地下水修复技术未来发展和应用
地下水修复技术的发展和应用已经引起了公众的广泛关注。新污染物的出现使得一些已经成熟的技术正面临着新的考验,因为这些污染物可能具有持久性和易变性,难以进行原位处理。评价修复技术的有效性时,需要分析生成的副产物和造成的地球化学方面的影响等。长期的野外修复技术试验,可以提供必需的资料以满足有效性评价的需要。
修复技术未来的应用和发展
毫无疑问,识别污染物、了解场地特征、根据监测和实验建立污染羽模型有助于修复技术的发展和应用。
有两个问题将会影响到修复技术的发展和应用。第一个是需要确定与水和污染物运移相关的场地水文地质条件,并分析人或环境接触这些物质可能面临的风险。例如,需要研究海水与受污染的地下水的分界面,以建立滨海地区的污染物运移模型。由于污染物浓度随时间和空间变化,因此游泳和休闲娱乐的人群以及盐沼生态系统都可能会接触到这些污染物。这就需要更全面地认识场地特征和相关的水文地质模型。场地的水文地质条件控制着所有修复措施的实施效果。如果这些修复系统能够为参与者和公众接受,就需要首先对系统的预测结果进行很好地统计。
第二个问题是污染物成分复杂,通常会发生化学或生物反应,形成多种副产物,这样就需要随时间和空间变化选择不同的修复技术。对于非水相流体(NAPL)场地,这一点尤为重要。例如,氯代烯烃通过微生物或零价铁反应格栅发生还原脱氯,如果脱氯不完全的话,会产生副产物氯乙烯,这种物质的毒性要高于母体。这样就需要采用化学氧化或好氧微生物氧化的方法作进一步处理。需要不断更新场地特征的数据,建立更好的水文地质和动力学模型,以保证污染物在还原带或氧化带停留足够的时间,达到处理的目的。
(一)修复技术的应用
在选择修复技术时,需要考虑污染物的性质、运移及其反应产物。毫无疑问,将来还会识别出新的污染物,特别是出现新的人工合成有机物,因此必须确定污水处理厂和地下水(也可能是地表水)流动系统中的代谢产物和分解产物。
滨海地区城市人口逐年增加,而海水入侵又造成水质下降,因此必须谨慎选择修复技术。从滨海含水层抽取地下水,必须认真规划。经过处理的“淡水”可能会作为饮用水或重新注入地下阻止海水入侵,这一措施已经在加利福尼亚南部实施多年,并获得了巨大的成功。污染物运移,特别是金属污染物(如汞和银等)的运移极大地受氯浓度的影响。例如,当海水入侵滨海含水层时,污染地下水中汞的迁移速度明显加快。
区域水文地质条件对污染物的迁移具有一定的影响。如果将来抽水会影响污染羽的弥散方向和范围,则在当前流动条件下选择合适的修复技术就面临着一定的挑战。在北美许多城市地区,通过更新地下水保护方案,来确定潜在的水力干扰。这些方案描述了与已知污染场地相关的供水井的截获区。
总之,不同修复技术的应用,实际上是考虑到了污染物和水文地质条件共同作用的复杂性。管理者要与相应的机构进行合作,特别是当遇到混合污染羽或场地之间有明显的水力联系的问题时,必须严格地选择修复技术。
(二)修复技术未来的发展
目前,主动和被动的修复技术都已经得到了改进,然而,许多技术只是最近才得以应用。其中,修复技术的设计参数如处理能力、抽水率、抽水/注入井的位置和筛管间隔相对比较容易确定。在不利环境条件下,如基岩裂隙含水层,修复技术的应用则存在许多约束条件。尽管如此,必须继续在处理技术的开发中进行创造性的实践,而且要认识到,所有新的处理技术都要经过反复的试验。
以前的工作主要致力于单个或多个原位处理技术的可持续应用能力的研究和开发,并确定技术配置导致的地球化学条件的改变,可能造成的影响和后果。
可持续技术发展的一个实例,是采用零价铁反应格栅处理混合氯代烃污染羽。在技术应用的早期,需要采取最优化方法控制抽水量。零价铁反应格栅的反应能力不可避免的要下降,因而需要使处理能力得到恢复。在这种假定条件下,零价铁成本相对较高,需要寻找替代物,或根据主要污染物的浓度、污染源和污染羽来添加活性炭,以刺激微生物脱氯。可持续能力的讨论应当集中在成本有效性、长期性和替代方案的预期成本上。
修复技术发展的方向将从两个角度上进行分析。其中包括尽可能减少有毒副产物的形成和影响处理水质的天然化学物质活性的释放。后者关注的内容是,比如当大量的有机质注入到地下水污染羽中,刺激氯代烯烃还原脱氯时,水中原有的砷、铁和锰的活性。在研究处理技术的有效性时,很少分析有毒副产物或可能参加反应的化学元素。