湿地修复与污染治理

湿地修复与污染治理（共6篇）

湿地修复与污染治理 篇1

1 青铜峡市基本情况

1.1 地理位置

青铜峡市位于宁夏回族自治区中部、银川平原之南。地处东经105°37′~106°21′, 北纬37°16′至38°15′之间, 南北长60多公里, 东西宽30多公里。总面积2424 km2方公里, 辖七镇一个街道办事处三个农林场, 总人口26万。青铜峡市被誉为“塞上明珠”, 九曲黄河穿境北流, 举世闻名的青铜峡拦河大坝坐落于境内。

1.2 自然资源

地形地貌。青铜峡市海拔高度在1100~1700 m, 有山地、丘陵、平原三大地貌。地势南高北低, 南部为牛首山山地丘陵地带, 海拔1200~1455 m;北部为黄河冲积平原, 海拔1121~1135 m, 自南向北倾斜, 平均比降1/4 0 0, 地势平坦, 排灌畅通, 现代农业发达。

气候资源独特。青铜峡市地处西北内陆, 属中温干旱气候区, 东部季风区与西部干旱区域的交汇地带, 属中温带大陆性气候, 冬无严寒, 夏无酷暑, 四季分明, 昼夜温差大, 全年日照2955 h, 年平均气温摄氏8.3℃~8.6℃, 无霜期176 d, 年降水量2 6 0.7 mm。

水利资源充沛。黄河流经青铜峡市58公里, 年过境水量400亿立方米, 自秦汉先后开掘的秦渠、汉渠、唐徕渠等九大干渠均从青铜峡境内引出, 引黄灌溉条件得天独厚。地下水补给总量3.5亿立方米, 可利用量1.2亿立方米, 为工农业生产和人民生活提供了源源不断的优质水资源。

土地资源广阔拥有耕地3.266万公顷, 农村人口人均3亩, 宜林面积2.2万公顷, 宜牧草地11.066万公顷, 宜渔水面3933.3公顷, 国有为主。

电力能源充足。是宁夏的电力工业基地, 有装机容量240万千瓦的大坝火力发电厂、66万千瓦的铝厂自备电厂、装机容量30.2万千瓦的青铜峡水电厂和8万千瓦的风力发电厂, 年发电量100.8亿度, 为全市经济跨越式发展注入了强劲的动力。

矿产资源丰富主要有石灰石、水泥灰岩、石膏、烟煤、重晶石、砂砾、胶泥等, 其中水泥灰岩储量大、品位高, 已探明达1.3亿吨。

1.3 社会发展

交通便捷畅达。京藏铁路、大古铁路、109国道、石中高速公路横贯全市, 距银川机场50公里, 距自治区首府银川市56 km, 青铜峡火车站是京藏铁路大型的客货运站。率先在全区实现了镇、村通硬化路面, 形成了四通八达快捷的立体交通网。

服务设施完善。全市已形成以专业银行、地方银行和保险公司为主体的金融体系, 有5家分支机构承办外汇业务;城乡通信均实现了交换程控化、传输数字化;城市基础设施完善, 城市供排水、供电、供热、供气功能齐全, 城区日供水能力达34000 t/d, 供热能力134 MW, 保证了经济快速发展对服务设施的需要。

工业实力雄厚。是自治区的重要工业基地, 自治区经济核心区之一。辖区内有青铜峡铝厂、大坝电厂、青铜峡水电厂等20多家中央、区属大中型企业, 形成了以电力、冶金、化工、建材、食品、农副产品加工等产业为主的工业体系, 各类工业产品达480余种。年产铝锭58万吨, 碳素制品26万吨, 铝型材5000吨, 水泥230万吨。铝锭、铝型材、PVC树脂、水泥、烧碱、皮革、加气砌块、御马葡萄酒、老苗月饼等名牌拳头产品畅销区内外, 法福来面粉荣获自治区名优产品称号, “西夏贡米”荣获99’中国农业博览会金奖, 御马庄园葡萄酒荣登中国食品博览会金奖宝座。

现代农业发达。素有塞上江南“鱼米之乡”的美称, 盛产水稻、小麦、玉米、苹果、葡萄等农作物, 是全国重要的商品粮生产基地和现代农业基地市, 形成了粮食、畜牧、蔬菜、食用菌、瓜果、桑蚕、肉蛋奶、水产品等八大农副产品基地, 全市粮食种植面积62万亩, 粮食产量稳定在2.5亿公斤, 水果、蔬菜产量18.2万吨, 食用菌栽培面积达22万平方米, 总产量达600 t。贺兰山东麓是全国酿酒葡萄最佳种植生态区, 被誉为中国的“波尔多”, 酿酒葡萄种植面积达4万亩, 5年内将发展到10万亩。规范化养殖水平处于全区前列, 猪、鸡、牛、羊饲养量分别达45万头、300万只、4.8万头、65万只, 奶牛饲养量1.3万头, 为发展农副产品加工业提供了量大质优的原料来源。由此崛起了年加工优质小麦5万吨、优质水稻4万吨的法福来面粉公司和塞外香面粉有限公司, 年产5万吨葡萄酒的御马酒业公司, 年加工120万张优质滩羊裘皮的雄鹰皮草公司等一批农业产业化经营龙头企业。周边县 (市、区) 均属引黄灌区精华地带, 经济发达, 资源富集, 为投资者提供了充裕的原料保证。

旅游资源奇特。境内有两千多年前秦汉时期建造的古渠水系;有线条清晰、写意逼真的广武口子门岩画;有号称“宁夏小八达岭”之称的北岔口明长城;有西北最大最多的佛教庙群牛首山寺庙和始建于西夏时期排列奇特的108塔;有气势雄伟, 蔚为壮观, 集发电、灌溉、防洪于一体的大型水利枢纽工程——青铜峡拦河大坝;有风光旖旎的库区鸟岛、金沙湾、黄河风情园;有颇具民族特色的回乡民俗风情园等众多旅游观光胜景。

2 罗家河综合治理与湿地恢复工程

2.1 工程的必要性

罗家河是黄河吴忠段西岸青铜峡市的重要排水沟, 南起青铜峡市大坝镇上滩村, 经青铜峡市小坝镇、陈袁滩镇, 北至青铜峡市叶盛镇地三村入黄河, 穿泰宁渠, 惠农渠等主要渠道, 沟道全厂24公里, 沿途接纳中干沟、反帝沟等排水干沟。最大排水量6.02立方米/秒。罗家河也是河西地区最大的纳污水体, 接纳着除青铜峡铝业集团公司和大坝发电有限责任公司以外的河西地区全部工业、生活和农业污水排放, 其中包括米来生物工程有限公司、青铜峡城市污水处理厂、宁夏天峰化工有限公司等3家重点水污染源排放单位, 这三家排污单位的污水经中干沟穿惠农渠入罗家河。罗家河年接纳工业、生活污水899万吨, 向黄河排放主要污染物COD2523.22 t, 氨氮1044.26 t, 分别占吴忠全市主要污染物总量的3.12%和24.4%。近年来, 随着青铜峡市经济社会的发展, 罗家河的纳污量也在不断增长, 造成水质逐年下降。经监测分析, 罗家河枯水期 (11~3月) 水质为Ⅴ类至劣Ⅴ类水质, 主要超标污染因子为氨氮 (17.0 mg/L) , COD (44.7 mg/L) 和生化需氧量 (18.0 mg/L) 分别超标7.5倍、0.12倍和0.8倍;丰水期 (4~10月) 水质已由Ⅲ类下降为Ⅳ类水质。因此, 对罗家河水污染进行综合治理显得十分必要。规划建设罗家河流域湿地恢复工程, 利用自然氧化塘方式对罗家河进行综合治理, 通过湿地恢复重建, 种植芦苇, 菖蒲等水生植物吸收营养物质, 自然氧化, 改善罗家河水质, 减少入黄污染物排放量, 从而改善黄河水体水质干流。

2.2 工程的主要内容

黄河吴忠段自古就河网纵横, 湖泊相连, 有“七十二连湖”之说。由于解放后围湖造田使大量湖泊湿地消失, 仅存的一些湖泊水面锐减, 水体自净功能下降。本工程拟在罗家河干流陈袁滩镇段北至大古铁路, 东到滨河大道, 西南沿石中高速公路围成的三角区域内利用现有沙坝湾8队湖、杨滩村湖、袁滩村湖等三个自然湖泊, 在叶盛镇林东一队中干沟跨惠农渠将中干沟水引入这三个湖泊, 同时通过开挖河道, 清淤扩湖, 种植水生植物, 重建生态湿地。主要工程内容包括:节制闸1座, 开挖10 m宽输水河道8公里, 将三个湖泊相连通, 清淤扩湖915亩 (其中清淤85亩, 开挖人工湖830亩, 按平均水深1.5 m开挖) , 种植水生植物500亩。净化后退水仍排入罗家河下游。

3 投资概算和环境效益

3.1 罗家河综合治理与湿地恢复工程投资概算

节制闸1座:300万元。

泵站1座 (2万m2/d) :500万元。

砼输水管 (￠=1m) 3.8 km:700万元。

开挖河道:800万元。

清淤扩湖:3000万元。

种植水生植物:500万元。

共计:5800万元, 其中地方配套资金1160万元, 申请国家专项资金4640万元。

3.2 环境效益与分析

罗家河干流水质通过节制闸节流进入湿地, 经水生生物吸收其中氮、磷等营养物质, 同时水体在湿地水停留自然氧化, 可进一步降低水中各种有机污染物浓度, 从而改善水质。以30%削减率计算, 每年可减少向黄河干流水体排放主要污染物氨氮313.28 t, COD756.97 t, 环境效益十分明显。同时可增加水面1050亩 (含沟道水面210亩) , 水生植物约600亩, 使该区域水生植物, 水生动物, 鸟类的生物多样性得到恢复, 有望建成吴忠境内除青铜峡鸟岛之外的有一处鱼类、鸟类的乐园。

4 结论

宁夏立德 (慈善) 产业园污染防治工程项目包括化工园区工业废渣分类处理填埋场建设项目、毛纺织园区污水处理工程、园废水资源化综合利用项目、罗家河综合治理与湿地恢复工程等四个项目。总投资15915万元, 其中地方配套资金3183万元, 申请国家专项资金12732万元。项目实施后可解决立德 (慈善) 园区及吴忠市利通区、青铜峡市一般工业固体废物对环境的污染, 可减少向黄河排放工业污水1413.85万吨, 减少化学需氧量、氨氮排放量20970.33 t、518.7 t, 环境效益明显。同时为提高城市品质, 创建国家环保模范城创造条件。实施该项目十分必要与迫切, 且经济技术条件也已经成熟, 建议尽快实施建设。

湿地修复与污染治理 篇2

环境工程实验班 黄朋

学号：3130206216

摘要：地下水是人类宝贵的淡水资源，由于受到人类活动的影响，目前却在遭受着日益严重的污染,地下水污染防治迫在眉睫。

本文通过介绍地下水资源现状、地下水污染状况、污染的途径和污染防治的研究进展，提出了几种治理地下水污染的技术方法，例如，微生物修复技术，原位修复技术，地下水原位治理的渗透性反应墙技术。

关键词：地下水污染；防治；研究进展；

Abstract：Groundwater is a kind of precious fresh water resource．However，groundwater is becoming seriously polluted due to human

activities so that the measure of preventing groundwater pollution must be taken.Through introducing groundwater resource situation,groundwater

pollution situation，pollution ways and progress in pollution prevention to propose several management in technology of groundwater pollution.Such as microbial remediation,situ repair technology and

permeable reactive barrier technology of groundwater in situ treatment.Key words：groundwater pollution；prevention；research progress；

前言

地下水是水资源的重要组成部分，已经成为城市和工农业用水的主要水源。在干旱、半干旱地区，地下水则是主要的，甚至是唯一的可用水源。在全国660多个城市中，利用地下水作为饮用水的城市有400多个，全国有近1/3人口饮用地下水。由于地下水自净能力较弱，一旦受到污染，将难以更新和恢复，会对生态环境造成严重影响，直接对人类及其活动造成危害。大量未经处理或未达到一定排放标准的生活和工业污水的无序排放、工业废水和城市垃圾填埋场渗滤液的泄漏、农药化肥的生产及超量施用、生活和工业有害固体废弃物的随降雨入渗，使中国地下水污染的问题日益突出。因此，了解地下水的污染现状，加强对地下水污染的防治，开发相应的一些高新技术来挽救我们日益恶化的地下水环境，是我们当前所面临的一项迫切的任务。随着人口的增长和社会经济的快速发展，对水资源的需求量也大幅度增长。近30年来，我国地下水的开采量以每年25亿立方米的速度递增，全国有400个城市开采地下水，40%的耕地部分或全部依靠地下水进行灌溉，地下水的供给量已经占到了全国总供水量的20%，北方缺水地区占到了52%，在华北和西北城市供水中占到了72%和66%，有些城市基本上是依靠地下水来满足对水资源的需求。而在广大的农村，地下水更成为主要的饮用水源。对地下水资源的过度开发利用，导致地下水位下降，水源枯竭，有些地区还形成了严重的地下水漏斗。根据国土资源部发布的《我国主要城市和地区地下水水情通报(2005)》，2005年在具备系统统计数据的171个地下水漏斗中，漏斗面积扩大的就有65个，占到了统计数的38%，面积扩大了6 736平方公里，仅河北沧州第Ⅲ承压含水层面积就扩大了2 089平方公里，最大水位埋深达到101米。由此导致了湿地消失、植被死亡和土地沙漠化等严重的生态灾难，以及地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵等自然灾害的频频发生。地表环境污染加剧引发地下水污染，构成对人体健康和生命财产安全的严重威胁。根据中国地质境监测院公布的信息，目前，我国地下水污染呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势，污染程度日益严重。全国195个城市监测结果表明，97%的城市地下水受到不同程度污染，40%的城市地下水污 染趋势加重；北方17个省会城市中16个污染趋势加重，南方14个省会城市中3个污染趋势加重。在一些地区，地下水污染已经造成了严重危害，危及到供水安全。地下水超采与污染互相影响，形成恶性循环。水污染造成的水质性缺水，进一步加剧了对地下水的超采，使地下水漏斗面积不断扩大，地下水水位大幅度下降；地下水位的下降又改变了原有的地下水动力条件，引起地面污水向地下水的倒灌，浅层污水不断向深层流动，地下水水污染向更深层发展，地下水污染的程度不断加重。日益严峻的地下水环境问题已经成为自然、社会、经济可持续发展的制约因素。

第一章地下水污染源

(1)工业污染源

工业污染源主要指未经处理的工业“三废”，即废气、废水和废渣。工业废气如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等物质会对大气产生严重的一次污染，而这些污染物又会随降雨落到地面，随地表径流下渗对地下水造成二次污染，未经处理的工业废水如电镀工业废水、工业酸洗污水、冶炼工业废水、石油化工有机废水等有毒有害废水直接流入或渗入地下水中，造成地下水污染；工业废渣如高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、硫铁渣、电石渣、赤泥、洗煤泥、硅铁渣、选矿场尾矿及污水处理厂的淤泥等，由于露天堆放或地下填埋隔水处理不合格，经风吹、雨水淋滤，其中的有毒有害物质随降水直接渗入地下水，或随地表径流往下游移过程下渗至地下水中，形成地下水污染。(2)农业污染源

农业用水占全部用水量的70%以上，污染的影响面广泛。一是过量施用农药、化肥，残留在土壤中的农药、化肥随雨水淋滤渗入地下，引起地下水污染二是由于地表水污染严重，农业灌溉使用被污染的地表水，造成污水中的有毒有害物质侵蚀土壤，并下渗到地下水中，造成污染。(3)生活污染源

随着我国城镇化步伐的加快，生活垃圾与生活污水量激增，由于无害化处理率低，造成对陆地生态环境和水生态环境的严重污染。我国每年累计产生垃圾达720亿吨，占地约5.4亿平方米，并以每年占地约

3000万平方米的速度发展，全国已有200多个城市陷入垃圾重围之中。

第二章 污染方式、途径、类型

地下水污染主要指人类活动引起地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生改变而使质量下降的现象。地表以下底层复杂，地下水流动极其缓慢，因此，地下水污染具有缓慢过程，不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除污染源也得十几年，甚至几十年才能使水质恢复。至于要进行人工的地下含水层的更新，问题就更复杂了

地下水污染的主要原因主要有：工业废水向地下直接排放，受污染的地下水浸入到地下含水层，人类粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下等。污染的结果是使地下水中有害成分如酚，铬，汞，放射性物质、细菌、有机物等的含量增高。污染的地下水对人体健康和工农业生产都有危害。

一、污染方式 直接污染

特点是污染物直接进入含水层，在污染过程中污染物的性质不变。这是对地下水污染的主要方式。间接污染

特点是地下水污染并非由于污染物直接进入含水层引起的，而是由于污染物作用于其他物质，使这些物质中的某些成分进入地下水造成的。

二、污染途径  间歇入渗型

污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤，使固体废物、表层土壤或地层中的有害或有毒组分，周期性地从污染源通过包气带深入含水层。

这种渗入多半是呈非饱和状态的淋雨状渗流形式，或者呈短时间的饱水状态连续渗流形式．此种污染，无论在其范围或浓度上，均可能有季节性的变化。主要污染对象是潜水。 连续入渗型

污染物随污水或污水溶液连续不断地渗入含水层。最常见的是污水聚积地段(污水池、污水渗坑、污水快速渗滤场、污水管道等)的渗漏，以及被污染地表水 体和污水渠的渗漏。其主要污染对象也多半是潜水。 越流型

污染物通过层间弱透水层以越流的形式转移到其他含水层。这种转移或者是通过天然途径(水文地质天窗)，或者通过人为途径(结构不合理的井管、破损的老井管等)，或者人为开采引起的地下水动力条件的变化而改变了水流方向，是污染水流通过大面积的弱透水层越流转移到其他含水层。其污染来源可能是地下水环境本身的，也可能是外来的，它可能污染承压水也可能污染潜水。研究这一类型污染的困难之处是难于查清越流具体地点及地质部位。 径流型

污染物通过地下径流的形式进入含水层，即通过废水处理井，或者通过岩溶发育的巨大岩溶通道，或者通过废液地下储存层的隔离层的破裂进入其他含水层。海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成海水向陆地流动的地下径流。此种形式的污染。其污染物可能是人为来源也可能是天然来源，可能污染潜水也可能污染承压水。其污染范围可能不很大，但其污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重。

三、污染类型

① 地下淡水的过量开采导致沿海地区海（碱）水入侵 ② 地表污（废）水排放和农田污染造成的硝酸盐污染 ③ 石油和石油化工产品的污染 ④ 垃圾填埋场渗滤污染

第三章 污染与保护

时采取措施，防微杜渐。最好是尽量减少污染物进入地下含水层的机会和数量，诸如污水聚集地段的防渗，选择具有最优的地质、水文地质条件的地点排放污染物等。治理技术  物理处理法 屏蔽法

该法是在地下建立各种物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等，原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说，物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一种临时性的控制方法。被动收集法

该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效，它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。 水动力控制法

水动力控制法是利用井群系统，通过抽水或向含水层注水，人为地改变地下水的水力梯度，从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，同时在上游布置一排抽水井，抽出清洁水并送到下游注入。同样，水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。 抽出处理法

抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法，可根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为三类：

物理法：包括：吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。化学法：包括：混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。生物法：包括：活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。 原位处理法

原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露，减少对环境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。物理化学处理法 ①加药法。

通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，c渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。②渗透性处理床。

渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层，一般用于填埋渗滤液的无害化处理。

具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟，该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层，然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质，受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应，生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有：

a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金属；

b.活性炭，用以去除非极性污染物和CCl4、苯等；

c.沸石和合成离子交换树脂，用以去除溶解态重金属等。③土壤改性法。

利用土壤中的粘土层，通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质，使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。生物处理法

原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施，包括添加氧和营养物等，刺激原位微生物的生长，从而强化污染物的自然生物降解过程。通常原位生物修复的过程为：先通过试验研究，确定原位微生物降解污染物的能力，然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比，最后再将研究结果应用于实际。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的，例如强化供氧技术大致有以下几种：

①生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似，都是将空气注入受污染区域底部，所不同的是生物气冲的供气量要小一些，只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。

②溶气水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所

(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人员开发的技术，它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶气水，气泡直径可小到55μm。把这种气水混合物注入受污染区域，可大大提高氧的传递效率。

该技术是把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中，过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入，催化剂用以控制过氧化氢的分解速度，使之与微生物的耗氧速度相一致。

第四章 我国现状

全国地下淡水的天然补给资源约为每年8840亿m3，占水资源总量的三分之一，其中山区6 560亿m3，平原区2 280亿m3；地下淡水可开采资源为每年3 530亿m3，其中山区为1 970亿m3，平原区为1 560亿m3。按赋存介质划分，地下水主要有孔隙水、岩溶水和裂隙水三种类型，孔隙水天然淡水资源量每年2 500亿m3，可采资源量每年l 686亿m3，岩溶水天然淡水资源量每年2 080亿m3，可开采资源量每年870亿m3，裂隙水天然淡水资源量每私260亿m3，可开采资源量每年971亿m3。总体上，中国地下水资源地域分布差异明显，南方地下水资源丰富，北方相对缺乏，南、北方地下淡水天然资源分别约占全国地下淡水总量的70%和30%。北方地区70%生活用水、60%工业用水和45%农业灌溉用水来自地下水。据统计，全国181个大中城市，有61个城市主要以地下水作为供水水源，40个城市以地表水、地下水共同作为供水水源，全国城市总供水量中，地下水的供水量占30%。根据《全国环境质量报告书》（1993），在中国，只有不到11%的人能喝到符合我国卫生标准得水。再饮用只来水的2亿人中，1.1亿人饮用的是高硬度水，7000万人喝的是高氟水3000万人则喝的是高硝酸盐水。因为大部分作为水源的江河湖海都受到工业及城市排污的污染。2011年发布的《全国地下水污染防治规划(2011—2020年)》(下称地下水污染防治规划)，初步判断我国地下水污染正在由点状、条带状向面上扩散，由浅层向深层渗透，由城市向周边蔓延。

清澈的小河，透亮的井水，已成为记忆。赵亮2012年7月在对海河流域调查时，发现村民大都被迫放弃了饮用井水。

2000年-2002年国土资源部进行了全国地下水资源评价，按照《地下水质量标准》，37%已是不能饮用的Ⅳ类、Ⅴ类水。

2011年，全国共200个城市开展了地下水质监测，其中“较差—极差”水质监测点比例为55%。与2010年相比，15.2%的监测点水质在变差。

根据《地下水污染防治规划》，2009年中国地下水开采总量1098亿立方米，占总供水量的18%。在全国655个城市中，400多个以地下水为饮用水源，约占城市总数的61%。在传出有工厂将污水通过高压井排到1000多米地下的消息后，潍坊市称未排查到相关问题，并悬赏10万元征集线索。

2月21日，潍坊对媒体称尚未发现有价值的举报线索。而事件仍进一步发酵。网络上关于地下排污线索也不断涌现。媒体日前又曝出，潍坊下辖的寿光市存在打井排污现象，当地一个工业园区普遍存在地下排污。环保机构“公众环境研究中心”主任马军22日接受记者采访认为，有关部门不必纠缠“1000米”的字眼，民众对地下水污染的焦虑，折射的是地下水严重污染的现状。

美国地下水污染事

1947年至1952年，美国当地一家名为“福卡”的化学公司把二噁英和笨等82种致癌物质的21800吨工业废料排入运河，运河被填埋后，这一带变成一片广阔的土地，开发商盖起了大量的住宅和一所学校。从1977年开始，这里的居民不断发生各种怪病，孕妇流产、儿童夭折、婴儿畸形、癫痫、直肠出血等也频频发生。后来，多种有毒物质的黑色液体从地下渗出地面。1974年至1978年之间这里出生的孩子56%有生育缺陷，自从搬到拉夫运河，妇女流产率增加300%，泌尿系统疾病增加300%。

目前在美国，除了完备的立法外，技术革新也为地下水污染修复带来了曙光，可渗反应墙（简称“PPR技术”）是目前欧美许多发达国家新兴的用于原位去除地下水及土壤中污染的方法。

可渗反应墙是由一面活性铝、活性木炭及沸石等活性物质组成的埋在地下的“墙。”当污染物通过反应墙时，通过离子交换、表面络合、表面沉淀、生物降解等作用除去污染物。这项技术已在北美和欧洲地区成熟应用，在治理点污染上收效良好。相关规定

1）禁止企业利用渗坑、渗井、裂隙和溶洞倾倒含有毒物质的废水，含病原菌废水和其他废弃物；

2）禁止企业在无良好隔渗地层，使用无防渗措施的沟渠，坑塘输送或存贮含有毒废水、含病原体废水；

3）对已受污染的潜水和承压水不得混合开采地下水； 4）地下工程应采取防护性措施，防止地下水污染； 5）人工回灌补给地下水，不得恶化地下水质。

参考文献

【1】钟佐.地下水有机污染控制及就地恢复技术研究进展(一)[J]．水文地质工程地质，2001(3)：1-3 【2】束

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湿地修复与污染治理 篇3

1 重金属污染状况

土壤中重金属是指原子密度在5.0g/cm3以上的45种元素[5]。我国以Pb、Zn、Cu、Cb、Cr等几种元素最为严重[6]。土壤中的重金属一部分来源于母质, 一般情况下这部分的含量较低, 不会对生态系统及人类健康造成威胁;另一部分则来源于人类活动, 也是土壤重金属污染的主要成因, 主要包括采矿、废弃排放、污水灌溉、农药及化肥的不合理使用等途径。据报道, 重金属污染导致我国粮食减产超过1000×104t, 每年受重金属污染的粮食达1200×104t, 经济损失达200亿元。1980-1992年, 我国因工业“三废”导致污染的耕地面积从266.7×104hm2增至1000×104hm2。至2002年, Cb、Se、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积接近2000×104hm2。2006年, 环保部对国内农田土壤进行抽查, 结果表明重金属超标率达12.1%。在粮食、蔬菜等农产品中, 重金属超标情况也非常严重。1999~2000年广东省对部分地区对水稻、蔬菜检测, 结果表明大部分农产都受到重金属污染。2001年江苏省粮食产品的抽样结果表明, Pb检出率达88.1%, 超标率21.4%。中国科学院地理研究所对北京市生产的蔬菜调查发现, 其中30%重金属超标。2007年, 潘根兴等对全国6个地区大米的随机抽查中发现, 10%的大米样品存在镉超标。2009年至今, 共发生30余起重金属污染重大事件。

2 重金属对植物生长的影响

土壤中的重金属会对植物产生明显的生物效应, 重金属元素会使植物体内蛋白等分子产生变形, 生物酶活性降低, 并阻碍其他必需元素的吸收, 甚至直接破坏叶片内的叶绿素。当重金属含量达到一定浓度时, 就会使植物体内的代谢过程产生絮乱, 造成大量活性氧自由基, 抑制其生长发育, 情况严重的则会造成植物死亡。重金属对植物的影响主要体现在种子萌发、幼苗生长及生理生化指标上。

2.1 对种子萌发、幼苗生长的影响

种子萌发是植物生命周期的起点, 也是感知外界环境的最初阶段。种子萌发的好坏对植物后期的生长有着直接的影响。因而, 重金属胁迫下种子萌发及苗期的生长状况可以作为植物对重金属耐性评判的重要指标。吕笃康等人在Cr对小香蒲种子萌发试验中发现, 当Cr6+浓度为5mg/L时, 小香蒲种子的萌发率略有促进作用, 而随着浓度继续增加时, 种子的萌发及生长受到抑制, 且浓度越高抑制作用越强。李春燕等、邱丽莉等分别在小白菜和紫花苜蓿的试验中也得到了“低促高抑”的相似结论。此外, 陈伟等人在重金属对草坪草种子萌发的影响中还发现, 重金属对胚根的抑制作用要高于胚芽。

2.2 对生理生化指标的影响

植物在受到重金属胁迫时, 能通过降低含水量, 改变渗透调节物质, 产生抗氧化酶等一系列生理生化反应来缓解重金属胁迫带来的伤害。因此, 在重金属污染条件下, 植物体内的POD、CAT、SOD、PPO活性及MDA、Pro、可溶性糖、Vc等含量均会受到一定的影响。不同植物在重金属胁迫下生理生化变化规律各具特点。孟丽等研究Cb对日本楤木的影响中发现, POD和CAT活性随Cb浓度增大呈现出先增后减的趋势, 在2.5 mg/kg-1时, POD活性显著提高, 这说明, POD是日本楤木保护细胞免受氧化胁迫的伤害的主要物质。邱丽莉等人则发现, 紫花苜蓿在不同浓度Pb的胁迫下, SOD、CAT和POD活性均有升高, 但CAT和POD的活性上升远高于SOD。杨丽, 袁庆华在野生披碱草中发现, 随着胁迫浓度的增加, 耐镉性强和中等的材料叶片中SOD、POD和PPO的活性不断升高, 而耐性差的材料叶片中SOD和POD的活性则呈现下降趋势。此外, 在叶片中MDA和Pro的含量也有显著的影响, 不同材料间存在明显差异。

3 植物修复重金属污染土壤的研究

“植物修复”一词由Raskin于1994年提出。植物修复重金属污染土壤是指利用植物根系的选择吸收、运转和植物体自身的生物富集、储存和降解, 将土壤中重金属固定于根部或转变为低毒的代谢产物。根据植物对重金属吸收的特点, 可以将将其分为3类:一是富集型植物, 能积累大量重金属于植物体内, 且地上部积累量大于地下部分;二是耐受型植物, 在重金属胁迫下能正常生长发育, 其重金属富集能力弱于富集型植物;三是规避型植物, 这些植物对重金属吸收能力弱, 体内重金属含量低。

3.1 超富集植物修复

“超富集植物”最早由Brook等在1977年提出, 并由Chaney等在1983年提出将其应用于重金属污染修复。1989年Baker等提出超富集植物参考临界值, Cd为100 mg/kg, Co、Ni、Pb、Cu 1000为mg/kg, Zn、Mn为10000 mg/kg。超富集植物在相同条件下地上部的重金属富集含量一般为普通植物的100倍左右, 根系、嫩枝叶的积累远高于土壤中重金属的浓度, 其富集系数及转运系数均大于1。

截至2010年, 国内外共发现超富集植物500多种, 多数为Ni超富集植物。超富集植物在科属形态上分布广泛, 从小型单年草本植物到大型多年生灌木或林木, 但多数为温带草本植物。在地域分布上, Zn和Cb超富集植物主要分布于欧洲中西部, Cu和Co超富集植物分布于非洲砂坝哈, Cr超富集植物分布在津巴布韦, Se超富集植物主要分布于我国。在我国, 超富集植物已发现的数量很少。因此, 发掘新的超富集植物是我国修复重金属污染土壤急需解决的问题。目前, 国内对超富集植物的筛选取得了一定的进展, 但主要集中于矿区和冶炼区。李榜江等在极端酸性土壤通过对蜈蚣草植株体内重金属含量分析, 得出蜈蚣草对重金属Cb的富集系数达到5.0, 可以在煤矿废弃地作为植物修复的首选物种。何东等[4]对湖南下水湾铅锌尾矿库优势植物重金属含量研究发现, 地枇杷地上部分Pb含量为正常含量上限值的4.01倍, 转运系数达到3.91, 富集系数达到14.4。侯洪波等研究紫茎泽兰和鬼针草对重金属铬的竞争富集作用发现, 紫茎泽兰和鬼针草能很好的富集Cr, 分别达到2594.079mg/kg和3688.753mg/kg, 富集系数均>1, 是铬元素的超级富集植物。另外, 陈一萍对我国现有重金属超富集植物进行了总结, 包括圆叶遏蓝菜、苎麻、东南景天、蜈蚣草、鬼针草和香附子等。

3.2 耐受性植物修复

超富集植物对重金属污染土壤具有很好的修复效果, 但大多数为野生型植物, 存在着生物量低、生长缓慢、植株矮小等不足, 另外, 对气候条件比较苛刻, 区域性分布很强, 难以进行引种, 因而限制了修复效率。因此, 国内外专家开始寻找对重金属耐性强、适应性广、生物量大的耐性植物。重金属耐受性植物与超富集植物相比, 体内重金属含量很低, 多数地下部富集能力大于地上部, 但生物量及生长速度均远远大于超富集植物, 所以在相同时间内耐受型植物体内所积累的重金属量反而比超富集植物高, 对重金属污染土壤的修复作用更大。

3.3 规避型农作物筛选

面对我国耕地面积少, 受重金属污染比例大, 农产品需求日益紧张的实情, 大面积重金属污染农田实行休耕而进行植物修复是不现实的。因此, 在重金属污染土壤修复的同时如何实现农业利用显得非常重要, 而筛选低重金属积累的作物种类及品种是利用污染土地的关键所在。

杨中艺等人提出了“污染对策品种”和“污染对策育种”的概念, 概念提出的依据则是不同作物及品种间吸收重金属的差异。吴大付等人通过检测重金属污染地区中粮食、蔬菜、和水果中的重金属含量发现, 蔬菜对重金属的吸收能力最强, 水果最低, 粮食类作物居中。赵本行等通过大豆对重金属Cb的富集研究发现, 大豆植株不同部位对Cb的吸收能力不同:根部>秸秆>叶部>果实。曾翔等在水稻种中, 不同品种种子的萌发对Cd的敏感性存在差异, 粳稻>籼稻>杂交稻;三系不育系>两系不育系, 并且种子萌发后对Cd的富集能力表现为籼稻>粳稻, 杂交稻>常规稻。吴启堂等在对20多个品种水稻吸收积累Cd的研究发现, 品种间Cd含量差异在1倍以上, 且同一品种中不同器官Cd积累量呈现出根>茎>叶>籽粒的规律。由此可见, 在轻度污染的土壤中, 通过选择重金属规避型作物或品种生产出符合食品安全标准的农产品是可行的。

4 重金属污染土壤综合治理及利用研究展望

植物修复技术在治理重金属污染土壤中具有众多优点, 但仍存在着一些局限性。首先, 植物修复是一个缓慢的过程, 目前的超富集植物种类不多, 植株矮小, 生产缓慢, 且一种植物往往只对某种特定的重金属具有富集能力, 总体效率不高;其次, 植物在吸收大量重金属元素之后其枯枝落叶会重新回到土壤环境中, 收集的植物残体处理技术复杂, 成本昂贵;另外, 植物修复易受当地气候条件、土壤性质等外界因素的影响, 外来修复植物的引进还可能造成物种入侵, 破坏生态平衡。因此, 面对我国重金属污染面积广, 污染种类及程度复杂的现状, 单一的植物修复技术是不够的。在充分利用植物修复技术优势的同时, 还必须结合其他手段来实现重金属污染土壤的综合治理和利用。

4.1 因地制宜, 合理选择植物种类

不同植物吸收重金属的种类及能力存在差异, 在进行植物修复前应当先掌握当地重金属污染的种类及程度, 根据污染情况合理的选择植物种类。如在重度污染地区, 外来植物难以生存的条件下, 应筛选生存力强、当地分布广泛、重金属吸收能力强的超富集植物或耐受型植物, 快速、大量的将土壤中的重金属吸收并固定于植物体类, 避免因雨水及人为因素扩大其污染范围;在中度污染方便耕作的区域, 可优先选择生物量大、生长快速、重金属含量高、远离食物链的能源、经济作物, 做到污染土地治理与利用的结合;面对大面积轻度污染的农田土地, 我们可以选择低积累的规避型农作物, 同时利用超富集植物加以套作或间作, 以期来实现不间断农业生产的治理方法。然而, 当前重金属超富集植物的种类还不多, 规避型农作物品种也稀缺。因此, 发掘生物量大、生长快速、适应性广的超富集植物与加强“污染对策育种”是最需要解决的问题。

4.2 转基因技术的利用

目前, 植物基因工程技术已取得了阶段性的突破。随着植物积累重金属机理的不断研究, 关键耐受基因的不断确定, 利用转基因技术来提高植物对重金属的积累及耐受能力是非常有效的。Caramina等将小麦Ta PCSI基因导入烟草中发现, 转基因植株对Pb、Cb的耐性显著增加, 在1572mg/L的Pb浓度下, 重金属积累量为野生种的2倍。周慧等将重金属结合蛋白基因hmbp转入拟南芥中发现, 转基因植物在氯化镉处理条件下, 其可溶性糖含量及SOD、POD活性显著增加, MDA含量增加相对较少, 叶绿素含量减少较少, hmbp转基因拟南芥对镉的抗逆性得到提升。

4.3 螯合剂、改良剂使用

重金属污染土壤的修复及农业利用主要从两个方面入手, 一是利用植物吸收土壤中的重金属离子, 减少土壤中重金属元素的整体含量;二是利用植物对重金属离子的规避型, 减产土壤中重金属元素向食物链中积累。因此, 在利用化学手段改变土壤中重金属离子状态时也面临着两个不同的方向。

当利用超富集植物或耐受性植物进行重金属富集时, 需要使重金属从结合态向水溶态、交换态进行转化, 促进植物的吸收。主要化学试剂包括EDTA、EDDS、HEDTA、DTAP、EGTA等螯合剂。Seth等发现, 利用500ug/L的EDTA处理铅污染土壤28天后, 向日葵地上部和地下部的铅含量分别提高了135ug/g和575ug/g, 土壤中铅毒性明显减弱。白薇扬等[4,5]通过生物螯合剂EDTA与非生物螯合剂EDDS联合使用, 结果发现螯合剂的存在明显增加了植物重金属Pb、Cu、Cb的富集系数。

参考文献

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湿地修复与污染治理 篇4

摘要：地下水污染问题在中国乃至全世界都是亟待解决的问题，特别是地下水微量有机污染问题已经成为问题的焦点。本文讨论了近年来国外地下水污染治理及修复的方法。关键词：地下水污染；治理；修复

当前欧、美、日等发达国家的环境保护中所面临的最紧迫的形势是环境中有毒有害化学物质污染。1997年美国EPA筛选出65类129种优先控制的污染物，其中有机化合物114种，占总数的88%。全球八大环境问题之一就是持久性有机污染，预计十年内有望取得一定程度的进展。国际环境法以空前的速度发展，2001年国际社会谈判通过了重大全球环境公约，其中包括《难降解有机污染物公约》（POPS Convention）（2001）。美国现行生活水质标准[4]52项，其中有机物27项，占总数的50%多。欧共体生活水质标准有机物6项。丹麦环保局有一项特别针对危险化学物质的咨询方案和一个有约束力的国际协议，逐渐淘汰了12种持久性有机污染物，并且制定了其它长久残留有机污染物的标准。地下水污染问题在各国工业不断发展的同时，人工合成的有机物越来越多，大致可分为两类：一类是天然有机物；另一类是人工合成有机物。现在已知的有机物种类约700万种之多，其中人工合成的有机物种类达十万种以上，且以每年2000种的速度递增。美国早就认识到水是国家最重要的资源，1972年就实施清洁水法。80年代美国已经将地下水的有毒化学污染问题列为三种重要的环境污染问题中的一种，这是因为：a地下水一旦被污染，将保持污染达数百年或者更久，而且将污染物清除是十分艰难的事情；b农业有一半的灌溉用水是地下水；c地下水是继海洋之后的另一个最大的水的贮藏库。

一、地下水污染治理技术

欧美国家自20世纪70年代以来，在地下水点源污染治理方面取得了很大的进展，且逐渐发展形成较为系统的地下水污染治理技术。地下水污染治理技术归纳起来主要有：物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法。1 物理处理法

物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法，概括起来又可分为：

①屏蔽法。该法是在地下建立各种物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等，原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说，物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一种临时性的控制方法。

②被动收集法。该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效，它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。2 水动力控制法

水动力控制法是利用井群系统，通过抽水或向含水层注水，人为地改变地下水的水力梯度，从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，同时在上游布置一排抽水井，抽出清洁水并送到下游注入。同样，水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。3 抽出处理法

抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法，可根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为三类：①物理法。包括：吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。②化学法。包括：混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。③生物法。包括：活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后地下水的去向有两个，一是直接使用，另一 个则是用于回灌。用于回 灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。其运行如图1所示。4 原位处理法

原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露，减少对环境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。4.1物理化学处理法 ①加药法。通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。

②渗透性处理床。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层，一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟，该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层，然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质，受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应，生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金属；b.活性炭，用以去除非极性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成离子交换树脂，用以去除溶解态重金属等。

③土壤改性法。利用土壤中的粘土层，通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质，使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。

图1 抽出处理工艺示意图

④冲洗法。对于有机烃类污染，可用空气冲洗，即将空气注入到受污染区域底部，空气在上升过程中，污染物中的挥发性组分会随空气一起溢出，再用集气系统将气体进行收集处理；也可采用蒸汽冲洗，蒸汽不仅可以使挥发性组分溢出，还可以使有机物热解；另外，用酒精冲洗亦可。在理论上，只要整个受污染区域都被冲洗过，则所有的烃类污染物都会被去除。⑤射频放电加热法。通入电流使污染物降解。原位物化法在运用时需要注意的是堵塞问题，尤其是当地下水中存在重金属时，物化反应易生成沉淀，从而堵塞含水层，影响处理过程的进行。4.2生物处理法

原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施，包括添加氧和营养物等，刺激原位微生物的生长，从而强化污染物的自然生物降解过程。通常原位生物修复的过程为：先通过试验研究，确定原位微生物降解污染物的能力，然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比，最后再将研究结果应用于实际。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的，例如强化供氧技术大致有以下几种：

①生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似，都是将空气注入受污染区域底部，所不同的是生物气冲的供气量要小一些，只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。②溶汽水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所的研究人员开发的技术，它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶汽水，汽泡直径可小到55 μm。把这种汽水混合物注入受污染区域，可大大提高氧的传递效率。③过氧化氢供氧技术。该技术是把过氧化氢作为氧源注入受污染地下水中，过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入，催化剂用以控制过氧化氢的分解速度，使之与微生物的耗氧速度相一致。强化营养物供应的技术包括有渗透墙技术等。该技术是在污染区域内垂直于地下水流方向建一道渗透墙，先将渗透墙内的水抽出，添加营养物后再回灌入渗透墙。这时，添加了营养物的渗透墙就成了一个营养物扩散源，在渗透墙下游就会形成一个生物活跃区，从而强化了生物降解过程。另外，强化措施还可以从微生物的角度入手。可以先在地表设施中对微生物进行选择性培养，然后再通过注射井注入到受污染区域，或直接引进商品化菌种，都可以起到强化生物降解过程的作用。

美国采用生物处理系统治理地下水污染。美国三谷市拉彭特谷县水管局会同巴尔德温帕克可运行单位管理委员会，正在进行一项试验工程，它将使用生物处理系统来去除圣加布里埃尔地下水中的高氯酸盐和另一种常见的污染物氮以及今年初刚发现的名为亚硝基二甲胺氮（NDMA）的混合物。三谷市水管局总工程师理查德.W.汉森称，治理地下水中的高氯酸盐是一个全国性的问题。无疑，南加州在探索处理技术方面走在了全国前列。该系统构思独特，效果显著。他指出，生物降解法和离子交换法这两种人们一致看好的处理高氯酸盐的方法各有利弊。生物降解法在处理过程中使用微生物来消除高氯酸盐；离子交换法则是先吸附住高氯酸盐后再将其去除掉。离子交换法的不足之处是最终必须将废水中的聚集的高氯酸盐清除掉后才能排放，而生物降解法则不存在这一问题，但必须先弄清处理时化学物质的相互

作用是否会把新的污染物引入水中。这种新型处理系统由杀菌和过滤等流程组成。

二、地下水污染修复

生物修复描述了在地下水和土壤中进行的微生物自然降解过程，该过程是在厌氧（缺氧）条件下进行的。既需要电子给予者（如氧），也需要电子接收者（如氢）。多数情况下由于这些基本要素的需要（氧或氢），土壤很快会变得贫乏。氧或氢会以最快的速度阻止自然微生物污染的扩散并达到降解目的。通过固有细菌和自然土壤过程（固有衰减）使土壤和地下水污染物衰减的很大优势是避免了昂贵的泵吸系统、相关工作、维修和加工处理成本。缺点是固有衰减的速度很慢，除有限环境中所有条件都适宜外，固有衰减不是一个很好地去除污染物的“方法”。

加利福尼亚洲的一个名为Regenesis的基础公司研制出一系列从地下水中快速降解和分离污染物的产品，其降解速度远大于固有衰减。其中最有名的产品是氧释放化合物（ORC）和氢释放化合物（HRC），它们能有效地促进燃料、溶剂和许多其它类型地下水污染物的固有衰减。在世界范围内已有9000多个项目正在使用这两种产品。Regenesis公司的另一目标是处理带有溶解金属的地下水污染物，包括：从填土地渗透滤液；阴沟污泥的土地应用；从尾矿和其它废矿淋滤液；从工业废水渗漏和从工业金属加工厂渗漏（如金属加工车间，电镀车间等）。在含水层中溶解金属受到一系列地球化学因素的影响，包括pH、Eh、络合作用、吸附作用和离子交换。通过沉淀、氧化、吸附和络合作用处理和控制这些因素的能力可直接影响地下水中溶解金属的物理状态、流动性和存在形式。Regenesis公司于2003年研制出一种慢释放、无毒的金属修复化合物（MRC），这种化合物通过原位固定作用从地下水中分解出溶解金属，为溶解氢提供了一种发酵性基质来保证氯化物的生物降解作用。对金属污染物修复的主要设计方案在复合金属和溶解羽处理方面很适宜，能快速、有效地从地下水中分解出金属物质且费用很低。向受污染土壤注入MRC化合物后，MRC化合物在还原条件下从地下水中分解出溶解金属。它的活性成分是一种有益健康、环保安全的有机硫化合物。当MRC化合物变为氢氧化物时，在微生物生物降解作用下将缓慢释放有机硫化合物，与金属离子接触时单向与其发生反应产生一种金属—有机硫混合物（络合物）。随后这种金属—有机硫混合物稳固的吸附于土壤并保持稳定状态，有效地实现了地下水净化。络合物生物降解的有机部分脱离硫和金属残留物，独特地渗入土壤基质从而形成硫化物固体。有机部分与其它金属硫化矿物一样主要取决于标准土壤地化学作用，所以固定金属在低氧还原条件下将保持稳定，在氧化条件下可以保持稳定。MRC化合物可有效地沉淀溶解砷、铬、铜、镉、汞、铅和其它溶解金属。在地下水中，通常氧是喜氧微生物的主要限速因素。没有充足的氧仍可继续进行污染物降解作用，但厌氧降解速度很慢且由于局部降解生成物或残留物可形成堆积物质。

Regenesis公司早在1995年就对氧释放化合物（ORC）作过介绍，它是过氧化镁的主要组成部分，在地下水中依靠水化作用可缓慢释放氧分子。通过向过氧化镁组织中添入磷酸盐，ORC化合物能提供一个稳定、可靠的溶解氧释放。无需起泡、鼓泡或其它不可控制的氧消耗，ORC化合物可提供一种线性的长达6到9个月的氧释放。氧释放结束后加速降解作用仍可持续相当长的时间。在此期间喜氧微生物很活跃，加速了汽油和柴油机燃料（BTEX和MTBE）、添加剂、煤油，喷射燃料、凝析油、燃料油、润滑剂、船用油、PAHs、杀虫剂和工业溶剂（乙

醇和酮）的固有衰减并沉淀一些非金属（如砷）。ORC化合物在水井应用中具有良好的护壁作用，或者在地下水应用中可把它用作注入泥浆。更好的应用方法是使用手提式泵直接泵入和直接注入探测。

Regenesis公司研制的氢释放化合物（HRC）是一种特殊配制的能在地下水中缓慢释放氢的环保安全多乳酸脂。可把这种粘性液体直接注入受污染地下水和饱和土壤。这种化合物与水接触后可缓慢释放乳酸。由微生物产生溶解氢使乳酸发酵，在一个被称为还原脱氯的自然过程中通过能够降解氯化物的土壤细菌，把发酵乳酸当作一种高能量（食物）源。能用HRC化合物降解一系列氯化物，包括：脱脂剂（PCE，TCE，TCA及它们的压裂产物）、四氯化铁、三氯甲烷、亚甲氯化物、杀虫剂、高氯化物、硝酸盐、硝芳香爆炸物与染料和氟氯烷碳，并能沉淀特殊金属和放射性核素。在还原脱氯中氯化物是在厌氧条件下被生物降解。在氯化污染物分子中用氢（H）代替氯（cl）实现氯化物脱氯。在一般含水层中（能量贫乏）进行的还原脱氯速度很慢，对大多数修复目的来说是不适宜的。HRC化合物通过多种数量级来增加脱氯的速度，在逐渐脱氯过程中快速去除污染物并最终形成无毒化合物，如乙烯和乙烷。在HRC化合物的影响下这种加速的降解过程可持续18个月，或者HRC化合物的另一种配制产品（延长释放HRC－X）可持续3到5年。也可用HRC－X化合物降解同类污染物（HRC降解），但HRC－X化合物处理残留非水相液体（DNAPLs）时费用非常昂贵。残留DNAPLs可引起一个残留、有害的地下水污染源，并增加了额外的去除污染物成本。HRC－X是一种经过检验的用于解决这一复杂问题的溶液。HRC化合物也被廉价地应用到野外工作中，HRC化合物进入地面后促进了污染物的生物降解并可持续相当长的时间，这就消除了多次注入的需要。低费用应用化合物、持续延长的释放范围、更多工作和保养费用的消除、局部断裂的最小化和依靠外部电源的消除，所有这些使HRC在处理污染物上具有更大的优势。所以，可控释放提供了另一个优点，即在低渗透体系中可使污染物均匀地受到HRC化合物的影响，例如粉土、粘土和多孔岩石体系。实用性实例研究

钻井者认为Regenesis公司产品的优势在于，通过使用工业标准钻机和设备可进行场地修复。可通过使用不同的技术进行场地修复，如直接－推进注入和钻孔回填。其它方法包括坑道和过滤保护套应用，最普遍的使用方法是直接注入。这种应用过程包括用中空钻杆把液态ORC和HRC化合物直接泵入处理区。该方法简单、快捷、有应用价值并可在多个位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物应用于更难达到的位置，包括一些裂隙基岩或邻近大型建筑物的地下污染区。在这些位置常需要特殊的设备，如定向钻进钻机和在有效位置使用双层封隔器。实际上，在水平/定向钻进应用中也可把ORC化合物用作钻探泥浆。

在过滤/滤筒保护套结构中，把ORC保护套下入专用水井中并安装在隔水层位置，使污染物流过氧化区实现降解。通过替换用过的保护套来补充ORC化合物继续生物降解。

在美国华盛顿第四平原服务站，由于其地下石油储蓄罐泄漏而产生了大量BTEX化学物质，包括易挥发的单芳香碳氢化合物、甲苯、苯乙烷和二甲苯，通常在汽油和其它石油产品中可发现这些化学物质。地下含水层主要由沙子和砾石组成，这表明在这些污染物中进行的自然生物降解速度会很慢，通过提供额外的氧可加速自然生物降解过程。最高管理者决定使用ORC化合物来增强生物降解速度，因为ORC化合物在6个月内预期的降解了含水层中超过

50％的污染物。在此修复过程中通过15个土壤钻孔用ORC化合物对污染羽进行降解。每个钻孔被回填60磅的ORC浆液，150天后整个BTEX污染羽被降解58％。使用ORC化合物的成本为4万美元，而使用常规的泵抽－处理系统需要约25万美元。

在美国加利福尼亚洲Hollister的一个军工厂，其地下含水层受到多种化合物的污染。其中主要污染物为高氯酸盐－火箭推进剂的主要成分，从健康角度来看它能损坏甲状腺功能；六价铬(铬－6)，它是一种人们公认的致癌物；冷却剂1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷，它是一种能损耗大气臭氧层的环境污染物。其含水层主要由粉砂组成，地下水以每天约0.07英尺的速度向西北方向流动。在探索研究中通过25个注入点把600磅的HRC化合物注入污染区。取样网覆盖面积约为1200平方英尺。对其监测79天后发现高氯化物浓度被减弱88％，而六价铬几乎被完全降解。

湿地修复与污染治理 篇5

目前, 城镇污水处理主要依赖于传统模式的集中式或点式水处理工艺, 但对于广大农村地区, 由于经济实力及技术手段的欠缺, 位置偏僻, 缺乏公共的排水管网, 显然无法照搬城镇的污水处理系统。人工湿地污水处理系统因其建设费用少, 运行成本低, 操作简便, 易于管理等优点, 很适合在我国广大农村应用, 特别对当前我国正开展新农村建设具有重要的现实意义。

1 面源污染

1.1 分类

面源污染指的是生活污水、农田废水、固体废弃物、农药化肥淋失、城镇地表径流、矿区和建筑区地表径流等随河流和雨水进入水体后造成的污染。由区域性来分析分为城市面源污染和农村面源污染, 而中国幅员辽阔的农村基本国情决定了农村面源污染在流域污染中必然占据重要部分。

1.2 农村面源污染产生

1.2.1 种植业方面

第一, 种植业化肥的施用。由于自身技术水平所限, 中国种植业不合理施用化肥情况十分普遍, 主要表现为化肥过量施用以及不平衡施用。由于化肥的不合理使用, 肥料中的营养成分大量流失, 利用率有限, 流失的养分容易造成土壤板结, 污染水体;第二, 种植业农药的使用。由于农药的过量使用, 以及落后的使用方法与技术, 导致过量的农药残留, 通过各种途径进入土壤与水体, 造成土壤与水体污染, 对人类生存环境产生不利影响;第三, 种植业污水灌溉。由于大量的未经处理的污水被直接用于种植业灌溉, 已造成土壤、农产品及地下水的严重污染。近年来, 种植业污水灌溉面积大幅增长, 且污水水质也发生明显变化, 污染物浓度及有毒有害成分不断增加。数据显示, 中国种植业污水灌溉面积从1963年的4.2万hm2发展到1998年的361.8万hm2, 近年来更有加剧趋势[1]。

1.2.2 养殖业方面

一方面, 畜禽养殖业产生的畜禽粪便通过冲洗水、降雨或直接排放进入水体, 不但对地表水及地下水体环境造成严重的污染, 对土壤以及空气也能产生严重影响, 而且对疾病有一定传播作用。据调查, 中国80%的规模化畜禽养殖场没有必要的污染物治理措施, 畜禽粪便已经成为中国农业面源污染的主要来源。另一方面, 主要是水产养殖业的饲料及水产排泄物。水产养殖中不断投放的饲料、水产排泄物、各种水产病虫害药剂通过鱼塘换水、清塘等途径进入水体, 带来不可轻视的水体污染。

1.2.3 农村生活污水

一方面, 居民生活过程中产生的污水, 包括厕所排放污水、洗浴洗涤和厨余污水等。在中国具有代表性的9个省43个县74个村庄的调查报告表明, 96%的村庄没有污水处理系统, 生活污水随意排放。据估计, 到2010年, 中国村镇污水排放量可能达到约270亿t[2]。另一方面, 由于村镇的生产生活垃圾缺乏合理处置措施, 垃圾回收利用率低, 无处理现象普遍, 大多露天堆放, 其渗漏液进入水体, 对地表水体及地下水体环境造成严重影响。

1.3 农村面源污染的治理工程技术

由于农村面源污染的分散性、随机性、复杂性等特征, 因此, 其治理工作不能照搬点源污染控制的方法和手段, 而需要寻求与面源污染特征规律对应的控制措施。目前, 应用在面源污染治理的工程措施主要有垃圾收集坑、农用沼气池、生物净化公厕、高效藻类塘、植被缓冲带、截污沟、蓄洪排洪塘、人工湿地等。而人工湿地技术作为一种高效低耗的生态处理技术, 因其自身的适用性及中国农村面积广大的国情, 注定其在中国面源污染控制中具有广阔的应用与发展前景。

2 人工湿地技术

2.1 概念及分类

人工湿地处理系统源于对自然湿地的模拟, 通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的净化处理。根据人工湿地内水流方式的不同, 一般可将人工湿地分为:表面流人工湿地;潜流人工湿地;垂直流人工湿地。表面流人工湿地是最为接近天然湿地的一类人工湿地, 通常利用天然沼泽、废弃河道等洼地改造而成的, 具有自由水面, 人工辅以拦污、布水、基底修复等工程措施, 防止有害物质对地下水造成危害。而在潜流湿地系统中, 污水在床体内部流动, 一方面能够充分利用填料表面的生物膜、植物根系等作用, 还能延长水力停留时间, 从而提高其处理效果及能力;另一方面人或野生动物接触废水以及寄生虫传染可能性小, 可以避免难闻气味和其他有害物质的产生, 而且冬季还具有保温作用, 处理效果受气候影响小。

2.2 去除原理

人工湿地不仅能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物、氮和磷等, 而且能有效去除病原菌、重金属、藻毒素等外源生物活性物质。其污水处理原理十分复杂, 是各种因素的综合作用, 基质、植物、微生物是人工湿地发挥净化作用的3个主要因素。利用自然生态系统中基质-微生物-植物的物理、化学和生物的三重协同作用, 通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解, 及硝化和反硝化作用实现废水的净化。其中基质作用主要是沉淀、过滤和吸附、以及为湿地植物和微生物的生存提供环境, 污染物质经过基质的过滤和吸附作用, 被截留下来, 最后被湿地植物吸收, 或以更换填料的方式去除。而微生物作用比较复杂, 主要微生物有细菌、放线菌、真菌, 污水中的有机物降解、氮磷的去除, 主要是通过各种微生物的联合作用以及水生植物和各种微生物的协同作用进行的。在湿地净化污水的过程中, 生物因素 (植物、微生物和酶) 发挥了重要作用[3]。

2.2.1 有机物的去除

废水中的有机物可分为可溶性有机物和不溶性有机物。对于不溶性的有机物, 人工湿地主要是通过沉淀、过滤作用而被截留在湿地中;可溶性的有机物则通过植物根系生物膜或微生物的吸附、吸收及生物降解代谢被分解去除, 最终转化为生物的自身结构成分或通过有氧呼吸分解为CO2与H2O。

2.2.2 氮的去除

人工湿地对氮的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉积, 其主要是通过植物吸收、微生物硝化和反硝化作用。废水中的氮以无机氮和有机氮两种形式存在, 有研究表明无机氮仅占总氮量的8%~16%[4], 这些无机氮被人工湿地中的植物直接吸收, 合成植物蛋白质。大部分的有机氮则需要通过微生物的硝化和反硝化作用得以去除, 这基于湿地系统中的植物根系的输氧及对氧的释放, 使得床体内部存在许多好氧、缺氧和厌氧区, 这相当于许多串联或并联的A/0单元, 使得硝化和反硝化同时进行。其过程可以简单表示如下:

硝化过程:

刘亚琼等人总结国内研究人工湿地治理各种含氮的污水[5], 发现人工湿地的总含氮量 (TN) 去除率可达64%~98%。研究还发现人工湿地除氮效率, 与湿地系统的设计、植物种类、植物根部环境的化学性质、植物摄取量、可利用碳源、p H及基底材料类型有关。

2.2.3 人工湿地对磷的去除

人工湿地对磷的去除作用包括吸收、化学沉积、植物和藻类吸收。研究表明:植物在人工湿地P的去除中起的作用很少, 而主要是通过基底材料中钙、镁与磷作用形成沉淀得以去除;但当随着时间的推移, Ca, Al, Fe和土壤颗粒沉淀反应的饱和及泥炭累积, 植物将起到最大的除磷作用, 但系统整体除磷效果将会明显下降[6]。因此, 为了加强湿地的除磷能力, 在湿地建造中尽可能地选择含钙、镁和铁丰富的材料作为基底。据资料显示, 人工湿地对污水中总含磷量 (TP) 的去除率可达48.0%~97.2%。

2.3 应用研究

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术, 其作为一种生态污水净化技术已趋于成熟, 具有较高的污染负荷去除率、投资低、处理效果好、操作简单、维护和运行费用低等优点, 显示出具有巨大的优越性, 但其净化效率仍然受到气候、温度、土壤、植物种类等因素的影响。

2.3.1 国外研究进展

人工湿地净化污水始于1953年德国的Max Planck研究所, 到了20世纪70年代末期大面积开展试验应用[7]。随着研究不断深入, 污染物净化机理逐渐清晰, 工艺参数愈加优化, 技术日趋完善, 人工湿地逐渐发展成为一种独具特色的新型污水处理技术。在欧洲, 如瑞典, 自1996年到2002年间, 在农业流域建设了超过2350hm2湿地;丹麦也建造了大约3200hm2湿地。在美国, 目前有数百处人工湿地工程用于各类废水处理。

人工湿地由于可以在大范围的水力负荷条件下运行, 有一定污水存储能力, 而且能够去除大量的污染物质, 因此, 特别适合处理农业径流面源污染。当人工湿地建设在农业区域时, 原表层土壤及湿地底部土壤特性会影响到农业径流污染物的去除。Liikanen等[8]研究指出, 原表层土壤中因长期耕作, 土壤中吸附有大量的磷, 如果不去除的话就可能成为湿地处理时磷污染的源头。如果建设湿地时将原表层土壤去除, 会大大降低湿地处理径流时土壤中释放出磷的风险, 而湿地底部是富含铝氧化物或铁氧化物的土壤时, 则有利于人工湿地处理农业径流污染物中磷的去除。

利用人工湿地处理牲畜养殖废水研究发现, 人工湿地处理牲畜废水平均一般水深38cm, 氨氮是进水氮污染物的主要形式, 而在氧不足的情况下氨挥发可能是湿地氮去除的主要机理, 但是也有研究报道, 氨挥发在湿地处理牲畜废水工艺中氮去除在中只占很小一部分。高浓度的氨氮和水深对氮去除的硝化反硝化作用带来不利的影响, 而且对湿地植物的生长及活性产生负面作用, 从而对人工湿地长期性处理高浓度氮废水有负面的影响。

此外, 国外学者在强化人工湿地污染物去除能力方面也做了许多工作, 如增强湿地的复氧功能等。一般情况下, 植物通过从大气中吸收氧气运输到根系, 从而使种植湿地植物的人工湿地有较高的氮去除率, 而人工曝气对湿地基质的氧化作用比植物供氧作用影响更大, 因此, 有曝气复氧功能的人工湿地也具有比普通人工湿地更高的氮去除效率。

2.3.2 国内研究进展

中国人工湿地技术研究相对较晚, 20世纪90年代, 在深圳白泥坑建立起中国第一个人工湿地污水处理工程。近年来, 由于科研工作者的不断努力, 人工湿地技术在国内取得长足进步, 应用领域不断扩大, 在城镇污水处理、农田径流废水处理、工业废水处理、养殖废水处理等方面都得到广泛的应用。

人工湿地系统对太湖地区农村生活污水进行了脱氮除磷的试验研究结果表明, 在夏季, 对NH4+-N、TN、TP的去除率分别为83%、80%和83%;在冬季, 去除率分别为90%、90%和94%。降低进水容积负荷可延长系统的水力停留时间, 有利于保持人工湿地系统的除污效率;二级湿地采用粒径较小的填料有助于维持系统对NH4+-N、TN、TP去除效果的稳定性[9]。有研究表明, 人工湿地在污染物浓度较低的情况下对污水中C、N、P的去除效果都在60%以上, 从主要控制目标氮磷的去除效果来看, 表现出了对污水中各污染物的良好的降解效果。因此, 可以说人工湿地系统是一种用于面源水污染控制的理想选择。

2.3.3 存在的问题

1) 人工湿地的堵塞:目前已有的工程应用来看, 人工湿地的长期运行仍缺少安全保障, 如果设计或管理不善, 容易造成湿地的堵塞。有机负荷过高是堵塞的主要原因;系统内产生的生物量不断增加也是造成堵塞的一个因素; (下转第18页) 厌氧条件也会加速系统的堵塞;另外, 过多地种植物维护不及时也是造成堵塞的原因。

2) 温度影响:气温的降低会影响人工湿地的正常运行, 低温条件下, 植物生长代谢缓慢, 微生物活性大大降低, 从而导致污染物的去除率降低。由于人工湿地对污水中氮的去除主要是通过硝化与反硝化作用达成的, 而硝化作用受温度影响大, 在温度低于10℃时反应几乎停止, 氮的转换效率下降, 导致人工湿地在低温季节时去除率下降。

3) 气体问题:表面流型人工湿地因水流方式的原因, 如果进水负荷过高, 污水在湿地表面形成厌氧的水域, 释放出难闻的气体。此外, 人工湿地中微生物的硝化与反硝化反应有产生温室气体的潜在效应, 而且人工湿地在处理废水时还会产生CH4气体。

3 结语

人工湿地技术发展40多年来, 其低投入、低能耗、低运营成本等优势逐渐体现, 在面源污水处理方面的适用性和可行性也越来越被接受。随着社会经济的不断发展, 面源污染水治理的重要性愈发明显, 这需要科研工作者更加努力, 将治理技术不断完善与优化, 人工湿地技术以其独特的优势, 在面源污染治理中必将扮演重要的角色。

摘要：随着社会的发展, 点源污染已得到有效治理, 面源污染治理的重要性日趋显现, 而与之相关的治理技术仍然发展缓慢。为完善其治理技术与措施, 通过分析面源污染的成因 (以农村为主) , 提出了有效治理面源污染的人工湿地技术, 并介绍了该技术的基本原理。通过对国内外近年来人工湿地治理面源污染的实际工程及应用进展的研究, 说明人工湿地技术以其自身低投入、低能耗、运行管理简单等优势, 在面源污染治理中特别是农村面源治理将有十分广阔的前景。

关键词：面源污染,人工湿地,径流,温室气体

参考文献

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湿地修复与污染治理 篇6

世界上地球只有一个,地球是一个以金属为核心的几乎完整的岩石球体,绕太阳旋转。它由一层叫做大气层的气毯包裹,还有一颗卫星。就目前所知,地球是惟一存在着生命的星球。

地球的构成,在薄薄的地壳下,地球内部非常热。向下70 km,有一层半熔融(部分熔化)岩石地幔。地幔层是一块块像拼图板的板块,各板块的顶上是大陆。地球最初只有一块大陆地,现在分成了7块,称为7个大陆。人类世世代代都赖以生存在这地球大陆上。

我国耕地面积360万平方公里,老百姓一代又一代都靠土地生活、生存、发展。我们爱祖国的土地,就像爱我们自己的生命一样。但是现在却让我们对赖以生存的地球担忧起来。今年,4月中旬环境保护部和国土资源部联合发布《全国土壤污染状况调查公报》调查结果显示:全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。南方土壤污染重于北方,长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。

那么,何谓土壤?土壤是指陆地面上具有肥力而能使植物生长的疏松表层。由岩石风化而成的矿物质、动植物残体腐解而产生的有机物质以及水分、空气等组成。主要成分是粘土、硅石和腐殖质,并含有钠、钾、钙、镁、铁等的氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。含有大量石灰石或白云石粒子的土壤具有碱性,称做碱性土壤。含有大量腐殖质的土壤具有酸性,称做酸性土壤。

从土地利用类型来看,耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、10%、10.4%。从污染类型看,以无机型为主,超标点位数占全部超标点位的82.8%,有机型次之,复合型污染比重较小。从污染物超标情况看,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%;六六六(六氯环己烷)、滴滴涕、多环芳烃3类有机污染物点位超标率分别为0.5%、1.9%、1.4%。

据了解,这是首次进行的全国性土壤污染普查,环保部自2005年4月至2013年12月开展了历时8年的调查。特别值得关注的是,在调查的690家重污染企业用地及周边土壤点位中,超标点位占36.3%,主要涉及黑色金属、有色金属、皮革制品、造纸、石油煤炭、化工医药、化纤橡塑、矿物制品、金属制品、电力等行业。调查的工业废弃地中超标点位占34%,工业园区中超标点位占29.4%。

在调查的188处固体废物处理处置场地中,超标点位占21.3%,以无机污染为主,垃圾焚烧和填埋场有机污染严重。

调查的采油区中超标点位占23.6%,矿区中超标点位占33.4%,55个污水灌溉区中有39个存在土壤污染,267条干线公路两侧的1 578个土壤点位中超标点位占20.3%。

此外,重金属镉污染加重,全国土地镉含量增幅最多超过50%。据调查结果显示,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍这8种重金属为主的无机物的超标点位,占了全部超标点位的82.8%,其中又以镉污染占大头,达到7%,镉的含量在全国范围内普遍增加,在西南地区和沿海地区增幅超过50%,在华北、东北和西部地区增加10%~40%。

此次调查结果显示,虽说污染类型最多的是无机物,但有机物对土壤的污染程度越来越受到重视,并上升到国际层面。不仅耕地、林地、草地等不同土地利用类型中屡屡可见六六六、滴滴涕、多环芳烃3类有机污染物的身影,而且在工业废弃地、化工园区、垃圾焚烧和填埋场、采油区等典型地块也发出有机物污染严重的警告。

土壤污染的老问题还未解决,新门槛又出现了。国际上,开放的持久性有机污染物(POPS)受控清单不断加码。3月26日,《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》修正案新增列的10种POPS正式对我国生效,我国将面临履约新任务。

POPS的显著特性有4个。

(1)持久性:POPS的化学性质非常稳定,具有抗光解、化学分解和生物降解的特性,在水中的半衰期大于两个月,在土壤中和沉积物中的半衰期大于6个月。

(2)生物蓄积性:POPS具有高度的脂溶性,能够在脂肪组织中蓄积,并通过食物链逐级放大,这也就意味着会对处于食物链顶级的人类造成更大的危害。

(3)远距离迁移性:POPS不仅可以通过河流、海洋水体或迁徙动物进行远距离环境迁移;同时,因为POPS具有半挥发性,可以远距离散播到地球各地。

(4)POPS能够对人类身体健康和生态系统产生危害,具有致癌、致畸、致突变的效应。生物体通过饮食等途径摄入POPS,将可能导致自身生殖、遗传、免疫、内分泌等系统受到影响,从而危害机体健康,并且这些毒性危害可持续数代之久。例如,日本1968年发生多氯联苯污染导致的米糠油事件,事件受害者们的第三代体内仍能检测到有毒物质存在。

目前,环保部对新增列POPS掌握的情况是:在这10种新POPS中,全氟辛基磺酸及其盐类(PFCS)在我国的应用领域很多,包括:轻水泡沫灭火剂、电镀铬雾抑制剂、农药等生产,近年来发现在油田回采处理剂领域有所应用,但基础信息获取的难度很大。而同样作为新增受控POPS之一的硫丹,我国的生产量仅次于印度,约占全球产量的1/4。目前,我国登记生产硫丹原药的企业仅有两家。近两年,我国硫丹年产量稳定在5 400吨左右。截至2012年年底,我国在登记有效期内的硫丹产品有38个,制剂登记作物有棉花和烟草,防治对象为棉铃虫、烟青虫和蚜虫。

根据环保部的统计,在其他新增POPS中,我国从未生产和使用十氯酮、六溴联苯、六溴二苯醚和七溴二苯醚3类物质。另有5类物质在我国曾生产和使用过,但目前已经停止了生产和使用。

不过总体来说,耕地土壤正在受到越来越多的污染,威胁到老百姓每天食用的蔬菜、水果、粮食、事关“米袋子”、“菜篮子”安全,与人在健康息息相关,那么,怎样保住“舌尖上的安全”,一句话,首先就要保证土壤安全。

据悉,国家将采取5大措施加强土壤环境保护和污染治理,坚决向土壤污染宣战。

一是编制土壤污染防治行动计划,环保部正在会同有关部门抓紧编制土壤污染防治行动计划。

二是加快推进土壤环境保护立法进程。十二届全国人大常委会已将土壤环境保护列入立法规划第一类项目,目前已初步形成法律草案。

三是进一步开展土壤污染状况详查工作。在本次土壤污染状况调查的基础上,环保部将会同财政部、国土资源部、农业部、卫生计生委等部门组织开展土壤污染状况详查,进一步摸清土壤环境质量状况,目前已初步形成总体实施方案。

四是实施土壤修复工程。

根据目前我国治理土壤污染的成本高、周期长、难度大。据环保部相关负责人介绍,被污染的土壤可以通过修复降低其风险或危害从而恢复其功能,一般包括生物修复、物理修复和化学修复3类方法。

但由于土壤污染的复杂性,有时靠单一方法难以修复土壤污染,需要采用多种技术,特别是需要大量的资金和较长的时间等等情况。为此,国家将在典型地区组织开展土壤污染治理试点示范,逐步建立土壤污染治理修复技术体系,有计划、分步骤地推进土壤污染国际法院理修复。例如,国内首座高标准环境修复示范车间项目———全隅环保土壤修复系统已在北京投入使用,该系统引进了美国空气支撑膜技术。又如广西河池在专家的指导下对污染土地实施生物修复方案。

五是加强土壤环境监管。国家将强化土壤环境监管职能,建立土壤污染责任终身追究机制;加强对涉重金属企业废水、废气、废渣等处理情况下的监督检查;妥善管理化学品、全面推行清洁生产。