黄石市地下水污染现状分析及治理措施研究

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(湖北师范大学城市与环境学院，湖北 黄石 435002)

地下水是水资源的重要组成部分。在很多干涸缺地表水地区，地下水是必不可少的水源，它不仅有调蓄的功能性作用，在农业生产中合理利用地下水还能有效改善土壤盐渍化；而一旦地下水受到污染，由于其污染过程长，污染后不易短期恢复且污染周期长等特点，使得其治理远难于地表水。作为供水的重要来源，在保障人们饮用水、经济发展和生态平衡等方面发挥着不可替代的作用。而我们对地下水的不当开采和污染不仅削弱了水体的自净能力，而且对生态环境造成了严重破坏。因此对地下水的治理研究显得格外重要。

1 研究区概况

黄石属于资源枯竭型城市，正面临产业结构转型等重大问题，然而，由于传统矿产开采行业作为主要经济支柱，而遗留的一系列环境问题仍需采取改进措施。未来20 a，黄石地区经济将进入新一轮的全新发展期，水环境质量将面临更大的压力。地下水防护与污染治理作为我国水环境保护和饮用水安全保障建设体系的主要组成部分，对黄石市环境友好区的构建和社会经济的可持续发展至关重要。

2 地下水资源总量及分布

地下水资源量指的是地下含水层包括降水、地表水下渗、侧向径流及人工回灌等对地下水补给量的总和。由最新统计数据，黄石市近五年平均地下水资源量为7.812亿/m3(黄石市年度水资源公报)，占全市水资源总量20.1%。城市地下水资源分布不均，与地表水分布大致相同，近五年地表、地下、总水量具体情况见表1[1]。

表1 黄石地区近五年水资源情况 亿/m3

3 现阶段污染状况

通过《2017年度黄石市水功能区水质通报》和黄石市环境保护局监测数据，按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)和《地表水资源质量评价技术规程》(SL395-2007)对全市31个水质监测点进行评价，有26个水质监测点达到标准，达标率84%，按全因子(24项水质项目)评价113个水质监测点达标，达标率42%。

以2017年度检测数据的平均值做全因子评价，其中II类7个，占22.6%；III类9个，占29%； IV类10个，占32.3%； V类3个，占9.7%； 劣V类2个，占6.4%； 其中以Ⅲ类和IV类水质为主，全市水质类别见图1。

图1 黄石市水质类别分布图

根据黄石市水环境监测中心近几年水功能区全因子水质监测统计结果，本年度水质较前几年有改善，其中水质优良的是长江、王英水库和富水；水质不好的是青山湖、青港湖、铁金港和网湖，主要问题为总磷超标，铁金港还有石油类和氨氮超标，具体污染因子统计情况见表2[2]。由于80%以上的地表水和地下水是交流的，因此根据黄石市地表水域污染的原因可以推知影响黄石地下水污染的因子主要是氨氮、总磷以及石油类污染物。

4 地下水污染类型及污染来源

4.1 城市生活污染

城市生活污染主要来自生活污水和生活垃圾的不恰当处理。随着城市人口的快速增长和人们生活水平的提高，有数据统计，城市生活污水中COD、氨氮比重逐年递增[1]，给市政污水处理带来很大压力，餐饮业的食物残渣残液、洗衣废水等直接排放，不仅会污染地表湖泊，最终造成地下水氮磷污染。

表2 黄石市2012～2017水功能区主要污染因子

4.2 工业三废

含氨工业如钢铁厂、选矿厂、化工行业、玻璃制造业、肉类加工和饲料加工工业等，这些行业排放废水的氨氮浓度很高，从城市下水道进入河流和湖泊，导致地下水污染[3]。工业废渣的重金属、挥发酚、氰化物等有毒有害物质，进入水和土壤，其中一些被降水渗入，还有一些随下游地表径流迁移和渗透，形成平面和线性地下水污染。

4.3 农业污染

有调查资料统计，黄石市每年化肥使用量不断增加，其化肥使用量达690 kg/hm2，是全国化肥平均使用量的1.7倍[4]，远远高于全国平均水平。化肥使用过程中，约70%残留于环境中，其中过量使用氮磷肥料，产生的氮磷残余液经土壤侵蚀从而污染地下水，导致地下水氮磷含量超标。乡村生活废水，生活垃圾乱排乱扔引起地表水体富营养化，进而污染地下水。以及近年来农村集约式畜禽养殖业、水产养殖业的发展，产生大量的动物粪便、动植物遗体，如果处理不当，也会加大地下水污染负荷。

5 地下水污染防治措施

5.1 防治措施

(1)要合理利用地下水资源，注意监测地下水位变化，防止地下水位降低，必要时对地下水进行回灌增补。

(2)提高公民环保意识，运用互联网媒体着重宣传教育。农田应尽量少施化肥和农药，严格禁止污水灌溉；生活中使用无磷洗衣粉等环境友好型产品；重点对污染源的综合治理，工厂产生的污染物必须先经处理达标后才能排放[5]。

(3)推进建立水质在线监测网络，完善水环境监测系统，实现对重点区域的水质监测和控制。加强行业地下水环境的监管，定期对工业企业及周边地下水环境进行安全风险评估和检查[6]。

(4)积极开展地下水环境脆弱性调查评价及编制评价图册，进行地下水环境脆弱性评价[7]。对于工程项目选址、选线以及对地下水水质监测起指导作用。根据脆弱性水平建立监控网络更科学合理，避免人力资源和物力资源的分散和浪费。

(5)完善相关法律控制标准，加强水资源保护力度。

5.2 治理措施

化肥和农药的使用以及城市生活和工业污废水造成地下水中氮磷含量急剧增加，因此，研发高效经济的去除氮磷工艺成为黄石市地下水氮磷处理的关键。

针对黄石市地下水的主要污染因子为氮、磷，目前氮磷废水处理技术主要有吹脱气提法、化学沉淀法、折点加氯法、离子交换法、电化学氧化法和生物脱氮技术等。虽然这些技术可以达到较好的处理效果，但它们的适应条件及处理费用差别很大。常用的MPA沉淀法，工艺简单，只需在含氮磷污水中投加镁盐，经过反应沉淀过滤就可以达到除氮脱磷的作用。黄石市地下水氨氮为中高浓度标准，一般适合先采用空气吹脱、蒸汽汽提法、MPA法进行预处理，再进行生物处理，可以对有机物含量较高生化性较好的废水处理。类似适合的处理方法还有氨吹脱法、折点加氯法、膜吸收技术以及沸石选择性离子交换法，但是离子交换法处理成本高，产生的再生流体必须被处理。磷一般以低浓度磷酸盐的形式存在于废水中，在含磷废水处理技术中，运用磷的循环转化过程，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，或者经由结晶和吸附或细胞合成将磷吸收到污泥细胞中的过程，然后通过沉淀使泥水分离，从而将磷从污泥中排出，达到除磷的目的。普遍的处理工艺方法有钙法除磷、混合辅助化学沉淀法、炉渣吸附除磷、SBR强化除磷法等。工艺选择时除对多种方案的应用条件比较外，还应深入考察研究，选择技术成熟、经济合理的工艺。

至今为止，地下水污染方面的治理技术研发了很多，从国内外现有案例我们知道，目前没有任何一种技术能完全将地下水修复到污染前的状态，一旦地下水受到污染，即使污染源被消除，将需要长达十几年，甚至几十年才能使水质恢复。因此，在地下水环境保护方面，应坚持“预防为主、防控结合、分类管理、综合治理”的原则，在治理现有污染的同时要注意对其他水体的防护，不能造成新的污染。

6 结语

(1)通过数据分析，黄石地下水水量在全市水资源总量中占有较大比重，近几年以分子态污染物氮磷为主，水质污染具有区域性和持久性，恢复缓慢。

(2)针对黄石市地下水氮磷污染的特点，大力发展SBR的改进工艺实现同时脱氮除磷和自动化操作。

(3)在合理开发利用地下水资源基础上，严格执法管理，加大宣传力度，增强公众环保意识。