水工环地质中的地下水污染与防治

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刘若宙

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摘要

本文探讨了水工环地质背景下地下水污染的多元来源以及防治技术与策略。分析了工程建设、农业活动、城市化等因素对地下水系统的影响。介绍了物理、化学和生物修复技术在水工环境中的应用,以及法律法规、公众参与等综合管理策略的重要性。通过北京市密云水库和贵州省毕节市大方县的案例,展示了综合防治措施的有效性。结果表明,科学的管理与技术创新对于维护地下水质量至关重要。


关键词

水工环地质;地下水污染;防治技术

正文


引言:水工环地质中的地下水污染与防治是当前环境保护领域的一项重要课题。地下水作为人类重要的饮用水源,其质量直接关系到公共卫生和生态系统的稳定。在水工环境中,由于工程建设、农业活动和城市化等人类活动的影响,地下水污染问题日益凸显。污染物质的种类多样,包括化学物质、重金属、有机污染物等,这些污染物的存在严重威胁了地下水的安全与清洁。因此,研究地下水污染的来源、影响及其防治措施,不仅有助于保护和恢复地下水资源,也是实现水资源可持续利用的基本要求。

一、水工环地质背景下的地下水污染来源分析

在水工环地质背景下,地下水污染的来源多元而复杂。工程建设过程中产生的污染是一个主要来源。这类污染通常来自施工过程中的化学物质泄漏、建筑废料的不当处理以及地下水系统受到工程活动的直接干扰。例如,在大型基础设施建设中,如隧道开挖或地下工程,常常会改变地下水的流向,导致污染物的重新分布。水库、河流和运河对地下水污染也有显著影响。这些水体可能成为周边污染源的接收体,如农业排水、工业废水和城市污水。随着这些污染物的积累,它们可能通过地表水与地下水之间的相互作用渗透到地下水中。此外,水工项目本身,如大坝的建设和运营,也可能导致土壤侵蚀和化学物质的流失,进而污染地下水。城市化与农业活动是地下水污染的另两个关键来源。城市化进程中,不断扩展的城市区域和日益增加的居民用水需求加剧了地下水的开采,这不仅减少了地下水资源,也增加了通过地面渗漏的污染风险。城市废水、垃圾填埋场泄漏和地表径流中的化学物质都可能渗入地下水[1]。农业活动中,化肥和农药的大量使用尤其是在非持续性农业实践中,会导致化学物质通过土壤渗透到地下水中。灌溉也可能引起地下水位的上升,导致含盐量高的地层与地下水的接触,增加地下水的盐碱化风险。

二、水工环地质条件下的地下水污染防治技术与策略

(一)地下水污染修复技术在水工环境中的应用

地下水污染修复技术在水工环境中的应用涵盖了物理、化学和生物方法,各具特点,共同应对地下水污染问题。物理方法包括截污帷幕和地下水抽提。截污帷幕技术通过在污染源和清洁区之间建立隔离屏障,防止污染物进一步扩散。这种方法通常适用于污染源已知且污染物种类和浓度相对稳定的情况。地下水抽提技术则是通过打井抽取污染的地下水,然后对其进行处理。这种方法适用于广泛的污染情况,尤其是当污染物质相对容易通过物理或化学方法处理时。然而,它也可能导致地下水位的下降,从而需要谨慎使用。化学方法包括化学沉淀和氧化还原反应。化学沉淀通过向污染的地下水中添加特定化学试剂,使污染物与试剂反应形成不溶性固体,从而被隔离和移除。这种方法适用于处理含有重金属等无机污染物的地下水。氧化还原反应则是通过改变污染物的化学状态,使其转变为更安全、更稳定的形式。例如,将有毒的铬六价还原为毒性较低的铬三价。这种方法对特定类型的有机和无机污染物特别有效。生物方法涵盖生物降解和植物修复。生物降解是利用微生物分解有机污染物,将其转化为无害物质。这种技术适用于某些有机污染物,如石油烃类和某些溶剂。通过优化环境条件(如氧气供应、营养物质和温度)来增强微生物的降解能力。植物修复则是利用植物吸收和积累地下水中的污染物,或通过植物根系促进微生物活动,进而净化污染的地下水。这种方法适用于较浅的地下水污染,且对景观和生态系统具有积极影响[2]

(二)水工环境中地下水污染的综合管理策略

在水工环境中,地下水污染的综合管理策略是多维度的,包括法律法规与政策支持、水工项目与地下水环境的协同发展,以及公众参与与环境教育。法律法规与政策支持对于地下水污染的管理至关重要。通过制定和执行严格的法律法规,可以有效控制污染物排放,保护和恢复地下水资源。这包括建立污染物排放标准、监管工业排放、促进污水处理和再利用技术的发展等。政策支持还涉及提供经济激励,如补贴和税收优惠,鼓励企业和个人采取措施减少对地下水的污染。此外,政策制定者需要确保法律法规与当前的科学研究和技术进步保持同步,以应对新出现的污染问题。水工项目与地下水环境的协同发展强调在水资源开发和利用中同时考虑地下水保护。这要求在设计和实施水工项目时,如水库建设、河流调节和灌溉系统优化,都需要考虑到对地下水资源的影响。通过采用先进的水工技术和方法,如闭环水系统和生态工程设计,可以最大限度地减少对地下水环境的负面影响[3]。同时,利用地下水资源时需遵循可持续管理原则,确保不会过度开采地下水,造成水位下降或水质恶化。公众参与与环境教育在地下水污染管理中也发挥着重要作用。通过提高公众对地下水污染问题的认识,可以促使更多人参与到地下水保护和修复活动中。环境教育项目应向公众传达地下水的重要性,以及污染地下水的后果。同时,通过教育和宣传活动,可以鼓励公众采取节约用水和减少污染的行动。此外,政府和非政府组织可以组织志愿活动,如清理河流和湖泊,以减少对地下水的污染。

三、典型案例研究

地下水污染防治是水工环地质中的重要课题,本文选取了两个典型的案例,分别介绍了水工环境中的地下水污染修复技术和综合管理策略的应用效果。 

(一)北京市密云水库地下水污染修复工程 

密云水库是北京市的主要水源之一,但由于周边工业和农业活动的影响,水库周边地下水受到了不同程度的污染,主要污染物为氨氮、硝酸盐、挥发性有机物等。为了保护水库水质,北京市开展了密云水库地下水污染修复工程,采用了物理、化学和生物相结合的修复技术,包括截污帷幕、地下水抽提、化学沉淀、氧化还原、生物降解等。经过多年的修复,水库周边地下水水质得到了明显改善,污染物浓度均达到了国家地下水环境质量标准。 

(二)贵州省毕节市大方县地下水污染综合治理工程 

大方县是贵州省毕节市的一个重要县域,由于工业和农业废水的长期直排,导致地下水受到了严重污染,主要污染物为氨氮、硫化物、重金属等。为了改善地下水水质,提高居民用水安全,大方县实施了地下水污染综合治理工程,采用了法律法规、政策支持、公众参与、技术创新等综合管理策略,包括制定地下水污染防治规划,加强污染源管控,建设污水处理厂,开展地下水监测和风险评估,推广地下水净化技术,开展地下水保护宣传教育等。经过多年的治理,大方县地下水水质得到了显著提升,污染物浓度均达到了国家地下水环境质量标准。

结论:地下水污染问题在水工环地质中是一个多因素、多层面的复杂问题。本文通过分析污染源及其影响,阐述了不同防治技术的适用性及效果,并通过案例研究证实了综合管理策略的有效性。研究强调了法规支持、技术创新、公众参与等方面在地下水污染防治中的重要角色。文章建议,在未来的地下水污染防治工作中,应采取更为系统和科学的管理措施,推广有效的修复技术,并加强公众教育和参与,以实现地下水资源的可持续发展与利用。

参考文献:

[1]邓婷婷,万江.水工环地质勘查中的问题与防治措施[J],2020(2):18.

[2]邓振业.水工环地质勘察中的问题与防治措施[J].工程建设,2021,4(1):5-7.

[3]徐安.水工环地质勘察中存在的问题及防治对策[J].建材与装饰,2018,6(4):21-22.


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