地下水污染与防治

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1、地下水污染与防治GroundwaterContamination* 第五讲地下水污染修复技术与方法目录1……总论2……监控条件下的自然衰减法(MNA)3……抽出处理法(PAT)4……渗透性反应墙法(PRB)5……生物修复法* 总论n地下水环境修复技术是近年来环境工程和水文地质学科发展最为迅猛的领域之一n1980年，美国国会首次把地下水净化列为国家最优先问题之一，通过了综合环境响应，赔偿和责任法案（简称CERCLA），即一般所谓超级基金（Superfund）法案，用于支付净化废弃的有害废物场地n1984年，美国国会通过了修订资源保护与恢复法案（简称RCRA），拓展了地下水净化计划1 地下水

2、环境修复技术n不同的修复技术对于不同的介质和污染物适用性是不同的n1.分离、活化和提取技术n2.生物和化学反应技术n必须建立监测系统，值得重视的共同点，以确认修复工程（或内在生物修复系统）的长效运行n添加各种反应物，许多原位修复技术都需要1 治理不同污染介质的技术类型1 添加氧化/还原剂后潜在的地球化学变化1 地下水污染修复中的新材料生物质树皮/富含丹宁酸的物质木质素岩土材料沸石粘土几丁质/甲壳质死的生物体苔鲜海草/海藻/褐藻酸废弃的茶叶等泥有铁氧化物包壳的砂粉煤灰菱铁矿黄土等1 1 1、生物质n富含丹宁酸物质n丹宁酸中多羟基酚是吸附重金属的活性组分n二者可发生离子交换作用发生,并形成螯

3、合物n可溶性酚引起的水变色问题，可用预处理如甲醛、酸、碱预处理，排除有色化1 1、生物质n木质素n木质素的成本比活性炭约低20倍n对Pb,Zn的吸附能力分别为186，95mg/gn硫酸木质素对Hg的吸附能力为150mg/gn甲壳质和海味处理工艺废弃物n几丁质存在于螃蟹的外骨骼、其他甲壳动物和一些真菌细胞壁中,在自然界中的丰度仅次于植物纤维素n甲壳质不但廉价,数量丰富,它对重金属的吸附能力也很强，相当于几丁质的56倍1 1 1、生物质n死生物nMatis和Zouboulis(1994)研究了死生物对金属离子的吸附能力n死细胞聚集重金属的能力与活细胞相当甚至更强n谷壳n作为水稻商业性收割的副

4、产品,稻壳具有与绿藻相似的结构n与藻类对Cr和Pb的吸附能力相近,但它对Cd的吸附能力几乎是藻类的两倍1 2、地质材料n沸石n最早用于重金属污染治理的地质材料n斜发沸石是40多种天然沸石中储量最丰富的一种n沸石的吸附特性源于它们的离子交换能力1 2、地质材料n粘土n具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特征,对水中各种类型的污染物质有良好的吸附n蒙脱石具有最小的结晶度,最大的表面积和最强的阳离子交换能力,从而应具有最强的吸附能力n对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的净负电荷结构性能1 2、地质材料1 2、地质材料n粉煤灰n火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、铁氧化物及钙、镁、钠、

5、钾、硫的氧化物n潜在优势：金属被吸附后，它容易固化n因为粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能与石灰反应形成水泥质的硅酸钙水化物n值得注意：可能含有重金属及痕量放射性元素1 2、地质材料n黄土n分布广，成本低n富含碳酸盐和粘土矿物，偏碱性，且具有大孔隙、松软和较大湿陷性n重金属（Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、As）及非离子型有机污染物（甲苯）1 马兰黄土离石黄土1 主要修复方法n异位修复方法n焚烧、置换、部分热解吸技术等n原位（就地）修复方法n监控条件下的自然衰减法（MNA）n渗透性反应墙（PRB）n异位+原位修复方法n抽出处理法（PAT）1 1、监控条件下的自然衰减法（MNA）* 监测

6、条件下的自然衰减法（MNA,MonitoredNaturalAttenuation）n美国EPA的定义n依赖自然衰减作用，在同其他更有效的方法所用时间相比属合理的时间限定内，使特定地点达到修复目的n包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发、及化学或生物固定、转化或破坏等n这些作用在无人为干扰的可行条件下，能够降低土壤和地下水中的污染物的数量、毒性、迁移性、体积或浓度1 1 监测条件下的自然衰减法n优点n污染物最终能被转化成无毒的副产物n无须人为介入n不会涉及到废物的重新产生或迁移n费用低n克服机械化修复设施所带来的局限1 监测条件下的自然衰减法n局限性n时间很长n进行长期监测并负担相

7、关费用，实施机构负责n受当地的水文地质条件的自然变化及人为因素的影响n有利的水文和地球化学条件可能随着时间而发生变化，从而导致曾经稳定化了的污染物重新发生运移，对修复成果产生负面的影响n含水层的各向异性可能使场地特征复杂化n生物降解的中间产物可能会比原来的化合物更毒1 主要的自然衰减作用n非降解性作用n仅引起污染物的浓度降低，而系统中的污染物总量并未改变的那些作用过程，包括水动力学弥散（机械弥散和扩散）、吸附、稀释和挥发等n降解性作