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关键词 地下水;污染;危害;防治
中图分类号X5 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)78-0056-02
水是万物之源,没有水万物将会失去生命,动物、植物、微生物的生长离不开水,我们的衣、食、住、行同样离不开水,可见水对于地球上的生物是多么的重要。但是,随着社会的发展,人口压力逐年增加,人们一直认为“取之不尽,用之不竭”的水资源也面临着沉重的压力。许多年前,环保人士就已经开始呼吁人们要节约用水,珍惜水资源。近些年来,水资源污染加剧,由最初的地表水污染,开始转向地下水污染。我国治理地下水污染方面起步比较晚,还缺乏相应的经验,正处于未成熟阶段。
1造成地下水污染的原因及危害
1.1地下水污染类型
对地下水造成污染的原因非常多,主要有人为原因和自然原因两大类。随着我国经济的快速发展,人们对淡水的需求正在不断增加,人类在开采地下水的过程中造成了地下水污染,同时由于工业的发展,一些污染物渗漏到地下,造成地下水污染。总体来说共分为四个类型:一是海水倒灌造成的地下水污染;二是地表水造成的污染;三是工业污水的污染;四是垃圾填埋造成的污染。
除此之外还有一些地区采取了淡水回灌来补给地下水,但是在回灌的过程中会出现一些被细菌感染的水直接回灌,这将给地下水带来极大的破坏,造成严重的后果,这种污染在一些地下水超采地方比较常见,并且对地下水的污染比较严重。
1.2地下水污染途径
对地下水的污染根据污染的途径不同可以分为四类:即:间歇入渗型,连续入渗型,越流型,径流型。连续入渗和间接性入渗污染地下水的主要是污水潜水。对含水层污染的主要是越流型污染,它对地下水的影响非常大。
1)连续入渗型主要是污染随着地下水直接渗入到地下,主要是污染潜水,例如废水池、废水废井;
2)间歇入渗型主要是自然降水或者其他形式的灌溉水通过非饱和水带,周期性地渗到地下,在日常生活中垃圾堆被雨淋后就会把污染的雨水渗透到地下;
3)径流型污染物主要通过地下径流直接渗入到含水层,在地下溶洞中进入含水层就是此类污染;
4)越流型主要是把受污染的地下水越流到未被污染的地下水,污染的水主要通过整个层间或者通过破损的地下管道直接渗透到地下水层。地下水的过度开采改变了越流方向,使已受污染的潜水进入未受污染的承压水,即属此类。
1.3地下水污染的危害
地下水污染较地表水污染影响深远且不易治理,地下水污染的危害也远比地表水污染程度更严重。城市与工业“三废”不合理或不达标排放量的迅速增加,农牧区农药、化肥的大量使用,导致我国地下水污染日益严重,呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势。对我国190多个城市进行地下水监测,结果令人不满意,近全部城市都受到不同程度的污染,近4成的城市地下水污染趋势加重,无论是南方城市还是北方城市,北方相对污染范围要比较广,南方相对来说比较轻,地下水的过度开采导致污染比较严重,无论是海水倒灌还是地表污染都加剧了地下水的污染。
2 地下水资源污染的防治方法
地下水的污染很难引起注意,这主要是它不易被发现,地下水的污染不像其他地表水一样可以通过颜色、气味等进行判断,地下水受到污染被发现时已经是被污染很长时间,并且范围也会扩大。地下水受污染后比起地表水治理起来要困难的多,并且费用也非常大,因此要对地下水采取以预防为主。
1)评价地下水现状
通过对地下水污染程度的评价,为管理层及其相关人员提供比较全面的资料,这样能够更好地对我国地下水采取应对之策,指导工程的选址,能够更好地为农业工业生产提供合理的产业布局,同时能够对地下水的保护起到积极的作用。
2)科技的进步
通过提高工业的生产工艺,这样能够更好地减少污染物的产生,在重点水源保护地区,要对排放的污染进行严格控制,对已存在的污染源能够搬迁的尽量搬迁,不能搬迁的要对其进行严格的排污控制,让其达到符合标准。
3)严禁采用渗井、渗坑排放污水
在水源地要禁止采取永久性的污水排放池,对固体污染物也要采取管制,防止污染物随着雨水渗入到地下,对地下水造成污染。
4)合理使用肥料
在农业生产中,很多地区在施用肥料时出现不当的现象,出现氮肥过量,这种流失对地表造成污染,对地下水带来污染,这就需要我们在农业生产中要正确使用氮肥。
5)合理规划城市垃圾填埋场
在一些城市垃圾采取掩埋的办法进行解决,这样虽然成本比较低,但是后期污染比较严重,一些工业废料在掩埋的过程中出现对土壤的污染,这就是通过地下水渗透到地下水中去,严重污染了地下水。
6)加强水资源保护,严格执法和管理,增强环保意识,自觉保护水资源。
3结论
当前我国经济快速发展过程中对地下水的防治工作重视程度不够,无论是在法律制度方面,还是在管理方面都出现了空白,同时我国在地下水监测方面还是处于空白状态,缺乏有效的预警机制。我国应该在完善地下水环境保护法律体系,将地下水和地表水的防治进行统一的规划和管理,能够更好地防治地下水污染。
参考文献
[1]Schilling K E,Zhang Y K.Baseflow contribution to Nitrate-Nitrogen Export from a large,Agricultural,USA,2004.
[2]Schilling K E,Zhang Y K.Increasing streamflow and baseflow in Mississippi River since 1940,s:Effect of land use change,2006.
关键词地下水 修复技术 应用
中图分类号:P641.13 文献标识码:A
一、国内地下水环境质量现状
1.1地下水资源分布和开发利用状况
我国地下水资源地域分布不均。据调查,全国地下水资源量多年平均为8218亿立方米,其中,北方地区(占全国总面积的64%)地下水资源量2458亿立方米,约占全国地下水资源量的30%;南方地区(占全国总面积的36%)地下水资源量5760亿立方米,约占全国地下水资源量的70%。总体上,全国地下水资源量由东南向西北逐渐降低。
近几十年来,随着我国经济社会的快速发展,地下水资源开发利用量呈迅速增长态势,由20世纪70年代的570亿立方米/年,增长到80年代的750亿立方米/年,到2009年地下水开采总量已达1098亿立方米,占全国总供水量的 18%,三十年间增长了近一倍。北方地区65%的生活用水、50%的工业用水和33%的农业灌溉用水来自地下水。全国655个城市中,400多个以地下水为饮用水源,约占城市总数的61%。地下水资源的长期过量开采,导致全国部分区域地下水水位持续下降。2009年共监测全国地下水降落漏斗240个,其中浅层地下水降落漏斗115个,深层地下水降落漏斗125个。华北平原东部深层承压地下水水位降落漏斗面积达7万多平方公里,部分城市地下水水位累计下降达30-50米,局部地区累计水位下降超过100米。部分地区地下水超采严重,进一步加大了水资源安全保障的压力。
1.2地下水质量分类与监测
(1)地下水质量分类
《地下水质量标准---GB/T14848-93》依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标,并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求,将地下水质量划分为五类。
Ⅰ类 主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。
Ⅱ类 主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。
Ⅲ类 以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。
Ⅳ类 以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作生活饮用水。
Ⅴ类 不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。
(2)地下水水质监测
各地区应对地下水水质进行定期检测。检验方法,按国家标准GB 5750《生活饮用水标准检验方法》执行。
各地地下水监测部门,应在不同质量类别的地下水域设立监测点进行水质监测,监测频率不得少于每年二次(丰、枯水期)。
监测项目为:pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、大肠菌群,以及反映本地区主要水质问题的其它项目。
1.3地下水环境质量状况
根据 2000-2002年国土资源部“新一轮全国地下水资源评价”成果,全国地下水环境质量“南方优于北方,山区优于平原,深层优于浅层”。按照《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)进行评价,全国地下水资源符合Ⅰ类-Ⅲ类水质标准的占63%,符合Ⅳ类-Ⅴ类水质标准的占37%。南方大部分地区水质较好,符合Ⅰ类-Ⅲ类水质标准的面积占地下水分布面积的 90%以上,但部分平原地区的浅层地下水污染严重,水质较差。北方地区的丘陵山区及山前平原地区水质较好,中部平原区水质较差,滨海地区水质最差。根据对京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原区等地区地下水有机污染调查,主要城市及近郊地区地下水中普遍检测出有毒微量有机污染指标。2009年,经对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东等8个省(区、市)641 眼井的水质分析,水质Ⅰ类-Ⅱ类的占总数 2.3%,水质Ⅲ类的占23.9%,水质Ⅳ类-Ⅴ类的占73.8%,主要污染指标是总硬度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、铁和锰等。2009年,全国202个城市的地下水水质以良好-较差为主,深层地下水质量普遍优于浅层地下水,开采程度低的地区优于开采程度高的地区。根据《全国城市饮用水安全保障规划(2006-2020年)》数据,全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于Ⅲ类。部分城市饮用水水源水质超标因子除常规化学指标外,甚至出现了致癌、致畸、致突变污染指标。
1.4地下水环境质量变化趋势
据近十几年地下水水质变化情况的不完全统计分析,初步判断我国地下水污染的趋势为:由点状、条带状向面上扩散,由浅层向深层渗透,由城市向周边蔓延。南方地区地下水环境质量变化趋势以保持相对稳定为主,地下水污染主要发生在城市及其周边地区。北方地区地下水环境质量变化趋势以下降为主,其中,华北地区地下水环境质量进一步恶化;西北地区地下水环境质量总体保持稳定,局部有所恶化,特别是大中城市及其周边地区、农业开发区地下水污染不断加重;东北地区地下水环境质量以下降为主,大中城市及其周边和农业开发区污染有所加重,地下水污染从城市向周围蔓延。
二、地下水污染防治法规及规划
2.1国内外地下水保护法规
(1)国内地下水保护法规
目前, 我国并没有地下水保护的专门法律,有关地下水资源保护的相关法律制度主要在《中华人民共和国水污染防治法》、《水污染防治法实施细则》、《中华人民共和国水法》等中有着不同程度的规定。《取水许可和水资源费征收管理条例》规定了对地下水开采实施总量控制同时通过水资源费征收机制控制地下水的开采;《饮用水水源保护区污染防治管理规定》专章规定了生活饮用水地下水源保护区的划分和防护。此外, 一些关于保护地下水的地方性立法, 如《河北省取水许可制度管理办法》、《北京市城市自来水厂地下水源保护管理办法》、《关于在苏锡常地区限期禁止开采地下水的决定》等。
(2)国外地下水保护法规
英国地下水资源保护的主要法律法规, 如下:
2.2我国地下水污染防治规划
(1)规划目标
到2015年,基本掌握地下水污染状况,全面启动地下水污染修复试点,逐步整治影响地下水环境安全的土壤,初步控制地下水污染源,全面建立地下水环境监管体系,城镇集中式地下水饮用水水源水质状况有所改善,初步遏制地下水水质恶化趋势。
到2020年,全面监控典型地下水污染源,有效控制影响地下水环境安全的土壤,科学开展地下水修复工作,重要地下水饮用水水源水质安全得到基本保障,地下水环境监管能力全面提升,重点地区地下水水质明显改善,地下水污染风险得到有效防范,建成地下水污染防治体系。
(2)主要任务
开展地下水污染状况调查
保障地下水饮用水水源环境安全
严格控制影响地下水的城镇污染
强化重点工业地下水污染防治
分类控制农业面源对地下水污染
加强土壤对地下水污染的防控
有计划开展地下水污染修复
建立健全地下水环境监管体系
三、地下水修复技术
根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4类,即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法等;化学技术包括有机粘土法和电化学动力修复技术;生物修复的方法有包气带生物曝气、循环生物修复、生物注射法、地下水曝气修复、抽提地下水系统和回注系统相结合法、生物反应器法等;复合法修复技术兼有以上2种或多种技术属性,例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术,综合各种技术优点,在修复地下水时更加有效。
3.1物理修复法
物理法修复技术是以物理规律起主导作用的技术,主要包括以下几种方法:水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等。其中屏蔽法、被动收集法多数应用在地下水污染物治理初期,作为一种临时控制方法。
水动力控制法
其原理是建立井群控制系统,通过人工抽取地下水或向含水层内注水的方式,改变地下水原来的水力梯度,进而将受污染的地下水体与未受污染的清洁水体隔开。井群的布置可以根据当地的具体水文地质条件确定。因此,又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注水井处形成一个地下分水岭,从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体;同时,在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水,在下游形成一个分水岭以阻止污染羽向下游扩散,同时在上游布置一排抽水井,将初期抽出的清洁水送到下游注入,最后将抽出的污染水体进行处理。
流线控制法
流线控制法没有一个抽水廊道、一个抽油廊道(没在污染范围的中心位置)、两个注水廊道分布在抽油廊道两侧。首先从土面的抽水廊道中抽取地下水,然后把抽出的地下水注入相邻的注水廊道内,以确保最大限度地保持水力梯度。同时在抽油廊道中抽取污染物质,但要注意抽油速度不能高,要略大于抽水速度。
屏蔽法
屏蔽法是在地下建立各种物理屏障,将受污染水体圈闭起来,以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆,在受污染水体周围形成一道帷幕,从而将受污染水体圈闭起来。
被动收集法
被动收集法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来,或将所有受污染的地下水收集起来以便处理的一种方法。
3.2化学法修复技术
有机粘土法
这是一种新发展起来的处理污染地下水的化学方法,有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量,从而加强原位生物降解,因此可以利用有机粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水层物质中含有的粘土,注入季铵盐阳离子表面活性剂,使其形成有机粘土矿物,用来截住和固定有机污染物,防止地下水进一步污染,并配合生物降解等手段,永久地消除地下水污染。
电化学动力修复技术
电化学动力修复技术是利用土壤、地下水和污染电动力学性质对环境进行修复的新技术,它的基本原理是将电极插入受污染的地下水及土壤区域,通直流电后,在此区域形成电场。在电场的作用下水中的离子和颗粒物质沿电力场方向定向移动,迁移至设定的处理区进行集中处理;同时在电极表面发生电解反应,阳极电解产生氢气和氢氧根离子,阴极电解产生氢离子和氧气。近年来电化学动力修复技术开始用以去除地下水中的有机污染物,这种方法用于去除吸附性较强的有机物效果也比较好。电化学动力修复技术非常适合作为一项现场修复技术,安装和操作容易,既可用于饱和土壤水层,也可用于含气层土壤,不受深度限制,不破坏现场生态环境。
加药法
通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂,如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液,添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。
渗透性处理床
渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层,一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟,该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质,受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应,生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有:a.灰岩,用以中和酸性地下水或去除重金属;b.活性炭,用以去除非极性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成离子交换树脂,用以去除溶解态重金属等。
冲洗法
对于有机烃类污染,可用空气冲洗,即将空气注入到受污染区域底部,空气在上升过程中,污染物中的挥发性组分会随空气一起溢出,再用集气系统将气体进行收集处理;也可采用蒸汽冲洗,蒸汽不仅可以使挥发性组分溢出,还可以使有机物热解;另外,用酒精冲洗亦可。在理论上,只要整个受污染区域都被冲洗过,则所有的烃类污染物都会被去除。
3.3生物法修复技术
生物修复是指利用天然存在的或特别培养的生物(植物、微生物和原生动物)在可调控环境条件下将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。微生物修复利用土著的、引入的微生物及其代谢过程,或其产物进行的消除或富集有毒物的生物学过程。
生物修复的方法有包气带生物曝气、循环生物修复、空气注射法、地下水曝气修复、抽提地下水系统和回注系统相结合法、生物反应器法等。由于深埋于地下,地下水生物修复技术的实施一般应结合污染的具体情况,采取不同的方法。
循环生物修复
对于受污染的地下水,可以向地下水层钻井注入空气,提供氧气,同时利用回收井,抽取地下水,进行循环,通过渗透,提供微生物需要的各种营养。从水井抽提地下水,还可以控制污染带的迁移。
地下水曝气修复
对于饱和带或者地下水,将压缩气体注入地下水饱和区,由于密度差等原因,空气会穿透地下水饱和区上升到非饱和区中,在上升过程中可使挥发性污染物进入压缩空气并被压缩空气带到非饱和区排出。
空气注射法
它主要是将加压后的空气注射到污染地下水的下部,气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解,这种方法主要是抽提、通气并用,并通过增加及延长停留时问促进生物降解,提高修复效率。
植物修复技术
植物修复技术是利用天然植物生长代谢原理吸收和降解水或土壤中的污染物,因其具有成本低、不破坏地质结构、适于大范围修复等优点,广泛用于土壤及地下水中的有机物、重金属、微量元素的降解。由于特定的超累积植物生长速度慢,受到气候、土壤等环境条件限制,很难得到广泛应用、目前大量研究集中在基因转移技术与植物修复的结合与应用以及植物修复的影响因素和植物修复的机理上。影响植物修复的因素主要有环境因素、污染物浓度、性质和根系分布等。
3.4复合法修复技术
复合法修复技术是兼有以上两种或多种技术属性的污染处理技术,其关键技术同时使用了物理法、化学法和生物法中的两种或全部。
(1)抽出处理修复技术
在处理抽出水时同时使用了物理法、化学法和生物法,是最常规的污染地下水治理方法。该方法根据多数有机物由于密度小而浮于地下水面附近,参照地下水被污染的大致范围,通过抽取含水层中地下水面附近的地下水,把水中的有机污染物质带回地表,然后用地表污水处理技术处理抽取出的被污染的地下水,为了防止由于大量抽取地下水而导致地面沉降,或海(成)水入侵,还要把处理后的水注入地下水中,同时可以加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。
(2)渗透性反应屏修复技术
PRB(permeable reactive wall technology,可渗透反应墙技术)是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复技术,它正在逐步取代运行成本高昂的抽出-处理(P/T)技术,成为地下水修复技术发展的新方向。目前在欧美已进行了大量的工程及试验研究,已开始商业化应用,并逐步取代运行成本高昂的抽出处理技术,成为目前地下水修复技术最重要的发展方向之一。
从广义上来讲,PRB是一种在原位对污染的羽状体进行拦截、阻断和补救的污染处理技术。它将特定反应介质安装在地面以下,通过生物或非生物作用将其中的污染物转化为环境可接受的形式,但不破坏地下水流动性和改变地下水的水文地质。可渗透反应墙如图1所示。
图1 可渗透反应墙示意图
PRB主要由透水的反应介质组成。通常置于地下水污染羽状体的下游。与地下水流相垂直。污染物去除机理包括生物和非生物两种.污染地下水在自身水力梯度作用下通过PRB时,产生沉淀、吸附、氧化还原和生物降解反应,使水中污染物能够得以去除,在PRB下游流出处理后的净化水。它要求捕捉污染羽状体的污染物的“走向”,即把可渗透反应墙安装在含有此污染物羽状体地下水走向的下游地带含水层,从而使污染物顺利进入可渗透反应墙装置与反应材料进行有效接触,使其污染物能转化为环境可接受的另一种形式,实现使污染物浓度达到环境标准的目标。此法可去除地下水溶解的有机物、金属、放射性物质及其他的污染物质。
(2)注气-土壤气相抽提(AS-SVE)技术
注气-土壤气相抽提技术室空气扰动技术及土壤气相抽提技术的结合,空气扰动技术(或称空气注入技术,air sparging,AS),其作用介质是饱和区土壤,通过将空气或氧气注入到受污染的含水层中,被注入的空气在土体缝隙中发生水平或垂直移动,使污染物与土壤发生剥离反应,从而通过挥发作用清除掉土壤中的挥发性和半挥发性有机物。注入的空气会将污染物扩散到非饱和区,因此常结合土壤气相抽提技术(soil vapor extraction,SVE)去除包气带中的气相污染物。土壤气相抽提技术是通过特制的抽提井,利用抽真空产生的动力迫使土壤气体发生流动,从而将土壤中的挥发性和半挥发性有机物驱出,达到清除土壤气体中的挥发性有机物的目的。对于以挥发性有机物为主要污染物的场地,SVE是应用最为广泛的工程修复技术,可进行原位或异位处理。
目前, 发达国家已经将其与相关的修复技术结合起来, 形成了互补的增强技术。国内研究起步较晚, 实验室土柱通风实验的研究目前已做了不少工作, 但对场址调查、现场试验性测试、中试研究工作做的不够。
(3)各复合修复法的优缺点
四、地下水修复工程典型案例
4.1国外地下水修复工程实例
(1) Regenesis公司工程实例
加利福尼亚洲的一个名为Regenesis的基础公司研制出一系列从地下水中快速降解和分离污染物的产品,其降解速度远大于固有衰减。其中最有名的产品是氧释放化合物(ORC)和氢释放化合物(HRC),它们能有效地促进燃料、溶剂和许多其它类型地下水污染物的固有衰减。在世界范围内已有9000多个项目正在使用这两种产品。
Regenesis公司产品的优势在于,通过使用工业标准钻机和设备可进行场地修复。可通过使用不同的技术进行场地修复,如直接推进注入和钻孔回填。其它方法包括坑道和过滤保护套应用,最普遍的使用方法是直接注入。这种应用过程包括用中空钻杆把液态ORC和HRC化合物直接泵入处理区。该方法简单、快捷、有应用价值并可在多个位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物应用于更难达到的位置,包括一些裂隙基岩或邻近大型建筑物的地下污染区。在这些位置常需要特殊的设备,如定向钻进钻机和在有效位置使用双层封隔器。实际上,在水平/定向钻进应用中也可把ORC化合物用作钻探泥浆。
在美国华盛顿第四平原服务站,由于其地下石油储蓄罐泄漏而产生了大量BTEX化学物质,包括易挥发的单芳香碳氢化合物、甲苯、苯乙烷和二甲苯,通常在汽油和其它石油产品中可发现这些化学物质。地下含水层主要由沙子和砾石组成,这表明在这些污染物中进行的自然生物降解速度会很慢,通过提供额外的氧可加速自然生物降解过程。最高管理者决定使用ORC化合物来增强生物降解速度,因为ORC化合物在6个月内预期的降解了含水层中超过50%的污染物。在此修复过程中通过15个土壤钻孔用ORC化合物对污染羽进行降解。每个钻孔被回填60磅的ORC浆液,150天后整个BTEX污染羽被降解58%。使用ORC化合物的成本为4万美元,而使用常规的泵抽-处理系统需要约25万美元。
在美国加利福尼亚洲Hollister的一个军工厂,其地下含水层受到多种化合物的污染。其中主要污染物为高氯酸盐-火箭推进剂的主要成分,从健康角度来看它能损坏甲状腺功能;六价铬(铬-6),它是一种人们公认的致癌物;冷却剂1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷,它是一种能损耗大气臭氧层的环境污染物。其含水层主要由粉砂组成,地下水以每天约0.07英尺的速度向西北方向流动。在探索研究中通过25个注入点把600磅的HRC化合物注入污染区。取样网覆盖面积约为1200平方英尺。对其监测79天后发现高氯化物浓度被减弱88%,而六价铬几乎被完全降解。
一个由俄勒冈州环境质检部门管理的清洁区,其地下水中PCE浓度达到10万微克/每升,这表明在该地区存在DNAPLs残留物,在该位置通过5个定向注入点把700磅的HRC-X注入地面,通过水井JEMW-4来监测HRC-X化合物的影响效果,结果清楚地表明HRC-X化合物促进了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC-X化合物处理DNPALs残留物的总费用为2万美元,通过使用直接注入技术把HRC-X化合物注入含水层。无需昂贵的现场设备、相关工作和维修与保养费用。目前,在英国和一些欧洲国家已有很多项目正在使用Regenesis公司的产品,它能有效地促进或加速自然衰减过程。当使用正确时能有效地加速降解速度。
(2)Orica公司澳大利亚 Botany地下水处理项目
Orica公司采用抽出处理修复技术建立地下水污水处理厂对地下水进行处理,利用空气吹脱法去除氯代烃类,并用热氧化技术处理尾气;吹脱后的污水采用常规污水处理法进行处理,部分出水采用反渗透技术对出水进行回用。该项目建设期两年,总花费1.67亿美元,每天处理水量为6000m3。该项目于2007年正式运营,其基本流程见下图:
该处理工艺的核心——地下水污水处理厂平面布置图如下图所示:
其工艺流程图如下:
4.2国内地下水修复工程实例
(1)常化厂地块污染场地土壤及地下水修复工程项目
项目建设地点位于常州市天宁区南部中吴大道以南,和平中路以东,大通河以北,龙游河以西,投资总额1亿元人民币,项目总占地面积100公顷,其中需要修复的两个区域是原常化厂厂区和原实验工厂厂区,共需修复土壤面积24600平方米,污染土壤总量13.7万吨,需修复地下水面积71300平方米,共需抽取污染地下水总量为62万立方米。
该项目2009年至2010年上半年开始实地调研,对土地进行分区布点,提取土壤和地下水样本,摸清土地污染程度和范围。在完成科学实验后,制定出相应的治理方案。2010年9月正式启动常化厂污染场地土壤及地下水修复工程,工程实施过程中首先掘地2-6米,把污染区约33万吨的土壤全部移走后,重新以优质的新土填充。其次,抽出60万立方地下水,进行深度处理后,再回灌地下,确保不影响地质结构,2012年底修复工程结束。
(2)广华新城地下水污染治理工程项目
2012年8月6日,五建承建的国家首例地下水污染治理工程——中央国家机关公务员住宅建设服务中心广华新城地下水污染治理工程项目开工。此次地下水污染治理项目是我国尝试性大面积地下水污染治理的先河,工程施工工期为730天,目前尚未完工。
五、地下水与地表水的联合运用
5.1水资源的联合运用
为促进一个流域、地区或灌区的水资源供需平衡,对地表水和地下水进行合理的统一开发利用和管理。在农田灌溉中,联合运用的主要形式是井渠结合。有些地区兴建了大规模的引水、调水工程,与原有的井灌区联成一个系统;而在一些大型自流灌区,由于地表水资源不足,又在灌区进行机井建设。美国加利福尼亚州的中央河谷、巴基斯坦的印度河平原、印度的恒河平原和中国的黄淮海平原,都是大面积地表水和地下水联合运用的地区。
水资源联合运用的优点
①调蓄地表径流。利用含水层的蓄水功能,蓄存丰水时期的多余地表水量,供枯水时期使用。
②改善地下水质。调蓄地表径流水量,对含盐量较高的地下水可以起到稀释作用。巴基斯坦和以色列的一些灌区,曾采用这样的方法减少地下水的含盐量。中国黄淮海平原的黑龙港地区,对浅层矿化地下水也进行过"抽咸换淡"。在荷兰,还把夏天温度较高的水回灌地下,到冬天抽出灌溉对水温要求较高的温室花卉和蔬菜。
③调控地下水位。大型水库和灌区的兴建,增加了对地下水的补给,引起地下水位升高,导致灌溉土地渍涝和次生盐碱化。在这些地区,开采利用地下水可降低地下水位,配合地面排水,进行旱、涝、盐碱综合治理;但地下水超量开采会引起地下水位下降,使水井建设费用和抽水费用增加。长期超采会形成大面积地下水位降落漏斗,招致地面沉陷和滨海地区海水入侵等危害。在这种情况下可引进地表水,以减少地下水开采量,并对地下水进行回灌,以调控地下水位。
5.2水污染物总量联合控制
流域水污染物总量控制作为水资源保护管理的重要途径,正逐渐受到广泛重视。地表水与地下水作为水资源系统的重要组成部分,两者之间相互转化,密切联系,即要实现地表水与地下水污染防治的密切结合,做到统筹规划,统一评价,整体保护。开展地表水与地下水污染物总量联合控制应用研究,对从整体上保护流域水资源和水环境具有重要意义。
广东省环境科学研究院以郑州市为研究对象,从地表水与地下水联合水功能区划分、环境容量核算、污染物总量联合控制、水污染防治对策与措施4个方面入手,把地表水系统与地下水系统联合起来开展水污染物总量控制研究。研究认为:地表水与地下水作为水资源系统的重要组成部分,两者之间相互转化,密切联系,需要统一管理和保护,为保障郑州市水污染物总量控制目标的实现,须采取工程与非工程措施进行有效控制。
参考文献
[1] 全国地下水污染防治规划(2011-2020年)
[2] 中国地质调查局.中国地下水资源与环境调查报告.2005
[3] 范宏喜.我国地下水资源与环境现状综述.水文地质工程地质.2009,(2):I~III
[4] 杨梅,费宇红.地下水污染修复技术的研究综述.勘察科技技术.2008,(4):12~16
关键词:多中心治理;京津冀环境污染;协同治理
近年来,我国环境污染问题愈加严重,在对地区人民的身体健康造成不良影响的同时,也阻碍了地区环境与经济的建设和发展。环境治理的工作量较大,且在相邻区域的界限并不明显,在此种情况下,加强多中心治理理论的应用与地区政府间关于环境治理的协同合作力度,已成为各地区政府及有关环保部门在环境治理过程中需要着重开展的关键工作。
一、多中心治理理论及相关文献综述
多中心治理,即社会中的多元行为主体在一定集体行动规则的指导下,通过相互协调、互相配合和彼此博弈,进而形成一种协作式公共事务组织模式并以此种模式进行公共事务管理与提供优质公共服务,并实现过目标可持续发展的一类治理方式。多中心治理理论下的环境治理则是多个行动主体为共同应对环境变化而采取的相关措施,主要包括知识传播、决策制定、监督管理和激励等。需要说明的是,虽然环境治理过程中,需社区、企业、环境部门等多元主体的参与,但仍需要以政府为主,构建基于多中心治理理论的环境治理措施。王小新进行了京津冀大气污染防治政府间合作的研究。臧乃康分析了长三角区域公共治理合作机制,提出利用企业和民间自发可以全面推动长三角区域公共治理合作机制的建立。吴坚提出构建以协商为基础的区域多中心跨界水污染治理体系来解决跨界水污染治理问题,充分调动政府和市场的力量。
二、京津冀环境污染协同治理现状
受环境问题影响,京津冀地区进一步加大了关于环境污染协同治理工作的力度。2015年1月,天津市三次人大会议正式通过《天津市天气污染防治条例》,其中专门设置了关于区域大气污染防治协作的说明,同时指出,京津冀地区应定期对区域中的大气污染防治的相关事项进行协商,并根据地区防治需要,进一步加速高污染交通工具的淘汰速度。北京地区则通过加大财政支持力度,将财政有效分配至地区多个环境治理主体当中,并根据《北京大气污染防治条例》《北京水污染环境防治条例》等,调整并退出百余家污染企业,同时,强化与河北、天津的合作力度,展开关于大气污染、水污染以及环境噪声污染防止的科研工作,为推动京津冀地区节能减排与产业标准的统一奠定了良好基础。河北省则通过出台《河北省固体废物污染环境防治条例》《河北省大气污染防治条例》和《河北省环境污染防治监督管理办法》等,以改善全省与京津冀地区的整体环境为目标,以优化能源结构与加强环境协同治理为手段,调整产业结构,严抓重点企业的污染治理工作,并积极加强同北京和天津地区关于环境污染治理的合作,计划以2013年为基准,在2017年将全省大气的PM2.5年均浓度降幅25%。
京津冀地区近年来积极开展环境治理的协同防治工作,但环境质量的改善结果却并不乐观。因此,未来有必要也必须进一步加强包括大气环境在内的京津冀地区的整体环境治理协同合作力度,将环境污染控制在标准范围内,实现地区环境共同治理目标。
三、基于多中心治理理论的京津冀环境污染协同治理措施
(一)加大政策法规建设力度
多中心治理理论下的京津冀地区环境污染协同治理应以相关政策法规作为基础和前提。京津冀地区环境治理过程中,需要在进一步明确各省关于环境治理的相关政策方针的基础上,根据地区环境治理的实际情况,加大对京津冀地区环境治理法律法规的建设力度,并将经济快速发展与落实科学发展观以及建立环境友好型社会进行有机结合,促进并协调京津冀地区经济发展与环境保护的关系。在此过程中,还应强调其他环境治理主体的合作和沟通。
(二)建立上级监督管理机构
各地区有关部门在环境治理的协同合作过程中,需要一个较为权威的机构对相关治理工作进行监督和管理,因地区政府间均为平行关系,故需要上级成立专门的组织机构对京津冀地区关于环境治理的合作情况和工作质量与进度进行监督,确保各地政府及相关部门能够结合地区实际情况制定并落实相关节能减排政策,并对突发的环境事件做出迅速反应,减少因政府自利性和其他组织功利性而对环境治理协同合作产生的破坏,在明确各方权责的基础上,确保京津冀地区环境治理过程中政府协同合作的高效性。
(三)改革政绩考核机制
京津冀地区在后续的环境治理协同合作过程中,需改进以传统的基于各地区单一GDP的政绩考核机制,并从环境治理和环境保护的层面出发,以地区合作协定为依据,根据国家制定的环境保护政策战略方针,将生态考核指标纳入到各地区环境治理的绩效考核机制当中,促使地方官员、企业领导者、监督管理部门和社会公民相互协作,提高环境治理效果。还需说明的是,各地政府在多主体的环境治理过程中还应充分发挥主导作用,通过将节能减排、治理重污染企业等相关工作提升到关系地区可持续发展的战略高度,将环境治理与相关负责人的政绩相挂钩,从而提高其参与京津冀地区环境治理协同合作的积极性,提高地方政府的关于环境治理的合作意愿,形成政府合作开展环境治理的自发机制,为京津冀地区环境治理协同合作的顺利开展提供良好的机制保障。
参考文献:
[1]魏娜,赵成根.跨区域大气污染协同治理研究――以京津冀地区为例[J].河北学刊,2016,01(14):144-149.
[关键词] 环境保护规划 平潭 县域 环境承载力
平潭因其独特的地理位置,在两岸政治发展稳定、经济合作多元、文化交流协调的大背景环境中显得尤为重要。如今的平潭地区已然成为福建省科学发展和两岸人民沟通交流的实验区,成为当今时代关注的热点区域。而平潭经济的发展需要土地、资金、人力、技术等多个要素的共同优化配置,这就要求我们充分了解平潭现有的优势与不足。本文对新一轮平潭环境保护规划和平潭县域环境承载力现状、问题进行了综述,提出了提升平潭环境承载力的策略。
1 环境承载力的概念
关于环境承载力的概念,目前学术界有多种说法,但多数是从环境的“资源支撑能力”和“环境消纳能力”两个方面构建环境承载力的概念框架,例如有学者认为,环境承载力是指在维持区域环境系统结构与功能不受损害的前提下,某一区域的环境能够为该区经济发展提供所需必要资源的最大支撑能力和最大消纳污染物的能力。而本文所指的环境承载力是特定区域资源环境承载力,指特定尺度区域在一定时期内,在区域人类社会确保资源合理开发利用和生态环境良性循环的条件下,资源环境能够承载的人口数量及相应的经济社会总量的能力,除包含环境的“资源支撑能力”和“环境消纳能力”之外,也强调人口在环境承载力方面的主观能动价值。
2 平潭新一轮环境保护规划对环境承载力的整体规划思路
《平潭综合实验区生态建设与环境保护规划(2010— 2030)》(以下简称“环境保护规划”),是平潭新一轮土地规划当中的一个专题规划报告。环境保护规划由生态建设规划与环境保护规划组成,其中生态建设规划包括以平潭县为代表的生态示范区的生态建设与原有破坏生态的恢复治理;环境保护规划主要从环境质量保护与环境管理角度规范平潭地区的水质、噪声、大气等级等的达标治理。
本轮环境保护规划中提出针对环境污染控制与监测、生态环境优化建设的相关思路,并提供了部分具体措施,对未来平潭环境承载力提升有较强的实践指导意义。
2.1 平潭环境保护规划对环境承载力的优化指引
2.1.1 环境污染控制与监测方面
环境污染控制的范围主要针对平潭主岛,具体包括:
(1)水污染控制。包括陆域水污染控制和海域水污染控制。陆域水污染防治的重点是优先保障饮用水安全,确保饮用水达标率。其核心是对三十六脚湖、六桥水库、玉井水库等集水区域的水源地保护。海域水污染控制主要是针对功能分区(如旅游区域、渔产区域、港口区域等),重点是保护海坛岛长江澳、海坛湾等滨海旅游度假区海域以及石牌洋风景名胜区海域海水,保证一类水质(按照《海水水质标准》(GB3095—1996),下同);而渔产区域水质达到二类水质,港口区域(含渔港修造船厂)达到三类水质。
(2)大气污染控制。主要针对平潭的未来建成区域的污染源控制,主要控制二氧化硫、二氧化氮、PM10、降尘的污染,大气环境质量达到《环境空气质量标准》(GB3095—1996)中的二级标准。采取双B工程(公交优先与自行车出行)以及电动车与LNG公交的推广,降低汽车尾气排放。
(3)固体废弃物控制。主要针对城市中心商务区、旅游休闲区、低碳科技园区,以及村镇居民点。采用垃圾集中填埋处理、焚烧发电等方式,到2030年,城镇生活垃圾无害化处理率和工业固体废物处置利用率均达100%。
2.1.2 生态环境优化建设方面
基于平潭海岛生态环境特征和自然格局,根据综合试验区发展定位和总体布局,规划构建综合试验区的生态安全格局,划定生态保护红线区(禁止建设区)和黄线区(控制建设区),通过实施生态建设工程和分区管理,维护海岛生态系统的稳定与平衡,保障综合试验区的生态安全。
规划中重点强调对饮用水源地的保护、防护林体系的建设、土地资源的保护、水资源的保护、自然景观的保护等环境保护事项。其中在红线区重点强调对于饮用水源地保护区、自然保护区、风口地区防风基干林带、风景名胜区的核心区、滨海沙滩区域的保护。而黄线区则严格控制新开发建设项目,对合法已开发建设项目要保障其不对生态环境构成威胁。
(1)生态产业观念。从农业、工业到第三产业全面引入生态产业观念,将其作为平衡平潭区域经济发展、社会稳定与环境保护的主要切入点。规划提出了发展以承接福州高端机械产业、发展本地海洋生物科技产业、强化以风能为代表的清洁能源产业、密切台海合作的低碳科技交流示范产业的生态工业发展观念,并对现有的传统工业进行优化与改造,统筹一岛两区的产业布局。同时,针对平潭现有的生态环境整体质量较好,规划提出了中期大力发展有机农业,合理养殖密度,规范现代养殖业;远期发展观光农业、精致农渔业为代表的生态农业。在规划期间将重视发展旅游观光业为主体,商贸、金融服务业为配套的新兴生态服务业。
(2)生态园林城市构想。规划中在一些细节上体现生态宜居理念,在建成区保障绿地面积比重,推进生态化交通,构建“双B”城市即强调公交优先与自行车出行,推进生态社区建设与绿色建筑普及。
2.2 平潭环境保护规划对环境承载力引导存在的不足
2.2.1 规划中对生态产业缺乏阶段性重点产业指引
平潭地区目前仍然以农业为主体,就主岛来说受到水源、土地等资源的限制,未来工业区主要分布在福清、长乐二地沿海地带,所以主岛产业最重要就是农渔业管理的现代化,农业污染的治理常态化。而平潭当地第三产业基础较好的旅游业,作为之前和未来考虑的重点发展产业,在发展特色定位,打造平潭生态旅游岛方面描述含糊。
关键词:畜禽养殖 污染负荷 治理
中图分类号:X713 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(b)-0150-01
1 畜禽养殖污染综述
最近几年我国畜禽养殖业快速发展,同时不容忽视的一点就是畜禽养殖业发展过快就我国生态造成很大的破坏,是我国环境的一大威胁。畜禽养殖业是地下水质量下降的重要原因,我国的众多河流中,由于畜禽养殖业的原因造成的水污染比比皆是,总体来说,50%以上的污染负荷均来自畜禽养殖业。其中饲养圈的清洗与污水的随意排放是一方面;另一方面,粪便污水排入环境中,未净化污水对水体造成破坏,许多专家研究表明畜禽粪便流失是造成地表水地下水的有机污染的关键因素。当然,畜禽业还会污染空气,传播细菌,危害生态,但归结到底还是产生的粪便造成的。下面我们就探讨一下该污染的负荷计算与治理分析。
2 禽养殖产生粪便负荷量计算
(1)畜禽养殖产生粪便负荷量,首先要考虑的是计算畜禽每年的粪便量,主要利用存栏量与排泄系数和饲养周期相乘求积。
(2)畜禽粪便负荷量的计算:计算完每年的粪便量后,便可以考虑负荷量计算,而粪便的处理方式也比较单一,即以有机肥料的形式重复利用。但由于不同畜禽粪便的肥料效果相差巨大,所以在计算负荷量之前还要以含氮量为基准将其进行转化,转化为标准猪粪当量,然后就可以计算负荷量。计算过程中,以耕地面积作为我们实际的负载面积,再根据粪便的负载量,即可算出结果。对应计算公式为:
式中,为畜禽粪便以猪粪当量计的负荷量[];Q为畜禽粪便转化为猪粪的总量();s为有效农耕面积();X为各类畜禽粪便量();T为各类畜禽粪便转换为猪粪当量的换算系数。
(3)畜禽最大负荷值计算:畜禽最大负荷值即可承受极限,作用为当地肥料是否超过农耕地的最大承受能力,是否对周边会有环境威胁。计算公式为:
其中,R为各种粪便最大负荷值,为畜禽粪便以猪粪当量计的负荷量[];为农田有机肥料最大承载量。
(4)小结。
通过对近几年一些调研结果的参阅,我们可以发现畜禽养殖污染负荷量与调研当地的自然条件关系很大,人口集中地和畜禽产品供应地的污染相当严重,同时必须要警醒的一点是,全国只有不超过10个省份污染负荷量合格,对环境都存在潜在威胁。所以,针对已经发生的情况,我们必须采取合理的措施去对这些污染进行治理,并在日常劳作过程中注意防治结合。
3 畜禽养殖污染治理分析
(1)畜禽业污染治理的第一步,就要最广泛的使饲养者和企业认识到问题的严重性,加强思想认识,提高环保意识,由于畜禽养殖业的工作疏忽给周围带来的环境问题致使周遭环境破坏,甚至造成与当地住户的矛盾,所以宣传工作很重要。此外,各大主要部门也要将畜禽养殖业污染防治工作放在重要位置,各级领导、有关部门要把治理工作记为议事日程,制定工作计划,对于困难企业与个人政府要适当予以补贴与帮助,对畜牧业的主管部门给予经济支持,把规模化畜禽养殖污染防治工作落到实处。
(2)根据不同地区的畜禽养殖现状,可以适当调整布局,合理规划,实现有效治理。同时应坚持加大治理投入,加大法制管理。在充分论证证据合理的前提下,对于污染较大的地方一定要严格处理,按照“谁污染、谁治理”的基本原则来处理。相关污染防治的行政主管部门应加强监管举措,积极发挥政府职能,开展专项整治,地区政府部门之间通力合作,以粪便资源化和综合利用为立足点,以环境容量为基准,严格按照《畜禽养殖业污染防治技术规范》、《畜禽养殖污染防治管理办法》等法律法规来执行,同时加强对私排偷排的监管,对于那些完全依靠污水处理的企业或畜禽场提高征收费用,争取早日实现地区污染负荷达标。
(3)对于畜禽养殖污染,最简单最基本的处理方法是对污染物的合理处置,比如尽量减少水洗笼舍,改为人工清理粪便,源头上减少污染物的排放,这样就可以很大程度减小水的污染程度。其次,还可以加强废水污水的处理,加大技术投资,争取实现污水处理后的资源回收利用,如可以采用废水厌氧处理方法等,都能有效治理污水,改善环境,还可在规模化畜禽养殖场推广粪便干、湿分离技术,也可以达到变废为宝的效果,实现生产模式从传统农业“资源—畜产品—废物排放”的生产过程向“资源—畜产品—再资源化”生产过程的成功转变。
(4)我们要明确的一点就是处理污染的水资源是一方面,但其他处理的污染同样不可忽视,比如如果动物为了保证生长需要摄入某些营养元素,如氨磷等,那么必然会造成排粪中两种元素的污染;再比如为了解决上述问题我们采用种养配套结合的办法,回收粪污返田,结果则是饲料中的其余添加剂的残留致使土壤遭到破坏。相关问题还有很多,所以在思考的解决办法时候必须从畜禽品种,圈养方法,食用饲料全方位多角度考量,这样才能有效解决污染问题。
(5)加大科学投入与粪污处理与资源化技术研究。根据当前的养殖计划,找到最合适的科学的养殖与排污方案,实现城市乡村网畜禽粪污处理和资源综合利用。例如可以推广清洁生产的技术,整个养殖过程从饲料,饲养管理,饲养清洁等多方面全程控制,控制饲料种类,以科学的方式喂养与管理养殖,科学饲养,科学配料,环保排放,增添防污措施,降低排泄物的气味散发,废水沼气化,综合利用各种条件治理防污。同时,在城市郊区,如果经济能力允许,可以建设畜禽污水处理工程集中处理,也可与邻近企业共建环保污水排放处理区;如果经济能力不高或是规模不大,可以先作为试点高效肥料生产基地,研究有机肥料与饲料的改进方案;加强畜禽粪便的无害化处理研究,争取技术早日完成研发,投入市场,这样污染的防治定会更上一层楼。
(6)建立一批粪污处理企业也是一种解决途径,毕竟现如今的很多污水污物排放都是企业或养殖场自行解决,处理手法业余,也没有积极性,如果建立很多专门的厂商的话,问题就迎刃而解。另一方面要加强模范单位的带头示范作用,给予表扬与优惠,推广成功经验与经营模式,这样会带动整个行业的进步与发展。
4 结语
总之,只要我们坚持按照合法,科学,有效地污染治理道路前进,我有理由相信未来我国的畜禽养殖前途光明。
参考文献
[1] 张绪美,董元华,王辉,等.中国畜禽养殖结构及其粪便N污染负荷特征分析[J].环境科学,2007.
[2] 张克强,高怀友.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].北京:化学工业出版社,2004.