水文地质水体重金属污染现状及治理措施

简彦涛，耿 慧，史慧文

（1.河北省地质环境监测院，河北 石家庄 050021；2.河北省生态环境监测中心，河北 石家庄 050021；3.河北省地质调查院，河北 石家庄 050021）

地下水源的数量众多，并且分布十分广泛，对于地下水资源的利用是当前社会发展重点研究的问题之一。矿产资源的开发在为人们带来巨大的经济效益和快速发展的同时，也造成了地下水资源出现了不同程度的污染。其中，最严重的是地下水水体的重金属污染，影响了地下水资源的利用率，造成严重的资源浪费问题。含有大量重金属废物的污水排放到周围水域当中，随着水流的不断运动，最终达到地下水，造成水文地质中重金属的浓度急剧上升，威胁着水中的生物生存，对于周围居民的生命健康造成严重的威胁。当前全国各地均有由于水文地质中水体的重金属超标造成的污染事件，水体重金属污染问题不容乐观[1]。因此，当前继续对治理重金属对水体污染问题进行深入研究，通过相应的治理手段，提升水体的质量，从而在最大程度上保障人们的生命安全，使地下水资源得到合理的利用。基于此，本文开展水文地质水体重金属污染现状及治理措施研究。

1 水文地质水体重金属污染现状

当前水文地质中，水体的重金属污染问题严重威胁着人们的正常工作和生活，大量未经加工和处理的城市垃圾、受到污染的土壤、生活废水以及工业污水被排入到地下水当中，使得水体当中的悬浮物质以及沉淀物中存积了大量的重金属污染物。通过对当前各个湖泊流域调查发现，当前水文地质水体中的重金属含量呈现出急剧上升的趋势，严重影响水体的质量。大部分区域的水文地质水体的沉积物以及悬浮物当中含有铅、锌、镉等重金属含量较高，导致河流的下游地区出现了严重的安全隐患问题。

除此之外，部分河流分布在矿山开采、工业生产密集地区，水体当中会含有大量大肠菌群，并且重金属含量也严重超出国家标准。大多数工业生产中都会使用大量的重金属元素，在生产过程中，会产生大量的含重金属废水和含重金属废渣，甚至释放出大量的含重金属废气。若工厂不对其进行有效且合理的治理方式，则这些废水、废渣和废气会进入到周围土壤和河流当中，最终改造成地下水水体受到严重污染[2]。矿山企业在进行对有色金属的开采过程中，排放出的废渣、废水和废气，当与地面接触时，会逐渐渗透到土壤当中，导致地下水受到严重的重金属污染。同时，使用含有重金属的肥料在接触到地面后，会通过雨水进一步渗透到水文地质水体当中。若长时间饮用含有重金属污染的地下水，会造成人体出现各类疾病，会造成不同程度的疼痛，甚至会出现行动不便的问题。同时，在农业领域中，在施肥阶段也会产生大量的重金属元素吸附在土壤当中。在雨水季节，经过不断地冲刷和降解，水体也会受到重金属的严重影响。按照重金属相关控制标准，只有在水文地质水体中重金属元素含量低于0.0008 mg/L时，才能正常饮用或其他用途当中。

2 水文地质水体重金属污染治理措施

2.1 实施区域综合性集中整治

图1 水体中重金属污染物迁移模式示意图

针对当前水文地质水体重金属污染现状，应当实施区域综合性集中整治，将涉及到重金属的生产项目全部规划到统一的专业性园区当中，进行集中管理。在企业化工园区建设时期，应选择该城市的上风向位置，并且应远离居民群众密集的区域以及各个名胜古迹等敏感地区。同时在建设时应在企业化工园区与居民住宅区域之间建立至少300m的隔离带，并且隔离带中的建筑物也应严格按照相关规定完成规划，严格禁止在隔离带上建设住宅、学校、医院等机构。根据不同园区的规模以及内部企业数量，增加园区与周围居住地的安全防护距离，严格控制企业生产过程中产生的废气、废水和废渣等污染物的排放标准。涉及到重金属的工业园区必须按照国家规定的相关政策以及规划要求，加强对园区整体的设计和管理，做到集中供热、集中供水、危险品集中供应、废水集中治理，对于外放到园区以外的污水还应当进行实时的在线监控，并实施强制性的清洁生产审核工作、清洁生产推广计划工作[3]。在污染物分类收集的基础上，分别实施相应的预处理，从而提升各企业生产的技术水平，提高产品质量的同时，避免重金属污染物排放对水文地质水体造成的严重污染。

2.2 利用微生物净化水体重金属污染物

部分微生物具有一定的嗜重金属性，因此，利用微生物的这一特点，可实现对水文地质中水体的重金属污染治理。在矿山开采、工业生产密集地区周围的水体当中，由于受到重金属污染物的长期影响，使得周围形成了特殊的卫生图，这种微生物对于重金属污染物具有较强的抗性，能够使重金属污染物发生转化，从而改变其离子的存在状态。利用微生物对水体中的重金属污染物进行治理可以起到有效的解毒作用。针对不同类型的水体重金属污染，在利用微生物治理的过程中，要根据重金属污染物的元素类型、参考标准、技术条件、处置方式、敏感受体等影响往往需要面对不同的治理目标值。针对复杂的治理情况，从微生物的使用作为出发点，结合治理条件以及修复后水文地质水体面向的使用规划，绑定多种附加条件，对实际治理发挥效用的过程中进行约束。以此，以需求为导向，对受到重金属污染的水体进行治理，具有较强的实际操作性。

2.3 基于水体迁移的重金属污染防控

由于水文地质水体具有一定的迁移性，因此可根据这一特点对水体当中的重金属污染物进行防控。在确定水体中重金属污染物的迁移情况时，首先要确定水体形态类型，针对水体重金属污染物各项迁移指标随时间的变化规律，得出如图1所示的迁移模式。

由图1可以看出，水体中的重金属污染物迁移是由左至右沿水平方向运动。以此为基础，针对水体中重金属污染物各项迁移指标随时间的改变而改变的非稳定流，由左至右得出其分散迁徙轨迹。再分别根据达西定律的线性渗透定律，找出水体重金属污染物的源头位置。结合添加还原性有机物质的生物学防控技术，实现对水体重金属污染的治理。考虑到不同流域的地下水水体存在较大差异，因此应用生物学防控技术在水体中添加还原性有机物质分解生成有机酸，如：胡敏酸、富里酸、氨基酸，或者糖类及含氮、硫杂环化合物等，再利用其活性基团与重金属元素络合，影响重金属污染物的有效性。由于还原性有机物质细胞外多聚物表面含有大量可与重金属污染物离子发生相互作用的官能团，可对重金属污染物离子发生吸附作用。通过生物学防控技术添加还原性有机物质的生物膜以硫化物的形式沉积在生物膜表层，硫化物形成的沉淀主要集中在生物膜表层和液相界面处，可实现对重金属污染物的吸附。除此之外，生物学防控技术还具有矿化固定作用，重金属污染物能够在还原性有机物质作用下将离子态重金属污染物转变为固相态，对水体重金属污染进行治理。同时，利用生物防治技术可在净化水体和检测水体时，针对水体的复杂环境，根据水体不同结构，向每层注入水，从而改变水体水力梯度，将水与重金属污染分离。通过生物学防控技术对重金属污染物的钝化固定、真菌体内有机酸根离子或无机酸根离子与重金属形成沉淀等作用，均可使水体中的重金属污染物固化，从而有效降低重金属污染物对水文地质水体的毒害，保证居民饮水安全，实现对周围生态环境的治理。

3 结语

当前水体重金属污染事件频繁发生，由重金属元素导致的人体疾病以及生态环境的破坏，是公众普遍关注的话题之一。通过对水文地质水体重金属污染现状进行分析并提出相应的治理措施，可有效避免出现水体重金属污染事件的发生。但从可持续发展的角度出发，环境的发展与治理应当符合国家发展规划的原则。采用合理的治理措施可以提高治理的效果，并且防止二次污染的发生。随着人们对生态环境保护的重视不断提升，安全、高效的治理措施将在水文地质水体重金属污染治理中发挥更加重要的作用。并且，相关研究人员应当明确，对重金属污染的治理应当是持续性的。