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關鍵詞:
松花江 水污染 公眾 參與 認知
1研究背景與綜述
作為我國七大流域之一的松花江流域,因2005年末的水污染突發事件備受關注。事實上,從上世紀60年代開始,該流域環境即不斷受到局部污染,且近年來污染呈現出從城市向農村蔓延,從地表向地下滲透,從支流向干流延伸,從區域向流域擴張等愈演愈烈之勢。即便經歷了數年治理,水質仍未發生明顯改善。
與此同時,隨著環境惡化切實影響到公眾的日常生活,以公民知情權、話語權等多重權利為理論基礎的公眾參與,如今也逐漸應用于環境保護與污染治理中[[1] ][1]。盡管公眾參與得到了學界、立法者以及社會公眾的普遍認識[[2] 《中華人民共和國環境保護法》(第六條),《中華人民共和國環境影響評價法》。][2][[3] 曾賢剛, 吳雅玲. 中國環境保護的四年巨變――從松花江水污染事件說起. 環境保護, 2010(1): 10-13.][3],但目前我國的公眾參與機制大多仍不完善,許多所謂“參與”也只停留在“光說不做”的淺表層次。
環境污染與治理的公眾參與問題研究并未形成完整的體系,根據直接分析對象和資料來源的差異可以大體上分為三類。第一類是對環境法規和政策的宏觀分析,僅以官方的文字說明進行優劣的模糊評判,直觀但指導意義并不明確[[4] 丁麗柏, 龍柯宇. 從松花江水污染事件檢視跨界污染損害責任制度. 云南大學學報法學版, 2006, 05: 101- 105.][4][[5] 郜紹輝. 公眾參與公共危機治理的困境與對策. 新鄉學院學報(社會科學版), 2009, 6: 22- 25.][5]; 第二類是對案例進行簡單的文本分析,偶有官方統計數據制成的少量圖表,以政府和傳媒信息研究居多[[6] 陳力丹, 陳俊妮. 松花江水污染實踐中信息流障礙分析. 新聞界, 2005(6):8- 13.][6];第三類則是對公眾進行調查,這類調查大多以問卷的形式針對公眾的環保意識和支付意愿進行,目前已有針對長湖、滏陽河、及淮河/太湖流域等處水污染及防治的公眾認知展開的問卷調查[[7] 朱聯東, 李兆華, 雷蕾等. 長湖流域城市居民對水污染防治認識的調查分析. 湖北大學學報(自然科學版), 2009(12):430-432.][7][[8] 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉. 淮河/太湖流域水污染防治工程的公眾認知度調研. 環境保護, 2006(12):65-67.][8][[9] 衛立冬. 公眾對城市河流污染的環保意識及支付意愿調查. 衡水學院學報, 2008(8):75-77.][9][[10] 丁宗凱, 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉, 劉之杰. 淮河/太湖流域水污染防治監管機制的公眾調查研究. 教育部博士點基金“城市草坪綠地施用污泥堆肥的生態安全性研究”資助論文.][10],但此類調查多缺乏完整的研究框架,如對公眾認知與知情權訴求等的關系研究不足。
2研究內容與數據獲取
2.1水污染概念界定
根據《中華人民共和國水污染防治法》(2008年2月修訂),水污染是指水體因某種物質的介入,而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特性的改變,從而影響水的有效利用,危害人體健康或者破壞生態環境,造成水質惡化的現象。據此,本研究中認為由工業生產廢水和生活污水等長期排放引致的污染,以及短期內突發事件引起的水質急劇下降皆屬于水污染的范疇。
2.2研究內容
本研究從松花江水污染狀況著手,著重通過調查問卷了解水污染的公眾認知度和公眾參與的途徑、方式和意愿等,通過隨機訪談內容整理分離出公眾參與松花江水污染治理的影響因素,同時對相關數據和文獻進行分析和研究,并提出可能的政策建議。
2.3數據獲取和處理
定量數據包括兩方面內容。其中,松花江污染的基本現狀主要通過政府官方網站公布的數據進行深入了解,尤其是對官方的2004-2009年松花江流域8個自動檢測站點的水質檢測數據進行匯總統計[數據來源為中華人民共和國環境保護部網站
[2] 《中華人民共和國環境保護法》(第六條),《中華人民共和國環境影響評價法》。
[3] 曾賢剛, 吳雅玲. 中國環境保護的四年巨變――從松花江水污染事件說起. 環境保護, 2010(1): 10-13.
[4] 丁麗柏, 龍柯宇. 從松花江水污染事件檢視跨界污染損害責任制度. 云南大學學報法學版, 2006, 05: 101- 105.
[5] 郜紹輝. 公眾參與公共危機治理的困境與對策. 新鄉學院學報(社會科學版), 2009, 6: 22- 25.
[6] 陳力丹, 陳俊妮. 松花江水污染實踐中信息流障礙分析. 新聞界, 2005(6):8- 13.
[7] 朱聯東, 李兆華, 雷蕾等. 長湖流域城市居民對水污染防治認識的調查分析. 湖北大學學報(自然科學版), 2009(12):430-432.
[8] 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉. 淮河/太湖流域水污染防治工程的公眾認知度調研. 環境保護, 2006(12):65-67.
[9] 衛立冬. 公眾對城市河流污染的環保意識及支付意愿調查. 衡水學院學報, 2008(8):75-77.
[10] 丁宗凱, 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉, 劉之杰. 淮河/太湖流域水污染防治監管機制的公眾調查研究. 教育部博士點基金“城市草坪綠地施用污泥堆肥的生態安全性研究”資助論文.
中圖分類號X5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)78-0056-02
水是萬物之源,沒有水萬物將會失去生命,動物、植物、微生物的生長離不開水,我們的衣、食、住、行同樣離不開水,可見水對于地球上的生物是多么的重要。但是,隨著社會的發展,人口壓力逐年增加,人們一直認為“取之不盡,用之不竭”的水資源也面臨著沉重的壓力。許多年前,環保人士就已經開始呼吁人們要節約用水,珍惜水資源。近些年來,水資源污染加劇,由最初的地表水污染,開始轉向地下水污染。我國治理地下水污染方面起步比較晚,還缺乏相應的經驗,正處于未成熟階段。
1造成地下水污染的原因及危害
1.1地下水污染類型
對地下水造成污染的原因非常多,主要有人為原因和自然原因兩大類。隨著我國經濟的快速發展,人們對淡水的需求正在不斷增加,人類在開采地下水的過程中造成了地下水污染,同時由于工業的發展,一些污染物滲漏到地下,造成地下水污染??傮w來說共分為四個類型:一是海水倒灌造成的地下水污染;二是地表水造成的污染;三是工業污水的污染;四是垃圾填埋造成的污染。
除此之外還有一些地區采取了淡水回灌來補給地下水,但是在回灌的過程中會出現一些被細菌感染的水直接回灌,這將給地下水帶來極大的破壞,造成嚴重的后果,這種污染在一些地下水超采地方比較常見,并且對地下水的污染比較嚴重。
1.2地下水污染途徑
對地下水的污染根據污染的途徑不同可以分為四類:即:間歇入滲型,連續入滲型,越流型,徑流型。連續入滲和間接性入滲污染地下水的主要是污水潛水。對含水層污染的主要是越流型污染,它對地下水的影響非常大。
1)連續入滲型主要是污染隨著地下水直接滲入到地下,主要是污染潛水,例如廢水池、廢水廢井;
2)間歇入滲型主要是自然降水或者其他形式的灌溉水通過非飽和水帶,周期性地滲到地下,在日常生活中垃圾堆被雨淋后就會把污染的雨水滲透到地下;
3)徑流型污染物主要通過地下徑流直接滲入到含水層,在地下溶洞中進入含水層就是此類污染;
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,污染的水主要通過整個層間或者通過破損的地下管道直接滲透到地下水層。地下水的過度開采改變了越流方向,使已受污染的潛水進入未受污染的承壓水,即屬此類。
1.3地下水污染的危害
地下水污染較地表水污染影響深遠且不易治理,地下水污染的危害也遠比地表水污染程度更嚴重。城市與工業“三廢”不合理或不達標排放量的迅速增加,農牧區農藥、化肥的大量使用,導致我國地下水污染日益嚴重,呈現由點到面、由淺到深、由城市到農村的擴展趨勢。對我國190多個城市進行地下水監測,結果令人不滿意,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趨勢加重,無論是南方城市還是北方城市,北方相對污染范圍要比較廣,南方相對來說比較輕,地下水的過度開采導致污染比較嚴重,無論是海水倒灌還是地表污染都加劇了地下水的污染。
2 地下水資源污染的防治方法
地下水的污染很難引起注意,這主要是它不易被發現,地下水的污染不像其他地表水一樣可以通過顏色、氣味等進行判斷,地下水受到污染被發現時已經是被污染很長時間,并且范圍也會擴大。地下水受污染后比起地表水治理起來要困難的多,并且費用也非常大,因此要對地下水采取以預防為主。
1)評價地下水現狀
通過對地下水污染程度的評價,為管理層及其相關人員提供比較全面的資料,這樣能夠更好地對我國地下水采取應對之策,指導工程的選址,能夠更好地為農業工業生產提供合理的產業布局,同時能夠對地下水的保護起到積極的作用。
2)科技的進步
通過提高工業的生產工藝,這樣能夠更好地減少污染物的產生,在重點水源保護地區,要對排放的污染進行嚴格控制,對已存在的污染源能夠搬遷的盡量搬遷,不能搬遷的要對其進行嚴格的排污控制,讓其達到符合標準。
3)嚴禁采用滲井、滲坑排放污水
在水源地要禁止采取永久性的污水排放池,對固體污染物也要采取管制,防止污染物隨著雨水滲入到地下,對地下水造成污染。
4)合理使用肥料
在農業生產中,很多地區在施用肥料時出現不當的現象,出現氮肥過量,這種流失對地表造成污染,對地下水帶來污染,這就需要我們在農業生產中要正確使用氮肥。
5)合理規劃城市垃圾填埋場
在一些城市垃圾采取掩埋的辦法進行解決,這樣雖然成本比較低,但是后期污染比較嚴重,一些工業廢料在掩埋的過程中出現對土壤的污染,這就是通過地下水滲透到地下水中去,嚴重污染了地下水。
6)加強水資源保護,嚴格執法和管理,增強環保意識,自覺保護水資源。
3結論
當前我國經濟快速發展過程中對地下水的防治工作重視程度不夠,無論是在法律制度方面,還是在管理方面都出現了空白,同時我國在地下水監測方面還是處于空白狀態,缺乏有效的預警機制。我國應該在完善地下水環境保護法律體系,將地下水和地表水的防治進行統一的規劃和管理,能夠更好地防治地下水污染。
參考文獻
[1]Schilling K E,Zhang Y K.Baseflow contribution to Nitrate-Nitrogen Export from a large,Agricultural,USA,2004.
中圖分類號:X703
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2016)12015402
1引言
紡織印染行業是我國國民經濟的傳統支柱產業和重要民生產業,在繁榮市場、擴大出口、吸納就業、增加農民收入、促進城鎮化發展等方面發揮著重要作用,但是紡織印染行業也是傳統的污染大戶,是節能減排、淘汰落后產能的主戰場。國務院2013年印發的《大氣污染防治行動計劃》中,對多個行業進行工業廢氣重點治理,紡織印染行業便是其中之一,工業廢氣中所含的VOCs與PM2.5二次氣溶膠形成有直接關系,我國紡織印染行業VOCs排放量一度占工業過程VOCS排放的30 %以上;廢水間接排放標準提高到CODCr200 mg/L,敏感地區甚至到了CODCr60 mg/L;國家沒有把印染污泥列入危險廢物名錄范圍,但在環境管理過程中,卻將印染污泥作為危險廢物對待;廢氣、污泥以及淘汰落后等處處都是門檻,隨著新環保法的實施,印染行業面臨新一輪環保壓力,做好印染項目廢水、廢氣、噪聲及固體廢棄物的污染防治勢在必行。
2工程實例
此印染項目位于安徽省宣城市宣州經濟開發區,主要建設內容為新建捻線、染色、卷繞車間,并建設相關輔助、公用、環保工程等,達產后形成年產3000 t滌綸縫紉線的規模,項目占地面積2.4 hm2,勞動定員500人,項目總投資9009萬元,其中環保投資1045萬元,占項目總投資的11.6 %。
項目染色工藝流程主要有如下幾點。
(1)前處理。包括皂洗、水洗。前處理的目的是利用皂洗劑等去除紗線上的油脂,從而使紗線具有較好的吸水性,便于后續染色過程中染料的吸附與擴散。筒子白線放入染色缸后注軟水,加入皂洗劑等,經過15 min升溫至90 ℃,保溫10 mim后排水,經皂洗清洗后兩次水洗,然后染色。
(2)染色。滌綸通常采用分散染料及高溫高壓筒子紗染色機染色,采取高溫高壓染色法,染液及各種助劑加入染機、封閉缸蓋后,升溫至135 ℃,染液pH值控制為5~6,浴比約為1∶6左右,進水水洗兩次后排水。染色工段廢水特點是pH值、色度、COD較高,但BOD5較低,生化性較差,水質變化大。
(3)還原。為去除沾染于滌綸線表面上的分散染料,經高溫高壓染色之后,一般需先進行還原清洗、目的是去除纖維表面浮色,提高色牢度。加入燒堿、保險粉、洗滌劑進行還原,在90 ℃保溫10 mim后排水。
(4)水洗。還原后經3道清水水洗,時間30 min。
(5)脫水。使用脫水機進行脫水。
(6)烘干。采用筒子紗快速烘干機進行烘干,烘干機為電加熱,烘干溫度為90 ℃。烘干過程排放廢氣,其主要成分為水蒸汽。
3廢水污染防治措施
根據工程分析,項目廢水包括工藝廢水(前處理廢水、染色廢水、水洗廢水)、地坪設備沖洗水、生活污水、軟水處理系統排污水、鍋爐排污水、循環冷卻水系統排水,軟水系統排水回用于廠區綠化,循環冷卻水系統排水回用于地坪設備沖洗水,項目廢水產生量為708 m3/d,經廠區自建污水處理站處理達標后,其中320 m3/d進一步深度處理后其中224 m3/d回用于漂洗工段,全廠廢水排放總量為484 m3/d。
項目廢水污染物產生情況為COD733 mg/L、BOD5226 mg/L、SS321 mg/L、色度477倍、NH3-N 9.2 mg/L、總磷4.2 mg/L,參照《紡織染整工業廢水治理工程技術規范(HJ471-2009)》,項目廠區自建污水處理站處理工藝采取“格柵-pH值調整-調節池-混凝沉淀-水解酸化-接觸氧化-混凝沉淀”,處理規模800 m3/d;廠區廢水回用處理系統規模為320 m3/d,處理工藝為“預處理+超濾+反滲透工藝”。項目廢水經廠區自建的污水處理站處理后,廢水中各污染物排放濃度分別為COD146 mg/L、BOD541 mg/L、SS64 mg/L、色度23倍、NH3-N 7.0 mg/L、總磷1.3 mg/L,能夠滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB 4287-2012)表2的中間接排放標準及色度滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB 4287-2012)表3的直接排放標準。
4廢氣污染防治措施
項目無定型工序,不產生定型機有機廢氣。項目營運期廢氣主要為天然氣鍋爐產生的鍋爐煙氣、食堂油煙、廠區污水處理站無組織惡臭廢氣。
項目設置天然氣鍋爐,其污染物產生放濃度較小,不需進行廢氣治理措施,直接排放;食堂油煙采用油煙凈化器處理;廠區污水處理站無組織惡臭廢氣采取設置100m衛生防護距離的措施。
5噪聲污染防治措施
項目營運期噪聲源主要為絡絲機、捻線機、絡筒機、繞線機、染色機、脫水機、烘干機等生產設備及鍋爐風機、空壓機、水泵等,其聲級一般在70~90dB(A)。
主要采取以下噪聲防治措施:設備選型上選用性能可靠的低噪聲設備或振動小的設備,染色機等從國外進口,設備性能好,生產效率高,噪聲源較??;絡絲機、捻線機、絡筒機、繞線機、染色機、脫水機、烘干機等生產設備設置在廠房內,設備基礎安裝減振墊;鍋爐房采用低噪聲型風機進行強制機械通風,進排風口加消聲彎頭。鼓風機采用隔聲、消聲處理,排風機應采用消聲彎頭或消聲管處理。水泵房采取密閉隔聲措施,設備基礎進行相應減震處理。
6固體廢棄物處置措施
6.1一般固體廢棄物
廢滌綸絲、廢滌綸線:擬建項目產生的廢滌綸絲、廢滌綸線全部出售綜合利用。生活垃圾由環衛部門統一清運。
6.2危險固廢
廢染料桶、廢包裝材料:項目廢染料桶、廢包裝材料經廠內固廢臨時貯存場所暫存后由原料廠家統一回收。
污水處理站污泥:污水處理站產生的污泥分為前段物化污泥、中段生化污泥、后段物化污泥,前段物化污泥為危險固廢,先在廠內固廢臨時貯存場所暫存,后委托有資質單位處置;中段生化污泥先進行浸出試驗,屬危險廢物的,委托有資質處置;后段物化污泥為一般固廢,送城市垃圾填埋場進行衛生填埋。
項目在廠區內建設固廢臨時貯存場所,內設危險廢物臨時貯存庫房,分類貯存各種危險廢物,危險廢物臨時貯存庫房按照相關要求設置防腐防滲等措施。
7結語
印染項目應關注的是廢水、廢氣及固廢污染治理,通過印染項目污染防治對策的分析,為今后的印染行業污染防治工作提供參考和建議。
參考文獻:
[1]
戴日成,張統.印染廢水水質特征及處理技術綜述[J].給水排水,2000,26(10):33~37.
[2]劉豪.印染廢水處理技術研究綜述[J].環??萍?,2014(2):44~48.
[3]許申來,周昊.“十二五”時期印染行業減排對策研究:以紹興市為例 [J].環境科學導刊, 2012, 31(1):39~41.
1 引言
隨著社會經濟的發展和人類對自然資源開發利用活動的日益加強,大量污染物(如重金屬、持久性有機物等)通過不同途徑進入土壤系統中,進而通過遷移、擴散和滲透作用進入地下水環境,對土壤和地下水環境造成污染,破壞了其原有的生態平衡。這些污染物還可以通過飲用水或地下水-土壤-植物系統,經食物鏈進入人體,因此也影響到人類的健康。鑒于地下水污染的嚴重性,國內外學者已廣泛開展對地下水污染修復技術的研究,同時地下水污染修復技術在大量實踐應用中得到了不斷地改進和創新。
2 基本概念
2.1 地下水的定義。
地下水是指埋藏在地面以下,存在于巖石和土壤孔隙中可流動的水體 [1] ,狹義上是指淺層地下水,即第一個隔水層以上的重力水,即地下水資源。地下水是自然界水體的組成部分,并參與自然的水循環,又是水資源的重要組成部分。
2.2 地下水污染的主要原因。
過度開采地下水,引起地下水位下降,沿海地區海水倒灌;農業生產中大量使用化肥、農藥以及污水灌溉等,污染物滲入地下水中;受污染的地面水體或廢水渠、廢水池、廢水滲井等連續滲漏。地下水一經污染后,總礦化度、總硬度升高,硝酸鹽、氯化物含量升高,有毒物質增加,溶解氧下降,有時還會出現病原體。
地下水污染不易被發現,難以治理和恢復,影響供水水質,加劇水資源短缺,應限制開發,合理使用,從而保護地下水資源。
2.3 地下水污染的來源。
向水體排放或釋放污染物的來源和場所都稱為水體污染源,這是造成水體污染的罪魁禍首。各種水體及其循環過程中涉及到許多類型復雜的污染源,從不同的角度可將水體污染分為多種不同的類型,就地下水污染而言,其根源有以下幾種:
(1)沿海地區海水入侵和倒灌。
(2)工業“三廢”。
(3)農業污染。
(4)城市生活污染。
3 地下水的主要修復技術
3.1 滲透性反應墻(PRB)。
PRB是一種原位被動修復技術,由透水的反應介質組成,一般安裝于地下水污染羽狀體的下游,通常與地下水水流相垂直,并且它也可以作為污染地下水的地面處理設施。當地下水在自身水力梯度作用下通過活性滲濾墻時,污染物與墻體材料發生各種反應而被去除,從而達到地下水修復的目的 [2] 。
3.1.1 PRB概念與結構。
(1)概念。
美國環保署定義:PRB是一種為達到一定環境污染治理目標而將特定反應介質安裝在地面以下的污染處理系統,它能夠阻斷污染帶、將其中的污染物轉化為環境可接受的形式,但不破壞地下水流動性 [3] 。
(2)結構。PRB有兩種基本結構:①隔水漏斗導水門式結構。此種結構適用于埋藏淺的大型的地下水污染羽狀體,地下水通過比較小的滲透反應門,優點是反應介質的裝填量減少,缺點是干擾了天然地下水的流場;②連續墻式的結構。用于地下水污染的羽狀體較小時,墻體垂直于污染羽狀體的遷移途徑,橫切整個羽狀體的寬度和深度,優點是對天然地下水流場干擾小,易于設計 [4] 。
3.1.2 PRB反應機理。
(1)無機離子去除機理。
含高價重金屬的無機離子,是地下水中的重要污染物之一,其中工業廢物、尾礦和核廢料污染的地下水中濃度很高。金屬鐵與無機離子發生氧化還原反應,將重金屬以不溶性化合物或單質的形式從水溶液中析出。 [5] 研究表明,PRB能夠將無處處理廠排出的含硝氮90mg/L的水迅速降解到飲用水標準10mg/L以下 [6] 。
(2)脫鹵反應去除鹵代有機物機理。
在脫鹵降解反應中,金屬鐵提供電子,發生氧化反應,而有機污染物為電子受體。Fe0修復有機污染物的地下水,主要是對氯代烴類進行還原脫氯。例如PCE(C 2Cl 4)的脫氯過程有兩條路徑:
一是C 2Cl 4C 2HCl 3C 2H 2Cl 2C 2H 4C 2H 6
二是C 2C 14 C 2HCl 3C 2H 2C 2H 4C 2H 6
路徑為連續的氫解作用,其中間產物C 2H 2Cl 2的降解速度比C 2HCl 3慢,而第二條路徑的中間產物C 2HCl能很快地還原為C 2H 2。因此,第二條路徑的還原速度較快于第一條 [7] 。
(3)微生物修復機理。
微生物的活動可影響氮、硫、鐵、錳等元素的循環。微生物可直接用于硝酸鹽、硫酸鹽的去除以及通過形成硫化物來沉淀金屬離子。
(4)催化降解反應機理。
采用比鐵活性大的金屬作為墻體材料,比鐵具有更強的還原性,容易提供電子,鋁硅酸鹽可以作為緩沖溶液使pH值能保持在較低值(7~8),使金屬鐵更易被氧化 [8] 。試驗證明,金屬鐵中加入鋁硅酸鹽時,Cr 6+ 的半衰期比鐵和石英砂混合物作為反應材料減少一個數量級,比單純鐵作反應材料減少兩個數量級。
3.1.3 PRB的應用案例。
在北美和歐洲等國,已進行了大量該方法的工程研究和商業應用,目前全世界有200多座PRB,其中Fe0-PRB120多座,取得了良好的治理效果。部分應用見表1。
〖XC29.TIF;%40%50〗
厭氧生物反應墻修復某地揮發性有機氯化物的深度污染案例:
在一家化學清洗廠舊址,四氯乙烯的肆意排放造成了當地土壤嚴重污染。這家化學清洗廠曾在此地連續開辦了75年,污染范圍將近75000m2,深度在地下50m。
2001年,有關方面對表層污染源進行了挖掘,隨后采用原位生物降解的方式對被污染的土壤進行修復,采取這種方式的原因是此處的污染物正在發生自燃降解。他們在自燃降解的基礎上采取了注入含碳物質的辦法,對四氯乙烯和三氯乙烯等污染物進行厭氧還原脫氯。這是一種臨時性的土壤修復措施,持續了一年左右的時間,大大緩解了當地嚴重的土壤污染。大約一年后,這一臨時性土壤修復措施停止執行。這時,對地下水中的揮發性有機氯化物進行降解的條件已經具備。他們利用前段時間積累的經驗,在此地建起了大規模的還原脫氯設施,這套設施包括若干厭氧性生物反應墻,從三個地點對這片污染區域進行“圍堵”。建立這些生物反應器的目的不僅僅是控制污染,而是對被污染的土壤和地下水進行修復,以便徹底消除這一地區的污染。由于此地屬于高度城市化地帶,這些生物反應墻都建在街道附近,這樣便于向柵內注入反應物。作為反應物的含碳物質須定期注入柵內,三年一般應注入10~15次。
此外,臨時性修復措施的實施提高了地下水中產甲烷菌的含量,為揮發性有機氯化物的降解提供了良好的條件。修復前污染源下游一帶每升地下水中含有數萬微克的四氯乙烯和三氯乙烯,而現在這些物質的含量僅為10μg或者更低;順式1,2-二氯乙烯和氯乙烯的含量曾一度有所上升,隨后又下降到每升幾十微克,最后分解為乙烯、乙烷等對環境無害的物質。
污染區的中心位于生物反應墻附近(75m左右),目前這里仍能監測到順式1,2-二氯乙烯和氯乙烯等污染物的存在,但乙烯和乙烷的穩定增長以及監測管中大量產甲烷菌的存在表明這一帶微生物活動活躍,污染物正在進行徹底地還原脫氯過程。上述情形證明,生物反應墻的下游確實是化學反應十分強烈的區域。監測管顯示,某些位置的順式1,2-二氯乙烯和氯乙烯含量有所上升;發生這一現象的原因是由于微生物活動導致的吸附反應增強。目前他們在污染修復方面已經實現了每1.5~2年降低污染物60%的目標。
3.1.4 PRB存在的問題。
(1)去除污染物的機理方面尚存在一些未能明晰的方面。
(2)在PRB實際應用中將會出現沉淀產生介質的阻塞、反應材料失活或者雙金屬系統可能引起地下水二次污染等不良影響。
(3)因為受到地下水流和開溝槽的深度限制,目前該技術多用于有地下水流的飽和污染層的修復。
(4)需要進一步研究可同時去除多種并存污染組分的技術。
3.2 原位曝氣修復技術(AS)。
原位曝氣修復技術最大程度減少了對土壤介質和周圍環境的擾動,主要用于處理可揮發性有機物(VOCs)造成的地下水污染。一般與土壤氣相抽提技術(SVE)聯合使用 [9] 。不會造成環境的二次污染,與其他修復技術相比具有經濟、高效的顯著優勢 [10] 。該技術被認為是去除地下水揮發性有機物的最有效方法。C.D.Johnston等 [11] 將原位曝氣法和土壤蒸氣抽提法相結合,去除砂質地下含水層中的石油烴,結果表明與單獨使用土壤蒸氣抽提法比較,28天后石油烴去除量提高1.9倍,同時原位曝氣還為地下水中殘留的NAPL(非水相液體)的去除創造了更有利條件。曝入的空氣能為地下水中的好氧微生物提供足夠氧氣,促進土著微生物的降解作用 [12] 。該技術在可接受的成本范圍內,能夠處理較多的受污染地下水,系統容易安裝和轉移,容易與其他技術組合使用。但是對既不容易揮發又不易生物降解的污染物處理效果不佳,并且對土壤和地質結構的要求比較高 [13] 。
3.3 原位生物修復方法。
原位生物修復是利用生物的代謝活動減少現場環境中有毒有害化合物的工程技術系統 [14] 。用于原位生物修復的微生物一般有三類:土著微生物、外來微生物和基因工程菌 [15] 。目前地下水有機物原位生物修復方法主要包括生物注射法、有機粘土法、抽提地下水系統和回注系統相組合法等 [16] 。
原位生物修復技術有其獨特的優勢,表現在:①現場進行,從而減少運輸費用和人類直接接觸污染物的機會;②以原位方式進行,可使對污染位點的干擾或破壞達到最??;③使有機物分解為二氧化碳和水,可永久地消除污染物和長期的隱患,無二次污染,不會使污染物轉移;④可與其他處理技術結合使用,處理復合污染;⑤降解過程迅速、費用低,費用僅為傳統物理、化學修復法的30%~50% [17] 。
目前有人將原位生物修復和旋轉電動力學——太陽能技術相結合,形成新型的修復技術。電動力學技術是將電極插入受污染的地下水區域,在施加低壓直流電后,形成直流電場。由于土坡顆粒表面具有雙電層,孔隙水中粒子或順粒帶有電荷,引起水中的離子和順粒物質沿電場方向進行定向運動。
4 展望
隨著地下水污染修復技術研究的深入開展以及各修復技術的逐漸成熟,各種修復技術將會更廣泛地應用于現場地下水污染修復工作中。針對我國地下水以石油烴類、TCE、氯苯、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和重金屬的污染最為嚴重的實際情況,PRB技術是一個較好的選擇。
未來利用基因工程技術培養純化特效降解菌,從而提高修復效率以及如何解決反應墻生物淤堵問題以延長反應墻體的使用壽命等,都將成為重要的研究方向 [18] 。
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中圖分類號:P641.13 文獻標識碼:A
一、國內地下水環境質量現狀
1.1地下水資源分布和開發利用狀況
我國地下水資源地域分布不均。據調查,全國地下水資源量多年平均為8218億立方米,其中,北方地區(占全國總面積的64%)地下水資源量2458億立方米,約占全國地下水資源量的30%;南方地區(占全國總面積的36%)地下水資源量5760億立方米,約占全國地下水資源量的70%??傮w上,全國地下水資源量由東南向西北逐漸降低。
近幾十年來,隨著我國經濟社會的快速發展,地下水資源開發利用量呈迅速增長態勢,由20世紀70年代的570億立方米/年,增長到80年代的750億立方米/年,到2009年地下水開采總量已達1098億立方米,占全國總供水量的 18%,三十年間增長了近一倍。北方地區65%的生活用水、50%的工業用水和33%的農業灌溉用水來自地下水。全國655個城市中,400多個以地下水為飲用水源,約占城市總數的61%。地下水資源的長期過量開采,導致全國部分區域地下水水位持續下降。2009年共監測全國地下水降落漏斗240個,其中淺層地下水降落漏斗115個,深層地下水降落漏斗125個。華北平原東部深層承壓地下水水位降落漏斗面積達7萬多平方公里,部分城市地下水水位累計下降達30-50米,局部地區累計水位下降超過100米。部分地區地下水超采嚴重,進一步加大了水資源安全保障的壓力。
1.2地下水質量分類與監測
(1)地下水質量分類
《地下水質量標準---GB/T14848-93》依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標,并參照了生活飲用水、工業、農業用水水質最高要求,將地下水質量劃分為五類。
Ⅰ類 主要反映地下水化學組分的天然低背景含量。適用于各種用途。
Ⅱ類 主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。
Ⅲ類 以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業用水。
Ⅳ類 以農業和工業用水要求為依據。除適用于農業和部分工業用水外,適當處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類 不宜飲用,其他用水可根據使用目的選用。
(2)地下水水質監測
各地區應對地下水水質進行定期檢測。檢驗方法,按國家標準GB 5750《生活飲用水標準檢驗方法》執行。
各地地下水監測部門,應在不同質量類別的地下水域設立監測點進行水質監測,監測頻率不得少于每年二次(豐、枯水期)。
監測項目為:pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發性酚類、氰化物、砷、汞、鉻(六價)、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數、硫酸鹽、氯化物、大腸菌群,以及反映本地區主要水質問題的其它項目。
1.3地下水環境質量狀況
根據 2000-2002年國土資源部“新一輪全國地下水資源評價”成果,全國地下水環境質量“南方優于北方,山區優于平原,深層優于淺層”。按照《地下水質量標準》(GB/T 14848-93)進行評價,全國地下水資源符合Ⅰ類-Ⅲ類水質標準的占63%,符合Ⅳ類-Ⅴ類水質標準的占37%。南方大部分地區水質較好,符合Ⅰ類-Ⅲ類水質標準的面積占地下水分布面積的 90%以上,但部分平原地區的淺層地下水污染嚴重,水質較差。北方地區的丘陵山區及山前平原地區水質較好,中部平原區水質較差,濱海地區水質最差。根據對京津冀、長江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原區等地區地下水有機污染調查,主要城市及近郊地區地下水中普遍檢測出有毒微量有機污染指標。2009年,經對北京、遼寧、吉林、上海、江蘇、海南、寧夏和廣東等8個?。▍^、市)641 眼井的水質分析,水質Ⅰ類-Ⅱ類的占總數 2.3%,水質Ⅲ類的占23.9%,水質Ⅳ類-Ⅴ類的占73.8%,主要污染指標是總硬度、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、鐵和錳等。2009年,全國202個城市的地下水水質以良好-較差為主,深層地下水質量普遍優于淺層地下水,開采程度低的地區優于開采程度高的地區。根據《全國城市飲用水安全保障規劃(2006-2020年)》數據,全國近20%的城市集中式地下水水源水質劣于Ⅲ類。部分城市飲用水水源水質超標因子除常規化學指標外,甚至出現了致癌、致畸、致突變污染指標。
1.4地下水環境質量變化趨勢
據近十幾年地下水水質變化情況的不完全統計分析,初步判斷我國地下水污染的趨勢為:由點狀、條帶狀向面上擴散,由淺層向深層滲透,由城市向周邊蔓延。南方地區地下水環境質量變化趨勢以保持相對穩定為主,地下水污染主要發生在城市及其周邊地區。北方地區地下水環境質量變化趨勢以下降為主,其中,華北地區地下水環境質量進一步惡化;西北地區地下水環境質量總體保持穩定,局部有所惡化,特別是大中城市及其周邊地區、農業開發區地下水污染不斷加重;東北地區地下水環境質量以下降為主,大中城市及其周邊和農業開發區污染有所加重,地下水污染從城市向周圍蔓延。
二、地下水污染防治法規及規劃
2.1國內外地下水保護法規
(1)國內地下水保護法規
目前, 我國并沒有地下水保護的專門法律,有關地下水資源保護的相關法律制度主要在《中華人民共和國水污染防治法》、《水污染防治法實施細則》、《中華人民共和國水法》等中有著不同程度的規定?!度∷S可和水資源費征收管理條例》規定了對地下水開采實施總量控制同時通過水資源費征收機制控制地下水的開采;《飲用水水源保護區污染防治管理規定》專章規定了生活飲用水地下水源保護區的劃分和防護。此外, 一些關于保護地下水的地方性立法, 如《河北省取水許可制度管理辦法》、《北京市城市自來水廠地下水源保護管理辦法》、《關于在蘇錫常地區限期禁止開采地下水的決定》等。
(2)國外地下水保護法規
英國地下水資源保護的主要法律法規, 如下:
2.2我國地下水污染防治規劃
(1)規劃目標
到2015年,基本掌握地下水污染狀況,全面啟動地下水污染修復試點,逐步整治影響地下水環境安全的土壤,初步控制地下水污染源,全面建立地下水環境監管體系,城鎮集中式地下水飲用水水源水質狀況有所改善,初步遏制地下水水質惡化趨勢。
到2020年,全面監控典型地下水污染源,有效控制影響地下水環境安全的土壤,科學開展地下水修復工作,重要地下水飲用水水源水質安全得到基本保障,地下水環境監管能力全面提升,重點地區地下水水質明顯改善,地下水污染風險得到有效防范,建成地下水污染防治體系。
(2)主要任務
開展地下水污染狀況調查
保障地下水飲用水水源環境安全
嚴格控制影響地下水的城鎮污染
強化重點工業地下水污染防治
分類控制農業面源對地下水污染
加強土壤對地下水污染的防控
有計劃開展地下水污染修復
建立健全地下水環境監管體系
三、地下水修復技術
根據其主要工作原理地下水修復技術可大致歸并為4類,即物理技術、化學技術、生物技術和復合技術。物理技術包括水動力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動收集法等;化學技術包括有機粘土法和電化學動力修復技術;生物修復的方法有包氣帶生物曝氣、循環生物修復、生物注射法、地下水曝氣修復、抽提地下水系統和回注系統相結合法、生物反應器法等;復合法修復技術兼有以上2種或多種技術屬性,例如抽出處理法同時使用了物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術,綜合各種技術優點,在修復地下水時更加有效。
3.1物理修復法
物理法修復技術是以物理規律起主導作用的技術,主要包括以下幾種方法:水動力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動收集法、水力破裂處理法等。其中屏蔽法、被動收集法多數應用在地下水污染物治理初期,作為一種臨時控制方法。
水動力控制法
其原理是建立井群控制系統,通過人工抽取地下水或向含水層內注水的方式,改變地下水原來的水力梯度,進而將受污染的地下水體與未受污染的清潔水體隔開。井群的布置可以根據當地的具體水文地質條件確定。因此,又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井,通過注水井向含水層注入清水,使得在該注水井處形成一個地下分水嶺,從而阻止上游清潔水體向下補給已被污染水體;同時,在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水,在下游形成一個分水嶺以阻止污染羽向下游擴散,同時在上游布置一排抽水井,將初期抽出的清潔水送到下游注入,最后將抽出的污染水體進行處理。
流線控制法
流線控制法沒有一個抽水廊道、一個抽油廊道(沒在污染范圍的中心位置)、兩個注水廊道分布在抽油廊道兩側。首先從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鄰的注水廊道內,以確保最大限度地保持水力梯度。同時在抽油廊道中抽取污染物質,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種物理屏障,將受污染水體圈閉起來,以防止污染物進一步擴散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿,在受污染水體周圍形成一道帷幕,從而將受污染水體圈閉起來。
被動收集法
被動收集法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道,在溝內布置收集系統,將水面漂浮的污染物質如油類污染物等收集起來,或將所有受污染的地下水收集起來以便處理的一種方法。
3.2化學法修復技術
有機粘土法
這是一種新發展起來的處理污染地下水的化學方法,有機粘土可以擴大土壤和含水層的吸附容量,從而加強原位生物降解,因此可以利用有機粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水層物質中含有的粘土,注入季銨鹽陽離子表面活性劑,使其形成有機粘土礦物,用來截住和固定有機污染物,防止地下水進一步污染,并配合生物降解等手段,永久地消除地下水污染。
電化學動力修復技術
電化學動力修復技術是利用土壤、地下水和污染電動力學性質對環境進行修復的新技術,它的基本原理是將電極插入受污染的地下水及土壤區域,通直流電后,在此區域形成電場。在電場的作用下水中的離子和顆粒物質沿電力場方向定向移動,遷移至設定的處理區進行集中處理;同時在電極表面發生電解反應,陽極電解產生氫氣和氫氧根離子,陰極電解產生氫離子和氧氣。近年來電化學動力修復技術開始用以去除地下水中的有機污染物,這種方法用于去除吸附性較強的有機物效果也比較好。電化學動力修復技術非常適合作為一項現場修復技術,安裝和操作容易,既可用于飽和土壤水層,也可用于含氣層土壤,不受深度限制,不破壞現場生態環境。
加藥法
通過井群系統向受污染水體灌注化學藥劑,如灌注中和劑以中和酸性或堿性滲濾液,添加氧化劑降解有機物或使無機化合物形成沉淀等。
滲透性處理床
滲透性處理床主要適用于較薄、較淺含水層,一般用于填埋滲濾液的無害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝,該溝挖至含水層底部基巖層或不透水粘土層,然后在溝內填充能與污染物反應的透水性介質,受污染地下水流入溝內后與該介質發生反應,生成無害化產物或沉淀物而被去除。常用的填充介質有:a.灰巖,用以中和酸性地下水或去除重金屬;b.活性炭,用以去除非極性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成離子交換樹脂,用以去除溶解態重金屬等。
沖洗法
對于有機烴類污染,可用空氣沖洗,即將空氣注入到受污染區域底部,空氣在上升過程中,污染物中的揮發性組分會隨空氣一起溢出,再用集氣系統將氣體進行收集處理;也可采用蒸汽沖洗,蒸汽不僅可以使揮發性組分溢出,還可以使有機物熱解;另外,用酒精沖洗亦可。在理論上,只要整個受污染區域都被沖洗過,則所有的烴類污染物都會被去除。
3.3生物法修復技術
生物修復是指利用天然存在的或特別培養的生物(植物、微生物和原生動物)在可調控環境條件下將有毒污染物轉化為無毒物質的處理技術。微生物修復利用土著的、引入的微生物及其代謝過程,或其產物進行的消除或富集有毒物的生物學過程。
生物修復的方法有包氣帶生物曝氣、循環生物修復、空氣注射法、地下水曝氣修復、抽提地下水系統和回注系統相結合法、生物反應器法等。由于深埋于地下,地下水生物修復技術的實施一般應結合污染的具體情況,采取不同的方法。
循環生物修復
對于受污染的地下水,可以向地下水層鉆井注入空氣,提供氧氣,同時利用回收井,抽取地下水,進行循環,通過滲透,提供微生物需要的各種營養。從水井抽提地下水,還可以控制污染帶的遷移。
地下水曝氣修復
對于飽和帶或者地下水,將壓縮氣體注入地下水飽和區,由于密度差等原因,空氣會穿透地下水飽和區上升到非飽和區中,在上升過程中可使揮發性污染物進入壓縮空氣并被壓縮空氣帶到非飽和區排出。
空氣注射法
它主要是將加壓后的空氣注射到污染地下水的下部,氣流加速地下水和土壤中有機物的揮發和降解,這種方法主要是抽提、通氣并用,并通過增加及延長停留時問促進生物降解,提高修復效率。
植物修復技術
植物修復技術是利用天然植物生長代謝原理吸收和降解水或土壤中的污染物,因其具有成本低、不破壞地質結構、適于大范圍修復等優點,廣泛用于土壤及地下水中的有機物、重金屬、微量元素的降解。由于特定的超累積植物生長速度慢,受到氣候、土壤等環境條件限制,很難得到廣泛應用、目前大量研究集中在基因轉移技術與植物修復的結合與應用以及植物修復的影響因素和植物修復的機理上。影響植物修復的因素主要有環境因素、污染物濃度、性質和根系分布等。
3.4復合法修復技術
復合法修復技術是兼有以上兩種或多種技術屬性的污染處理技術,其關鍵技術同時使用了物理法、化學法和生物法中的兩種或全部。
(1)抽出處理修復技術
在處理抽出水時同時使用了物理法、化學法和生物法,是最常規的污染地下水治理方法。該方法根據多數有機物由于密度小而浮于地下水面附近,參照地下水被污染的大致范圍,通過抽取含水層中地下水面附近的地下水,把水中的有機污染物質帶回地表,然后用地表污水處理技術處理抽取出的被污染的地下水,為了防止由于大量抽取地下水而導致地面沉降,或海(成)水入侵,還要把處理后的水注入地下水中,同時可以加速地下水的循環流動,從而縮短地下水的修復時間。
(2)滲透性反應屏修復技術
PRB(permeable reactive wall technology,可滲透反應墻技術)是近年來迅速發展的一種地下水污染的原位修復技術,它正在逐步取代運行成本高昂的抽出-處理(P/T)技術,成為地下水修復技術發展的新方向。目前在歐美已進行了大量的工程及試驗研究,已開始商業化應用,并逐步取代運行成本高昂的抽出處理技術,成為目前地下水修復技術最重要的發展方向之一。
從廣義上來講,PRB是一種在原位對污染的羽狀體進行攔截、阻斷和補救的污染處理技術。它將特定反應介質安裝在地面以下,通過生物或非生物作用將其中的污染物轉化為環境可接受的形式,但不破壞地下水流動性和改變地下水的水文地質。可滲透反應墻如圖1所示。
圖1 可滲透反應墻示意圖
PRB主要由透水的反應介質組成。通常置于地下水污染羽狀體的下游。與地下水流相垂直。污染物去除機理包括生物和非生物兩種.污染地下水在自身水力梯度作用下通過PRB時,產生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解反應,使水中污染物能夠得以去除,在PRB下游流出處理后的凈化水。它要求捕捉污染羽狀體的污染物的“走向”,即把可滲透反應墻安裝在含有此污染物羽狀體地下水走向的下游地帶含水層,從而使污染物順利進入可滲透反應墻裝置與反應材料進行有效接觸,使其污染物能轉化為環境可接受的另一種形式,實現使污染物濃度達到環境標準的目標。此法可去除地下水溶解的有機物、金屬、放射性物質及其他的污染物質。
(2)注氣-土壤氣相抽提(AS-SVE)技術
注氣-土壤氣相抽提技術室空氣擾動技術及土壤氣相抽提技術的結合,空氣擾動技術(或稱空氣注入技術,air sparging,AS),其作用介質是飽和區土壤,通過將空氣或氧氣注入到受污染的含水層中,被注入的空氣在土體縫隙中發生水平或垂直移動,使污染物與土壤發生剝離反應,從而通過揮發作用清除掉土壤中的揮發性和半揮發性有機物。注入的空氣會將污染物擴散到非飽和區,因此常結合土壤氣相抽提技術(soil vapor extraction,SVE)去除包氣帶中的氣相污染物。土壤氣相抽提技術是通過特制的抽提井,利用抽真空產生的動力迫使土壤氣體發生流動,從而將土壤中的揮發性和半揮發性有機物驅出,達到清除土壤氣體中的揮發性有機物的目的。對于以揮發性有機物為主要污染物的場地,SVE是應用最為廣泛的工程修復技術,可進行原位或異位處理。
目前, 發達國家已經將其與相關的修復技術結合起來, 形成了互補的增強技術。國內研究起步較晚, 實驗室土柱通風實驗的研究目前已做了不少工作, 但對場址調查、現場試驗性測試、中試研究工作做的不夠。
(3)各復合修復法的優缺點
四、地下水修復工程典型案例
4.1國外地下水修復工程實例
(1) Regenesis公司工程實例
加利福尼亞洲的一個名為Regenesis的基礎公司研制出一系列從地下水中快速降解和分離污染物的產品,其降解速度遠大于固有衰減。其中最有名的產品是氧釋放化合物(ORC)和氫釋放化合物(HRC),它們能有效地促進燃料、溶劑和許多其它類型地下水污染物的固有衰減。在世界范圍內已有9000多個項目正在使用這兩種產品。
Regenesis公司產品的優勢在于,通過使用工業標準鉆機和設備可進行場地修復??赏ㄟ^使用不同的技術進行場地修復,如直接推進注入和鉆孔回填。其它方法包括坑道和過濾保護套應用,最普遍的使用方法是直接注入。這種應用過程包括用中空鉆桿把液態ORC和HRC化合物直接泵入處理區。該方法簡單、快捷、有應用價值并可在多個位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物應用于更難達到的位置,包括一些裂隙基巖或鄰近大型建筑物的地下污染區。在這些位置常需要特殊的設備,如定向鉆進鉆機和在有效位置使用雙層封隔器。實際上,在水平/定向鉆進應用中也可把ORC化合物用作鉆探泥漿。
在美國華盛頓第四平原服務站,由于其地下石油儲蓄罐泄漏而產生了大量BTEX化學物質,包括易揮發的單芳香碳氫化合物、甲苯、苯乙烷和二甲苯,通常在汽油和其它石油產品中可發現這些化學物質。地下含水層主要由沙子和礫石組成,這表明在這些污染物中進行的自然生物降解速度會很慢,通過提供額外的氧可加速自然生物降解過程。最高管理者決定使用ORC化合物來增強生物降解速度,因為ORC化合物在6個月內預期的降解了含水層中超過50%的污染物。在此修復過程中通過15個土壤鉆孔用ORC化合物對污染羽進行降解。每個鉆孔被回填60磅的ORC漿液,150天后整個BTEX污染羽被降解58%。使用ORC化合物的成本為4萬美元,而使用常規的泵抽-處理系統需要約25萬美元。
在美國加利福尼亞洲Hollister的一個軍工廠,其地下含水層受到多種化合物的污染。其中主要污染物為高氯酸鹽-火箭推進劑的主要成分,從健康角度來看它能損壞甲狀腺功能;六價鉻(鉻-6),它是一種人們公認的致癌物;冷卻劑1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷,它是一種能損耗大氣臭氧層的環境污染物。其含水層主要由粉砂組成,地下水以每天約0.07英尺的速度向西北方向流動。在探索研究中通過25個注入點把600磅的HRC化合物注入污染區。取樣網覆蓋面積約為1200平方英尺。對其監測79天后發現高氯化物濃度被減弱88%,而六價鉻幾乎被完全降解。
一個由俄勒岡州環境質檢部門管理的清潔區,其地下水中PCE濃度達到10萬微克/每升,這表明在該地區存在DNAPLs殘留物,在該位置通過5個定向注入點把700磅的HRC-X注入地面,通過水井JEMW-4來監測HRC-X化合物的影響效果,結果清楚地表明HRC-X化合物促進了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC-X化合物處理DNPALs殘留物的總費用為2萬美元,通過使用直接注入技術把HRC-X化合物注入含水層。無需昂貴的現場設備、相關工作和維修與保養費用。目前,在英國和一些歐洲國家已有很多項目正在使用Regenesis公司的產品,它能有效地促進或加速自然衰減過程。當使用正確時能有效地加速降解速度。
(2)Orica公司澳大利亞 Botany地下水處理項目
Orica公司采用抽出處理修復技術建立地下水污水處理廠對地下水進行處理,利用空氣吹脫法去除氯代烴類,并用熱氧化技術處理尾氣;吹脫后的污水采用常規污水處理法進行處理,部分出水采用反滲透技術對出水進行回用。該項目建設期兩年,總花費1.67億美元,每天處理水量為6000m3。該項目于2007年正式運營,其基本流程見下圖:
該處理工藝的核心——地下水污水處理廠平面布置圖如下圖所示:
其工藝流程圖如下:
4.2國內地下水修復工程實例
(1)?;瘡S地塊污染場地土壤及地下水修復工程項目
項目建設地點位于常州市天寧區南部中吳大道以南,和平中路以東,大通河以北,龍游河以西,投資總額1億元人民幣,項目總占地面積100公頃,其中需要修復的兩個區域是原?;瘡S廠區和原實驗工廠廠區,共需修復土壤面積24600平方米,污染土壤總量13.7萬噸,需修復地下水面積71300平方米,共需抽取污染地下水總量為62萬立方米。
該項目2009年至2010年上半年開始實地調研,對土地進行分區布點,提取土壤和地下水樣本,摸清土地污染程度和范圍。在完成科學實驗后,制定出相應的治理方案。2010年9月正式啟動?;瘡S污染場地土壤及地下水修復工程,工程實施過程中首先掘地2-6米,把污染區約33萬噸的土壤全部移走后,重新以優質的新土填充。其次,抽出60萬立方地下水,進行深度處理后,再回灌地下,確保不影響地質結構,2012年底修復工程結束。
(2)廣華新城地下水污染治理工程項目
2012年8月6日,五建承建的國家首例地下水污染治理工程——中央國家機關公務員住宅建設服務中心廣華新城地下水污染治理工程項目開工。此次地下水污染治理項目是我國嘗試性大面積地下水污染治理的先河,工程施工工期為730天,目前尚未完工。
五、地下水與地表水的聯合運用
5.1水資源的聯合運用
為促進一個流域、地區或灌區的水資源供需平衡,對地表水和地下水進行合理的統一開發利用和管理。在農田灌溉中,聯合運用的主要形式是井渠結合。有些地區興建了大規模的引水、調水工程,與原有的井灌區聯成一個系統;而在一些大型自流灌區,由于地表水資源不足,又在灌區進行機井建設。美國加利福尼亞州的中央河谷、巴基斯坦的印度河平原、印度的恒河平原和中國的黃淮海平原,都是大面積地表水和地下水聯合運用的地區。
水資源聯合運用的優點
①調蓄地表徑流。利用含水層的蓄水功能,蓄存豐水時期的多余地表水量,供枯水時期使用。
②改善地下水質。調蓄地表徑流水量,對含鹽量較高的地下水可以起到稀釋作用。巴基斯坦和以色列的一些灌區,曾采用這樣的方法減少地下水的含鹽量。中國黃淮海平原的黑龍港地區,對淺層礦化地下水也進行過"抽咸換淡"。在荷蘭,還把夏天溫度較高的水回灌地下,到冬天抽出灌溉對水溫要求較高的溫室花卉和蔬菜。
③調控地下水位。大型水庫和灌區的興建,增加了對地下水的補給,引起地下水位升高,導致灌溉土地漬澇和次生鹽堿化。在這些地區,開采利用地下水可降低地下水位,配合地面排水,進行旱、澇、鹽堿綜合治理;但地下水超量開采會引起地下水位下降,使水井建設費用和抽水費用增加。長期超采會形成大面積地下水位降落漏斗,招致地面沉陷和濱海地區海水入侵等危害。在這種情況下可引進地表水,以減少地下水開采量,并對地下水進行回灌,以調控地下水位。
5.2水污染物總量聯合控制
流域水污染物總量控制作為水資源保護管理的重要途徑,正逐漸受到廣泛重視。地表水與地下水作為水資源系統的重要組成部分,兩者之間相互轉化,密切聯系,即要實現地表水與地下水污染防治的密切結合,做到統籌規劃,統一評價,整體保護。開展地表水與地下水污染物總量聯合控制應用研究,對從整體上保護流域水資源和水環境具有重要意義。
廣東省環境科學研究院以鄭州市為研究對象,從地表水與地下水聯合水功能區劃分、環境容量核算、污染物總量聯合控制、水污染防治對策與措施4個方面入手,把地表水系統與地下水系統聯合起來開展水污染物總量控制研究。研究認為:地表水與地下水作為水資源系統的重要組成部分,兩者之間相互轉化,密切聯系,需要統一管理和保護,為保障鄭州市水污染物總量控制目標的實現,須采取工程與非工程措施進行有效控制。
參考文獻
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[DOI]1013939/jcnkizgsc201714249
1研究背景
京津冀一體化協同發展已上升為國家戰略,是打造新型首都經濟圈的有效路徑。三地經濟的發展帶來了人口、資源和要素流動,產業升級、企業和人力資源數量的增長,對水資源的需求不斷增加,導致了水質的破壞及水資源的匱乏,生態環境的問題日益突出,這制約和影響了人們的生活質量,阻礙京津冀一體化進程。三地水質安全和水源保護面臨巨大壓力,迫切需要采取行動加以解決。
2京津冀水污染現狀分析
京津冀三地同屬于海河流域水系,京津兩地多條河流互為上下游,河北省位于上游地區,京津冀地區水資源極為匱乏,據國家統計年鑒最新數據顯示:2015年全國人均水資源量203925立方米,北京人均水資源量12401立方米,天津人均水資源量8356立方米,河北省18246立方米,三地人均水資源量總和僅為390立方米,不足全國人均水資源量的1/5,水資源匱乏不言而喻。另外,京津冀地區地表水污染嚴重,地下水開采過度,近五年三地廢水排量以3%~5%的比例逐年增加,水質惡化,水位持續下降,加劇了水資源的供需矛盾。京津冀三地在水污染問題上的“榮損共俱”的現實狀況,使得三地應該根據不同地區特點,統籌京津冀水資源調配和山水林田湖等各要素,這成為三地水資源協同治理的不二選擇。
3京津冀地區水污染協同治理存在的問題
31京津冀協同發展與水污染協同治理“不同步”
京津冀協同發展的國家戰略為三地的水資源協同保護提供了堅實的戰略保障,京津冀在水資源保護諸多環節展開建設性合作,但是對該問題的認識層面仍存在不一致現象,仍存在“一畝三分地”的思維定式,區域間行政化管理模式難以突破,缺乏跨界水資源污染一體化治理的聯控機制,使得區域協同發展與共同治理錯位。
32京津冀水資源利用機制和水生態補償機制“不協同”
京津冀地區三地地位不對等,產業結構不一致,盡管河北省水資源緊缺,仍擔負著為京津兩地提供足夠優質水資源的主體功能,經常先保障京津兩地的需求,卻沒得到相應的補償,獲得合理的回報,區域水生態補償機制和污水排放交易機制不健全,沒有體現資源與水生態的“共建”與“共享”,相應的法律法規不健全,這是制約和影響京津冀水污染協同治理的主要原因,造成水資源保護和經濟發展不“協同”。
33農村地區缺乏相應污染源控制機制
就區位環境而言,京津冀地區囊括華北平原、海河流域,農村環境污染問題日趨嚴重,成為不容忽視的污染源??h域經濟發展中追求GDP增長,高碳工業依然在發展,特別是農村燃煤散燒、污水亂排、土壤污染問題日益嚴重,農村環境污染隨著不合理的施肥比例而日趨嚴重,而且重氮肥輕磷鉀肥,重化肥輕有機肥,使得施肥結構不合理。農村目前散居的生活方式,不可能根本改變農村能源利用結構,再加上農村機動車也在不斷增加,臟、亂、差狀況相對嚴重,使農村地區是水污染的主戰場。此外所采取的水資源保護措施,以及相關整治措施在農村最難以執行到位。京津冀地區地下水污染問題已成為限制該區域農業可持續發展的重大障礙之一。
34京津冀地下水開發利用程度偏高
相較于全國,京津冀地下水超采量嚴重,水位明顯下降,據中國測繪科學研究院數據顯示,截至2014年6月京津冀地區年均沉降速率超過50毫米的面積達到4569平方千米,這與過量開采地下水息息相關。隨著京津冀一體化進程的推進,三地產業結構升級,產業轉移,可能會引起地下水開發利用的加劇,還會進一步擴大華北平原地下水漏斗。
4京津冀協同發展中水污染治理對策構想
41構建京津冀水資源一體化統籌協同機制
建立從國家戰略高度統籌污水治理的頂層設計,全盤考慮,從水污染防、水態保護與修復到水污染排放總量的限制以及排污標準的設定等方面分工協作,統籌安排,建立相關組織,降低協調成本。
42構建水資源利用與水生態補償相協同機制
京津冀三地定位不同,產業結構不對等、不合理,按照生態補償的理論,“誰受益,誰補償”保證保護生態環境的地區有收益,愿意干。京津冀建立流域之間的水生態補償制度,落實生態補償資金,讓水資源的主要提供者得到相應的補償,此外還可建立用于保護跨區域水源保護專項事項的專項補償基金。通過建立京津冀水資源補償機制,重新進行利益分配,使得河北在水資源的防治工作中得到補償,加快京津冀污水治理的一體化進程。
43重視農村、農業水污染機制建設
一方面,建立基層宣傳機制,從農業基礎進行宣傳,近期來看,增加農業科學種植信息,避免過量使用化肥、農藥,根源上減少地下水污染的機會;長期來看,結合農業土地流轉政策,增強生物化種植,利用自身的生態系統進行控制。另一方面,改善農村生態環境和農民生活方式,通過發展現代新農村和非農產業發展提升農村城鎮化水平,進而從根本上改善農村的生態環境。
44實施長期有效的水污染質量監測機制
根據《水十條》要求“2017年年底前,京津冀等區域、海域建成統一的水環境監測網”。借助于“互聯網+”平臺,利用公眾監控、監督,不僅可以指導水污染治理工作的開展還可以防止水污染行為的擴張,基于信息平臺:一方面綜合分析三地的水環境狀況,明確治理重點,有的放矢;另一方面建議從頂層成立治理部門,明確制度責任,并探索“河長制”形成跨區域管理模式。最終,建立跨界水污染信息交流平臺、完善區域水污染突發狀況應急響應預案,加大聯防聯控力度。
45呼吁全社會參與水污染治理工作
區域化水污染治理需要政府全力支持并形成有依據的法律和法規,同時,需要借助于微觀群體――企業和社會公眾等各個層次都納入到水污染治理的范疇中。企業在生產過程中要注重水資源的利用以及污染的排放,嚴格遵守水環境保護制度;社會公眾在生活過程中自身做起節約用水,按序排放污染垃圾等,從基層環節支援治污工作。
綜上所述,京津冀地區開展水污染協同治理,必須要本著優勢互補、合作共贏互惠互利的原則,以服務產業轉型升級為目標,統籌考慮以水資源和水環境的關系,體現協同治理對三地生態環境的重要聯合支撐作用。
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中圖分類號:TU991.25文獻標識碼: A 文章編號:
飲用水污染發展現狀
據調查,在我國的很多區域縣市,由于當地的水資源生態系統已遭破壞,淡水資源的水質條件也日益惡化。數據資料顯示:我國大約有80%的工業、生活污水沒有經過任何處理措施便流向了水源地。經檢測,全國有一半地區飲用水質量不過關。以農村為例,有將近3.2億人口不能喝到放心水,其水質已受到嚴重污染。有關專家的研究結果表明:我國至少有1/4的地表飲用水無法達到引用標準,且從整體上看,南方的水質情況要好于北方地區。
飲用水污染的因素分析
1、工業污水的不合理排放
工業是我國經濟發展的主導產業,每一年的污染排放量都是極大的,而這些廢水多半沒有經過任何處理程序直接排向生活水域。在參與試驗的河道中,90%的城市用水都不同程度地被污染了,能達到國家水質標準的不到一半。更為嚴重的是,水污染現象正逐步蔓延至深層水域,以至于地下水都受到威脅。工業污染排放是水污染的第一“罪魁禍首”,不僅日排放量大、污染范圍廣,且其污水成分極為復雜,治理難度極高。
農業方面的污染源
農業對水質的影響主要來源于這幾個方面:動物糞便的隨意排放、農藥化肥的隨意丟棄造成的污染。在這些污染源中,各種病原體微生物的數量極多,有害物質的含量極高。水土流失在我國的嚴重程度已經有目共睹,而這一現象直接導致農藥化肥等有害物質會隨著地表土地的流失而匯集到水域中,各種營養元素也不可避免地會進入各個河道,生活水域受到不同程度的污染。由此產生的結果是:水域中藻類和其他微生物體的繁殖速度急劇上升,加速了水質的惡化程度。
文獻資料表明,我國至少有將近一半的河流湖泊處于過度營養狀態,造成這一現象的主要原因就是農業上的各種污染,比如說:檢測水域中的氮磷污染物有近1/3與農業污染密切相關。我國的水源多集中于山區,特殊的地理形勢使得農業污水會隨著水土流失過程不斷排入水域。據了解,在飲用水的水源地,尤其是地下水中所沉淀的農業有害物質,至少會給數百萬人的生命健康造成巨大隱患。也就是說,對于農業污染的治理勢在必行。
我國大部分地區在進行農業灌溉時還是會帶有很多殘留的農藥化肥物質。根據最新的統計數據顯示:全國范圍內各大中小型城市中,僅有23%的居民能喝到放心水,這一數據在相對落后的城鎮鄉村甚至更低。要高效治理水污染現象,首先就是要保證飲用水的質量過關。必須要加大對污染水源地的監測范圍和力度。
生活污水的排放
生活污染對水質的影響主要來自于各種生活垃圾、糞便及污水的排放,其主要成分就是一些危害不大的物質,但是生活污水的排放會帶來很多潛在的病菌。而南方的大部分城市都是傍大江大河而生,因為污水處理觀念不強,技術落后,使得當地的水質急劇惡化。特別是某些河段,既受工業污水的影響,還受生活污水的影響,人們所用的飲用水水質極差,甚至比國家規定的第三等級的水質標準都低,嚴重危害人類的健康。還有些區域選擇鉆井取地下水,但由于地下水的水源已被重度污染,水質根本無法達到引用標準。某些條件落后的地區存儲的山坡積水其實也深受污染,這樣的水源水質沒有任何保障,很難說適合引用。
飲用水被污染之后的不利影響
水資源污染程度的日益嚴重化已直接威脅到人們的生命安全,對于整個社會的健康可持續發展極為不利。國際權威組織的研究結果表明:在廣大的發展中國家,引發各類傳播疾病的最大誘因就是水質的污染,每年由于引用水質不達標問題帶來的死亡人數超過2000萬。自然水源的污染直接影響到飲用水的質量標準,若是直接引用那些尚未經過任何處理程序的水源,將對人類造成各種生命安全威脅。若是引用了那些含有大量有害物質的水源可能引發多種疾病,甚至是致癌。
以湖北省為例,其某一縣級區域的工業污水排放不合格,基本都是直接流進當地的蠻河,致使該河道下游區域的水質受到嚴重污染。經過水質檢測,該河流的水十分渾濁,散發出陣陣臭味,屬嚴重不合格水質。
具體的防治措施
水污染的防治工程涉及面廣,內容復雜,需要各個部門通力合作方能見效。但是,“防治結合,以防為主”。要充分認識到環境保護的極端重要性,不能再盲目地追求經濟效益的高速增長。我國在前幾年就已明確建立可持續發展的戰略目標,針對水污染的治理也提出了各項應對措施。以往那種“先污染,后治理”的發展理念必須拋棄,應從這一刻開始全面投入到水資源的保護行動中。要根據當地的實際地形和外在條件建立治水計劃。
從源頭上對水資源進行保護,針對不同的水資源保護單位制定與之相適應的保護治理方法,不僅要對農業化肥的使用情況進行嚴格的限定,還要對各種生活工業垃圾進行科學的分類。此外,還要防止各種人為因素對水資源的破壞。如果造成了水質問題,則要按照“誰污染誰治理”的原則,限令責任人在期限內解決水源污染問題。
完善飲用水的安全工程建設項目。對于某些條件成熟但供水設備落后的地區,要及時建立自來水供水系統;對于水質已被嚴重污染且治理困難的地區要果斷更新水源地;而對于那些人口分散的山地則需要因地制宜地建立供水系統。
第三、全面加強飲用水的水質檢測系統的建設。要大力保障飲用水的水質安全的話,不僅要在水源上投入大力氣,還要重視各種供水系統的建設,最后要記住的是加強對飲用水水質的檢測力度。要完善對于飲用水水質管理的各個環節,保證人力、物力、資金的及時到位,保證各環節信息溝通順暢。此外,還要建立權責明晰的責任制度,要使整個供水系統的運行保持充滿活力的狀態。最后,在水質管理上要突破管理障礙,打破各部門之間的管理沖突,引入積極健康的競爭機制,幫助整個管理機制沿著健康的軌道運行。目前,各大管理部門在飲用水的安全防治方面已經做出了相當多的積極探索。
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近年來,我國環境污染問題愈加嚴重,在對地區人民的身體健康造成不良影響的同時,也阻礙了地區環境與經濟的建設和發展。環境治理的工作量較大,且在相鄰區域的界限并不明顯,在此種情況下,加強多中心治理理論的應用與地區政府間關于環境治理的協同合作力度,已成為各地區政府及有關環保部門在環境治理過程中需要著重開展的關鍵工作。
一、多中心治理理論及相關文獻綜述
多中心治理,即社會中的多元行為主體在一定集體行動規則的指導下,通過相互協調、互相配合和彼此博弈,進而形成一種協作式公共事務組織模式并以此種模式進行公共事務管理與提供優質公共服務,并實現過目標可持續發展的一類治理方式。多中心治理理論下的環境治理則是多個行動主體為共同應對環境變化而采取的相關措施,主要包括知識傳播、決策制定、監督管理和激勵等。需要說明的是,雖然環境治理過程中,需社區、企業、環境部門等多元主體的參與,但仍需要以政府為主,構建基于多中心治理理論的環境治理措施。王小新進行了京津冀大氣污染防治政府間合作的研究。臧乃康分析了長三角區域公共治理合作機制,提出利用企業和民間自發可以全面推動長三角區域公共治理合作機制的建立。吳堅提出構建以協商為基礎的區域多中心跨界水污染治理體系來解決跨界水污染治理問題,充分調動政府和市場的力量。
二、京津冀環境污染協同治理現狀
受環境問題影響,京津冀地區進一步加大了關于環境污染協同治理工作的力度。2015年1月,天津市三次人大會議正式通過《天津市天氣污染防治條例》,其中專門設置了關于區域大氣污染防治協作的說明,同時指出,京津冀地區應定期對區域中的大氣污染防治的相關事項進行協商,并根據地區防治需要,進一步加速高污染交通工具的淘汰速度。北京地區則通過加大財政支持力度,將財政有效分配至地區多個環境治理主體當中,并根據《北京大氣污染防治條例》《北京水污染環境防治條例》等,調整并退出百余家污染企業,同時,強化與河北、天津的合作力度,展開關于大氣污染、水污染以及環境噪聲污染防止的科研工作,為推動京津冀地區節能減排與產業標準的統一奠定了良好基礎。河北省則通過出臺《河北省固體廢物污染環境防治條例》《河北省大氣污染防治條例》和《河北省環境污染防治監督管理辦法》等,以改善全省與京津冀地區的整體環境為目標,以優化能源結構與加強環境協同治理為手段,調整產業結構,嚴抓重點企業的污染治理工作,并積極加強同北京和天津地區關于環境污染治理的合作,計劃以2013年為基準,在2017年將全省大氣的PM2.5年均濃度降幅25%。
京津冀地區近年來積極開展環境治理的協同防治工作,但環境質量的改善結果卻并不樂觀。因此,未來有必要也必須進一步加強包括大氣環境在內的京津冀地區的整體環境治理協同合作力度,將環境污染控制在標準范圍內,實現地區環境共同治理目標。
三、基于多中心治理理論的京津冀環境污染協同治理措施
(一)加大政策法規建設力度
多中心治理理論下的京津冀地區環境污染協同治理應以相關政策法規作為基礎和前提。京津冀地區環境治理過程中,需要在進一步明確各省關于環境治理的相關政策方針的基礎上,根據地區環境治理的實際情況,加大對京津冀地區環境治理法律法規的建設力度,并將經濟快速發展與落實科學發展觀以及建立環境友好型社會進行有機結合,促進并協調京津冀地區經濟發展與環境保護的關系。在此過程中,還應強調其他環境治理主體的合作和溝通。
(二)建立上級監督管理機構
各地區有關部門在環境治理的協同合作過程中,需要一個較為權威的機構對相關治理工作進行監督和管理,因地區政府間均為平行關系,故需要上級成立專門的組織機構對京津冀地區關于環境治理的合作情況和工作質量與進度進行監督,確保各地政府及相關部門能夠結合地區實際情況制定并落實相關節能減排政策,并對突發的環境事件做出迅速反應,減少因政府自利性和其他組織功利性而對環境治理協同合作產生的破壞,在明確各方權責的基礎上,確保京津冀地區環境治理過程中政府協同合作的高效性。
(三)改革政績考核機制
京津冀地區在后續的環境治理協同合作過程中,需改進以傳統的基于各地區單一GDP的政績考核機制,并從環境治理和環境保護的層面出發,以地區合作協定為依據,根據國家制定的環境保護政策戰略方針,將生態考核指標納入到各地區環境治理的績效考核機制當中,促使地方官員、企業領導者、監督管理部門和社會公民相互協作,提高環境治理效果。還需說明的是,各地政府在多主體的環境治理過程中還應充分發揮主導作用,通過將節能減排、治理重污染企業等相關工作提升到關系地區可持續發展的戰略高度,將環境治理與相關負責人的政績相掛鉤,從而提高其參與京津冀地區環境治理協同合作的積極性,提高地方政府的關于環境治理的合作意愿,形成政府合作開展環境治理的自發機制,為京津冀地區環境治理協同合作的順利開展提供良好的機制保障。
參考文獻:
1 引言
地下水資源是我們人類賴以生存的基本組成部分,也是自然界水循環的重要一個環節。據相關的數據統計,目前在我國對地下水利用量的勘查評價數據中顯示,其中的集中供水的水源地有近1500處,并且已開采水源地約1000處,日開采量超過1億立方米。而在我國依靠地下水供水的城市近500個,數量約為全國城市總數的62%。由地下水資源利用所誘發的環境問題與我們的生存發展有著直接的關系,所以對地下水資源的可持續發展和合理開發利用尤為重要。
由于地下水所賦存的環境不同,決定其與周圍環境的物理和化學變化的過程十分隱蔽和緩慢。因此,在在短時間內對地下水開發的過程中所引起的環境問題也很難被發現,當發現需要處理其在短時間內很難見效。其誘發主要問題體現在地下水過量開采引發的生態平衡、地下水污染問題、地下水過度開采引發的地面沉降與塌陷等。針對地下水開采一系列問題,筆者對此進行相關的防治研究的綜述,提出相應可持續發展的方法,以生態環境基礎作為切入點,以求實現對地下水水資源的可持續開發與利用。
2 地下水開采引起的相關環境問題研究
2.1 過度開采引發生態失衡
地下水資源作為我國水資源的重要組成部分,其在生態環境平衡等方面起著不可替代的作用。由于地下水資源的開發利用不合理,造成我國目前地下水資源供需不足。其結果進一步引發地下水開采的加劇,使得地下水位持續下降,包氣帶增厚,植被衰退嚴重,對原有生態平衡造成破壞。由于地下水水位的下降,對于上覆的巖層及沉積物會在壓力作用下壓實,孔隙被變小,儲水空間壓縮,從而進一步導致地下水含量的減少。
對于地下水的補給與排泄而言,其受到地形、水文地質構造、氣候等多方面因素影響。在地下水資源形成的循環系統中,循環保持著一種動態的平衡,在區域范圍內,一個地區的地下水資源的開采,就會造成原有平衡狀態的破壞。所以在許多開采區范圍內,地下空間會形成水位降落的漏斗。當地下水的補給量大于開采量時,這種水位降落形成的漏斗將會隨季節變化,在豐水時期水位上升,枯水時期水位下降,并且不會出現較大的升降幅度。但當地下水的補給量小于開采量時,將會會造成地下水水位的持續降低,其在豐水時期水位也不能升高。
2.2 地面沉陷與塌陷
導致地面沉降的主要原因:天然條件下,承壓水與上下隔水層之間為一種平衡狀態,地下水開采,使得水頭高度下降,引起對上層地層的浮托力減小,承壓水所受到的應力,有一部分將會轉移到含水層顆粒的支撐面上,使得顆粒之間的間隙減小,其結果是上部地層受到壓縮,從而產生地面的沉降甚至塌陷。相關研究還表明,沉降速度和沉降程度不僅與抽水量的大小、地下水水位的下降速度相關,而且還與區域內地層條件相關,如:地層的孔隙度等。對于地層粒徑較大時,其在釋水壓密時表現的變形為彈性變形,水位恢復后可以時變形復原,沉降消除;而地層粒徑較小時,在其顆粒之間表現較強的粘結力,形成結構孔隙,其在釋水壓密時土層變形不能夠還原,其引起地面沉降不會消除。
地面沉降所帶來的環境問題較為嚴重,含水層的性質會因此而改變,其在在沉降時會引起地面開裂、建筑物傾斜,管道扭曲或折斷,港口的破壞以及海水的入侵等。在我國,北方地面沉降較為嚴重城市有太原、天津、滄州、西安等;南方有上海、阜陽、蘇州、無錫、常州等。其沉降的原因均是由于開采地下水過量,造成地下水水位的大幅度下降所誘發。
2.3 濱海地區海水入侵
隨著經濟的發展,使得我們對地下淡水的開采量逐年增加。而主要河流補給和降雨量確趨于減少,自然補給不足,造成淡水水位下降。自然條件下咸淡水保持一種平衡,地下水向海洋方向排泄,隨著地下水水位下降,二者保持某種動態平衡。海水水頭高于地下水水頭,咸水向低水位的淡水區流動,使原來淡水區的地下水變咸,形成了海水入侵,該現象在濱海地區尤為突出。
沿海地區由于其地貌環境的復雜性,海水入侵的表現形式有帶狀入侵、面狀入侵、錐狀入侵等。海水入侵灣沿海地區造成的危害較大,主要表現在農業方面。其會導致地下水咸化,致使土壤鹽堿化,糧食產量下降,在旱年甚至會造成絕產。還容易使現有的深水井失效,再打更深的水井,形成惡性循環并加速海水入侵。其在工業方面,會由于地下水咸化,導致設備銹蝕和產品質量下降,并出現因淡水供應不足使企業停產,影響企業的經濟效益。在人民生活方面,則由于水質的變化,人畜將飲用不達標劣質水,導致人畜疾病增加。如問題較為嚴重的地區:大連、秦始島,青島、廈門以及北海等。
2.4 地下水污染
由于工業,生活的相關活動,致使地下水受到不同程度的污染。人為的因素的影響之下,地下水的水質質惡化的程度嚴重。造成地下水水質污染的主要來源有以下:受污染的地表水侵入到地下的含水層,向地下直接排放的工業廢水,人畜糞便以及因農藥使用過量而受污染的水滲入地下等。其導致的結果:使地下水中的有害元素如汞、砷、鉻等放射性物質,有機物,細菌等的含量嚴重超標。受到污染的地下水不僅對人體健康產生很大的危害,甚至影響工農業生產。據統計,在我國的大多數城市的地下水均受到不同程度的污染,一些工業、生活聚集地區的地下水水質污染嚴重。
地下水的流動更新周期及其漫長。因此,地下水污染具有過程緩慢、不易發現和難以治理的特點。地下水一旦受到污染,沒有辦法在短時期內進行治理。需要的十幾年,甚至幾十年才可能使水質復原。至于進行人工的地下含水層的更新,問題就更為復雜。
3 采取防治措施
3.1 引發生態失衡防治措施
把地下水的利用和地表水的利用有機地結合起來。在工農業的生產過程中以地表水利用為主,地下水利用為輔。城鎮人口聚集區生活用水以地表水的利用為主,地下水的利用為輔;而在農村、郊區居民的生活用水則可以以地下水利用為主;根據工業、人口分布位置不同和實際環境因素的影響,在地下水和地表水利用中應各有側重,綜合利用。并號召相關行政部門建立后備地下水水源地,做好地表水的蓄存,合理做好周邊地下水回滲、補給。同時建立相應的水源涵養區,調節區域范圍內的環境氣候,使得各地地下水水源,能夠得到合理的利用并與周圍環境協調發展,以求達到經濟發展和社會需求同步協調發展。
3.2 地面沉陷與塌陷防治措施
在松散沉積物覆蓋的巖溶地區,當抽取地下水,使其水頭位置下降到覆蓋層以下時,水對覆蓋層的浮托力支撐隨之減小,由于水流的潛蝕作用或負壓吸蝕作用,可以致使松散沉積物崩塌,就會在地表形成塌陷坑和漏斗,引起建筑物、管道、公路、鐵路等的破壞和農田的毀壞。根據沉降速度和沉降程度除了與抽水量的大小、水位的下降速度相關外,還與區域內地層顆粒度的相關關系。減少地下水的開采量,并向含水層進行適度的人工補給,是控制地面沉降的有效措施之一。
3.3 海水入侵防治措施
對于海水入侵,其防治辦法的關鍵是有效保持淡水含水層的水頭高度,除了控制抽水量之外,最有效可行的辦法是實施人工干預——進行人工回灌,通過人工干預的方式來控制海水入侵。人工回灌可以引用地表水,或者在抽水井與生活區海岸之間布置回灌井,形成一個壓有效的力脊,使其水頭位置高于海平面。亦或,在沿海岸布置相關抽水井,使其形成相對應的水頭高度的低槽,來使其高度低于海平面,從而防止海水向內陸入侵。對于海水入侵,還可以合理利用沿海地域的一些特殊的地質條件,進行帷幕的灌漿,形成地下隔水層,以阻擋海水入侵。
3.4 地下水污染
引起污染的原因是多方面的,主要有:廢水的排放,水土流失以及化肥、農藥的不合理使用等。通過污染源有效控制,增強大家的環保意識,加強政府門對地下水的管理。同時加強環保監督部門工作的監管力度,對水資源的利用加以合理控制,采取有效的防治辦法,防止地下水進一步污染和水質持續惡化。同時對地下水利用進行監測管理,實行商業用地下水價格與地表水價格的分離收費方式,以使地下水資源得以飽和利用,使寶貴的地下水資源得到充分合理的利用,也實現地下水資源的可持續利用。
4 結語
地下水資源既是一種寶貴的自然資源,也是自然環境的重要組成部分。在其開采利用中,誘發一系列的問題,值得我們思考和研究。也需要我們針對地下水資源再利用中,存在的問題進行深入的探究,以期促進經濟發展、自然資源開發利用與地質生態環境保護三者間的協調發展統一。并且人類社會發展,只由合理地利用和由效地保護地下水資源,才能保證經濟和社會的持續發展。
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平潭因其獨特的地理位置,在兩岸政治發展穩定、經濟合作多元、文化交流協調的大背景環境中顯得尤為重要。如今的平潭地區已然成為福建省科學發展和兩岸人民溝通交流的實驗區,成為當今時代關注的熱點區域。而平潭經濟的發展需要土地、資金、人力、技術等多個要素的共同優化配置,這就要求我們充分了解平潭現有的優勢與不足。本文對新一輪平潭環境保護規劃和平潭縣域環境承載力現狀、問題進行了綜述,提出了提升平潭環境承載力的策略。
1 環境承載力的概念
關于環境承載力的概念,目前學術界有多種說法,但多數是從環境的“資源支撐能力”和“環境消納能力”兩個方面構建環境承載力的概念框架,例如有學者認為,環境承載力是指在維持區域環境系統結構與功能不受損害的前提下,某一區域的環境能夠為該區經濟發展提供所需必要資源的最大支撐能力和最大消納污染物的能力。而本文所指的環境承載力是特定區域資源環境承載力,指特定尺度區域在一定時期內,在區域人類社會確保資源合理開發利用和生態環境良性循環的條件下,資源環境能夠承載的人口數量及相應的經濟社會總量的能力,除包含環境的“資源支撐能力”和“環境消納能力”之外,也強調人口在環境承載力方面的主觀能動價值。
2 平潭新一輪環境保護規劃對環境承載力的整體規劃思路
《平潭綜合實驗區生態建設與環境保護規劃(2010— 2030)》(以下簡稱“環境保護規劃”),是平潭新一輪土地規劃當中的一個專題規劃報告。環境保護規劃由生態建設規劃與環境保護規劃組成,其中生態建設規劃包括以平潭縣為代表的生態示范區的生態建設與原有破壞生態的恢復治理;環境保護規劃主要從環境質量保護與環境管理角度規范平潭地區的水質、噪聲、大氣等級等的達標治理。
本輪環境保護規劃中提出針對環境污染控制與監測、生態環境優化建設的相關思路,并提供了部分具體措施,對未來平潭環境承載力提升有較強的實踐指導意義。
2.1 平潭環境保護規劃對環境承載力的優化指引
2.1.1 環境污染控制與監測方面
環境污染控制的范圍主要針對平潭主島,具體包括:
(1)水污染控制。包括陸域水污染控制和海域水污染控制。陸域水污染防治的重點是優先保障飲用水安全,確保飲用水達標率。其核心是對三十六腳湖、六橋水庫、玉井水庫等集水區域的水源地保護。海域水污染控制主要是針對功能分區(如旅游區域、漁產區域、港口區域等),重點是保護海壇島長江澳、海壇灣等濱海旅游度假區海域以及石牌洋風景名勝區海域海水,保證一類水質(按照《海水水質標準》(GB3095—1996),下同);而漁產區域水質達到二類水質,港口區域(含漁港修造船廠)達到三類水質。
(2)大氣污染控制。主要針對平潭的未來建成區域的污染源控制,主要控制二氧化硫、二氧化氮、PM10、降塵的污染,大氣環境質量達到《環境空氣質量標準》(GB3095—1996)中的二級標準。采取雙B工程(公交優先與自行車出行)以及電動車與LNG公交的推廣,降低汽車尾氣排放。
(3)固體廢棄物控制。主要針對城市中心商務區、旅游休閑區、低碳科技園區,以及村鎮居民點。采用垃圾集中填埋處理、焚燒發電等方式,到2030年,城鎮生活垃圾無害化處理率和工業固體廢物處置利用率均達100%。
2.1.2 生態環境優化建設方面
基于平潭海島生態環境特征和自然格局,根據綜合試驗區發展定位和總體布局,規劃構建綜合試驗區的生態安全格局,劃定生態保護紅線區(禁止建設區)和黃線區(控制建設區),通過實施生態建設工程和分區管理,維護海島生態系統的穩定與平衡,保障綜合試驗區的生態安全。
規劃中重點強調對飲用水源地的保護、防護林體系的建設、土地資源的保護、水資源的保護、自然景觀的保護等環境保護事項。其中在紅線區重點強調對于飲用水源地保護區、自然保護區、風口地區防風基干林帶、風景名勝區的核心區、濱海沙灘區域的保護。而黃線區則嚴格控制新開發建設項目,對合法已開發建設項目要保障其不對生態環境構成威脅。
(1)生態產業觀念。從農業、工業到第三產業全面引入生態產業觀念,將其作為平衡平潭區域經濟發展、社會穩定與環境保護的主要切入點。規劃提出了發展以承接福州高端機械產業、發展本地海洋生物科技產業、強化以風能為代表的清潔能源產業、密切臺海合作的低碳科技交流示范產業的生態工業發展觀念,并對現有的傳統工業進行優化與改造,統籌一島兩區的產業布局。同時,針對平潭現有的生態環境整體質量較好,規劃提出了中期大力發展有機農業,合理養殖密度,規范現代養殖業;遠期發展觀光農業、精致農漁業為代表的生態農業。在規劃期間將重視發展旅游觀光業為主體,商貿、金融服務業為配套的新興生態服務業。
(2)生態園林城市構想。規劃中在一些細節上體現生態宜居理念,在建成區保障綠地面積比重,推進生態化交通,構建“雙B”城市即強調公交優先與自行車出行,推進生態社區建設與綠色建筑普及。
2.2 平潭環境保護規劃對環境承載力引導存在的不足
2.2.1 規劃中對生態產業缺乏階段性重點產業指引