土壤過濾水污染

A. 土壤凈化水的原理，是什麼

建議從凈水原理上考慮，看土壤具備哪些特性，然後就能得出大概結論了。濾凈，沉積和降解。土壤孔隙的物理攔截作用，土壤礦物膠體及有機膠體的吸附作用，土壤生物體的攔截和吸附作用。這個太復雜了，可以寫一本書。地下水是可靠的給水源，但很多地下水其實就是原本地表的雨水或污水，然後經過土壤的過濾作用，吸附+截留了其中的有毒有害污染物，土壤中的微生物應該也會有分解作用，這些因素使得水變得澄清。至於你說的生物滯留裝置中的土壤，應該也是主要起吸附過濾作用，當吸附達到飽和後土壤要及時更換。如果用活性炭等其他物質應該也可以達到類似功效。凈水器的設計和製造是一門綜合性科學技術。凈水器的設計原則應為用戶著想。就我國各地區水質特點而言，長江沿岸和人員稠密地區有機物污染嚴重，而全國各地鄉鎮小型的供水企業和地下水使用地區存在著細菌污染的問題。因此只有部分品質優良的凈水器能適應全國各地不同的水質，所以凈水器生產廠商應根據不同地區的水質條件，精心設計出能適應不同水源，但處理效果良好的凈水器。污水中通常含有較多的懸浮物和膠體物質，通常採用混凝，沉降和過濾技術。這些技術比較成熟，具有工藝簡單，處理效果好，處理費用低，操作和管理方便的優點，通常污水中的懸浮物和膠體物質較多，水中懸浮顆粒物的粒徑大小是影響沉降速度的主要原因。在一般條件下，硫化鈉粒徑大沉降速度快，沉降去除需要的時間短。反之，硫化鈉粒徑小沉降速度慢，沉降去除需要的時間長。因此硫化鈉需要採取混凝，沉降和過濾等技術來加快沉降速度，縮短沉降時間和提高去除率。混凝的過程是破壞溶膠的穩定性，使細小的膠粒凝聚成粒徑較大的顆粒而容易沉降。

B. 水體污染的治理方法

水動力控製法。它是利用井群系統通過抽水或向含水層注水，人為地區別地下水的水力梯度，從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據井群系統布置方式的不同，水力控製法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。水動力法不能保證從地下環境中完全、永久地去除污染物，被用作一種臨時性的控制方法，一般在地下水污染治理的初期用於防止污染物的蔓延。

水體污染原位處理法:

1.加葯法

通過井群系統向受污染水體灌注葯劑，如灌注中和劑以中和酸性或鹼性滲濾液，添加氧化劑降解有機物或使無機物形成沉澱等。

2.滲透性處理床

適用於較薄、較淺含水層，一般用於滲濾液的無害化處理。在污染羽流的下游挖一條溝，該溝挖至含水層底部基岩層或不透水黏土層，然後在溝內填充能與污染物反應的透水性介質，受污染地下水流人溝內後與該介質發生反應，生成無害化產物或沉澱物而被去除。

3.土壤改性法

利用土壤中的黏土層，通過注射井在原位注入表面活性劑及有機改性物質，使土壤中的黏土轉變為有機黏土。經改性後形成的有機黏土能有效地吸附地下水中的有機污染。

4.沖洗法

對於有機烴類污染，可用空氣沖洗，即將空氣注入到受污染區域底部，空氣在上升過程中，污染物中的揮發性組份會隨空氣在上升過程中，污染物的揮發性組份隨空氣一起溢出，再用集氣系統進行收集處理。

5.生物處理法

原位生物修復的原理實際上是自然生物降解過程的人工強化，它是通過採取人為措施，包括添加氧和營養物等刺激原生微生物的生長，從而強化污染物的自然生物降解過程。另外，強化措施還可以從微生物的角度人手。在地表設施中對微生物進行選擇性的培養，然後通過注射井注入到受污染區域。一般情況下，原位生物修復要與井群系統配合進行，即通過抽水機與注水井的配合，以加速地下水的流動及氧和營養物的擴散，從而縮短處理時間。

C. 關於水污染的防治與治理

生物凈化在水污染治理上的應用 —by x 學號: x 摘要： 水污染的治理包括內環境治理和外環境治理。前者是對污染源的治理，難度大，耗資多。後者利用生態自凈能力對水污染進行治理。生物凈化就是外環境治理的重要手段，地球上到處都有能參與凈化的生物種屬，通過其特有的新陳代謝活動，吸收積累分解轉化污染物，降低污染物濃度，降低毒性，最終達到排放標准。其高效性、簡易性使生物凈化越來越受到重視。 正文： 目前我國七大水系中近一半河段污染嚴重，86%的城市河段水質普遍超標。水污染不僅加劇水資源的短缺，水質惡化還嚴重威脅群眾的身心健康。據初步調查，據調查，全國有7億人飲用大腸桿菌超標水，1.9億人飲用水有害物質含量超標，其中約3500萬人飲用硝酸鹽超標水，6300多萬人飲用高氟水，200萬人飲用高砷水，3800多萬人飲用苦鹹水，血吸蟲病區約1100多萬人飲水不安全；相當一部分城市水源污染嚴重，威脅到飲水水質。當前飲水水質帶來的危害，已嚴重影響人們生命健康。看著這一組組觸目驚心的數字，不禁讓人感到後怕，然而當人們沉浸在優越的物質生活中逐漸淡忘這些的時候，今年哈爾濱停水事件又再一次為我們敲響了警鍾！ 種種現實讓人們不禁產生這樣的疑問，這些污染的根源是什麼？答案就是——污染和浪費。隨著經濟的發展，廢水排水量增長速度極快，然而大部分廢水未經處理直接或間接排入水體，嚴重污染了水資源。而人們對水資源的浪費又使可用的水資源更加短缺。面對種種危機人們開始重視對水資源保護以及對水污染的治理。 水污染的治理包括內環境治理和外環境治理。前者是對污染源的治理，難度大，耗資多。後者是利用自然環境凈化能力對水污染的治理。生物凈化就是外環境治理的重要手段，由於地球上到處都有能參與凈化活動的生物種屬，它們通過本身特有的新陳代謝活動，吸收積累分解轉化污染物，降低污染物濃度，使有毒物變為無毒，最終達到水排放標准。因此利用生物凈化污水受到人們的重視。常用的方法有如下幾種： (一)沉澱處理法 用於凈化生活污水。在污染物還未破壞水域自凈能力的前提下，採用簡單的格柵，通過水中濾食性和沉食性動物的活動與運動，提高水體自凈能力，促進水體中懸浮物沉澱、並被埋藏在底質中使污水凈化。 (二)水生生物養殖法 用於生活污水和含有機污染物的工業廢水。通過水生生物降解污染物，是防止水體富營養化的有效措施。 1．放養水生維管束植物(簡稱水生植物)這類自養型水生植物對水污染有很好的忍耐性，它不僅能行光合作用吸收環境中CO2、放出O2改善水體質量，而且能消除許多污染元素。目前已經發現其中許多種類對有機污物、酚氰農葯和重金屬元素都有很強的凈化能力。象茭白、慈姑對生活污水BOD去除率可達80％以上；香蒲、眼子菜、鳳眼蓮可去除石油廢水有機污染物達95％，蓼屬植物在水中DDT為0.3ppb時，體內濃度可達30.3ppm，富集系數為10萬。鳳眼蓮在含3ppm的Pb水中，體內可蓄積5468ppm，為水中Pb濃度的1823倍，在含6ppm的Cd水中，莖葉吸收Cd可達700ppm，根的含量是莖葉的10～16倍，一畝水面鳳眼蓮每4天就能從廢礦水中取得75gAg。不少水生植物的生長速度快，能吸收大量N、P、K營養元素。每公頃鳳眼蓮每年可吸收N1989kg、P 322kg、K 3188kg；放養水面60％的小球藻、綠藻、柵藻只需1天就可使水中的N、P、Fe、Na含量下降55％，9天就可使污染濃度幾乎接近於零，完全能把生活污水變成飲用水。種養蘆葦、菱、蒲草等能凈化工業廢水中有毒物。如氰在蘆葦體內與絲氨酸結合成丙氨酸，繼而轉化成天冬醯胺和天冬氨酸而失去氰的毒性；As、Hg、Cd被貯積在水草體內，從而降低廢水有毒物濃度。 2．養殖水生動物 用於凈化生活污水。有人將魚類、貝類飼養在放有1／5污水池中，仍能正常成活，其增重率比凈水飼養的高；污水養殖一些食草性魚類，不僅能利用營養元素，還能以池中蘭綠藻作為餌料，達到消除水體富營養化目的。由於此法養殖的動物，往往具有異味或蓄積有害健康的物質，影響食用價值，故當前利用水生動物凈化污水的應用和報道較少。 (三)生物穩定塘法 國內外用來處理生活污水和石化、焦化、造紙、制葯廢水的傳統方法。 1．好氧塘 以天然池塘、窪地、水坑中水草、藻和微生物吸收分解氧化功能凈化污水，是典型的藻菌共生系統。靠藻菌共生關系在塘內循環不止污水得以凈化。有毒物經塘中發生的物化、生化作用被去除；有機污物被微生物降解；懸浮物由於塘中物理因素產生聚凝沉澱而去除；病原菌由於不適應環境而死亡；N、P由於藻類增殖攝取而部分去除。有人證實30畝的淺藻池可處理2萬人生活污水，對BOD去除率可達80％～95％。 2．厭氧塘 在無氧條件下，由厭氧細菌及兼氣菌降解有機污物，一般由二步組成。一是水解，經芽孢桿菌、變形菌、鏈球菌的胞外酶，將不溶水的大分子有機污物降解成溶水低分子物氨基酸、單糖和有機酸類；二是經甲烷桿菌、產 甲烷球菌將有機酸降解成CO2和CH4，使污水凈化。此法可加大塘深至4m，因BOD去除率僅為50％～70％，故多用在工業廢水的預處理上。 (四)活性污泥法 用於大型污水處理廠及工礦廢水的處理上。此法是在好氣菌作用下，把含有大量有機污物廢水形成生物絮體(活性污泥)。利用活性污泥對污染物的吸附，以及絮體上微生物、藻、原生動物和寡毛類動物對有毒物分解氧化作用，廢水在曝氣池停留4～10 h，使污泥與廢水充分接觸就可完成凈化過程。活性污泥組成： 1．污泥絨粒 其成分復雜，因被處理的廢水性質不同而不同，但多數形成絨粒的主體是菌膠團； 2．污泥生物 在絨團周邊生活的生物群，主要有變形蟲、鞭毛蟲、根足蟲、纖毛蟲，尤以累枝蟲、鍾蟲最多。此法凈化效果較高，目前正在向著更完善化方面發展。 (五)生物膜法 用於凈化食品工業、發酵工業廢水。實踐中較常應用的是生物濾池，該池利用濾料(花崗岩、無煙煤等)或轉盤的吸附作用，使污水中菌、藻、微型動物阻留形成2～3 mm厚生物膜，其中原生動物吞噬細菌使膜不斷更新，蠕蟲吞食有機殘粒，動物運動使粘狀生物膜得到松動，在膜外層形成0.1～0.2 mm厚生態平衡小生境。當污水流經生物膜時有機污物被迅速吸附，成為細菌新陳代謝的物料，溶解性污物被微型生物降解吸收，轉化成體內物貯存，難分解污物被濾池掃除生物分解去除，靠寡毛類線蟲和昆蟲幼蟲的掠食作用清除多餘老化的生物膜。為保證廢水與礦化生物濾料充分接觸，廢水需在生物濾池停留30 min，污染物濃度便大幅度下降。 (六)生物接觸氧化法 用於生活污水和毛紡、化工、制漿廢水的處理。此法兼備活性污泥和生物膜法特點。所採用的工藝有： 1．生物鐵法 利用鐵的物化效應和生物效應處理焦化廢水； 2．活性碳生物膜法 利用活性碳吸附作用，使微生物在碳表面繁殖來降解污物，凈化氯基化合物工業廢水；3．生物酸化還原氧化法 處理硝基苯化合物工業廢水。 (七)土地處理系統 用於處理生活污水和食品工業廢水。此法是一個物化、生化的綜合過程，通過土壤較強的過濾、吸附、氧化、離子交換作用，微生物的吸收分解作用，以及土壤結構和植物根系對污物的阻滯作用，完全能使污水凈化。污水在水田中停留3～8d，(BOD)5去除率可達80％～95％，P和N去除率分別達98％和85％，但污水中的油脂、皂類過多會堵塞土壤空隙，常帶來灌田的「污水病害」，因此必須進行預處理後才能應用。 (八)固定化細胞法 用於多種工業廢水的凈化。在廢水中直接利用含有某種特殊催化功能酶的微生物制備成固定化細胞。此法必須篩選具有特殊分解能力的菌種形成一個平衡系統，實現強化型廢水凈化。包埋純種微生物制備的固定化細胞作為吸附劑，可有效去除廢水中重金屬、酚等芳香烴有毒化合物，有人從活性污泥中分離出熱帶假絲酵母菌，處理焦化廢水酚的去除率達99％。此法凈化效果最高，但因選育高產酶菌株困難，成本較高影響發展。 綜上所述，生物凈化在水污染治理上有很強的生命力，據所處理的污水成分及處理目的，選擇適當的處理方法，或進行污水綜合治理都能起到顯著成效。 在對這些新方法應用感到希望的同時，我們還應該認識到這些治理方法都只是一些補救措施，僅有的少量可用水資源已經不容許我們再對其破壞，我們應該採取預防為主，治理為輔的措施，採取防治結合的戰略方針，在源頭上杜絕污染，在每個人的意識中形成節水的概念，在實際中採取有效措施對已受到污染的水體進行治理。 生命之源——水是有限的，是寶貴的，是不可再生的。面對一次次慘痛的教訓，每個人都要自覺樹立節水意識，節約每一滴水，減少和杜絕人為的水污染。水污染是文明的污染，是時代的污染；水消失就意味著民族消失，意味著人類的滅亡！為了民族的復興，為了人類的生存，為了所有生命的繼續存在，珍惜水資源，從現在開始，從我做起！ 參考書籍： 《生物學通報》 1993年第7期 《中國可持續發展水資源戰略研究報告集》 中國工程院 錢正英、張光斗等 主編 《植物資源與環境學報》 江蘇省·中國科學院植物研究所

D. 污水處理

污水處理對地下水產生的污染主要是化學和生物污染，其影響的程度主要取決於污水的處理方法、含水層的水文地質和水文地球化學條件。

污水處理中引起地下水污染的做法主要包括用處理後的污水進行灌溉、用污泥施肥、有意或無意的污水入滲、生活污水管的泄漏以及污水對井的地表污染。

致病微生物是被污水污染的地下水對人體產生的最大威脅，Yates等（1993）綜述了細菌和病毒污染對人體健康產生的影響，並對其在地下水中的遷移和最終結局進行了討論。據此，他們認為20世紀80年代美國由飲用水傳染的大約200種疾病中，約1/2是由未處理或消毒不充分的地下水所引起的。

在地下水流系統中，細菌和病毒可存活數月，運移數百米（Yates等，1993）。這兩種微生物都是在低溫下可存活更長的時間，當溫度為8℃時，它們甚至可以無限期地存活。物理性的過濾可阻止細菌的運移，尤其是在細顆粒的土壤中更是如此。但病毒的體積很小，大部分的土壤不能使其含量明顯地減少。吸附是使兩種微生物含量減少的重要作用，Langmuir和Freundlich吸附等溫線均可用來描述地下水運移過程中兩種微生物的吸附作用。

污水的化學污染比生物污染的公認程度更高，污水中的許多污染物（如硝酸根）同時還與其他類型的污染相關。在污水中還含有各種類型的其他大量或微量組分，它們或者對人體健康有影響，或者可用來示蹤污染暈。幾乎所有常見的穩定同位素都可用來研究污水的污染問題。

5.2.3.1 污水處理廠對地下水的污染

污水可使用多種技術進行處理，污水處理的程度可劃分為初級、二級和三級（高級）。初級處理是指通過濾網或沉澱池除去其中的固體，二級處理指的是使用微生物除去廢水中的有機負荷，三級（高級）處理則是指去除廢水中特定化學物質（如硝酸根、磷酸根）的過程。經過二級處理後，廢水就允許排泄到天然水道中，或通過滲床滲入地下，或用來灌溉農田、高爾夫球場及其他的植被。其對地下水的影響就是在這些處置過程中發生的，從廢水中分離出的固體可進一步進行處理，或者在垃圾填埋場中填埋，或者用於施肥以提高土壤肥力，這樣，污泥的淋濾也會對地下水產生影響。

在美國農村地區的小社區，對污水進行二級處理的最常見方法就是氧化池（或污物穩定池）法。氧化池通常由一系列的蓄水池組成，污水依次通過各處理單元時其處理程度逐步加深，氧化池同時使用了好氧和厭氧過程來處理廢水中的 BOD。這種方法與其他方法相比要相對經濟一些，特別適用於土地面積不受限制的地區。Kehew（1984）和Bulger等人（1989）研究了美國北達科他州McVille污水處理場地對地下水的影響，該處理系統的蓄水池建設在可滲透的冰水沉積物上，要使廢水在池中有適宜的停留時間，必須對各處理單元進行襯砌。但三個處理單元只有一個做了襯砌，當廢水水位超過襯砌的處理單元時，它就會向未襯砌的處理單元排泄，這時廢水便會快速地滲透到淺層潛水含水層中。從第二個處理單元開始向下遊方向，地下水中的溶解固體、溶解有機碳、銨、鐵以及其他組分都有升高（圖5-2-9）。在處理單元附近，地下水的實測pE值很低，隨著遠離蓄水池，pE值逐漸升高，這與富含有機污染物的污染暈非常類似。該場地中的一個有趣的現象就是，來自上游一個好氧填埋場的污染暈，似乎與廢物穩定池下部的還原性污染暈發生了混合，從而使還原成了（Bulger等，1989）。

馬薩諸塞州Otis空軍基地由於二級處理廢水通過滲床入滲所引起的地下水污染問題在文獻中報道很多（LeBlane，1984；Barber，1992），該基地的污水處理廠從1936年開始運營，通過它處理廢水被排放到了一個24.5英畝的滲床中，在滲床的下游，形成了一個4000 m長、1000 m寬、30 m深的污染暈。可用多種參數來勾畫污染暈的范圍（圖5-2-10），但硼是最有用的一種參數，這是因為硼是一種保守性組分，在運移過程中不怎麼發生化學反應，而且在背景地下水中不存在。硼之所以在污染暈中出現，是因為在洗衣粉中過硼酸鈉被用作為了漂白劑。在地下水中，硼是以原硼酸（B（OH）₃）的形式存在的，它之所以沒有發生離解是因為污染暈的pH值要遠低於原硼酸的pK_a值。污染暈還可用電導率、氯濃度以及其他參數來勾畫。在二級處理廢水中DOC的含量大大減小，同時，大於背景值（2～5 mg/L）的DOC足以在污染暈中形成缺氧（反硝化作用）的條件。向下遊方向，污染暈與含氧補給水的混合可導致銨的硝化，盡管地下水中的濃度一般低於5 mg/L。處理後的廢水中，磷的濃度通常也相對較高，它在地下水中通常是以正磷酸根的形式存在的。由於磷酸根易於被含水層介質所吸附，或以低溶解度的磷酸鐵或磷酸鋁的形式沉澱，因此在污染暈中，磷酸根常常被強烈阻滯。

圖5-2-9 McVille污水處理場地中溶解有機碳的分布

Otis空軍基地污染暈的一個有趣現象是其含有來自家用洗潔劑中的化合物，根據測試這些物質所採用試劑的名稱（Methylene Blue Active Substances-亞甲藍活性物質），其在地下水中的含量通常用MBAS來表示。這些化合物一般由陰離子型表面活性劑組成，它們在地下水中的遷移性很強。洗潔劑在美國的使用大約始於1946年，1953年它們的使用量超過了肥皂。1964年之前，洗潔劑中最常用的表面活性劑是烷基苯磺酸鹽（ABS），它基本上是不可生物降解的。1964年，它開始被較易生物降解的表面活性劑——線性烷基磺酸鹽（LAS）所代替。MBAS在污染暈中的分布保存了洗潔劑使用的這一歷史，MBAS的最大濃度出現在污染暈的最前端（圖5-2-11），這些較高的濃度范圍反映了ABS的存在，而接近污染源的較低的濃度表明了污染暈中的LAS通過生物降解作用被去除了。

在污染暈中還檢測到了多種類型的其他合成揮發性和半揮發性化合物，它們均來源於家用洗潔劑及其他各種類型的產品，其中含量最大的是三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE），它們在污染暈中的濃度已超過限制界限（Barber，1992）。

圖5-2-10 馬薩諸塞州Otis空軍基地硼在地下水垂直剖面中的分布（1978.5～1979.5）

5.2.3.2 化糞池系統

在北美缺乏下水道的大部分地區，化糞池系統是廢物處置的首選方法。據估計，美國三分之一的廢水是通過化糞池系統處理的。在該系統中，廢水在一個水池中通過沉澱作用與固體廢物分離，然後被排放到多孔排泄瓦筒中，進而釋放到濾床，在這里，廢水很快地滲入了土壤。另一種方法是在表層土壤中垂直安裝多孔下水管，用以代替濾床。化糞池系統的原理是，通過土壤的過濾，可除去廢水中的污染物。很遺憾的是，很多化糞池系統都在淺層潛水中形成了污染暈，它可對附近的水井和地表水體產生影響。

對化糞池系統污染暈水文地球化學過程的研究是近年來研究工作的一個焦點（Harman等，1996；Robertson等，1991，1998；Tinker，1991；Aravena and Robertson，1998；Robertson，1995；Robertson and Cherry，1995），其中最受關注的污染組分是硝酸根和磷酸根。硝酸根有時可導致嬰兒發生致命性的疾病——高鐵血紅蛋白症，這主要是由於嬰兒血攜氧能力的減弱而造成的。硝酸根也是水體富營養化的養分元素，地下水則是這些水體的補給源。磷酸根雖然比硝酸根的遷移能力弱，它也是水體富營養化的主要誘因之一。致病微生物的遷移也是可滲透性含水層值得關注的問題。

Harman等（1996）研究了加拿大安大略省一個學校的化糞池系統，該系統位於一個淺層潛水含水層之中。在化糞池中，廢水是一種強還原性的溶液，具有很高的DOC，其中的氮主要以銨的形式存在。它在從濾床向地下水面運動的過程中發生了很大的變化，氧化過程使得DOC減少了90%，銨則全部轉化成了硝酸根。污染暈中硝酸根的濃度表示在圖5-2-12中，有機碳的氧化形成了CO₂，當含水層中沒有碳酸鹽礦物時，這將使地下水的pH值降低。當含水層中存在碳酸鹽礦物時，它們將發生溶解，對水溶液的pH值產生緩沖作用，使污染暈中Ca²⁺、Mg²⁺的濃度增大。

圖5-2-11 1983年Otis空軍基地地下水中MBAS的平面（a）和剖面（b）分布

Robertson等（1998）對比了安大略省各種水文地球化學環境下，10個化糞池系統污染暈中磷酸根的遷移能力。其中，—P平均濃度的變化范圍為0.03～4.9 mg/L，污染暈的延伸長度從1 m變化到70 m。這與此前人們的一般認識是矛盾的，通常認為磷酸根被強烈地吸附到了含水層固體表面上，對地下水不構成威脅。但這一觀測結果表明磷酸根在地下水中的遷移可成為一個重要的問題，尤其當小型湖泊周圍的住宅中具有獨立化糞池系統時更是如此。Robertson等得出結論認為，磷酸根在包氣帶中通過礦物的沉澱作用發生了衰減，這些礦物主要是藍鐵礦（Fe₃（PO₄）₂· 8H₂O）、紅 磷 鐵 礦（FePO₄·2H₂O）及磷鋁石（AlPO₄· 2H₂O）。水中磷酸根的平衡濃度受到了pH值的控制，在低pH值條件下的非鈣質含水層中，磷酸根的濃度受礦物溶解度的控制而保持在一個很低的水平上.在中等pH值條件下（這主要是由於含水層中含有碳酸鹽礦物而引起的），磷酸根的濃度可以很高。廢水一旦到達潛水面，尤其是當含水層中的金屬氧化物具有表面正電荷時，磷酸根含量的減少則主要是由含水層固體的吸附作用所控制的。由於吸附和沉澱作用的影響，磷酸根的遷移速度約為地下水的流速的二十分之一。氮、碳、氧、硫的穩定同位素在示蹤化糞池系統污染暈及相關的地球化學轉化作用中是非常有用的（Aravena等，1993；Aravena and Robertson，1998）。

圖5-2-12 一個化糞池系統污染暈中心線處硝酸根濃度等值線剖面圖

對化糞池系統致病細菌和病毒污染危害的評估，目前所作的研究工作還相對較少（Bitton and Gerba，1984；Bales等，1995；Canter and Knox，1985；Yates，1985）。很多微生物的分析和檢測都比較困難且昂貴，當前所進行的研究工作主要集中在確定指示性微生物的遷移特徵上，它能夠間接地表明相應致病微生物的潛在遷移特性。大腸桿菌常被用作為指示性細菌，人類的腸道病毒以及大腸桿菌噬菌體（一種能夠感染腸道大腸桿菌的病毒）常被用作為指示性病毒。

DeBorde等（1998）在研究美國蒙大拿州一個中學的化糞池系統時，闡述了其微生物的運移情況。該研究包括了對化糞池及污染暈中人類腸道病毒和大腸桿菌噬菌體的監測，以及在含水層中注入大腸桿菌噬菌體。雖然人類腸道病毒在化糞池和含水層中很少被檢測到，但在觀測孔中卻一直能夠檢測到大腸桿菌噬菌體。盡管含水層具有強烈的吸附作用，但在距注水井30 m之外的觀測孔中仍檢測到了細菌。由於含水層性質的變化多種多樣，因此對所有條件下致病微生物遷移的准確預測幾乎是不可能的。

5.2.3.3 污水灌溉

來自污水處理廠的污水及污泥經常被用來灌溉或施肥，這種處理方法對地下水化學成分的影響與化糞池系統是類似的，但其在含水層中的影響范圍要更大一些。用污水及污泥灌溉或施肥時對環境影響最大的污染物是硝酸根。如果場地下部具有好氧包氣帶，廢物中的有機氮或銨將被氧化為硝酸根。在飽水帶中，只要保持氧化性條件，硝酸根在遷移過程中將不發生任何轉化作用。Spalding等（1993）研究了內布拉斯加州的一個場地，在這里，一塊玉米田使用污泥進行施肥，從而在其下遊方向形成了一個很大的硝酸根污染暈（圖5-2-13）。濃度大於10 mg/L的的范圍在地下水位之下延伸了大約15 m，盡管一細粒沉積物透鏡體阻止了其進一步下滲。氮同位素分析證實氮的來源是動物排泄物。

地下水化學成分的其他變化是由於廢物中的DOC引起的，若大量的DOC到達了潛水面，地下水中將發生氧的消耗作用。在以色列，人們在一塊用廢水灌溉的耕地之下達30 m深的含水層中發現了厭氧過程的存在（Ronen等，1987），在這種條件下，有機碳通過包氣帶的遷移過程將長達15年。在前述內布拉斯加州的場地中，DOC在含水層深部引起了反硝化作用發生。地下水中其他主要離子的濃度也隨著硝酸根和DOC含量的增大而增加。污泥中金屬的含量一般很大，但吸附和沉澱作用通常限制了它們在地下水中的遷移。

圖5-2-13 使用污泥施肥形成的硝酸根污染暈

E. 預防地下水污染的技術措施

地下水污染的預防可分為區域性防護和重點區的防護。

(一)區域性防護

區域性防護思想的提出，是基於以下兩點認識:①地質環境系統對污染物有一定的自凈能力;②含水層上覆地層(主要是土壤、包氣帶和層間相對隔水層)對來自地表的污染物或多或少有一定的阻滯性能，從而表現出屏蔽污染的功能。通過野外現場調查，可對不同地區的屏蔽功能做出評價。依據評價結果，可有針對性地提出哪些地區防污性能好，哪些地區太敏感，以此為依據人為規劃垃圾填埋場或污水排放點。

區域性防護主要著眼於來自地表的污染，側重考慮地層的屏蔽作用，例如介質越粗大，空隙越發育，滲透能力越強，溶質的吸附過濾作用愈小，地表污染物很容易隨降水入滲或地表水滲漏進入地下水;反之，滲透性較弱的黏土、亞黏土和裂隙不發育的頁岩、泥岩等，不利於水流的下滲，黏土礦物的高含量也使之具有較強的過濾和吸附作用。因此，關於地下水污染區域防護評價，要考慮土壤、包氣帶的岩性、厚度、地下水的埋藏特徵、含水層與相對隔水層組合特點以及地下水滲流場的源匯關系和徑流方式等。

目前，有關地下水防污性能的評價指標體系有兩種:一種是由德國學者維爾赫夫(H.Verhuff，1981)提出的(圖8-16);另一種是由美國水井協會和美國環保局於1985年提出的，又稱地下水脆弱性評價指標體系。

關於土壤、包氣帶的防污能力評價，除可參考圖8-17外，還有人提出用阻水系數來評價，評價採用下式:

環境地質學

式中:B為阻水系數，B越大表明土壤包氣帶阻滯污水進入的能力越強;m₁，m₂，…，m_n和k₁，k₂，…，k_n分別表示土壤、包氣帶各類土層的厚度和相應的滲透系數。

圖8-17 爾赫夫的地下水防污性能評價體系(據維爾赫夫，1981)

地下水脆弱性評價指標體系由7個指標組成，包括地下水埋深D、凈補給量R、含水層介質A、土壤層介質S、地形T、包氣帶介質I和含水層的水力傳導系數C。該指標體系又常按上述指標英文單詞的詞頭字母縮寫DRASTIC命名。與維爾赫夫的指標體系不同，DRASTIC指標體系在應用時，需要事先對評價區進行分區，並通過野外調查獲得各區的上述7個方面(因子)的數據之後採用下式進行統計計算，得出各區的脆弱性指數D_i。

環境地質學

式中:D_i表示第i區地下水的防護能力，即脆弱性指數;R_ij表示第i區第j個因子的評分;W_ij表示第i區第j個因子的權重。

DRASTIC指標體系對地下水防污能力的評價，採用的是一種加權計算方法。因子的評分標准參照表8-2，權重取值見表8-3。權重取值表中區分了兩組不同情況，一組適用於一般條件下的脆弱性評價;另一組是專門為農業活動區防農葯污染而設計的。根據脆弱性指數可以對評價區的各小區進行防污能力的等級劃分，劃分的等級大致為四級，即低敏感、中等敏感、高敏感和極度敏感。

(二)重點區防護

重點區防護主要目的是保護水源地的水質，使水源地在使用期內始終能夠保證合格水質的供應。從補給區到水源區的整個流程上著眼，不允許任何污染現象存在，但在現實中，這種要求過於嚴格，很難做到。因此，實際工作中更切實的考慮是開采水不超標的問題，而並非杜絕污染。

表8-2 DRASTIC標型各指模評分體系

（據ALLer等，1987）

重點區地下水水質防護是通過防護帶的設立來實現的，防護帶設置主要考慮衛生和化學污染兩個方面。

1.衛生防護帶

衛生防護帶一般是針對供應生活飲用水的地下水水源地而設立的。衛生防護帶一般分兩個區，一是嚴禁區，另一個是限制區。嚴禁區內除取水技術要求所必需的建築物外，不得有其他建築物和人為活動，不允許非工作人員進入，更不允許有任何污染源存在。限制區內禁止土地利用、水源開發，不允許有垃圾、污水坑、廁所、下水道等建築物。

表8-3 DRASTIC模型及農葯DRASTIC模型中各指標權重

(據Aller等，1985)

對於嚴禁區劃定的范圍，荷蘭學者韋根尼和杜文布認為，大部分病菌的存活期為40～50天，所以嚴禁區的長度應以地下水流60天的運移距離確定。也有人認為，病菌的分布除與地下水流的運動速度有關外，還與它們的生態習性，如攝取食物的條件和生存期有關，例如有些致病細菌生存期可長達數年，但受生存條件的限制，分布的范圍十分有限，在孔隙介質中細菌的污染范圍只有幾十米或幾百米，而裂隙、岩溶含水層中，活動范圍一般不超過幾千米。根據北京市的經驗，嚴禁區的半徑可控制在160m左右。

限制區的范圍一般取地下水10年的運移距離。例如北京市某個地下水水源地根據12眼井的井群計算結果，提出在砂礫石含水層限制區半徑最小為672m，最大為938m。

2.化學污染的防護

化學污染的防護適用於不同供水對象的地下水水源地，包括生活飲用水供水源地、農村人畜飲用水源地，農田灌溉、工業用水的自備水源地等。防護帶的設立應根據供水對象對水質的不同要求，和污染源典型污染組分的含量，加以區別對待。對於潛水含水層可通過下式計算防護半徑來設立防護帶

環境地質學

式中:r為防護帶半徑(m);Q_井為水源地開采量(m³/a);b為潛水含水層厚度(m);n為含水層的孔隙度(%);Q_補為地下水的垂向補給量(m³/a);t為匯流區污染物的運移至抽水井所需時間(a)。

此外，防護帶還可根據地下水污染預測一節介紹的方法，結合水源地的使用年限來設防。

F. 土壤能凈化水嗎

當然可以了，你學下植物環境和土壤就知道了，簡單來說

地表水、河水和天版上下的雨水權經過土壤的滲透和吸附效果，到達地深處，固定的一個土層，形成地下水源，供人們利用，形成循環的效果，萬物和諧，但是近些年工業化發達較快.污染比較嚴重，水污染，土壤也污染，地下水源變壞，人類應該反思，而土壤凈化水的功能不可抹滅...

G. 水污染對土壤的有哪些影響

1.土壤污染導致嚴重的直接經濟損失 農作物的污染、減產。對於各種土壤污染造成的經濟損失，目前尚缺乏系統的調查資料。僅以土壤重金屬污染為例，全國每年就因重金屬污染而減產糧食 1000 多萬噸，另外被重金屬污染的糧食每年也多達 1200 萬噸，合計經濟損失至少 200 億元。

2.土壤污染導致生物品質不斷下降 我國大多數城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標和接近臨界值。

土壤污染除影響食物的衛生品質外，也明顯地影響到農作物的其他品質。有些地區污灌已經使得蔬菜的味道變差，易爛，甚至出現難聞的異味；農產品的儲藏品質和加工品質也不能滿足深加工的要求。

3.土壤污染危害人體健康 土壤污染會使污染物在植（作）物體中積累，並通過食物鏈富集到人體和動物體中，危害人畜健康，引發癌症和其他疾病等。

4.土壤污染導致其他環境問題 土地受到污染後，含重金屬濃度較高的污染表土容易在風力和水力的作用下分別進入到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。
口罩不僅可以用來防霧霾，還可以用來阻隔攜帶細菌、病毒的飛沫，這些飛沫可以通過空氣傳播，傳染性的飛沫核傳播距離甚至能達到約48米。飛沫是一種潛在的健康威脅，如果被吸入體內，達到一定接觸時間，身體抵抗力又剛好較弱，那麼就很可能發展成疾病。春季是傳染病高發期，尤其要注意做好預防措施，在人流密集的公共場所佩戴口罩、就餐前做好手部清潔、鍛煉身體增強抵抗力等。來自美國的進口高級醫用口罩普衛欣，能夠有效過濾空氣中傳播的細菌，而且佩戴舒適，不憋氣、無勒痕，與皮膚接觸的材質經，京東祝你健康

H. 治理地下水污染的技術措施

治理地下水污染的技術措施不外乎四個方面:①去除污染源;②清除污染的土壤、包氣帶及地下水;③改變污染物的遷移路徑;④增強含水層的凈化能力。

1.去除污染源

將污染源從地下水防污能力較弱的地區或水源地防護區內清理出去是徹底治理地下水污染的有效辦法。為此，可在污染企業中建立污水(物)處理系統，或企業間構建三廢資源化系統，將廢棄的有害、有毒物質回收或者再利用。在城市居民區可推廣「中水」利用，以減輕生活污染負荷對環境的壓力。

2.清除土壤、包氣帶及地下水中的污染物

長期過量使用農葯、殺蟲劑和污水灌溉的農田，或發生化學品泄露的倉庫、加油站、垃圾填埋場等附近的土壤和包氣帶已被嚴重污染，在有可能不斷釋放污染物的地段，應考慮「換土」———將富集的污染物連同土壤一起挖出運走另行處理，回填未污染的土壤或填充物。對於距離水源地較近或污染濃度過高難以通過天然凈化作用去除有害有毒組分的地下水，可考慮抽水凈化的辦法。

換土法和抽水凈化法是目前世界各國普遍採用的治理方法。由於其成本較高，實施前必須查明污染區土壤包氣帶、地下水的污染組分濃度和危害程度，並論證這些方法的有效性和必要性。與此同時，還需要對置換的土壤、抽出的地下水作妥善處理，避免二次污染。

在地下水徑流強度較大地區，也可考慮利用淋濾沖洗法和化學處理法清除土壤包氣帶和地下水的污染物。具體實施時，可根據污染組分的物理化學性質，用清水或加入化學試劑對土層灌注淋洗。其作用有兩個:一是促進污染組分快速遷移進入地下水;二是使某些污染物生成難溶物質，使其固定在土壤中阻止進一步遷移。為防止二次污染，使用淋濾沖洗法要設計排水系統，用垂直或水平集水建築物回收進入含水層的淋洗液。如瑞典用此方法對一個農葯廠場地污染進行處理，在實施前，工廠周圍淺部土層設置了密集的滲水管網，含水層中布置了許多集水管道，最終實現了清除污染物和回收淋濾液的效果，抽出的淋濾液用活性炭吸附凈化，整個過程用了五、六年才完成。對於淋洗過程中產生的難溶物質要注意滿足以下要求:①生成物應具有穩定的物理、化學特性，不易再次遷移;②盡量避免對其他無害組分，特別是植物生長所必需的養分造成過度耗損。

3.改變污染物的遷移路徑

與清除污染源相聯系的另一種思路就是改變污染物的遷移路徑。具體地說，可有兩種選擇，一是將現有污染源搬到地下水防污能力較強的地段，或者移至地下水局部流動系統的匯區以減小其擴散能力;二是對現有污染源進行防滲漏處理，切斷對地下水的污染途徑。

4.增強地區環境的凈化能力

增強地區環境的凈化能力包括兩個方面，一是增強含水層的凈化能力，主要是設置反應性滲透牆，做法是在地下開挖槽溝，槽內充填可生物降解的聚合物或具有強吸附、氧化還原能力的固體液體添加劑，當污染水流經牆體時，污染物可被去除或降解;二是利用地表的植物吸納功能和坑塘、濕地的自凈作用，使地表的污染物在經過土壤或地表水體下滲途中被攔截、吸收。