大大提高污染物的降解率。

但同時(shí)為了避免產(chǎn)生二次污染,加入前應(yīng)先通過(guò)試驗(yàn)確定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的形式、最佳濃度和比例。石油中的烴類(lèi)物質(zhì)是微生物可利用的大量碳底物,但它們不能提供足夠的N、P等元素。雖然可以在理論上估計(jì)N、P的需要量,但由于現(xiàn)場(chǎng)條件不確定因素很多,計(jì)算值只能是一種估算,與實(shí)際會(huì)有較大偏差。同樣是石油類(lèi)污染物的生物修復(fù),不同研究者得到m(C)∶m(N)∶m(P)比例可能相差很大,Rit-ter[31]建議為300∶15∶1左右,而馬文漪[32]引用一些報(bào)道還有800∶60∶1、70∶50∶1等。

由以上研究可以看出,根據(jù)微生物的需要,合理地改善環(huán)境因子,使微生物的代謝處于最佳狀態(tài),以期更好地發(fā)揮微生物的降解功能是關(guān)鍵,運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)手段和基因工程理論,重新組建微生物的遺傳性狀,篩選具有降解多種污染物且降解效率更高的優(yōu)良菌株及酶系,是提高微生物修復(fù)效果的研究熱點(diǎn)。

4　水力截獲技術(shù)

水力截獲技術(shù)是通過(guò)含水層中的抽注水,在天然流場(chǎng)的基礎(chǔ)上疊加一人工流場(chǎng),改變地下水的水流模式,從而收集去除地下水中污染物并控制污染物運(yùn)移的一種水動(dòng)力技術(shù)。其核心是根據(jù)治理區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)背景條件,污染物性質(zhì)及其分布特征,應(yīng)用滲流理論及最優(yōu)化理論等學(xué)科知識(shí),在污染帶下游設(shè)置治理井來(lái)形成水力截獲帶,抽出被污染了的地下水。截獲帶的規(guī)模和形態(tài)受含水層結(jié)構(gòu)參數(shù)、截獲井抽水量、天然水力梯度、井的完整性及井的數(shù)量和間距等諸多因素的綜合控制。

水力截獲帶是含水層的一部分區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)所有的地下水將被一口或多口開(kāi)采井在某一時(shí)間段內(nèi)抽出去[33-35]。因此,一個(gè)三維流動(dòng)狀態(tài)下的t年截獲帶是由t年內(nèi)截?cái)嘤谒R(如抽水井)的跡線組所限定的體積,故又可稱(chēng)為截獲體。若忽略垂向流速分量,則截獲帶成為t年運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)止于抽水井的水平跡線組描繪的面狀區(qū)域[36]。在抽水井下游的截獲表面上存在著一個(gè)點(diǎn),該點(diǎn)不僅是截獲表面上所有流線收斂的特定位置,而且其速度矢量的全部分量均為零,稱(chēng)之為駐點(diǎn)[37]。

水力截獲技術(shù)可以防止污染的地下水流入飲用水源地。而且,水力屏障建筑的設(shè)計(jì)具有高度的靈活性和適應(yīng)性,易于施工,在操作上較為靈活,能夠滿足抽水量增大或減小的要求。該技術(shù)主要有兩個(gè)方面的作用,一方面阻止污染物的遷移,另一方面借助巖溶地下水流動(dòng)速度快的特點(diǎn),凈化含水層[38]。水力截獲技術(shù)一般作為一種臨時(shí)性的控制方法,在石油烴污染地下水治理的初期用于制止其擴(kuò)散蔓延。徐紹輝[39]等用水力截獲技術(shù)在淄博堠皋-金嶺一帶進(jìn)行了治理試驗(yàn),結(jié)果表明:不僅可以部分的去除地下水中的石油類(lèi)污染物,而且可以通過(guò)改變地下水流模式,來(lái)防止污染物向下游的進(jìn)一步運(yùn)移。這表明水力截獲技術(shù)治理巖溶水系統(tǒng)石油烴污染的可行性。

陳余道[40]等對(duì)淄博市巖溶地下水的石油類(lèi)污染進(jìn)行了水力截獲試驗(yàn)。結(jié)果表明,在石灰?guī)r含水層中,巖溶裂隙的發(fā)育對(duì)石油類(lèi)污染物侵入地下水的運(yùn)移過(guò)程具有控制作用。石油類(lèi)污染物沿巖溶裂隙通道運(yùn)移,在通道延伸的深部可以有高于淺層的檢出。水力截獲方法去除地下水中石油類(lèi)污染物是有效的,但水力截獲孔的布置應(yīng)就近污染物集中檢出帶布置,盡量遠(yuǎn)離水源地,并正常運(yùn)行。該試驗(yàn)的研究成果為水力截獲技術(shù)治理方案的制定提供了參考依據(jù)。

水力截獲技術(shù)中,截獲井的位置及抽水量的大小對(duì)被污染含水層治理的總費(fèi)用有主要影響[41]。因此,如何確定井位及水力截獲帶是該技術(shù)的關(guān)鍵。國(guó)外許多學(xué)者對(duì)此展開(kāi)了大量研究,研究的對(duì)象也從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。Javandel[42]等人用復(fù)變函數(shù)理論定量研究了均勻流態(tài)下承壓完整井形成的截獲帶,以解析解形式表示了單井或井排抽水而形成的穩(wěn)定截獲帶的規(guī)模和形狀。Shafter[36]從跡線反向追蹤角度入手,用數(shù)值方法計(jì)算了非均勻流條件下單井或多井抽水形成的與時(shí)間變量相關(guān)的截獲帶的平面幾何形態(tài),計(jì)算機(jī)程序可用于非均質(zhì)各向異性含水介質(zhì)中的截獲帶的圈定。Ahlfeld[41]等人將模擬和最優(yōu)化技術(shù)用于截獲帶中井位及抽水量的確定上。Faybishenko[37]等人對(duì)承壓含水層中的一個(gè)非完整井進(jìn)行了截獲帶水動(dòng)力學(xué)研究,給出了三維截獲曲面的解析表達(dá)式,用數(shù)值方法分析了駐點(diǎn)的位置、截獲帶水平和垂向尺度與抽水井非完整程度、抽水強(qiáng)度、天然水力梯度之間的關(guān)系。

將最優(yōu)化理論應(yīng)用到水力截獲技術(shù)中,研究截獲帶中抽(注)水井的位置、數(shù)量、抽(注)水量及完整程度等設(shè)計(jì)因素和運(yùn)行的費(fèi)用最小化問(wèn)題,將是水力截獲技術(shù)應(yīng)用的主要研究方向。

5　地下綜合治理技術(shù)

在大部分污染的地下水系統(tǒng)中,由于污染物行為特征的復(fù)雜性,使得處理過(guò)程非常復(fù)雜,以至于沒(méi)有一種處理技術(shù)能夠達(dá)到所有要求,通常需要結(jié)合幾種技術(shù)單元操作按順序或同時(shí)使用,以便取得更好的效果。國(guó)家環(huán)保局曾于1991~1995年在山東淄博地區(qū)組織過(guò)一項(xiàng)地下水修復(fù)項(xiàng)目,修復(fù)前石油污染物質(zhì)量濃度平均為1.0mg/L,最高達(dá)30mg/L。在修復(fù)過(guò)程中,水力截獲法、微生物修復(fù)法和化學(xué)氧化法都得到了應(yīng)用,取得了較好的效果[13]。

根據(jù)地下水石油烴污染的現(xiàn)狀與當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件,恰當(dāng)?shù)剡x用多種治理技術(shù)綜合運(yùn)用,能有效地控制和治理地下水污染,在降低治理成本的同時(shí),使治理的效果也更好。

6　結(jié)　語(yǔ)

地下水污染的治理相對(duì)于地表水來(lái)說(shuō)更加復(fù)雜,在進(jìn)行具體的治理時(shí),除了恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)外,還需要考慮以下因素:

(1)因?yàn)槲廴緟^(qū)域的水文地質(zhì)條件和地球化學(xué)特性都會(huì)影響到地下水污染的治理,因此地下水污染的治理通常要以水文地質(zhì)工作為前提。

(2)受污染地下水的修復(fù)往往還要包括土壤的修復(fù)。地下水和土壤是相互作用的,如果只治理了受污染的地下水而不治理土壤,由于雨水的淋濾或地下水位的波動(dòng),污染物會(huì)再次進(jìn)入地下水體,形成交叉污染,使地下水的治理前功盡棄。

(3)在地下水污染治理過(guò)程中,地表水的截流也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題,要防止地表水補(bǔ)給地下水,以免加大治理工作量。

參考文獻(xiàn)：略

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