地下水修復技術未來發(fā)展和應用
地下水修復技術的發(fā)展和應用已經(jīng)引起了公眾的廣泛關注。新污染物的出現(xiàn)使得一些已經(jīng)成熟的技術正面臨著新的考驗,因為這些污染物可能具有持久性和易變性,難以進行原位處理。評價修復技術的有效性時,需要分析生成的副產(chǎn)物和造成的地球化學方面的影響等。長期的野外修復技術試驗,可以提供必需的資料以滿足有效性評價的需要。
修復技術未來的應用和發(fā)展
毫無疑問,識別污染物、了解場地特征、根據(jù)監(jiān)測和實驗建立污染羽模型有助于修復技術的發(fā)展和應用。
有兩個問題將會影響到修復技術的發(fā)展和應用。第一個是需要確定與水和污染物運移相關的場地水文地質條件,并分析人或環(huán)境接觸這些物質可能面臨的風險。例如,需要研究海水與受污染的地下水的分界面,以建立濱海地區(qū)的污染物運移模型。由于污染物濃度隨時間和空間變化,因此游泳和休閑娛樂的人群以及鹽沼生態(tài)系統(tǒng)都可能會接觸到這些污染物。這就需要更全面地認識場地特征和相關的水文地質模型。場地的水文地質條件控制著所有修復措施的實施效果。如果這些修復系統(tǒng)能夠為參與者和公眾接受,就需要首先對系統(tǒng)的預測結果進行很好地統(tǒng)計。
第二個問題是污染物成分復雜,通常會發(fā)生化學或生物反應,形成多種副產(chǎn)物,這樣就需要隨時間和空間變化選擇不同的修復技術。對于非水相流體(NAPL)場地,這一點尤為重要。例如,氯代烯烴通過微生物或零價鐵反應格柵發(fā)生還原脫氯,如果脫氯不完全的話,會產(chǎn)生副產(chǎn)物氯乙烯,這種物質的毒性要高于母體。這樣就需要采用化學氧化或好氧微生物氧化的方法作進一步處理。需要不斷更新場地特征的數(shù)據(jù),建立更好的水文地質和動力學模型,以保證污染物在還原帶或氧化帶停留足夠的時間,達到處理的目的。
。ㄒ唬┬迯图夹g的應用
在選擇修復技術時,需要考慮污染物的性質、運移及其反應產(chǎn)物。毫無疑問,將來還會識別出新的污染物,特別是出現(xiàn)新的人工合成有機物,因此必須確定污水處理廠和地下水(也可能是地表水)流動系統(tǒng)中的代謝產(chǎn)物和分解產(chǎn)物。
濱海地區(qū)城市人口逐年增加,而海水入侵又造成水質下降,因此必須謹慎選擇修復技術。從濱海含水層抽取地下水,必須認真規(guī)劃。經(jīng)過處理的“淡水”可能會作為飲用水或重新注入地下阻止海水入侵,這一措施已經(jīng)在加利福尼亞南部實施多年,并獲得了巨大的成功。污染物運移,特別是金屬污染物(如汞和銀等)的運移極大地受氯濃度的影響。例如,當海水入侵濱海含水層時,污染地下水中汞的遷移速度明顯加快。
區(qū)域水文地質條件對污染物的遷移具有一定的影響。如果將來抽水會影響污染羽的彌散方向和范圍,則在當前流動條件下選擇合適的修復技術就面臨著一定的挑戰(zhàn)。在北美許多城市地區(qū),通過更新地下水保護方案,來確定潛在的水力干擾。這些方案描述了與已知污染場地相關的供水井的截獲區(qū)。
總之,不同修復技術的應用,實際上是考慮到了污染物和水文地質條件共同作用的復雜性。管理者要與相應的機構進行合作,特別是當遇到混合污染羽或場地之間有明顯的水力聯(lián)系的問題時,必須嚴格地選擇修復技術。
。ǘ┬迯图夹g未來的發(fā)展
目前,主動和被動的修復技術都已經(jīng)得到了改進,然而,許多技術只是最近才得以應用。其中,修復技術的設計參數(shù)如處理能力、抽水率、抽水/注入井的位置和篩管間隔相對比較容易確定。在不利環(huán)境條件下,如基巖裂隙含水層,修復技術的應用則存在許多約束條件。盡管如此,必須繼續(xù)在處理技術的開發(fā)中進行創(chuàng)造性的實踐,而且要認識到,所有新的處理技術都要經(jīng)過反復的試驗。
以前的工作主要致力于單個或多個原位處理技術的可持續(xù)應用能力的研究和開發(fā),并確定技術配置導致的地球化學條件的改變,可能造成的影響和后果。
可持續(xù)技術發(fā)展的一個實例,是采用零價鐵反應格柵處理混合氯代烴污染羽。在技術應用的早期,需要采取最優(yōu)化方法控制抽水量。零價鐵反應格柵的反應能力不可避免的要下降,因而需要使處理能力得到恢復。在這種假定條件下,零價鐵成本相對較高,需要尋找替代物,或根據(jù)主要污染物的濃度、污染源和污染羽來添加活性炭,以刺激微生物脫氯?沙掷m(xù)能力的討論應當集中在成本有效性、長期性和替代方案的預期成本上。
修復技術發(fā)展的方向將從兩個角度上進行分析。其中包括盡可能減少有毒副產(chǎn)物的形成和影響處理水質的天然化學物質活性的釋放。后者關注的內(nèi)容是,比如當大量的有機質注入到地下水污染羽中,刺激氯代烯烴還原脫氯時,水中原有的砷、鐵和錳的活性。在研究處理技術的有效性時,很少分析有毒副產(chǎn)物或可能參加反應的化學元素。