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地下水修复技术方案范文1
【关键词】青年湖；富营养化；生态修复
辽宁省政府对辽宁友谊宾馆青年湖水质改善工程非常重视，同时我国在污染湖泊的治理方面，工艺技术相对成熟，可确保湖水水质得到有效改善。为了更好地迎接2013年12届全运会在辽宁召开，辽宁省政府与沈阳市政府加快了对市区环境的整治，为城市污染湖泊治理工程建设提供了资金保障。
1.工程概况
青年湖历史上隶属于北陵公园，1971年，为了改善接待环境，确保政务接待的安全，省政府决定将北陵公园西侧12万平方米的青年湖区划入友谊宾馆范围。1985年，省政府投资对青年湖进行了清淤改造；2002年，省政府对青年湖及周边环境进行了综合改造，按照与北陵公园建筑风格相协调的原则，修建了仿古围墙，沿湖甬道。同时为了防渗在青年湖底铺了一层无纺布。
辽宁友谊宾馆青年湖平均水深5m，青年湖湖水来自其临近的北运河河水。每年补水50万m3。由于北运河河床高于青年湖湖面，故青年湖只能从北运河引水，无法向北运河排水，使整个青年湖形成死水。
2.水环境问题分析
在对友谊宾馆青年湖基本情况进行了解之后，辽宁省环境科学院对辽宁省友谊宾馆青年湖进行多次采样调研。
首先，辽宁友谊宾馆青年湖大部分点位总磷为0.5-1mg/L之间，个别点位总磷达到2mg/L。大部分点位总氮为2.3-3.5mg/L之间，个别点位总氮达到4.5mg/L。
其次，从监测结果来看，青年湖大湖水质COD指标介于《地表水环境质量标准》III类水质和IV类水质之间。总氮和总磷指标属于劣V类水质。
第三，青年湖属于城市深水湖泊，监测结果表明，不同深度水温差异显著。但总氮、总磷等指标无显著差异，说明不同水层之间存在垂直水体交换。水质改善工程需处理的水量为全部湖水，总水量为48.25万m3。
第四，青年湖水质透明度下降主要是由于湖水中磷、氮含量过高，导致湖水富营养化。从而使湖中藻类大量繁殖，湖水颜色变绿、变深，透明度下降。
3.工艺方案比选及可行性分析
3.1处理水量及设计规模确定
辽宁友谊宾馆青年湖水面面积约10万m2，分为小湖和大湖两部分。其中小湖5000m2，平均水深1.5m。大湖面积9.5万m2，平均水深5m。本工程项目处理总水量48.25万t。
3.2场址选择
由于考虑到友谊宾馆青年湖周边可用地比较紧张的情况，按照水质净化与景观建设相结合，尽量减少工程痕迹，以生态修复为核心的原则，采取原位生态修复，在湖面建造人工浮岛，在小岛、小湖和大湖西南角各安装一套循环过滤系统，并做相应隐藏处理，同时为了增加氮的去除效果，可串联一个沸石过滤装置，在水下安装静音水下风机。
3.3工艺方案比选
根据辽宁友谊宾馆青年湖水质现状及处理目标，共提出4套方案进行比选。一是通过建设净化设施对来水进行净化处理，二是采用抽取地下水补水，三是采用投加药剂的方案，四是采用水质生态修复系统工程。
3.3.1北运河河水净化后补给青年湖方案
源头治理是一切污染治理的根本方法[1]。友谊宾馆青年湖水质较差的原因主要是由于进水氮、磷含量过高。为了从根本上解决这一问题，提出抽取地下水对青年湖补水和北运河河水净化后对青年湖补水两套方案。
目前辽宁友谊宾馆青年湖每年从北运河进水3次，第一次进水30万m3，第二次、第三次进水，每次进水10万m3。一般进水在5天内完成，每天进水6万m3。由于友谊宾馆场地条件限制，选用相对占地较小的石英砂滤池或者生物活性碳滤池。滤池滤料厚度为2m。滤速可以达到10m/d，处理6万m3/d的水量，需要滤池有效面积6000m2。加上构筑物墙体、设备间、管道等占地，总占地面积达到近1万m2。从卫星照片上观察适于建设进水过滤系统的青年湖东南角除去保护隐私的围挡等，可用地总面积不足3000m2，不能满足需要。
目前的进水方式是第一次进水在5月1日前完成，进水30万m3。这主要是因为：一、经过一年的蒸发，升华，青年湖景观用水严重缺乏，急需补水。二、5月1日前后，大伙房水库放水用于北运河沿线水田“泡地”，此时水质较好。如果采用全年进水，北运河水质较差时单靠滤池达不到处理目标。三、5月1日过后各种政务接待陆续开始，必须保证青年湖景观的完整性，短时间，高水力负荷进水。所以将进水时间调整为每年5月至9月均匀进水以降低日进水负荷是不可行的。
由于友谊宾馆可用于建设项目的场地有限和短时间、高水力负荷进水的特殊要求。采用北运河河水净化后补给青年湖方案是不可行的。
3.3.2抽取地下水补水方案
友谊宾馆绿化用水每天用水700m3。同时考虑到湖水蒸发等因素，每年补水50万m3。由于湖水较深，冬季深层湖水并不结冰，补水为全年补水，平均每天补水1370 m3，每小时流量57 m3。采用上海蓝升泵业200QJ50-78/6 19.5KW，流量60m3，扬程78m。单价 6048元。运行费用主要是水泵电费和自备井水费。合计年运行费用109.67万元。
从上述分析可以看出采用抽取地下水补水方案，投资成本和运行费用都比较低。但此方案在进行投资估算中假设了2个前提：1、不用经过地质勘查，可以确定抽取70m深地下水时青年湖水位不下降。2、根据辽宁省及沈阳市相关法规，抽取地下水补充景观用水是允许的。
通过进一步的调查研究，我们发现友谊宾馆青年湖最深处水深达12m，湖水已经与浅层地下水相连接，很有可能抽取70m深地下水时会形成小循环，无法通过抽取地下水补充青年湖水。另外在《辽宁省禁止提取地下水规定》中提出，自2011年4月1日起施行，全省各地禁止提取地下水。
因此，抽取地下水补给青年湖景观用水，不仅在技术可行性方面存在问题，在政策法规方面是坚决禁止的。
3.3.3投加药剂方案
投加药剂是治理重污染水体常用的方法。重污染水体由于厌氧反应产生氨、硫化氢等臭味气体时，通过投加各种氧化剂可以快速缓解和降低臭气浓度，取得较好的效果[2]。常用作杀藻剂的化学药品有硫酸铜和西玛三嗪。采用药物，数天内对杀藻会起到效果，但长期使用会造成湖泊退化。
使用化学药剂除藻，需要向水中引入新的化学成分，这些化学成本不仅对藻类有抑制性，对其他生物也存在毒性。如治理微囊藻水华的方法，多用硫酸铜等药物清杀，但在生产实践中发现有时候并不理想，往往在清杀之后，微囊藻水华照样大量出现[3]。此外，现阶段的清杀药物对藻类并无选择性，在杀死微囊藻水华的同时，也杀死了其他藻类，污染了水体。
辽宁友谊宾馆青年湖湖底铺设防渗膜，如果采用一般的氧化剂或絮凝剂投加方案，将对整个青年湖的生态链造成极大不良影响。所以本次药剂投加方案选用了一种韩国GCM水处理剂，该水处理剂选用天然无机材料作为原料，通过酸化、煅烧、粉磨等多道工序制作而成，处理效果较好。GCM天然复合无机水处理剂价格是64.9元/kg，GCM是1kg大约能处理40吨的水，所有总水量是95万吨，所以大约需要是23.75吨。一次投加药剂的药剂投资为154.14万元。一次投加药剂后可维持较好水质时间为1个月。
由上述分析可以看出，虽然GCM天然复合无机水处理剂生态安全，处理效果好。但由于青年湖水量太大，GCM药剂价格相对较高，导致单次加药造价过高，缺乏一定的实用性。
3.3.4生态修复方案
生态修复方案是当前广泛应用于城市湖泊治理的一种综合性水质修复方案集成[4]。北京的陶然亭公园内的景观湖，深圳荔枝湖等众多景观水体均采用生态修复方案。
近年北京陶然亭公园补水水源变为再生水，园区水域水质不断恶化，水华频繁发生。因此，急需通过水质改善工程提高水体水质，抑制水华发生，提升水体景观价值。由于水体及水源的营养元素指标超标严重，采取综合的减污措施加以去除；而水体静止也是造成水华的主要原因，应增加水体的流动性。综合考虑陶然亭湖水的实际情况，选择循环过滤、软性生物膜载体和水生植物等措施去除水体污染物质；通过循环过滤及推流曝气等措施增加水体的流动性。
深圳荔枝湖湖面总面积10.91万m2，蓄水量为10万m3，平均水深1m。荔枝湖污染严重，水质达不到地表娱乐景观水质标准要求，水体感官差，透明度低，湖水呈暗绿色，局部出现黑臭现象。采用水力自动化曝气过滤、人工湿地净化、臭氧灭藻湖水大循环的处理工艺。
辽宁友谊宾馆青年湖与上述案例最大的区别是湖水深。上述案例的平均水深在1m-1.5m，而青年湖平均水深5m，最深处达到12m。这就使整个工程处理水量远远大于上述工程。所以辽宁友谊宾馆青年湖水质改善项目采用了人工浮岛、循环过滤系统，水下风机曝气以及生物操纵等工艺在内的综合性生态修复方案。
生态修复方案安全、可靠运行成本和费用低。而且在改善水质的同时创造出与辽宁友谊宾馆相协调的优美生态环境。
4.结论
针对友谊宾馆青年湖水体富营养化和无清洁补水的现状，重点对青年湖内水质进行综合治理，采用生态修复的方法，确保湖水水质在的改善提高后保持长期稳定效果。
参考文献：
[1]周怀东，彭文启.水污染与水环境修复[M].北京：化学工业出版社，2005：249-260.
[2]刘正文.湖泊生态系统恢复与水质改善[J].中国水利，2006，（17）：31-33.
地下水修复技术方案范文2
一场重大劫难后，事故应急处置往往需持续数日，尤其是后续土壤修复，甚至经年。
水环境风险尚可控
化学品爆炸事故造成的污水必须优先处置，否则一旦下雨防堵不及，会造成污染扩散。在探讨处置方案时，天津港事故现场专家组曾对周边几家污水处理厂进行比选，最后选定距爆炸现场最近的保税区扩展区污水处理厂，处理雨污管网内的废水与消防废水。
现场指挥部还确定了一个废水处置途径，即通过专用的罐装运输车，将废水转运至40余公里之外的天津合佳威立雅危废处置中心，主要承担现场隔离区的明渠、水坑、水塘等低洼汇水区内的高浓度废水。
传统的市政污水处理厂通常采用生物法处理废水，含危化品的高浓度废水要依赖物理、化学等方法特殊处理，两者技术路线不同。“只要不计成本，技术上不是难题。”北控水务集团有限公司技术中心副总经理薛晓飞分析，处理每吨危化品废水的成本几十元，处理同量的市政污水仅需几角钱，甚至几分钱。
最棘手的是废水量太大，处理时间长。现场区的排海口、市政管网全部被封堵，防止污染源外泄，这导致大量高浓度含氰化物废水淤积。据《中国环境报》报道，事故现场存有约6万吨废水。
数十辆运输车、抽水车与挖掘机被调往封闭区紧急作业。至8月21日，天津市政府副市长王宏江称，封闭区内的污水已处理了3060吨。
令专家组不安的还有，爆炸发生后，在原点形成一个直径约100米、积满水的大坑，看上去像一只睁大的巨眼望向天空。以水坑为中心的警戒区内，氰化物超标严重。
根据环保应急工作组的测定，大水坑中废水的氰化物平均超标40多倍，另外，PH值也出现超标，在10-11之间，碱性很强。
云南省环境监测中心站站长助理王立前对《财经》记者分析，碱性废水比酸性废水危害小，因为氰化钠不能遇酸，遇酸会变成剧毒的氢氰酸，在碱性环境下，氰化物比较稳定。
污水处置还增设了一道破氰专项装置，由前去支援的清华大学等机构专家制定。核心区内高浓度污水的破氰处理将原地进行，然后转运。所谓破氰处理，就是利用化学反应，将氰根离子中的碳原子和氮原子拆散，从而将氰化物分解成低毒物或无毒物，如氮气和碳酸盐等。到现场之前，专家已做过破氰效果与效率的紧急实验。
经过破氰处理的废水，再通过污水处理厂、危废处置中心，经多个无害化处理环节，水质达标后再排放入海。一位在现场的环保部专家说： “上级有两点要求，一是不能只满足达标值，要执行更高级别，达到污染前的背景值再外排；二是确保一滴未经处理的水都不能外漏。”
截至8月26日，大坑周边积水点内废水，已经用罐车运出。然而，由于大坑附近土壤松软、不能承载罐车重量，运出废水方案不适用大坑内废水。据媒体报道，大坑中6万吨污水量，需要预备出10倍的储水能力，也就是达到60万吨水的储水能力。
一套破氰设备日处理污水5000吨左右。一位天津市环保系统官员说：“现场计划增加设备进行积水清理，要彻底处理完毕预计可能三个月。”
相比地表水的封闭式控制，目前对地下水的监测略显不足。地表水环境监测点位共42个，海水环境监测点6个，而地下水监测点仅有8月22日设置的一个。根据当天的监测数据，地下水中检出氰化物，未超标。
一位曾去过现场的环保系统专家对《财经》记者说：“一个监测点是不够的，要想掌握全面情况，应布设更多的地下水监测点。”
地下水一旦被污染，修复的难度将远远超过地表水治理，且修复周期长。北京师范大学水科学学院教授王红旗说，此次事故幸好有地域特殊性，即使发生了地下渗漏，主要污染对象也是海洋，而不会对水源地造成威胁。
天津港是填海造地项目，事故发生地靠近渤海海域，海水与地下水互通，污染浓度会受到海水稀释；另一方面，相比地表水的径流速度，地下水的污染物扩散速度会相对缓慢。
土壤修复方案待定
由于爆炸事发地邻近住宅区，土壤污染的治理成为社会各界尤其是附近居民关注的核心问题之一。一位在现场的环保部固废中心人士告诉《财经》记者，在应急处置结束之后，后续要修复土壤。这项内容已被列入事故指挥部的工作范畴，但具体修复方案尚未确定，目前处于准备启动的状态。
与常规项目相比，天津爆炸事故的遗留场地复杂得多。
中国环境科学院固体废物污染控制技术研究所所长王琪表示，常规污染场地是多年积累的污染造成，污染源相对容易确定，污染物迁移途径与范围可根据扩散模型测算出大致规律，而天津事故麻烦之处是，污染物的污染规律不易掌握。
比如，事故现场是多种危化品仓储库，遗留污染物不明，而且爆炸过程中不排除发生二次化学反应生成新污染物；污染扩散途径多，爆炸过后除了空气和水、土层等自然条件以外，还可以通过喷溅、挥发、沉积以及自然散落等途径造成环境污染。
在清华大学环境学院教授刘建国看来，突发环境事故在各界高度关注之下，现场应对处置的紧迫性更强，制定修复方案时不可能做到常规污染场地项目的长时间论证、比较。并且，客观限制因素较多，还要在敏感事故中严防可能发生的次生事故。
据官方公布的数据，事故场地曾存包括硝酸铵、硝酸钾在内的氧化物1300吨左右，金属钠、金属镁等易燃物约500吨。这些危险品基本上在参与大爆炸后分解了。
中国科学院生态环境研究中心副主任杨敏研究员告诉《财经》记者，一般情况下，硝酸铵、硝酸钾并不具有特别的危害，只是当有大的外力，如撞击、高温时才会发生爆炸。而且，爆炸后形成的是比较简单的物质如氮气、水等，总体上危害不会很大。
需要关注的是氰化物的污染。爆炸前现场存有700吨氰化钠，后期工作人员在核心区已清理收集近200吨，并将它们安全运出。也就是说，可能有500吨氰化钠被散播遗留在环境中。
氰化物是冶金、化工、制药、纤维制造等工业排放的主要污染物，国内有治理的成熟方法。通过处理受氰化物污染的土壤，可以使氰化物分解成低毒物或无毒物。因此，与重金属和有机物的污染土壤相比，氰化物的处理难度相对较低。杨敏认为，现场危险品的处理工作要尽快掌握污染物的种类和含量，然后进行污染物的截留和妥当处理。
按轻重缓急进行分期治理，也是国外处理突发环境事故污染场地的原则。位于美国新泽西州的Chemical Control Corporation场地，曾长期作为危废储存、处理场地，接收过不同类型的化学品。这块场地在1980年发生了一起火灾及爆炸事故，引发了土壤、水污染等严重后果。
该场地彻底治理，分三个步骤：首先，是历时一年的应急处置，主要是清理所有雨水管网、打捞周边地表水污染物，以及移除场地周边的所有容器，并完成有针对性的初步场地调查；之后，是全面调查和评估，经多轮论证，七年后，美国国家环保局才确定最终修复方案，选择了固化稳定化技术。最终，直到1993年12月修复工程竣工。
竣工并不代表修复工程结束了。按美国国家环保局规定，该场地每五年要进行一次评估，经三次评估来验证是否达到修复决策目标。因此，直到2009年，整个修复工作才彻底完成，最终的评估结果显示该地块能满足对人体健康和环保的要求。
在天津港事故现场，危化品清理和废水治理工作进行的如火如荼，加之邻近住宅区，因此，污染土采取了转运、在别处存放的异位修复法。其实，在常规的污染场地项目中，更受业界推崇的是原位修复法，此法可以减少外运污土带来的环境风险。
自8月20日起，中铁十八局五公司，开始在天津港海铁一号路，建设高1.2米的存放池，该池有防渗结构，能存放2.4万方污土。
上述环保部专家告诉《财经》记者，该存放池只是短期封存污土，最终还要原地或再转运出去修复，最终的修复方案尚未确定。第一步要对现场含危废物质的土壤进行简单洗消处理，下一步就会转运到临时存放池中，应急处置结束后再进行彻底修复。
全面评估还须时日
大水坑内的水处理完后，坑内底泥该如何处理？这给现场环保专家组出了一道难题。污染场地的治理对象通常还包括含高危、有害物质的渣和屑，以及附有大量有毒物质的底泥等。
2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂爆炸，事故污染场地涉及约3公里长的地下排水涵管，其中沉积物的清除属于地下密闭空间作业，且其中积水较多，是修复工程的难点。
“当时一个有利条件是正处于冬天，零下20摄氏度的低温把管网中的底泥给冻住了。我们采取机械和人工结合的方法，一点点抠出来，再送到危废处置焚烧炉中处理掉。”刘建国参与了该事故应急处置和场地调查修复，他回忆，方案确定后，整个处置过程耗时四个多月才完成。针对不同污染物，上述爆炸后的善后处置采取了安全填埋、高温焚烧以及生化处理等技术结合应用。
污染场地修复技术虽有多种可供选用，天津港事故后场地的修复方案尚未敲定。《财经》记者获悉，原因主要有：应急阶段远未结束，后续更漫长的治理还无暇顾及；事故现场的后续土地利用方向尚未明确，还无法确定最终的修复目标值，进而无法拿出最终的技术路线。更为关键的是，决定修复方案的基本前提――全面的污染风险评估报告尚未完成。
自8月16日起，天津市环境监测站在事故区5公里内，布设73个土壤环境监测点。8月22日，官方公布，测出16个土样有氰化物，但均不超标，大致方位是事故点南侧和东部偏北。借此事故，应该建立一套突发环境事故善后处置长期监控和评估机制，实行分级管理、及时公布。如此才能让民众放心
天津港“遗毒”清理持久战
本刊记者 高胜科 贺涛 孙爱民/文
距离天津港“8・12”事故现场2公里的天津港保税区扩展区污水处理厂，在爆炸中部分设施损坏，紧急抢修。爆炸发生翌日下午，这家市政污水处理厂临危受命，负责处理事故区内废水。
一场重大劫难后，事故应急处置往往需持续数日，尤其是后续土壤修复，甚至经年。
水环境风险尚可控
化学品爆炸事故造成的污水必须优先处置，否则一旦下雨防堵不及，会造成污染扩散。在探讨处置方案时，天津港事故现场专家组曾对周边几家污水处理厂进行比选，最后选定距爆炸现场最近的保税区扩展区污水处理厂，处理雨污管网内的废水与消防废水。
现场指挥部还确定了一个废水处置途径，即通过专用的罐装运输车，将废水转运至40余公里之外的天津合佳威立雅危废处置中心，主要承担现场隔离区的明渠、水坑、水塘等低洼汇水区内的高浓度废水。
传统的市政污水处理厂通常采用生物法处理废水，含危化品的高浓度废水要依赖物理、化学等方法特殊处理，两者技术路线不同。“只要不计成本，技术上不是难题。”北控水务集团有限公司技术中心副总经理薛晓飞分析，处理每吨危化品废水的成本几十元，处理同量的市政污水仅需几角钱，甚至几分钱。
最棘手的是废水量太大，处理时间长。现场区的排海口、市政管网全部被封堵，防止污染源外泄，这导致大量高浓度含氰化物废水淤积。据《中国环境报》报道，事故现场存有约6万吨废水。
数十辆运输车、抽水车与挖掘机被调往封闭区紧急作业。至8月21日，天津市政府副市长王宏江称，封闭区内的污水已处理了3060吨。
令专家组不安的还有，爆炸发生后，在原点形成一个直径约100米、积满水的大坑，看上去像一只睁大的巨眼望向天空。以水坑为中心的警戒区内，氰化物超标严重。
根据环保应急工作组的测定，大水坑中废水的氰化物平均超标40多倍，另外，PH值也出现超标，在10-11之间，碱性很强。
云南省环境监测中心站站长助理王立前对《财经》记者分析，碱性废水比酸性废水危害小，因为氰化钠不能遇酸，遇酸会变成剧毒的氢氰酸，在碱性环境下，氰化物比较稳定。
污水处置还增设了一道破氰专项装置，由前去支援的清华大学等机构专家制定。核心区内高浓度污水的破氰处理将原地进行，然后转运。所谓破氰处理，就是利用化学反应，将氰根离子中的碳原子和氮原子拆散，从而将氰化物分解成低毒物或无毒物，如氮气和碳酸盐等。到现场之前，专家已做过破氰效果与效率的紧急实验。
经过破氰处理的废水，再通过污水处理厂、危废处置中心，经多个无害化处理环节，水质达标后再排放入海。一位在现场的环保部专家说： “上级有两点要求，一是不能只满足达标值，要执行更高级别，达到污染前的背景值再外排；二是确保一滴未经处理的水都不能外漏。”
截至8月26日，大坑周边积水点内废水，已经用罐车运出。然而，由于大坑附近土壤松软、不能承载罐车重量，运出废水方案不适用大坑内废水。据媒体报道，大坑中6万吨污水量，需要预备出10倍的储水能力，也就是达到60万吨水的储水能力。
一套破氰设备日处理污水5000吨左右。一位天津市环保系统官员说：“现场计划增加设备进行积水清理，要彻底处理完毕预计可能三个月。”
相比地表水的封闭式控制，目前对地下水的监测略显不足。地表水环境监测点位共42个，海水环境监测点6个，而地下水监测点仅有8月22日设置的一个。根据当天的监测数据，地下水中检出氰化物，未超标。
一位曾去过现场的环保系统专家对《财经》记者说：“一个监测点是不够的，要想掌握全面情况，应布设更多的地下水监测点。”
地下水一旦被污染，修复的难度将远远超过地表水治理，且修复周期长。北京师范大学水科学学院教授王红旗说，此次事故幸好有地域特殊性，即使发生了地下渗漏，主要污染对象也是海洋，而不会对水源地造成威胁。
天津港是填海造地项目，事故发生地靠近渤海海域，海水与地下水互通，污染浓度会受到海水稀释；另一方面，相比地表水的径流速度，地下水的污染物扩散速度会相对缓慢。
土壤修复方案待定
由于爆炸事发地邻近住宅区，土壤污染的治理成为社会各界尤其是附近居民关注的核心问题之一。一位在现场的环保部固废中心人士告诉《财经》记者，在应急处置结束之后，后续要修复土壤。这项内容已被列入事故指挥部的工作范畴，但具体修复方案尚未确定，目前处于准备启动的状态。
与常规项目相比，天津爆炸事故的遗留场地复杂得多。
中国环境科学院固体废物污染控制技术研究所所长王琪表示，常规污染场地是多年积累的污染造成，污染源相对容易确定，污染物迁移途径与范围可根据扩散模型测算出大致规律，而天津事故麻烦之处是，污染物的污染规律不易掌握。
比如，事故现场是多种危化品仓储库，遗留污染物不明，而且爆炸过程中不排除发生二次化学反应生成新污染物；污染扩散途径多，爆炸过后除了空气和水、土层等自然条件以外，还可以通过喷溅、挥发、沉积以及自然散落等途径造成环境污染。
在清华大学环境学院教授刘建国看来，突发环境事故在各界高度关注之下，现场应对处置的紧迫性更强，制定修复方案时不可能做到常规污染场地项目的长时间论证、比较。并且，客观限制因素较多，还要在敏感事故中严防可能发生的次生事故。
据官方公布的数据，事故场地曾存包括硝酸铵、硝酸钾在内的氧化物1300吨左右，金属钠、金属镁等易燃物约500吨。这些危险品基本上在参与大爆炸后分解了。
中国科学院生态环境研究中心副主任杨敏研究员告诉《财经》记者，一般情况下，硝酸铵、硝酸钾并不具有特别的危害，只是当有大的外力，如撞击、高温时才会发生爆炸。而且，爆炸后形成的是比较简单的物质如氮气、水等，总体上危害不会很大。
需要关注的是氰化物的污染。爆炸前现场存有700吨氰化钠，后期工作人员在核心区已清理收集近200吨，并将它们安全运出。也就是说，可能有500吨氰化钠被散播遗留在环境中。
氰化物是冶金、化工、制药、纤维制造等工业排放的主要污染物，国内有治理的成熟方法。通过处理受氰化物污染的土壤，可以使氰化物分解成低毒物或无毒物。因此，与重金属和有机物的污染土壤相比，氰化物的处理难度相对较低。杨敏认为，现场危险品的处理工作要尽快掌握污染物的种类和含量，然后进行污染物的截留和妥当处理。
按轻重缓急进行分期治理，也是国外处理突发环境事故污染场地的原则。位于美国新泽西州的Chemical Control Corporation场地，曾长期作为危废储存、处理场地，接收过不同类型的化学品。这块场地在1980年发生了一起火灾及爆炸事故，引发了土壤、水污染等严重后果。
该场地彻底治理，分三个步骤：首先，是历时一年的应急处置，主要是清理所有雨水管网、打捞周边地表水污染物，以及移除场地周边的所有容器，并完成有针对性的初步场地调查；之后，是全面调查和评估，经多轮论证，七年后，美国国家环保局才确定最终修复方案，选择了固化稳定化技术。最终，直到1993年12月修复工程竣工。
竣工并不代表修复工程结束了。按美国国家环保局规定，该场地每五年要进行一次评估，经三次评估来验证是否达到修复决策目标。因此，直到2009年，整个修复工作才彻底完成，最终的评估结果显示该地块能满足对人体健康和环保的要求。
在天津港事故现场，危化品清理和废水治理工作进行的如火如荼，加之邻近住宅区，因此，污染土采取了转运、在别处存放的异位修复法。其实，在常规的污染场地项目中，更受业界推崇的是原位修复法，此法可以减少外运污土带来的环境风险。
自8月20日起，中铁十八局五公司，开始在天津港海铁一号路，建设高1.2米的存放池，该池有防渗结构，能存放2.4万方污土。
上述环保部专家告诉《财经》记者，该存放池只是短期封存污土，最终还要原地或再转运出去修复，最终的修复方案尚未确定。第一步要对现场含危废物质的土壤进行简单洗消处理，下一步就会转运到临时存放池中，应急处置结束后再进行彻底修复。
全面评估还须时日
大水坑内的水处理完后，坑内底泥该如何处理？这给现场环保专家组出了一道难题。污染场地的治理对象通常还包括含高危、有害物质的渣和屑，以及附有大量有毒物质的底泥等。
2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂爆炸，事故污染场地涉及约3公里长的地下排水涵管，其中沉积物的清除属于地下密闭空间作业，且其中积水较多，是修复工程的难点。
“当时一个有利条件是正处于冬天，零下20摄氏度的低温把管网中的底泥给冻住了。我们采取机械和人工结合的方法，一点点抠出来，再送到危废处置焚烧炉中处理掉。”刘建国参与了该事故应急处置和场地调查修复，他回忆，方案确定后，整个处置过程耗时四个多月才完成。针对不同污染物，上述爆炸后的善后处置采取了安全填埋、高温焚烧以及生化处理等技术结合应用。
污染场地修复技术虽有多种可供选用，天津港事故后场地的修复方案尚未敲定。《财经》记者获悉，原因主要有：应急阶段远未结束，后续更漫长的治理还无暇顾及；事故现场的后续土地利用方向尚未明确，还无法确定最终的修复目标值，进而无法拿出最终的技术路线。更为关键的是，决定修复方案的基本前提――全面的污染风险评估报告尚未完成。
自8月16日起，天津市环境监测站在事故区5公里内，布设73个土壤环境监测点。8月22日，官方公布，测出16个土样有氰化物，但均不超标，大致方位是事故点南侧和东部偏北。
多位受访土壤修复专家指出，5公里范围内布设73个土壤点位远远不够，无法全面、系统掌握场地污染实情。何况，深层土壤采样分析仍在进行中。
一位中科院土壤修复专家对《财经》记者分析，“按规范要求，这块场地应网格状布设上万个点位，考虑到场地类型单一、事故刚发生土壤污染迁移慢，至少也得布设上千个点位。73个点位只能做到大概的摸底。”
现场工作人员的难处是，上述建议受现场客观条件限制很难实施，现场周边并非空地，而是建成的住宅区。一位现场专家诉苦说，“如按采样规范，采样目标只能是土壤，但网格点位恰好可能是一栋房子，无法采集。”
环保部环境风险与损害鉴定评估研究中心已派驻专家进入现场，对土壤、地下水等环境影响全面评估。《财经》记者获悉，由于现场工作量庞大，且要在统一调度下协助应急处置和监测决策，要得出一个初步的评估结果仍需多日。
针对突发灾难善后，刘建国建议，长期治理千万不能留下隐患，应借此事故，建立一套突发环境事故善后处置长期监控、评估机制，实行分级管理、及时公布。如此，才能让民众放心。
本刊实习生毛嘉辰对此文亦有贡献
多位受访土壤修复专家指出，5公里范围内布设73个土壤点位远远不够，无法全面、系统掌握场地污染实情。何况，深层土壤采样分析仍在进行中。
一位中科院土壤修复专家对《财经》记者分析，“按规范要求，这块场地应网格状布设上万个点位，考虑到场地类型单一、事故刚发生土壤污染迁移慢，至少也得布设上千个点位。73个点位只能做到大概的摸底。”
现场工作人员的难处是，上述建议受现场客观条件限制很难实施，现场周边并非空地，而是建成的住宅区。一位现场专家诉苦说，“如按采样规范，采样目标只能是土壤，但网格点位恰好可能是一栋房子，无法采集。”
环保部环境风险与损害鉴定评估研究中心已派驻专家进入现场，对土壤、地下水等环境影响全面评估。《财经》记者获悉，由于现场工作量庞大，且要在统一调度下协助应急处置和监测决策，要得出一个初步的评估结果仍需多日。
地下水修复技术方案范文3
在对污染场地进行水文勘察的过程中应采取以现成的勘察、采样、检测分析手段为主，结合相关的场地调查状况，进行推测或者模拟分析的方法，从而制定出合理的评价方案以及有效地技术线路，降低在实施过程中的风险。对勘察点的设置要求分两步，在确认勘察阶段，主要是对现场监测点的布置以及对相关深度和密度进行判断，这就需要在勘察的过程中对于潜在污染范围进行预估，并设置足够的勘察点数量，以确认场地是否被污染，另外在场地的污染区附近还需设置多个地下水监测井，具体数量根据勘察点变动。而对于详细勘察阶段，主要采用的是网格均匀布点或者是勘察点加密布置方式，其目的主要是为了将场地的污染分布情况进行分散处理，从而判断场地污染程度。
此外，同一污染场地上的不同勘察点，对所处含水层是非承压水或层间水时点的布置规律并不相同，需要对设置的地下水监测井及周边浅井的深度状况进行具体分析。采样时要注意以下几点对垂直变异比较大的土层进行采样的时候应该保证每一个层位都能够采取一份土壤,其控制点主要是：第一含水层为承压水或者是层间水时的采样点、表层与上层的隔水层之间的采样点、隔水层的采样点、地下水水位有变化时的采样点。土样采集需选择适合的采样器，并采用锤击法或静压法针对不同的土质进行取样。采集好的样品需进行合理妥善的保存，以便分析结果能更好的反应污染情况。
二、勘察的过程中需注意的技术要点
3.1勘察点布置：在不确定污染区进行布点选择时，需对勘察点附近的地质环境进行详查,对该场地做出较为准确的污染预判，基本上对于可能发生污染的区域采用三个以上的勘察点，同时对地下水的水位变化区域一般设置三个以上的监测点，其中主要的是在地下水的上下游地区，需覆盖可能的污染段。
3.2对勘察点进行设置之后需进行加密点的布置，其中布点使用的是局部污染场地的勘察结论，而网络布点使用的是大面积污染场地的勘察结论，对于网络布点的主要判断依据就是可疑污染场地的面积。
3.3对第一含水层是非承压的类型，要注意的是地下水与土壤钻孔之间的深度需保持在含水层底板的上方；如果第一含水层是承压水或层间水，则就应该在确定好建井深度或者是在对土壤进行钻孔深度的时再对地下水的监测井进行设置，非建井上，钻孔一般采用的深度是小于第一隔水层。而在建井上的土壤深度一般要超过第一含水层并达到其顶部，且建井的深度要在地下水水位5m以下。
三、对污染物、地下水的采样检查及其保存
根据对污染场地的水文地质的调查，对所采样品的抽样分析来确定该场地在生产使用的过程中是否产生污染物以及污染物的组份和类型，以便了解其水文地质的变化状况。在对污染场地样品进行分析后了解影响土壤的与地下水变化的条件，使抽样检查具体有一定的针对性。在对土壤样品进行采集时，要注意当样品从土层中钻取之后，需尽量剔除杂质，并装入适合的容器之中，在对土质进行分装的时候要注意的是尽可能的不要翻动，避免受到二次污染。
而在地下水进行采集时，要注意地下水监测井井管主要是由沉淀管、过滤管以及井壁管组成的，井壁管位于过滤罐的上方，而沉淀管位于过滤管的下方，过滤管是在检测含水层的过程中设置的，因此主要位于地下水的水位跟沉淀管的顶部，使其水位必须处在地下水水位的监控范围之内，根据含水层的厚度，沉淀管的底部要位于隔水层的内部，并按照这样的步骤进行对地下水采样，可以采用一次性的贝勒管进行抽样采集，同时保证一井一管。对样品的保存，主要的是根据分析其物理性质后进行分类，对其进行封装以避免受到外界环境的干扰，并注意保存的温度，一般需要放入保温箱中冷藏。
四、结语
地下水修复技术方案范文4
【关键词】地面沉降；防灾减灾；城市规划
1.地面沉降成因
1.1地面沉降形成条件
粘性土的岩性、厚度、固结性和渗透性是产生地面沉降的重要内在条件。唐山市新生代以来持续下降，第四纪地层多为冲积、湖积、海积的细颗粒松散沉积物，厚约400m～500m，以细颗粒为主，其中粘性土厚度占60%～70%。根据工程地质勘查和实验结果，唐山市埋深0m～80m地层多属欠固结，自上而下超固结比0.39～0.87。说明浅部地层具备产生地面沉降的内在条件。
1.2地面沉降影响因素
1.2.1自然因素
根据国家地震局地形变第一监测中心三十年来多期精密水准测量资料，研究了环渤海地区现今地壳垂直运动、华北沉降带沉降背景值1mm/a～1.5mm/a。但是现代地壳垂直运动是地壳层在发生缓慢变化，而地震影响地面沉降表现为突发性和不均匀性，沉降层位主要是固结程度低、发育浅部地层，所以唐山7.8级地震影响至1979年底已基本结束，80年代以来主要是过量开采深层地下水的影响。
1.2.2人为因素
长期过量开采深层地下水，承压水水位持续下降，是产生地面沉降的根本原因。唐山市由于区内强烈开采，区外袭夺，上游补给下降等影响导致滨海及滩涂地区水位下降。丰南区东田庄一带由于受到上游开采影响，1977年～1980年承压水位下降4m～6m，地面沉降100 mm。该地区地面沉降与深层地下水水位下降有较好的对应关系，空间展布及形态特征相似（见图1）。从图中可以看出：南堡开发区和唐海县城三个时间段的水位下降值最大，与此相匹配的地面沉降量也出现了峰值，空间展布规律十分的相似，从另一个侧面反映出了唐山市地面沉降灾害主要是由于人为过量开采地下水所致。
图1 水位下降与地面沉降关系剖面图
2.地面沉降防灾减灾对策
2.1加强地面沉降监测，完善监测预警体系
2.1.1要完善地下水动态监测网
动态监测是有效防治的“眼睛”，其所获得的资料为地下水资源保护和合理的开发利用有限的淡水资源提供了最主要的依据。在唐山市现有的地下水动态监测网点的基础之上，进一步加密监测点，调整优化监测网络，修复破损的专门监测井，优化调整监测点。加快地下水动态监测信息网络的建设，提高唐山市及其周边地区监测成果的时效性和服务水平，建立地下水信息管理系统（GIMS），实现地下水资源的动态管理，实现唐山市地面沉降在线监测。
2.1.2提高地面沉降监测技术，加强地面沉降预测预警能力
由于唐山市地面沉降研究起步比较晚，再加上在研究过程中地面沉降监测资料一直停留在常规精密水准测量阶段，数据资料的监测不连续、不完善、不精确，再加上唐山市没有自己的基岩标，长期以来该地区测量工作需要引测天津市基岩标，这些问题增加了后期地面沉降研究的难度，资料的实用性不强。鉴于此，唐山市地面沉降的研究应当积极吸取国内外经验，合理布设基岩标和分层标，采用先进的地面沉降监测技术，如：
①建设GPS地面沉降监测网。
②基于INSAR（合成孔径雷达干涉测量技术）的地面沉降监测。
③建立基于Arc GIS的地面沉降监测管理信息系统。
2.2建立地面沉降监测网络，做好地面沉降监测工作
依据国土开局和地面沉降现状及发展趋势，地面沉降监测网应当由三条测线组成。见图2。施测路线总长2750km，利用原Ⅰ等水准点30个、三角点5个、埋设水准点12个。根据输油管线需要，埋设三组分层标，布设在南堡嘴东输油管路上岸转运站、南堡经济开发区和唐海县城。分层标控制Ⅰ承压含水亚组上部弱透水层，埋深80m，Ⅰ承压含水亚组底部隔水层埋深250m～300m，Ⅱ承压含水亚组底界埋深400m左右，油气田地热田控制深度700m～1000m。
图2 唐山市地面沉降监测网
2.3督促含水层修复和存储
含水系统中由于各含水层组沉积环境、岩性、结构、水文地质特征及工程地质性质不同，使得各含水层组的临界开采水位、临界开采量均不相同。因此，调整开采层位，分层开采，是加强含水系统管理，有效控制地面沉降的重要措施。调整开采层位主要调整那些沉降速率大的含水组。首先，对补给条件差、含水层薄、粘性土层厚的含水组，要大幅压缩开采量；对夹有海相淤泥层并且次固结作用明显的含水组，则需停采；而对于具备补给条件好、含水层厚、粘性土层薄的含水组，开采量压缩幅度，则相对要小些。调整开采层位、分层开采的方案可在地面沉降定量预测预中，利用三维地下水流动模型及其垂向水流――沉降耦合模型，多方案对比后，进行评估。
2.4统筹水资源合理利用
（1）加强污水处理，提高污水使用率对污水进行处理，消除地表水污染，积极开拓再生水（处理后的污水）的利用范围，在实现污水资源化的同时，回收部分资金用于污水处理，使污水资源化过程纳入良性循环轨道。
（2）结合本地区水资源条件，调整产业结构，推广节水工业和节水农业，提高水的投入产出比。
①加快节水工业建设。
努力控制非关联性大耗水型企业发展，推动产业结构向耗水少的资金密集和技术密集型产业发展，提高支柱产业（冶金、化工、建材等原料加工业和机械电子等加工工业）的科技密集程度，加速发展高新技术产业（电子信息、新型材料、精细化工、生物工程等），降低万元产值耗水量，提高工业用水重复利用率。 （下转第48页）
（上接第37页）②加快节水农业建设。
推广工程节水技术，实施平原区低压管道、北部山区水池水窖及棚菜区滴灌微喷节水灌溉工程，加快洼地深渠河网化台田建设，抓好滦下灌区、陡河灌区续建配套节水工程；科学调度水源，推行节水灌溉制度；因地制宜推广旱育稀植、地膜覆盖等农艺节水技术。推广农业用水计量收费，提高农民节水积极性。到2010年，全市争取新发展节水灌溉面积6.67万公顷，减少农业灌溉用水1.5亿m3。建立农业――水资源――环境系统，建立生态农业，以适应水资源条件。充分利用土壤水，发挥土壤水库的调节能力，推广雨养型农业、适水种植和科学灌溉制度，积极采用管道输水、喷、灌和秸秆覆盖等先进技术，提高水资源利用效率。
（3）改革行政管理体制，建立水资源统一管理体系。
实施“事企剥离，各司其政，实事求是”的原则，在统一行政部门的宏观指导下门真正做到产权清晰，责权明确，建立用水户参与水管理决策的民主管理机制。
3.结语
通过搜集唐山市地形地貌、地质构造、地层、水文地质和工程地质资料，广泛查阅国内外关于地面沉降研究的相关文献，应用水文地质学、工程地质学、土力学等理论知识，结合唐山市的实际情况，深入分析了区内地面沉降形成的机理和发展趋势，提出地面沉降防治措施。从合理利用地下水资源的角度出发并结合唐山市的具体情况，制定了合理详细的地下水开采方案和地下水亏损补偿方案，并对该区今后的控沉工作提出了防治建议。
【参考文献】
地下水修复技术方案范文5
【关键词】莘县；地下水超采；治理措施
莘县地处山东省西部，黄河北岸，冀鲁豫三省交界处，总面积1413km2，人口110万人，耕地面积9.33万hm2，是以种植业为主的农业大县。
1地下水超采现状分析
莘县属于严重缺水的地区，折合人均水资源量仅130m3，远低于全省平均水平334m3。由于莘县自大量建设农田水利工程与地下水取水工程，导致长期过量开采地下水，形成了大范围的地下水超采区。根据《山东省地下水超采区评价》（2014）结果，莘县地下水超采量为2071万m3/a，其中浅层空隙水超采量为1391万m3/a，深层承压水超采量680万m3/a，全县浅层地下水超采区面积达1151km2，占全县国土面积的81%；深层承压水超采区面积达1413km2，与全县国土面积相当。
2地下水超采治理措施
2.1基层服务体系建设
出台《莘县基层水利服务体系建设工作实施方案》《关于建立健全乡镇水利服务机构的通知》，以镇（街）水利管理服务站建设为重点，着力构建基层水利管理协调服务组织，成立农民用水协会和农村供水协会，配备专用的计量设施、维修设备、通讯设施，完善用水组织章程和用水制度，针对地下水超采问题进行工作调研，开展基层人员技术培训、印刷宣传资料等工作，提高基层服务的技术服务水平。
2.2水资源监测计量监控体系建设
提高水资源与水质监测、水利工程运行调度监控自动化、科学化水平，对全县地表水、地下水位及水质进行动态监测。建立莘县地下水超采区治理信息化管理系统，完善地下水监控系统，实行地下水水位、水量双控制，提高地下水水资源监控自动化、科学化管理水平。
2.3马西片区地下水修复补源工程
马西片区位于莘县马颊河以西，属地下水漏斗区。区域内主要河道为鸿雁渠及其支流元庄沟、道庄沟，鸿雁渠长31.7km，莘县境内21km。2017—2019年，清淤扩挖鸿雁渠及其支流，新建鸿雁渠耿楼蓄水闸、焦村蓄水闸、道庄沟蓄水闸3座，加大引进黄河水、金堤河水等客水资源水量，增加区域河道拦蓄水量，加大拦蓄地表水利用量，通过河道入渗补给地下水进行修复补源。年可增加区域蓄水量314.4万m3，年可置换地下水源180万m3，年新增回灌补源水量为63万m3，新增蓄水可改善灌溉面积0.38万hm2。
2.4徒骇河片区地表水挖潜工程
徒骇河干流发源于莘县文明寨村，莘县境内河长68km，流域面积1072.42km2，主要支流有新金线河、俎店渠、范莘干沟等。通过对徒骇河干流河道及范莘干沟、老金线河、河店沟等支流河道清淤扩挖，新建徒骇河李凤桃蓄水闸、新（改）建支流灌排沟渠截蓄闸等工程措施，加大地表径流拦蓄能力，增加雨洪资源利用量，充分调蓄区域内雨洪资源用于农业灌溉，实现地表水置换地下水，压减地下水开采量。
2.5限期封停超采区地下水取水工程
莘县浅层地下水超采水量主要为农业灌溉用水，以及部分生活及工业用水。充分利用河道拦蓄水源和莘州水库、古云水库等调蓄长江水、黄河水等提供替代水源，对有条件实现水源替代的农业灌溉机井和工业取水井依法关停，共封填灌溉机井34眼，封停深井3眼，并加强水资源监控，严管开采取用，建设监测管理系统。
2.6实施水肥一体化高效农业节水工程
优化调整农业种植结构，在古城镇、东鲁街道办事处、徐庄镇、等6个项目区规模化种植基地推广实施水肥一体化农艺节水，建设高标准智能化水肥控制车间，铺设节水灌溉主管网19467m，供水支管36597m，铺设φ16PE滴灌管62709m，共完成微灌面积203.46hm2，可节水50%左右、节肥40%左右、节省劳动力80%~90%、增产30%以上，有效压减农业用水对浅层地下水的开采量。
3地下水超采治理成效
3.1地下水漏斗区面积减小，地下水位上升
根据聊城市水利局、聊城市水文局联合的《2020年第四季度全市地下水动态》，莘县2020年7月地下水漏斗区面积为1363km2，比去年同期减少51km2，地下水平均埋深上升1.56m。
3.2利用地表水置换地下水，压减地下水开采量
莘县经过2017年、2018年、2019年连续3年地下水超采压减治理，分别压减浅层地下水364万m3、357.76万m3、318万m3，压减深层水34.5万m3、78.53万m3、30.4万m3。截止2019年末，莘县共压减浅层地下水1039.76万m3，剩余351.24万m3，压减深层地下水143.43万m3，剩余536.57万m3。
3.3助力莘县地下水节水型社会达标建设
通过优化调整农业种植结构，推广农艺节水工程，发展高效农业节水。有利于深入贯彻节水优先方针，提升全社会节水意识，控制水资源消耗强度，全面推进节水型社会建设。
3.4环境效益和社会效益显著
促进了当地的农业生产持续、稳定和高效发展，充分发挥水资源的效益；同时，通过增加蓄水、地下水位回升，有利于地表植被等绿化苗木的生长，使区域水环境和生态环境得到明显改善，同时也改善当地的投资环境及开发建设环境。
4对策与措施
4.1加强地下水监测能力
莘县应利用超采区治理时期建立全面的水位监测数据，包括水位的变化，地下水取水工程（农业、工业自备井、城镇供水水井数量、分布和开采层位等），发挥水位日常监管和预警作用，提高地方超采区治理技术支撑和服务力度。
4.2出台地下水管理法规
完善和出台相应法规规章，细化地下水管理制度和措施，增强地下水超采区治理法规政策的可操作性和执行力。备用机井要建立相关管理制度，参考机井封填规范建立分级分类启用制度，条件较好的深层机井可转为监测井，填补目前莘县无深层承压水监测数据的空白。
4.3强化项目后续管理
跟踪和分析农田水利项目发挥的效益和节水能力，配套设施的投产及对周边的地下水位的影响，对超采区的超采量、地下水水位变幅、超采区面积进行定量评估。对机制建设、管控约束、关闭地下水取水工程、地表水替代等进行客观评价，保证压减措施的针对性和可行性。
4.4加强宣传教育引导
地下水修复技术方案范文6
关键词：表面活性剂；强化；空气扰动；饱和度；孔道；鼓泡
中图分类号：X523 文献标志码：A 文章编号：1674-4764（2012）02-0138-05
Mechanisms of Surfactant-Enhanced Air Sparging
QIN Chuan-yu1, ZHAO Yong-sheng2, ZHENG Wei2
（1.School of Chemistry and Environmental Engineering,Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, P.R.China；
2. College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130026, P.R.China）
Abstract:The changing mechanisms of air saturation in groundwater in different air travelling modes during surfactant-enhanced air sparging were investigated using a series of one-dimensional column experiments with the media of medium sand (0.25～0.50 mm) and gravel (5～10 mm) respectively. The results demonstrate that when air travels in the form of discrete channels, air saturation increases gradually with surface tension decreasing. When the surface tension is 49.5 mN/m, air saturation would not increase but slightly decreases instead. The decrease of capillary pressure caused by surface tension reduction is the main cause of increase of air saturation. When air travels in the form of bubbles, the air saturation improves gradually as the surfactant concentration decreases when the SDBS concentration is lower than 1 000 mg/L, and air saturation in porous media is directly affected by foam stability.
Key words:surfactant; enhanced; air sparging; saturation; channel; bubble
原位空气扰动技术(Air Sparging， AS)被认为是去除饱和土壤和地下水中挥发性有机物的有效方法，该技术将新鲜空气注入地下水中，污染物通过挥发作用进入气相，而后通过浮力作用，空气携带污染物上升，并通过包气带中的抽提装置得以收集，从而达到去除化学物质的目的［1］。同时注入的空气还促进了污染物的生物降解［2］。该技术以其成本低、易操作、效率高等特点已被广泛的研究和应用［3-7］。但同时也发现，传统的AS技术仍存在一些弊端：在非均质环境下，对低渗透性介质污染修复效果较差；在细颗粒介质中，气流只局限在曝气井附近几条狭窄的孔道内，大部分污染物只能首先通过扩散进入孔道后才得以去除，因此扩散作用大大限制了污染物的去除效率［8］。表面活性剂强化空气扰动技术（Surfactant-Enhanced Air Sparging，SEAS）有望解决上述弊端，目前已成为地下水修复的重要研究内容。
目前，国外学者对SEAS技术进行了一定研究。Kim等［9］以砂为介质研究了地下水表面张力和空气饱和度的关系；Kim等［10-11］还通过二维砂槽实验研究了SEAS对甲苯、四氯乙烯的去除效果。以上研究主要集中在传统AS和SEAS的效果对比上，而对于不同表面活性剂浓度下空气饱和度的变化机理研究还不够深入，特别是在不同的气流运行方式下空气饱和度的变化情况及相关机理研究还鲜有报道。空气饱和度是衡量AS处理效果的重要指标，地下水中空气饱和度越高，意味着空气和污染物接触的机会越多，面积越大，污染物就越容易通过挥发而被去除。因此实验以中砂和砾石为介质分别模拟2种不同的气流运行方式，来研究表面活性剂浓度对空气饱和度的影响，为SEAS技术的场地应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验装置
实验所用装置见图1，为一维有机玻璃柱，高100 cm，内径7.3 cm，侧面开有从下至上1-7号取样孔。4 500 g中砂或4 000 g砾石从柱顶均匀装入柱中。将配置好的不同浓度的表面活性剂溶液分别从各柱底缓慢注入介质中，并由7号取样孔流出，直至砂柱吸附饱和，柱内表面活性剂浓度分布均匀。而后将柱中液体放至与砂面相平，并开始曝气，记录不同表面活性剂浓度以及曝气量下自由水面的上升高度，以计算空气饱和度。
图1 实验装置图
1.2 实验材料与测试方法
Ji等［8］指出，AS过程中气流的运动形式主要有孔道和鼓泡2种方式，当介质粒径>4 mm，空气是以鼓泡的方式上升的，当介质粒径< 0.75 mm，空气是以孔道的方式上升的，当介质粒径在2 mm左右时，空气的上升包括这2种方式。因此，实验选取了中砂和砾石来模拟地下水介质，其相关理化性质见表1。
选用了十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和吐温80（Tween80）作为强化表面活性剂进行强化修复实验，2试剂均为化学纯。
pH的测量使用便携式pH计，TOC的测量参照文献［12］，表面张力的测量使用上海方瑞仪器有限公司的QBZY-1型全自动表面张力仪，气泡稳定性的测定参照文献［13］。
1.3 实验方案
毛细压力与饱和度关系实验使用的装置参照Sharma等［14］相关实验所用装置。所用介质以及装填方式均与柱实验相同。研究了3种表面张力下毛细压力与饱和度的关系。
在强化修复实验中，进行了一系列柱实验，各柱所用表面活性剂浓度及曝气量详见表2。
2 实验结果与分析
2.1 毛细压力饱和度的关系
土壤中毛细压力pc和表面张力σ之间的关系可以表示为［15］：
pc=2σcosθr(1)
其中：θ为接触角；r是等效毛细水力半径。
式(1)表明表面张力的下降将导致毛细压力的下降。在多孔介质中，水的饱和度Sw与毛细压力水头hc之间的关系可表示为［15］：
SW=(1－Sm)hdhcλ，hc>hd>0
SW=1，hc≤hd (2)
其中：Sm为湿润相的束缚饱和度；hd为气流驱替水分所要求的最小压力——阀压力。由(2)式可知，表面活性剂的加入会引起两相系统毛细压力饱和度基本参数关系的变化。
图2、3为不同表面张力下中砂和砾石中水气两相Sw-hc的关系趋势图。由图2可知，在中砂中，随着表面张力的降低，曲线下移，即同一湿润相饱和度时，表面张力越低，其对应的毛细压力水头值越小，即空气驱替介质中的水越容易，因此可知，表面张力降低所引起的毛细压力下降将导致中砂中空气饱和度提高。在砾石中，当水饱和度>0.2时，3条曲线基本重合，也就是说溶液表面张力降低所引起的毛细压力下降并没有明显提高砾石中的空气饱和度。
2.2 强化修复过程中空气饱和度的变化
图4为中砂柱中不同曝气量和SDBS浓度下，空气饱和度的变化情况。由此可知，各曝气量下，在表面张力大于50 mN/m时，空气饱和度都随着表面张力的降低而有大幅增加。当曝气量为100 mL/min，地下水的表面张力由72.2 mN/m降至49.5 mN/m时，地下水中空气饱和度由13.2%提高至50.1%，而后，随着表面张力的进一步降低，空气饱和度不再提高，反而有小幅下降。
这主要是由于气流在粒径为0.25～0.50 mm的介质中是以孔道的形式运动的，图5为不同表面张力下，孔道分布的示意图。表面张力由72.2 mN/m降至49.5 mN/m使介质中气流孔道的数量大幅增加（图5(a)、(b)），因此空气饱和度大幅提高，随着表面张力的继续降低，孔道的数量继续增加，以至使许多孔道产生了交叉（图5(c)），这样就形成了优先流，气流不按原有的孔道流动，反而从最短的孔道路径流出介质。因此，空气饱和度不再提高，反而有小幅下降。
由图可知，各曝气量下，空气饱和度随着表面张力的降低持续升高。但图3已指出，在砾石柱中，表面张力降低所引起的毛细压力下降并没有明显提高砾石中的空气饱和度。由于气流在砾石中是以鼓泡的方式上升的，因此推测空气饱和度的增加可能是由于表面活性剂的加入增强了气泡稳定性的结果。
为了对比和验证在不同的气流运行方式下空气饱和度的变化机理，实验分别配置了表面张力相同（即毛细压力相同）、气泡稳定性相同的SDBS和Tween80溶液，来分别研究毛细压力和气泡稳定性对空气饱和度的影响。通过实验得到，表面张力为59 mN/m 的SDBS溶液和50 mN/m 的Tween80溶液气泡稳定性基本相同。
由图可知，Tween80和SDBS溶液表面张力相同时（即毛细压力相同时），2条空气饱和度曲线基本重合，而对于Tween80（51 mN/m）和SDBS（59 mN/m）溶液气泡稳定性相同时，2条空气饱和度曲线却相差较大。因此得到结论，在中砂中，气流以孔道的运行方式为主，表面张力下降所引起的毛细压力降低，是水中气体饱和度提高的主要原因。
由图可知，Tween80和SDBS溶液表面张力相同时（即毛细压力相同时），2条空气饱和度曲线有较大差别。而对于Tween80（50.3 mN/m）和SDBS（59.2 mN/m）溶液气泡稳定性相同时，2条空气饱和度曲线却较为相近。因此得到结论，在砾石中，气流以鼓泡的运动形式为主，气泡稳定性是决定水中空气饱和度大小的主要因素。这主要是由于，随着表面张力降低，气泡的稳定性增强，也就是越难发生形变。当气泡穿越介质孔隙时，会受到介质的阻挡，稳定性强的气泡不容易发生形变，导致其难以穿过介质而上升并从水中溢出，这将导致气泡在水中的停留时间延长，因此，气体在水中的饱和度就相应提高。
3 结 论
1）当气流以孔道运行方式为主时，随着地下水表面张力降低，空气饱和度逐渐提高，但当表面张力降到49.5 mN/m时，会导致优先流的形成，空气饱和度不再升高，反而有降低的趋势。
2）当气流以孔道运行方式为主时，表面张力降低所引起的毛细压力下降是地下水中空气饱和度提高的主要原因。
3）当气流以鼓泡运行方式为主时，空气饱和度随着表面张力的降低而持续增加。
4）当气流以鼓泡运行方式为主时，气泡稳定性增强是空气饱和度提高的主要原因。
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