基于地下水污染修复的生态风险评价与优化控制研究

沈小帅

江苏环保产业技术研究院股份公司 江苏南京 210000

1 地下水石油污染概述

1.1 地下水石油污染现状

在我国，地下水发挥着十分关键的作用，它是重要的战略资源，地下水资源的循环利用已成为当前亟待解决的问题之一。在全球范围内，石油的使用十分广泛，然而，石油需要通过开采、炼制、运输及储存环节，如果出现泄露或者抛洒问题，到地面上就可能凭借重力及毛细力作用渗透到包气带，随着时间的延长，石油会渗透到地下水中引发地下水污染。当油气田的开发数量和程度逐渐加大时，地下水遭受的污染程度越来越大。此外，污染事故也在不断爆发，例如：俄罗斯油轮在刻赤海峡的重油泄漏及利比里亚籍油轮在西班牙信息北部海域的石油泄漏事件，体现了在全球范围内，地下水污染的普遍性和严重性，对于地下水污染进行修复治理是当前亟待解决的问题。

1.2 地下水石油污染危害

石油的组成成分有多种，其中包含烷烃、环烷烃和一些金属化合物等，一些组织与其他物质结合可能产生毒性。一旦石油当中所含的化合物因石油的泄露渗透到土壤当中，会造成土壤中的有效氮与有效磷的含量越来越少，使得土壤环境越来越差。此外，土壤的通透性逐渐降低，严重影响了植物的呼吸作用，继而限制了作物的良好生长，造成作物品质的降低。被石油污染的植物作物会对人类的生命健康形成十分严重的影响。如果把被石油污染的地下水用于人类的日常饮用，会对人类的神经系统、呼吸系统造成严重的影响，甚至会造成癌变。

2 基于环境网络分析的地下水生态风险评价

2.1 研究方法

为了进一步分析地下水污染情况，客观的做出评价，可以利用网络系统进行分析，提取更加有效的信息，将有效的信息进行整合。基于环境网络分析的地下水生态评价建立在网络条件下，主要是将传统的信息利用网络技术进行转换，成为网络可以直接识别的信息，以流量的形式进行传输，减少信息的丢失。以此为基础，构建的信息网络模型具有三大功能：第一个功能就是从人的行为的角度出发，探究人的行为引起的地下水污染，从根源上分析地下水的形成的影响因素，还要从人类活动的特征出发，探究地下水的成因。第二，利用网络系统更加全面的分析地下水生态系统，从而做出准确的评估，使结果的真实性更高。第三，利用换机网络分析地下水生态系统，从监督的角度出发，完善监督制度，引进先进的监管设备，并将监督数据进行有效处理，准确分析地下水生态风险[1]。

2.2 研究过程

信息网络模型以地下水污染和生态群落为对象构建辨析模型，借助生态群落的内在关联构建了群落间的彼此作用关系，对风险在群落当中的运动轨迹进行了模拟，分析风险的强度。主要作用于以下五个方面:（1）在相同的修复时间段内，同植被相比，土壤微生物具有更大的初始风险，所以说，草食性动物与肉食性动物的风险是相同的，都为零。（2）植被的初始风险并不是确定不变的，受动物关系的影响，这种风险可以借助动物之间的捕食关系进行扩散，降低初始风险。（3）地下水的直接作用者是土壤，而土壤又作用于植物，所以对直接以植物为食物的动物影响最大随着食物链进行扩散。

3 基于生态风险约束的地下水双层决策目标修复优化

3.1 研究方法

Bacaken和Mcgill在1973年第一次明确说到借助双层规划方法来处理具有二层递阶结构的工程领域的系统优化问题，然而该方法很少被用到地下水方面。通常问题能够被描述成：上层规划问题和下层规划问题都具有各自的目标函数、约束条件和决策变量。上层决策者率先确定相应的解决方案，下层决策者以此为基础，依照实际的目标函数和约束条件，在相关条件和环境允许的情况下，确定下层解决方案，并将其反馈至上层，并由上层决策者明确做出适合整体的最终方案决策。也就是说，当下属情况出现时，应当考虑选择双层规划的方法加以解决：首先，优化问题存在上层决策者和下层决策者，且上层决策者的级别优先于下层决策者。上层问题和下层问题拥有各自不同的目标、变量和约束，并且一般情况下，上层目标和下层目标往往是矛盾的。其次，上层决策者优先做出决策，下层决策者在此基础上，根据自身的约束范围制定自身的决策，并不是一味地满足上层决策者。同时，下层决策者的方案同样会制约着上层的决策空间。总的来说，隔层决策者是相互依存、相互影响的，是一个密不可分的整体。

3.2 优化过程

基于生态风险约束的地下水双层决策目标修复优化要从实际情况出发，认识到这个项目的优化与传统项目不同，在新的时期下，要完善该优化技术，根据优化需求以及实际条件建立模型，其次，还要考虑各个因素的关系，模型中要体现各个因素对地下水的污染影响，以及污染程度。为了进一步提高模型的准确性，还要分析模型中各个数据的关系，从属结果，受经济或者各种因素的影响，同时要与生态建立联系，排除各种不利因素的影响，从生态的角度出发，判断这种因素的影响，可以建立双层规划模型，使模型体现的内容更加具体，在最后的生态评价过程中，可以引进参数进行评价，主要依据系统参数进行评价，由于参数的不确定性比较高，可以取参数的平均数，进一步优化模型。从整个优化过程来看，优化的效果是比较明显的，也从一定程度上减少了生态污染，降低了修复成本，满足现阶段的生态发展要求[2]。

4 结语

近年来，地下水污染问题已经引起人们的广泛关注，地下水污染不仅影响人们的日常生活，而且还增加的环境负荷，成为降低环境质量的重要因素，这些因素也给人们的生活带来了很大的困扰，本文的重点是分析地下水的污染因素，通过对这些因素的分析，总结地下水污水的修复方案，对地下水系统进行客观的生态评价，提高其经济价值。