某渣场地下水污染控制研究

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　　摘要：在全民关注生态环境的当下，企业排污造成地下水污染事件频繁引发社会强烈反应。笔者以沙漠地区某项目为例，研究地下水污染控制方法，制定应急处理与修复方案，在调查水文地质条件和地下水污染情况的基础上，制定修复方案并进行科学修复。最终污染羽的迁移得到有效控制，地下水水质明显改善。
　　关键词：地下水污染;渣场;地下水修复
　　Abstract：At the moment when the whole people pay attention to the ecological environment， the pollution of groundwater caused by enterprise pollution frequently causes strong social response. Taking a project in desert area as an example， the author studies the methods of groundwater pollution control， formulates the emergency treatment and restoration scheme， and on the basis of investigation of hydrogeological conditions and groundwater pollution，formulates the restoration scheme and carries out scientific restoration. Finally， the migration of pollution plume is effectively controlled，and the quality of groundwater is significantly improved.
　　Key words：Groundwater pollution;Slag yard;Groundwater remediation
　　地下水是我们生活环境的重要组成部分，是生产生活的重要水源之一。然而由于工业、农业污染物排放和地下水资源过度开采，我国地下水污染日益加剧。根据2018年《中国生态环境状况公报》，全国10 168个国家级地下水水质监测点中，Ⅰ-Ⅲ类水质监测点占13.8%，Ⅳ类占70.7%，Ⅴ类占15.5%，浅层地下水水质总体较差。
　　渣场中化学污染物随着雨水和污水下渗进入地下水，可能威胁到饮用水安全，且沙漠地带存在生态脆弱、地下水防护能力差的特点，因此对沙漠地区渣场地下水的污染防控极为重要。
　　1 渣场地下水污染基本情况
　　某化工企业位于沙漠边缘地带，因长期向沙漠排放未经处理的化工废水，形成较大渣场，并因污水下渗导致地下水及土壤污染。
　　为解决该渣场地下水污染问题，首先需清理含污染物的渣土和被污染的土壤，切断地下水的污染来源，并对地下水严重污染区域采取应急处理措施;然后在调查水文地质条件和地下水污染情况的基础上，制定修复方案并进行科学修复。
　　2 应急处理与修复
　　2.1 固废与土壤调查
　　采集渣场固体废物样品进行固体废物属性鉴别，按照反应性、易燃性、腐蚀性鉴别、浸出毒性鉴别、毒性物质含量鉴别进行了检测，经判断，渣场固废属于一般工业固废。采集可能受到固体废物影响的土壤样品，检测结果显示土壤主要表现为酸性污染，场地下层土壤受酸性物质下渗影响。
　　根据调查结果判断该渣场渣土的水平分布情况和下层的受污染砂土层面积，调查渣土和受污染土壤平均深度，计算得出待处理总量。
　　2.2 渣土与土壤修复
　　根据渣土调查结果，环境治理和修复工作分两个阶段开展，第一阶段对场地内渣土进行中和处置，达标后进行原位回填并安全隔离;第二阶段重点进行场地污染土壤的修复。经治理，渣场完成渣土及污染土壤处理、回填以及表层沙土、黄土的铺设。
　　2.3 地下水应急修复
　　应急控制修复采用抽出处理的方式，抽水井轮换抽取地下水进行修复。
　　经初步污染源和水文地质调查，在渣场设多口抽水井。应急抽出处理措施使重污染区的地下水水质有了一定程度上的改变，并且在渣场中心形成地下水降落漏斗，对污染源起到了有效的控制作用。但由于地下水治理难度大、修复周期长，预计未来较长的一段时间内污染物浓度下降速度将趋缓。为加速修复场地地下水污染，还需深入开展场地地下水污染调查，优化抽水方案。
　　3 渣场与地下水修复
　　3.1 第一阶段调查
　　场地水文地质调查：进行土层钻探，记录地层岩性信息，确定场地含水层岩性;再次考察场地地层结构。高程、坐标进行测绘。记录各个地下水监测井水位埋深情况;绘制地下水流场图，获取地下水位埋深、地下水流向、水力坡度等信息。进行抽水试验获取含水层渗透性、给水度、水力坡度等水文地质参数。
　　地下水采样分析：对渣场区的抽水井和渣场外的井及进行取样分析，并优化布点方案在渣场补充建设监测井。根据取样结果，以地下水质量标准与农田灌溉水等作为筛选标准，统计分析场地地下水污染特征及污染范围。
　　调查结果显示，场地30m深度范围内地层岩性分为两层，第一层为人工填土，以粉土、细砂素填土为主;第二层一般为第四系沉积层，主要岩性为细砂。场地含水层地层岩性以细砂、粉砂为主，结构松散、孔隙发育。
　　依据《地下水质量标准》（GB T-14848 1993）Ⅳ类等标准进行评价，超标倍數较高的常规指标主要有COD、硫酸盐、pH等;毒理学指标超标倍数较高的有亚硝酸盐、砷、铅、总石油烃等。周边12口水井的地下水样品中均未检出苯系物和硝基苯类场地特征污染物，检测指标与背景值较接近，两个浅水井有苯胺类检出。推断地下水污染物质已随地下水径流、对流、弥散等向下游迁移，基本未迁移至场地周边及下游监测井处，地下水污染主要集中在渣场。 　　3.2 第二阶段调查
　　现场调查：调查场地地形、地貌及植被覆盖和地下水开采利用现状。运用地震折射层析法、电法及瞬变电磁法探测黏土层的连续性及地下水污染情况。进行单孔稳定流非完整井抽水试验、多孔抽水试验。
　　样品采集：水样采用低流量取样仪器或贝勒管进行定深采样，在总结分析前期工作的基础上，在渣场内部和渣场周围共布设30多个采样井。土样按照上部密下部疏的原则，对不同深度的岩芯取样。
　　调查获得渣场及其周边包气带厚度及岩性，潜水含水层厚度及岩性，隔水层位置、厚度及岩性，潜水流向、水力梯度、渗透系数、降深、影响半径、流速等地下水参数。调查得知渣场周边均未开采潜水，主要开采层位为承压水，并以灌溉为主。
　　根据水样分析检测结果，渣场内潜水污染严重，根据定深取样结果深部水较浅部水污染严重，主要污染因子为COD、pH、硫酸盐、TDS等。
　　根据调查结果，渣场为污染源分布区，污染物最远超标距离约1km，但承压水基本未受到污染。含水介质的污染也主要集中在渣场内，尤其是渣场北部;根据潜水的污染情况，渣场东侧的含水介质相应也会存在一定的污染。根据钻探取芯，发现隔水层顶部已被腐蚀，若隔水底板全部被腐蚀将对承压水造成污染。
　　对渣场地下水COD进行三维模拟，根据模拟结果可以得到各浓度范围污染水体的量。该渣场COD浓度>1 000mg/L水体约40万m3。
　　由于渣场内潜水污染严重，并且隔水底板存在一定的腐蚀现象，现状条件下污染会向下游迁移，影响下游水质，需及时采取地下水污染阻控修复措施，阻止污染羽的迁移，消除污染承压水的风险，恢复地下水功能，同时建立地下水监测系统，实时监测地下水污染阻控及修复情况，监测污染羽的变化。
　　3.3 控制修复方案
　　根据渣场及周边潜水含水层水文地质条件、污染特征，对污染源区和污染羽区分别制定潜水含水层污染控制修复体策略。
　　污染源区的控制修复分为3个阶段：第一阶段为抽出-处理阶段，通过间歇式大降深抽水，首先控制污染源的进一步扩散，抽出污染物，降低污染物浓度，提高地下水的pH值，降低污染对潜水含水层隔水底板的侵蚀作用，消除对承压含水层的污染风险;同时利用大降深抽水，形成降落漏斗，再对处理水部分回注，利用水位上下波动淋洗含水介质，最终达到修复污染含水介质及水位波动带介质的目的。当承压含水层污染风险消除，污染物浓度相对较低后，污染源区控制修复进入第二阶段，采用原位氧化对其进行进一步处理，同时清除潜水含水层剩余污染和处理水回注可能带来的污染物累积。当污染物浓度降低至满足场地地下水使用要求（《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）旱作标准，COD<200）后，污染源区控制修复进入第三阶段，主要通过监测自然衰减进行被动修复，直至特征污染因子满足《地下水质量标准》（GB/T 14848-1993）Ⅳ类标准要求[1]。
　　污染羽区又分为工程修复区和监测自然衰减区。污染羽工程修复区采用原位化学氧化与自然衰减相结合，污染羽监测自然衰减区采用自然衰减的方式，均同时进行跟踪监测与优化调整。
　　抽出-处理是在渣场所处的污染源中心布置抽水井。对比研究单井循环抽水和井群干扰抽水两套方案，根据抽水过程的模拟结果，采用井群抽水作为污染源抽出方案，在修复工程实施过程中先通过现场中试进一步确定抽水过程相关参数，优化抽水方案，同时对水质进行跟踪监测，实时调整抽水方案[2]。
　　3.4 修复工程监测方案
　　为了掌握地下水修复系统的运行情况、修复系统的有效性、潜水含水层污染变化趋势，需对修复工程进行跟踪监测。
　　监测内容包括：地下水水位、修复系统运行情况、修复系统有效性、潜水含水层污染范围和程度变化情况、潜水含水层污染羽演变趋势、潜水含水层长效监测、承压含水层水质变化情况等。
　　监测布点：根据地下水污染范围、程度和设计抽水井位置、影响半径等因素布设地下水水位监测井。
　　监测频率：修复系统运行初期，所有地下水水位监测井每周统测1次，修复系统运行稳定，处理效果稳定后按照2次/月进行。修复系统运行初期，设置的地下水水质监测井均采样监测，监测频率为3次/月，修复系统运行稳定后，抽水井和截获井监测频率按照3次/月，其余监测井按照1次/月进行。修复工程结束后将中心抽水井等部分井点作为长期监测井，按照1次/2月的频率进行长期监测。
　　4 地下水修复效果
　　在现有精度的调查及监测条件下，渣场及周边地下水污染程度及范围均表现出下降趋势。通过阶段的抽出处理，渣场及周边地下水COD浓度总体上有所降低、污染范围有所减小，超标范围基本在渣场内，地下水位以下1m、10m、25m污染范围分别减少了60%、77%、34%。
　　综上，经污染控制修复，形成了较为稳定的降落漏斗区，能够控制污染羽的迁移，地下水水质得到明显改善，该渣场地下水污染控制效果显著。
　　参考文献
　　[1]张伯强.基于MCDA的沙漠地区污染场地地下水修复技术优化方法 [J].环境工程学报，2016，10（10）：5521-5527.
　　[2]肖再亮，王飞，洒永芳，等.基于數值模拟的某临河工业固体废物渣场地下水污染控制研究[J].水资源与水工程学报，2019， 30（2）：95-99.
　　收稿日期：2020-06-20
　　作者简介：陈宣颖（1986-），女，汉族，本科学历，中级职称，研究方向为环境影响评价、环境咨询等。
　　通讯作者：陶元
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