13 地下水污染修复技术与方法解析

地下水污染与防治 Groundwater Contamination
第五讲 地下水污染修复技术与方法
目录
1……总论 2……地下水与土壤污染修复方法 3……地下水与土壤污染调查设计
1、总论
污染场地的概念
污染场地概念的确定对于污染场地的识别、 管理、治理和修复至关重要。本质上是特定的空 间或区域（包含土壤、地下水和地表水）所含有 害物质的浓度超过环境背景值，并对此空间或区 域的人体健康及自然环境已经造成或可能造成负 面影响。
2、土壤与地下水修复技术
土壤性 能改良 化学氧 化修复 有针对性地采取施用改良剂或人为改变土壤氧 化还原电位，使污染物转化为难迁移态或从土 壤中去除 通过掺进土壤中的氧化剂、催化剂等与污染物 发生氧化还原反应，使污染物降解或转化为低 适用于重度污染的场 毒或低迁移性产物。 创建一个化学活性反应区或反应墙，污染物通 化 学 还 过这个特殊区域时，与化学还原剂反应，可被 原修复 降解或还原为难容态化合物，从而使污染物在 土壤环境中迁移性和生物可利用性降低。 指借助于能促进土壤环境中污染物溶解或迁移 化 学 淋 的溶剂通过水压力推动清洗液，将其注入污染 适用范围广泛， 修复效 处理效果好的淋洗剂多价格昂 洗 土壤，然后再把这些含有污染物的液体从土壤 果稳定、彻底，周期短 贵 中抽提出来进行分离和污水处理 处理对象包括重金属、芳 烃、石油烃、卤代试剂、 多氯联苯、和农药等试剂
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1、总论
美国的法律法规对污染场址的全过程管理都给予 了明确的法律规范，设立污染场地管理与修复基 金(超级基金)。美国采用的基于健康风险评价的 污染场地修复，制度控制和工程控制相结合的综 合修复行动为我国提供了很好的经验。通过制定 相关法律、法规，规范污染场地修复的标准，采 用相关财政刺激政策等。我国在污染场地修复方 面，除考虑自身条件外，可以充分借鉴和吸收美 国在污染场地修复和管理方面的先进经验。 10
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处理对象包括重金属、芳 烃、石油烃、卤代试剂、 多氯联苯、和农药等试剂
修复后场地的后续利用可能使 固化材料老化或失效， 从而影响 常用于处理重金属和放射 其固化能力，且触水或结冰/解 性物质污染的土壤 冻过程会降低污染物的固定化 效果
1、总论
制度控制和工程控制属于修复行动。制度控制是 依据法律和行政的手段和方法来保护人类健康和 场地的环境安全制度控制是；而工程控制是采取 物理的手段，比如封盖、包裹、泥浆墙、抽提井 或者处理的方法来降低污染物的水平或限制暴露 途径进而管理环境和健康风险。
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1、总论
地下水修复的分类
根据修复工程实施的对象不同，可以分为污染源 修复和地下水修复。污染源修复是针对污染场地 中的土壤、沉积物、污泥、固体基质废物或非水 相液体等进行的修复。污染源治理是针对场地内 已有污染的修复行动。根据修复处理工程的位置 可以分为原位修复技术与异位修复技术；根据修 复原理可分为物理技术、化学技术、热处理技术 、生物技术、自然衰减和其他技术等。
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用于修复严重污染的场地 对于污染物浓度较低的轻度污 染区域，该技术并不经济，需要 时间较长 或污染源区域，目标污染 物包括：重金属离子、石 油类、有机溶剂、多环芳 烃(如萘)、农药及非水溶 性氯化物(如三氯乙烯)等
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2、土壤与地下水修复技术
指借助于能促进土壤环境中污染物溶解或迁移 化 学 淋 的溶剂通过水压力推动清洗液，将其注入污染 适用范围广泛， 修复效 处理效果好的淋洗剂多价格昂 洗 土壤，然后再把这些含有污染物的液体从土壤 果稳定、彻底，周期短 贵 中抽提出来进行分离和污水处理 可以有效阻止污染物 固定/ 稳定化 指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染 物固定起来，阻止其在环境中迁移、扩散等过 程的修复技术。 的扩散， 环境的改变也 难以使有害物质再次 迁移，植物利用性较 小， 保证了固体的完整 性 沉淀技 术 拮抗技 术 在污染土壤中添加化学试剂，使污染物形成硫 化物沉淀、硅酸盐沉淀、共沉淀、无机络合物 操作简便处理效果好， 沉淀和有机络合物沉淀等从而稳定下来。 成本较低 根据土壤中重金属元素的拮抗作用，利用一些 操作简便处理效果好， 对人体没有危害的重金属拮抗作用来控制土壤 成本较低 中重金属污染 在外界环境发生变化时可能使 已经固定的元素重新进入土壤 适用于重金属的污染处理 造成污染
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1、总论
美国的污染场地划分为七个主要的修复计划： ①超级基金场地修复计划，它主要遵循《环境应 对、赔偿和责任综合法案》；②《资源保护和回 收法》修复场地（RCRA sites），它主要遵循 资源保护和回收法案中规定的校正行动计划；③ 地下存储罐污染场地；④国防部污染场地； ⑤能 源部污染场地；⑥其他联邦政府机构的污染场地 ；⑦州政府、棕地和个人污染场地。
缺点
适用范围
操作人员可能要直接接触污 适用于wenku.baidu.com面积的重度污 染土壤，人工费用较高，铲 染土壤，或事故后的简 土加重了土地危机 单处理
没有减少污染物的总量，只 适用于重金属、放射性 是降低了污染物的浓度 污染较轻的土壤
增加了土壤容量，增 底部的放射性核素会扩散到 加了土壤的自净能 客土或深层土壤中，或转移 力 至水相，造成二次污染
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1、总论
土壤及地下水污染的修复的意义
污染场地所存在的生态与环境问题受到广泛关注 ，污染场地风险管理与修复技术成为土地功能恢 复和污染控制的重要研究内容。土壤及地下水污 染的修复技术主要有化学修复、生物修复及化学 与生物相结合的修复。
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1、总论
污染场地的管理
加拿大对污染场地的管理方法主要程序是识别 可疑场地、场地历史调查、初步采样测试、场地 分类、详细采样测试、场地再分类、制定修复管 理措施、实施修复管理措施、确认采样和最终报 告、长期监测的10步管理流程。
适用于浅根作物生长的 土壤地区
高温可能改变土壤结构，黏 适用于半挥发性卤代有 修复效果较好，还可 性土壤吸附难以去除，需要 机物、多氯联苯以及密 以回收重金属 有完备的后续处理装置，水 度较高的非水质液体有 分较多时会增加成本 机物
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2、土壤与地下水修复技术
工程量大、费用较高；土壤的 可以处理多种金属废 有机污染物浓度不能过高，应 物，费用低廉，加工 在 5%—10%以下，否则应进行 玻璃化修复技 术 指在高温高压条件下，将污染土壤融化形成 玻璃态物质，使污染物固定于其中，达到消 除污染的目的 设备容易转移，所形 专门的处理；土壤含水量的增 处理对象包括放射性物 成的固体毒性降低， 加也能使其费用增加；土壤修 质、有机物、无机物等多 稳定性增强，凝结在 复区的坡度应小于 5%才能使 种干湿污染物。 固体中的微生物很难 玻化效果顺利进行；处理深度 生长，不致破坏结块 在 6m 以内，不能大规模的应 结构 电流能打破所有的金 属——土壤键，能有 电动力学修复 法 在污染土壤两端通入低压直流电场，利用溶 效去除土壤中大部分 对于渗透性较高、传导性较差 剂电渗和溶质电泳将重金属或有机污染物定 重金属离子，且就地 的土壤如砂性土壤，修复效果 向迁移到某一电极 修复，副作用较小， 极差，不适用 费用适中，还可以回 收重金属 适用于去除土壤中的重 金属及石油烃、酚类、多 氯联苯、 胺类和有机农药 等有机污染物。
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用；土壤中的重金属存在可能 导致高压电极短路。
2、土壤与地下水修复技术
可去除大部分重金属 污染物；操作灵活， 土壤淋洗一种是利用淋洗液把土壤固相中的 无机或有机污染物转移到液相中，再把含有 土壤淋洗法 污染物的淋洗液进一步处理回用的土壤修复 技术，主要用于处理物理或化学吸附在土壤 颗粒孔隙及周围的污染物 可原位进行也可异位 处理；应用灵活，可 单独应用，也可作为 其他修复方法的前期 处理技术；修复效果 效率高；土壤清洗技 术商业化程度较高 能原位操作，比较简 单，对周围的影响较 该技术通过抽气井产生真空，使形成一个压 蒸汽抽提技术 力或浓度梯度，并使气相中的挥发性有机物 由抽气井抽出，从而使土壤中的挥发性或半 挥发性污染物质得到去除。 小；可以很有效地去 除挥发性有机物；在 可接受的范围之内能 够处理尽可能多的受 污染的土壤；系统容 易安装和转移；容易 和其他技术组合使用 易使土壤有机质和土壤水分 遭到破坏，高水分和粘土含量 会增加处理成，而且需要消耗 大量能量 主要用于处理渗透性较 好的介质中卤代有机物、 非卤代的半挥发性有机 物、 多氯联苯(PCBs)以及 高浓度的疏水性液体 (DNAPL)等污染物 对质地比较粘重、渗透性比较 差的土壤修复效果相对较差； 淋洗剂价格都比较昂贵，难以 用于大面积的实际修复；洗脱 废液的回收处理问题；有些无 机淋洗剂要求调整酸度，所以 可能对土壤肥力有较大破坏 能造成的土壤和地下水的二 次污染问题。 主要用于去除弱渗透区 以上的吸附态污染物， 包 括重金属、 易挥发卤代有 机物和非卤代有机物
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1、总论
污染场地修复技术是指可改变待处理污染物的结构，或减 小污染物毒性、迁移性，或数量的单一，或系列的化学、 生物，或物理处理技术单元。场地污染的修复应对措施可 分为3类：
①对正在产生的危害及时清除和转移，比如污染土地的清 挖等;
②对场地的用途进行限制或禁入；
③采用工程手段对场地进行修复。 第一种属于清除行动，第二种是制度控制，第三种是工程 修复 5
1、总论
英国在《环境保护法1990：污染土地II A部分》明确规 定应遵循污染者责任原则，即任何把污染物排放到土壤表 面和地下的个人和单位，都有修复土地并支付费用的责任 和义务。英国对棕色土地”监测、利用与监管，建立污染 场地健康风险评价方法，以及健康基准值与土壤污染指导 值及污染土地风险评价模型等污染土地风险管理与修复技 术体系。污染土地的风险管理包括识别由于污染物造成的 任何无法接受的风险、采取行动减少和控制这些风险使之 达到一个可接受的水平，从而达到再利用的目的。污染土 地风险管理程序分下列三个阶段：风险评价、评估和选择 11 修复技术与实施修复。
2、土壤与地下水修复技术
方法分类 技术方法描述 优点
见效快，可操作性 换土法 把污染土壤取走，换入干净的土壤，同时对 强，对于放射性污染 换出的土壤进行妥善处理，防止二次污染 还可以从根本上杜 绝其进入食物链 换 土 法 翻土法 将污染的表土翻至下层， 使聚集在表层的污 染物分散到更深的层次， 以达到稀释的目的 是将未收污染的新土覆盖在污染的土壤上， 客土法 使污染物浓度降低到临界危害浓度以下或 减少污染物与植物根系的直接接触， 从而达 到减轻危害的目的。 利用热传导或热辐射将受污染的土壤加热， 热修复法 使土壤中的挥发性污染物在挥发时被收集 起来进行回收或处理的一种方法 处理简便，利用土壤 的自处理能力进行 净化，成本低廉
稳定、彻底，周期短， 力；淋洗剂在土壤中的残留可
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2、土壤与地下水修复技术
利用直接或间接热交换，通过控制热解吸系 热解析修复 统的床温和物料停留时间有选择地使污染物 得以挥发去除的技术 效果良好， 成本适宜， 对仅被无机物入重金属污染 所需时间较短 可将修复物质如微生 该技术是一种用于改善或提高其他原位修复 物、氧化剂等通过压 技术处理效果的强化修复手段，其通过在低 力泵注入地下污染区 强化破裂技术 渗透或过分结实的土壤中产生裂缝以增加可 以降解、 破坏污染物， 供流体流通的通道数，从而有利于有害污染 可有效减少抽提井的 物通过抽气井抽出后进行后续处理 数量，并可节省修复 时间和处理费用。 可通过挥发而去除污 空气喷射是指通过向受污染含水层注入高压 染物外还可增加溶解 空气喷射 空气，使形成纵、横向气流通道，污染物则 氧浓度，从而可增强 挥发随气流进入气体抽提系统。 好氧微生物的降解作 用 主要用于处理中、 高亨利 常数(如高蒸汽压和低溶 该技术的处理效果受土壤异 解性)的卤代和非卤代挥 质性、渗透性等因素影响 发性有机化合物 (VOCs) 及非卤代半挥发性有机 15 物(SVOCs) 增加孔隙的同时可能会导致 有害污染物的进一步扩散，且 不能应用于地震活动频繁的 场合。 是一种用于改善或提高 其他原位修复技术处理 效果的强化修复手段 的土壤、沉积物无修复效果 适用于挥发态有机物、 半 挥发态有机物、农药、高 沸点氯代化合物等