我国地下水环境修复行业现状和挑战

廖飞燕，李建军

[1.威立雅（中国）环境服务有限公司北京分公司，北京 100073；2.北京蓝白蓝科技有限公司，北京 100022]

地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，是地球水循环的重要环节。地下水和土壤相辅相成，不可分割。地下水与周边环境介质相互作用，在生态系统中，地下水是活跃的因子之一，也是资源环境承载力分析的重要部分。

1 我国近期地下水管理方面的政策法规

我国北方城市的生活用水65%来自地下水，全国平均15.4%的生活用水来自地下水，占比非常大。随着社会和工业的发展，地下水环境污染问题日益突出，国家高度重视地下水管理工作，为地下水安全保障出台了一系列政策法规和技术导则。

2011 年开始实施的《全国地下水污染防治规划（2011—2020 年）》明确了地下水污染防治的主要任务和措施。

2015 年印发的《水污染防治行动计划》和2016 年印发的《土壤污染防治行动计划》把地下水修复纳入土壤污染防治工作范畴，水土不分家，一起修复治理，切实加大了水污染防治力度，保障国家水环境安全。

生态环境部等5 部委在2019 年联合印发的《地下水污染防治实施方案》中提出，要加快推进地下水污染防治各项工作，全面打好污染防治攻坚战，保障地下水安全，力争2035 年地下水环境质量总体改善。中央还启动了专项资金支持一批项目和技术的应用实施。

近几年，生态环境部陆续发布了《污染地块地下水修复和风险管控技术导则》《地下水环境监测技术规范》《污染地下水抽出—处理技术指南（试行）》《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》，充分考虑了地下水基本特征，完善了监测技术体系，推动了行业的发展和技术应用。

我国第一部地下水管理的专门行政法规是2021 年国务院发布的《地下水管理条例》，具有法律效力，从调查与规划、节约与保护、超采治理、污染防治、监督管理等方面作出规定，也从资源利用的角度去管理地下水。

2022 年1 月，生态环境部等7 部委联合颁布的《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》坚持全面规划和突出重点相协调，对“十四五”时期土壤、地下水和农业农村生态环境保护的目标指标、重点任务和保障措施进行了统筹谋划。

2 常见地下水修复技术

2.1 原位生物修复

2.1.1 现场强化生物修复

该方法是在不搅动污染土壤和地下水的前提下进行修复处理，并将其与抽水系统、回灌系统结合，从而提高有机物的降解效率。现场强化生物修复技术成本低，系统操作方便，生物降解效果好。

2.1.2 植物修复

植物修复技术主要是利用植物群落具有的环境修复特性，对土壤和地下水中的有害物质进行降解修复。例如，向日葵、油菜、白杨等植物对重金属超标的水源和土壤有很好的修复效果，这些植物可以通过自身根系分泌的还原酶来降解重金属残留物。

2.2 异位生物修复

异位生物修复技术主要为生物反应器法，是一种改进的原位强化生物修复法。其修复原理是，将受污染的地下水抽到地面上，在反应器内进行好氧反应，将处理过的水和氧气混合，加入一些养分，再将之排入地下，可以加速生物降解。

2.3 原位物理/化学修复

2.3.1 强化生物循环井

强化生物循环井又称井内曝气或井内气提法，是一种较先进的原位修复技术。该技术通过抽水及回水操作产生地下水循环，在去除地下水中溶解相污染物的同时可有效控制污染物的扩散。目前该技术已在国内焦化工厂项目上投入使用，修复深度最大可达20m，具有良好的持续修复效果。强化生物循环井见图1，强化生物循环井现场见图2。

图1 强化生物循环井结构图

图2 强化生物循环井现场图

2.3.2 可渗透反应墙（PRB）

PRB 是一种在地下含水层安装特殊墙体，通过降解、沉淀和吸附工艺将污染物转化为环境可接受的形式或可直接截留在墙体内的新兴技术。PRB 技术能够有效去除地下水中的有机氯化物、重金属、放射性核素和无机离子等，具有治理效果好、造价低廉、对生态环境影响小等特点。PRB 技术在美国被广泛应用到工程项目中并已实现商业化运作，目前该技术在我国还处于实验室研究和现场中试阶段。PRB 技术示意图见图3。

图3 PRB 技术示意图

PRB 的结构类型多为连续反应墙和漏斗—导门式反应墙，目前零价铁PRB 的应用最为广泛，处理的污染物主要为重金属。中国科学院南京土壤研究所于2018 年在长沙某铬盐厂完成了PRB 中试研究，成功拦截净化了铬污染地下水，展现了良好的应用前景。

2.3.3 原位空气吹脱和气提

原位空气气吹脱和气提法是在一定的压力条件下，将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物驱赶出来的技术。该技术能较好地修复均质、渗透性好的污染地块地下水，但不能修复承压含水层。

2.3.4 化学氧化/还原

化学氧化/还原技术通过向工业地块地下水注入氧化剂或还原剂，使地下水中的污染物转化为无毒或毒性相对较小的物质。化学氧化技术不适用于修复重金属污染的土壤；化学还原技术可处理被重金属和氯代有机物等污染的土壤，不适用于处理石油烃污染的土壤。

2.3.5 热脱附处理

热脱附处理技术通过燃气或电加热，使目标污染物气化挥发、分离。该技术适用于处理挥发性有机物和汞，不适用于处理无机物（汞除外），也不适用于处理腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂含量较高的地下水。

2.4 异位物理/化学修复

2.4.1 抽提—处理

抽提—处理技术广泛应用于工业地块地下水的修复。在污染场地布设一定数量的抽水井，通过水泵和水井将污染地下水抽取至地面进行处理。根据污染特征与水量，通过物理和化学等方式处理后进行回灌或外排。该技术经常和表面活性剂法相结合，适宜处理多种复合污染物，不适用于处理渗透性较差的含水层。

2.4.2 表面活性剂法

表面活性剂法能有效提升有机化合物的亲水性，将生物自身的降解能力提高一个等级，从而提高被污染地下水的处理效率。

3 华东地区某市工业地块地下水修复案例

3.1 场地规划为商业用地

基础地质：规划区基岩埋藏深度为300—320m，主要为侏罗系上统寿昌组流纹英安岩、含角砾熔结凝灰岩。华东地区某市地下水主要赋存于松散岩类孔隙介质中，其次赋存于碎屑岩类孔隙、碳酸盐岩类裂隙溶洞和基岩裂隙中。

3.2 地下水污染物和风险控制值

基于华东地区某市环境监测中心的监测数据，在分析前期调查评估的基础上，编制了该工业地块污染地下水修复可行性研究报告，罗列了经过计算得到的地下水污染物及风险控制值（见下表）。

地下水污染物及风险控制值

3.3 修复技术

根据场地污染状况及业主对场地修复提出的要求，综合考虑修复时间和修复费用等因素，在国内外成熟的地下水修复技术中进行筛选与评估。由于气相中污染物浓度降低，不需采用双相抽提技术，可选择传统地下水抽提处理技术。因此最终确定的修复技术路线为“水泥土搅拌桩隔离+抽提+废水处理工艺+纳管排放”的组合工艺。污染地下水修复目标：地下水在处理达标后可就近纳入厂区原污水管进入市政污水管网，水中目标污染物的浓度满足纳管排放标准。

3.4 总体修复系统

总体修复系统见图4。

图4 总体修复系统示意图

3.5 地下水抽提-处理设计

抽提井采用聚氯乙烯（PVC）材质，井径30cm左右、井深7m，井管筛管开口在地面以下1—5.5m处。抽提井筛孔位置根据修复治理深度开孔。抽提井注入影响半径为8m 左右。在污染地下水分布区域内布设抽提井，成对交错分布。三口地下水抽提井组成一组，由一口真空泵带动，真空泵的泵压不低于2MPa。地下水抽提系统除抽提井外，还包括真空泵、蓄水池、沉沙池、旋转喷雾式气液分离机、尾气处理设备、水处理设施等。由旋转喷雾式气液分离机产生的废气经过活性炭吸附后达标排空。活性炭作为危险废物被委托处置。

3.6 验收监测和评估

地下水抽提处理完成后，由有资质的单位作为第三方监测单位实施验收监测，确保修复完成。由于污染地下水方量较大，因此需分批次抽提及处理、分批次验收、分批次纳管排放。

3.7 废气验收监测

在项目实施过程中，旋转喷雾式气液分离机将部分挥发性有机物分离产生有机废气，废气经过活性炭处理后，采集样品并测定其中苯、氯苯的含量。

3.8 全过程环境监理

业主独立委托环境监理对整个修复过程进行监督管理。环境监理的主要工作包括污染地下水修复范围审核、水泥搅拌桩止水帷幕构建监督、现场中试试验监督、地下水抽提井数量及深度审核、地下水抽提和修复过程监督、废水纳管排放监督等。

4 我国地下水修复面临的挑战

地层中地下水污染羽的变化及污染物的迁移转化存在许多不确定性，在修复过程中很难定量测算，特别是对于以下几种污染类型：存在大面积污染羽；原位修复产生了有毒副产物；被新兴污染物污染；重非水相液体污染；造成长期“反向扩散”的低渗透地层[1]。

受到现有技术装备水平等条件的制约，污染场地的水文地质工作精度不足，较为粗略，地层的非均质性信息调查不准，造成概念模型的构建不全面。因此，需要不断改进优化计算模型，才能在施工决策和修复效果分析中模拟得更加准确。

大型复杂场地地下水修复的污染物种类繁多，氯代烃需要被还原而二苯系物需要被氧化，轻非水相液体上浮而重非水相液体下沉，这些均存在多种不确定方案。

此外，地下水修复项目存在的问题还有：修复药剂的驱动力不足；修复药剂不能准确、充分地到达地下水污染羽位置；对于地下水挥发性有机物蒸气入侵分析模型的搭建，缺少适合国内建筑的准确模型；地下水修复项目存在不合理修复目标和工期。

5 展望

地下水环境修复是多学科交叉的复杂工程，理性认识地下水、科学制定修复目标值、合理评估二次污染、加强地下水专业人才队伍建设是当务之急。

随着高分辨率场地调查工具升级，场地概念模型不断优化，污染物的迁移途径会更加清晰。需鼓励精细化和环境友好型修复，多方面权衡地下水修复与风险管控，更好指导修复施工，以实现绿色可持续修复。有效的水土协同治理可提升修复效果。长期动态监控污染物自然衰减、充分掌握污染物的去除情况，可防止地下水修复污染物浓度反弹。