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关键词:陵园 生态景观 规划与设计
1 相关概念与问题
1.1 生态陵园的定义
生态陵园是指在生态系统承载能力范围内,运用生态工程、社会工程和系统工程方法,采用现代科学技术手段,挖掘陵园区域内外一切可以利用的资源潜力,构建生态健康、景观适宜的殡葬环境与文明和谐的殡葬文化,形成生态良胜循环的以墓葬为主要殡葬功能的公共场所,促进社会主义和谐社会条件下的物质文明与精神文明、自然生态与人类生态的高度统一和可持续发展。[1]
1.2 相关现状与存在的问题
⑴ 传统陵园多采用土葬的方式,出现活人与死人争空间、争土地资源的情况造成殡葬用地的严重不足,而且也与环境保护的现代文明相冲突。⑵选址布局混乱、随意性明显,许多陵园位于城市中重要的生态保护地段并损坏了城市景观的完整性。⑶陵区风格与景观多样凌乱,建筑建筑布置单一,较多只追求经济效益而忽视环境建设和保护,各种祭祀活动严重破坏周围环境。⑷在陵园的建设、销售、管理上表现出不完善、不健全,随意发展比较明显,环境、社会、生态问题比较突出。
2陵园生态景观的营造
2.1 景观总体规划
合理的选址是规划的前提,陵园地址要选在交通便利的地方,同时应该考虑环境卫生的问题,不能对居民生活环境造成污染,《中华人民共和国殡葬管理条例》中规定:建立公墓应当选用荒山瘠地,严格禁止在耕地、林地;城市公园、风景名胜区和文物保护区、水库及河流堤坝附近和水源保护区;铁路、公路主千线两侧等建造墓地。传统风水学中认为“坐北朝南,负阴抱阳”即陵园的最好朝向应该向南的坡地上以确保四季都可获得阳光的照射给人生机,并且有利于植被的生长,冬季又能躲避北向寒风的侵害。在地形上以山坡中间为宜,山顶种植或保留自然山林以巩固整个山体,并适当提供水源,向下能够保证排水通畅以及暴雨时的稳定,并尽量避免选择孤山或者坡度较大的地带以节约开支和破坏环境。水源充足是理想陵园选址的必要条件,清洁水源能够为陵园清洁与植物灌溉提供便利,但同时残留在骨灰中的垂金属类化合物与祭祀焚烧残留物会对土壤和水环境造成一定的污染,所以选址时应首先利用山顶的森林收集涵养雨水补充水源,并尽量收集净化陵园冲刷后的中水,可以结合景观水体、小湿地等净化后进行排放。土壤上以砂质土壤为宜,保证良好的排水避免对骨灰的影响,还应选择适当的乡土树种,以常绿耐贫瘠植物为主,对山体有一定的修复和保护能力。
在布局上应注意结合地形有1-2条主要的轴线作为引导,纪念性强的目的应当采取对称式布局以突出严肃规则的秩序。也可以将园区分划成各个主题的小园,各具特色的自然人文景观,可将各种艺术风格分布在各个主体园中以避免混乱,同时结合通过园路的串联,彼此间又构成了一个有机的整体。道路布局上通过主干道、次干道和三级道路为主,在具体功能分区规划上应结合各部分功能确定其内部的用地结构与配套设施,使各个功能分区既相互独立,互不干扰,又能有机的联系成为一个整体。比较全面陵园的功能分区包括入口广场区、服务区、林带隔离区、纪念区、办公管理区、墓葬区,每个陵园还可根据自身条件的不同设置或增加其它功能区。入口广场区是重要的人流集散地,应该设置合理的停车位, 广场及车位铺地以透水性铺装为主,考虑人流与车流分离并设置向来园者展示园区文化和服务信息的场所,包括园区位置,园区地形图和游览信息简介等。植物配置上以主题来营造绿化风格,如要体现出庄严、肃穆的气氛,就选用常绿草坪和松柏类常绿乔灌木,并适当结合休闲绿地设置小游园,给人们休憩提供场地。此外还应该结合服务区设置业务用房主要有接待室、洽淡室、休息室、公共厕所、综合服务站、展览室等,主要任务是为殡葬活动者办理业务。林带隔离区为陵园的边界线,一般都以密林或疏林的形成设立林带隔离区,以绿色屏障起到防护作用,并稳固水土,改善陵园的小气候环境,树种主要选用当地的优势树种,搭配种植一些具季节性和观赏性质的树种以丰富陵园景观。办公区应设置包括办公室、财务、后勤、保卫等工作,不对外开放,占地面积小应布局在较隐蔽的区域,周围可结合植物水景观进行围合处理。纪念区中教育文化表现形式多种多样,多以纪念性建筑,纪念性景墙,纪念性雕塑,纪念性石碑等为主,景观设计中应突出主题,材料选用上以地域性天然材料如石材、木材等为主,也可选用废弃物艺术加工或可循环高科技再合成。空间设计上可以增加层次感,将人为聚集活动区域与安静休息、瞻仰、冥想区域结合。墓区是陵园中面积最大的区域也是核心,在陵园中位置最佳,风水最好,在墓区中各个区都有独立的步道相连因地制宜,应根据墓群的风格选择适当的景观设计,目前陵园逐渐向花园靠拢,除了传统的松柏等常青树种,各种色彩缤纷的花木也被引种到园区中,做到三季有花、四季常绿给人轻松、舒适、绿色的小环境缅怀亲人。植物景观设计上首先要做到主题明确,确定要通过植物景观表现什么样的主题,其次是乡土化原则,墓园的植物选择以本土树种为主,本土植被具有适应本地气候,易于成活,适应性强,耐贫痔等优点。再次是多样性原则,陵园的定位是城市现代陵园,应当通过完善生态多样性的途径来解决景观多样性的问题,尤其是利用植物多样性来丰富陵园景观。同时最后应具有可识别性原则,陵园内有不同大小规格的墓地,不同墓地景观个性应当不同并且结构与功能也应结合不同人群的需要。可通过乔木、花灌草等特色天然植物的景观特性来完成其易于识别的特性,有的应选择宗教植物。
3 结语
关于陵园景观规划应当以生态为先,在规划上注重阳光、风、水等因素的最佳,如利用地形与植物多进行雨水收集、净化与景观利用,并且文化上多结合宗教、传统、风水为一体,使陵园拥有艺术性、包容性、生态性于一体。
关键词地下水 修复技术 应用
中图分类号:P641.13 文献标识码:A
一、国内地下水环境质量现状
1.1地下水资源分布和开发利用状况
我国地下水资源地域分布不均。据调查,全国地下水资源量多年平均为8218亿立方米,其中,北方地区(占全国总面积的64%)地下水资源量2458亿立方米,约占全国地下水资源量的30%;南方地区(占全国总面积的36%)地下水资源量5760亿立方米,约占全国地下水资源量的70%。总体上,全国地下水资源量由东南向西北逐渐降低。
近几十年来,随着我国经济社会的快速发展,地下水资源开发利用量呈迅速增长态势,由20世纪70年代的570亿立方米/年,增长到80年代的750亿立方米/年,到2009年地下水开采总量已达1098亿立方米,占全国总供水量的 18%,三十年间增长了近一倍。北方地区65%的生活用水、50%的工业用水和33%的农业灌溉用水来自地下水。全国655个城市中,400多个以地下水为饮用水源,约占城市总数的61%。地下水资源的长期过量开采,导致全国部分区域地下水水位持续下降。2009年共监测全国地下水降落漏斗240个,其中浅层地下水降落漏斗115个,深层地下水降落漏斗125个。华北平原东部深层承压地下水水位降落漏斗面积达7万多平方公里,部分城市地下水水位累计下降达30-50米,局部地区累计水位下降超过100米。部分地区地下水超采严重,进一步加大了水资源安全保障的压力。
1.2地下水质量分类与监测
(1)地下水质量分类
《地下水质量标准---GB/T14848-93》依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标,并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求,将地下水质量划分为五类。
Ⅰ类 主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。
Ⅱ类 主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。
Ⅲ类 以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。
Ⅳ类 以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作生活饮用水。
Ⅴ类 不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。
(2)地下水水质监测
各地区应对地下水水质进行定期检测。检验方法,按国家标准GB 5750《生活饮用水标准检验方法》执行。
各地地下水监测部门,应在不同质量类别的地下水域设立监测点进行水质监测,监测频率不得少于每年二次(丰、枯水期)。
监测项目为:pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、大肠菌群,以及反映本地区主要水质问题的其它项目。
1.3地下水环境质量状况
根据 2000-2002年国土资源部“新一轮全国地下水资源评价”成果,全国地下水环境质量“南方优于北方,山区优于平原,深层优于浅层”。按照《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)进行评价,全国地下水资源符合Ⅰ类-Ⅲ类水质标准的占63%,符合Ⅳ类-Ⅴ类水质标准的占37%。南方大部分地区水质较好,符合Ⅰ类-Ⅲ类水质标准的面积占地下水分布面积的 90%以上,但部分平原地区的浅层地下水污染严重,水质较差。北方地区的丘陵山区及山前平原地区水质较好,中部平原区水质较差,滨海地区水质最差。根据对京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原区等地区地下水有机污染调查,主要城市及近郊地区地下水中普遍检测出有毒微量有机污染指标。2009年,经对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东等8个省(区、市)641 眼井的水质分析,水质Ⅰ类-Ⅱ类的占总数 2.3%,水质Ⅲ类的占23.9%,水质Ⅳ类-Ⅴ类的占73.8%,主要污染指标是总硬度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、铁和锰等。2009年,全国202个城市的地下水水质以良好-较差为主,深层地下水质量普遍优于浅层地下水,开采程度低的地区优于开采程度高的地区。根据《全国城市饮用水安全保障规划(2006-2020年)》数据,全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于Ⅲ类。部分城市饮用水水源水质超标因子除常规化学指标外,甚至出现了致癌、致畸、致突变污染指标。
1.4地下水环境质量变化趋势
据近十几年地下水水质变化情况的不完全统计分析,初步判断我国地下水污染的趋势为:由点状、条带状向面上扩散,由浅层向深层渗透,由城市向周边蔓延。南方地区地下水环境质量变化趋势以保持相对稳定为主,地下水污染主要发生在城市及其周边地区。北方地区地下水环境质量变化趋势以下降为主,其中,华北地区地下水环境质量进一步恶化;西北地区地下水环境质量总体保持稳定,局部有所恶化,特别是大中城市及其周边地区、农业开发区地下水污染不断加重;东北地区地下水环境质量以下降为主,大中城市及其周边和农业开发区污染有所加重,地下水污染从城市向周围蔓延。
二、地下水污染防治法规及规划
2.1国内外地下水保护法规
(1)国内地下水保护法规
目前, 我国并没有地下水保护的专门法律,有关地下水资源保护的相关法律制度主要在《中华人民共和国水污染防治法》、《水污染防治法实施细则》、《中华人民共和国水法》等中有着不同程度的规定。《取水许可和水资源费征收管理条例》规定了对地下水开采实施总量控制同时通过水资源费征收机制控制地下水的开采;《饮用水水源保护区污染防治管理规定》专章规定了生活饮用水地下水源保护区的划分和防护。此外, 一些关于保护地下水的地方性立法, 如《河北省取水许可制度管理办法》、《北京市城市自来水厂地下水源保护管理办法》、《关于在苏锡常地区限期禁止开采地下水的决定》等。
(2)国外地下水保护法规
英国地下水资源保护的主要法律法规, 如下:
2.2我国地下水污染防治规划
(1)规划目标
到2015年,基本掌握地下水污染状况,全面启动地下水污染修复试点,逐步整治影响地下水环境安全的土壤,初步控制地下水污染源,全面建立地下水环境监管体系,城镇集中式地下水饮用水水源水质状况有所改善,初步遏制地下水水质恶化趋势。
到2020年,全面监控典型地下水污染源,有效控制影响地下水环境安全的土壤,科学开展地下水修复工作,重要地下水饮用水水源水质安全得到基本保障,地下水环境监管能力全面提升,重点地区地下水水质明显改善,地下水污染风险得到有效防范,建成地下水污染防治体系。
(2)主要任务
开展地下水污染状况调查
保障地下水饮用水水源环境安全
严格控制影响地下水的城镇污染
强化重点工业地下水污染防治
分类控制农业面源对地下水污染
加强土壤对地下水污染的防控
有计划开展地下水污染修复
建立健全地下水环境监管体系
三、地下水修复技术
根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4类,即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法等;化学技术包括有机粘土法和电化学动力修复技术;生物修复的方法有包气带生物曝气、循环生物修复、生物注射法、地下水曝气修复、抽提地下水系统和回注系统相结合法、生物反应器法等;复合法修复技术兼有以上2种或多种技术属性,例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术,综合各种技术优点,在修复地下水时更加有效。
3.1物理修复法
物理法修复技术是以物理规律起主导作用的技术,主要包括以下几种方法:水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等。其中屏蔽法、被动收集法多数应用在地下水污染物治理初期,作为一种临时控制方法。
水动力控制法
其原理是建立井群控制系统,通过人工抽取地下水或向含水层内注水的方式,改变地下水原来的水力梯度,进而将受污染的地下水体与未受污染的清洁水体隔开。井群的布置可以根据当地的具体水文地质条件确定。因此,又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注水井处形成一个地下分水岭,从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体;同时,在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水,在下游形成一个分水岭以阻止污染羽向下游扩散,同时在上游布置一排抽水井,将初期抽出的清洁水送到下游注入,最后将抽出的污染水体进行处理。
流线控制法
流线控制法没有一个抽水廊道、一个抽油廊道(没在污染范围的中心位置)、两个注水廊道分布在抽油廊道两侧。首先从土面的抽水廊道中抽取地下水,然后把抽出的地下水注入相邻的注水廊道内,以确保最大限度地保持水力梯度。同时在抽油廊道中抽取污染物质,但要注意抽油速度不能高,要略大于抽水速度。
屏蔽法
屏蔽法是在地下建立各种物理屏障,将受污染水体圈闭起来,以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆,在受污染水体周围形成一道帷幕,从而将受污染水体圈闭起来。
被动收集法
被动收集法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来,或将所有受污染的地下水收集起来以便处理的一种方法。
3.2化学法修复技术
有机粘土法
这是一种新发展起来的处理污染地下水的化学方法,有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量,从而加强原位生物降解,因此可以利用有机粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水层物质中含有的粘土,注入季铵盐阳离子表面活性剂,使其形成有机粘土矿物,用来截住和固定有机污染物,防止地下水进一步污染,并配合生物降解等手段,永久地消除地下水污染。
电化学动力修复技术
电化学动力修复技术是利用土壤、地下水和污染电动力学性质对环境进行修复的新技术,它的基本原理是将电极插入受污染的地下水及土壤区域,通直流电后,在此区域形成电场。在电场的作用下水中的离子和颗粒物质沿电力场方向定向移动,迁移至设定的处理区进行集中处理;同时在电极表面发生电解反应,阳极电解产生氢气和氢氧根离子,阴极电解产生氢离子和氧气。近年来电化学动力修复技术开始用以去除地下水中的有机污染物,这种方法用于去除吸附性较强的有机物效果也比较好。电化学动力修复技术非常适合作为一项现场修复技术,安装和操作容易,既可用于饱和土壤水层,也可用于含气层土壤,不受深度限制,不破坏现场生态环境。
加药法
通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂,如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液,添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。
渗透性处理床
渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层,一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟,该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质,受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应,生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有:a.灰岩,用以中和酸性地下水或去除重金属;b.活性炭,用以去除非极性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成离子交换树脂,用以去除溶解态重金属等。
冲洗法
对于有机烃类污染,可用空气冲洗,即将空气注入到受污染区域底部,空气在上升过程中,污染物中的挥发性组分会随空气一起溢出,再用集气系统将气体进行收集处理;也可采用蒸汽冲洗,蒸汽不仅可以使挥发性组分溢出,还可以使有机物热解;另外,用酒精冲洗亦可。在理论上,只要整个受污染区域都被冲洗过,则所有的烃类污染物都会被去除。
3.3生物法修复技术
生物修复是指利用天然存在的或特别培养的生物(植物、微生物和原生动物)在可调控环境条件下将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。微生物修复利用土著的、引入的微生物及其代谢过程,或其产物进行的消除或富集有毒物的生物学过程。
生物修复的方法有包气带生物曝气、循环生物修复、空气注射法、地下水曝气修复、抽提地下水系统和回注系统相结合法、生物反应器法等。由于深埋于地下,地下水生物修复技术的实施一般应结合污染的具体情况,采取不同的方法。
循环生物修复
对于受污染的地下水,可以向地下水层钻井注入空气,提供氧气,同时利用回收井,抽取地下水,进行循环,通过渗透,提供微生物需要的各种营养。从水井抽提地下水,还可以控制污染带的迁移。
地下水曝气修复
对于饱和带或者地下水,将压缩气体注入地下水饱和区,由于密度差等原因,空气会穿透地下水饱和区上升到非饱和区中,在上升过程中可使挥发性污染物进入压缩空气并被压缩空气带到非饱和区排出。
空气注射法
它主要是将加压后的空气注射到污染地下水的下部,气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解,这种方法主要是抽提、通气并用,并通过增加及延长停留时问促进生物降解,提高修复效率。
植物修复技术
植物修复技术是利用天然植物生长代谢原理吸收和降解水或土壤中的污染物,因其具有成本低、不破坏地质结构、适于大范围修复等优点,广泛用于土壤及地下水中的有机物、重金属、微量元素的降解。由于特定的超累积植物生长速度慢,受到气候、土壤等环境条件限制,很难得到广泛应用、目前大量研究集中在基因转移技术与植物修复的结合与应用以及植物修复的影响因素和植物修复的机理上。影响植物修复的因素主要有环境因素、污染物浓度、性质和根系分布等。
3.4复合法修复技术
复合法修复技术是兼有以上两种或多种技术属性的污染处理技术,其关键技术同时使用了物理法、化学法和生物法中的两种或全部。
(1)抽出处理修复技术
在处理抽出水时同时使用了物理法、化学法和生物法,是最常规的污染地下水治理方法。该方法根据多数有机物由于密度小而浮于地下水面附近,参照地下水被污染的大致范围,通过抽取含水层中地下水面附近的地下水,把水中的有机污染物质带回地表,然后用地表污水处理技术处理抽取出的被污染的地下水,为了防止由于大量抽取地下水而导致地面沉降,或海(成)水入侵,还要把处理后的水注入地下水中,同时可以加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。
(2)渗透性反应屏修复技术
PRB(permeable reactive wall technology,可渗透反应墙技术)是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复技术,它正在逐步取代运行成本高昂的抽出-处理(P/T)技术,成为地下水修复技术发展的新方向。目前在欧美已进行了大量的工程及试验研究,已开始商业化应用,并逐步取代运行成本高昂的抽出处理技术,成为目前地下水修复技术最重要的发展方向之一。
从广义上来讲,PRB是一种在原位对污染的羽状体进行拦截、阻断和补救的污染处理技术。它将特定反应介质安装在地面以下,通过生物或非生物作用将其中的污染物转化为环境可接受的形式,但不破坏地下水流动性和改变地下水的水文地质。可渗透反应墙如图1所示。
图1 可渗透反应墙示意图
PRB主要由透水的反应介质组成。通常置于地下水污染羽状体的下游。与地下水流相垂直。污染物去除机理包括生物和非生物两种.污染地下水在自身水力梯度作用下通过PRB时,产生沉淀、吸附、氧化还原和生物降解反应,使水中污染物能够得以去除,在PRB下游流出处理后的净化水。它要求捕捉污染羽状体的污染物的“走向”,即把可渗透反应墙安装在含有此污染物羽状体地下水走向的下游地带含水层,从而使污染物顺利进入可渗透反应墙装置与反应材料进行有效接触,使其污染物能转化为环境可接受的另一种形式,实现使污染物浓度达到环境标准的目标。此法可去除地下水溶解的有机物、金属、放射性物质及其他的污染物质。
(2)注气-土壤气相抽提(AS-SVE)技术
注气-土壤气相抽提技术室空气扰动技术及土壤气相抽提技术的结合,空气扰动技术(或称空气注入技术,air sparging,AS),其作用介质是饱和区土壤,通过将空气或氧气注入到受污染的含水层中,被注入的空气在土体缝隙中发生水平或垂直移动,使污染物与土壤发生剥离反应,从而通过挥发作用清除掉土壤中的挥发性和半挥发性有机物。注入的空气会将污染物扩散到非饱和区,因此常结合土壤气相抽提技术(soil vapor extraction,SVE)去除包气带中的气相污染物。土壤气相抽提技术是通过特制的抽提井,利用抽真空产生的动力迫使土壤气体发生流动,从而将土壤中的挥发性和半挥发性有机物驱出,达到清除土壤气体中的挥发性有机物的目的。对于以挥发性有机物为主要污染物的场地,SVE是应用最为广泛的工程修复技术,可进行原位或异位处理。
目前, 发达国家已经将其与相关的修复技术结合起来, 形成了互补的增强技术。国内研究起步较晚, 实验室土柱通风实验的研究目前已做了不少工作, 但对场址调查、现场试验性测试、中试研究工作做的不够。
(3)各复合修复法的优缺点
四、地下水修复工程典型案例
4.1国外地下水修复工程实例
(1) Regenesis公司工程实例
加利福尼亚洲的一个名为Regenesis的基础公司研制出一系列从地下水中快速降解和分离污染物的产品,其降解速度远大于固有衰减。其中最有名的产品是氧释放化合物(ORC)和氢释放化合物(HRC),它们能有效地促进燃料、溶剂和许多其它类型地下水污染物的固有衰减。在世界范围内已有9000多个项目正在使用这两种产品。
Regenesis公司产品的优势在于,通过使用工业标准钻机和设备可进行场地修复。可通过使用不同的技术进行场地修复,如直接推进注入和钻孔回填。其它方法包括坑道和过滤保护套应用,最普遍的使用方法是直接注入。这种应用过程包括用中空钻杆把液态ORC和HRC化合物直接泵入处理区。该方法简单、快捷、有应用价值并可在多个位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物应用于更难达到的位置,包括一些裂隙基岩或邻近大型建筑物的地下污染区。在这些位置常需要特殊的设备,如定向钻进钻机和在有效位置使用双层封隔器。实际上,在水平/定向钻进应用中也可把ORC化合物用作钻探泥浆。
在美国华盛顿第四平原服务站,由于其地下石油储蓄罐泄漏而产生了大量BTEX化学物质,包括易挥发的单芳香碳氢化合物、甲苯、苯乙烷和二甲苯,通常在汽油和其它石油产品中可发现这些化学物质。地下含水层主要由沙子和砾石组成,这表明在这些污染物中进行的自然生物降解速度会很慢,通过提供额外的氧可加速自然生物降解过程。最高管理者决定使用ORC化合物来增强生物降解速度,因为ORC化合物在6个月内预期的降解了含水层中超过50%的污染物。在此修复过程中通过15个土壤钻孔用ORC化合物对污染羽进行降解。每个钻孔被回填60磅的ORC浆液,150天后整个BTEX污染羽被降解58%。使用ORC化合物的成本为4万美元,而使用常规的泵抽-处理系统需要约25万美元。
在美国加利福尼亚洲Hollister的一个军工厂,其地下含水层受到多种化合物的污染。其中主要污染物为高氯酸盐-火箭推进剂的主要成分,从健康角度来看它能损坏甲状腺功能;六价铬(铬-6),它是一种人们公认的致癌物;冷却剂1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷,它是一种能损耗大气臭氧层的环境污染物。其含水层主要由粉砂组成,地下水以每天约0.07英尺的速度向西北方向流动。在探索研究中通过25个注入点把600磅的HRC化合物注入污染区。取样网覆盖面积约为1200平方英尺。对其监测79天后发现高氯化物浓度被减弱88%,而六价铬几乎被完全降解。
一个由俄勒冈州环境质检部门管理的清洁区,其地下水中PCE浓度达到10万微克/每升,这表明在该地区存在DNAPLs残留物,在该位置通过5个定向注入点把700磅的HRC-X注入地面,通过水井JEMW-4来监测HRC-X化合物的影响效果,结果清楚地表明HRC-X化合物促进了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC-X化合物处理DNPALs残留物的总费用为2万美元,通过使用直接注入技术把HRC-X化合物注入含水层。无需昂贵的现场设备、相关工作和维修与保养费用。目前,在英国和一些欧洲国家已有很多项目正在使用Regenesis公司的产品,它能有效地促进或加速自然衰减过程。当使用正确时能有效地加速降解速度。
(2)Orica公司澳大利亚 Botany地下水处理项目
Orica公司采用抽出处理修复技术建立地下水污水处理厂对地下水进行处理,利用空气吹脱法去除氯代烃类,并用热氧化技术处理尾气;吹脱后的污水采用常规污水处理法进行处理,部分出水采用反渗透技术对出水进行回用。该项目建设期两年,总花费1.67亿美元,每天处理水量为6000m3。该项目于2007年正式运营,其基本流程见下图:
该处理工艺的核心——地下水污水处理厂平面布置图如下图所示:
其工艺流程图如下:
4.2国内地下水修复工程实例
(1)常化厂地块污染场地土壤及地下水修复工程项目
项目建设地点位于常州市天宁区南部中吴大道以南,和平中路以东,大通河以北,龙游河以西,投资总额1亿元人民币,项目总占地面积100公顷,其中需要修复的两个区域是原常化厂厂区和原实验工厂厂区,共需修复土壤面积24600平方米,污染土壤总量13.7万吨,需修复地下水面积71300平方米,共需抽取污染地下水总量为62万立方米。
该项目2009年至2010年上半年开始实地调研,对土地进行分区布点,提取土壤和地下水样本,摸清土地污染程度和范围。在完成科学实验后,制定出相应的治理方案。2010年9月正式启动常化厂污染场地土壤及地下水修复工程,工程实施过程中首先掘地2-6米,把污染区约33万吨的土壤全部移走后,重新以优质的新土填充。其次,抽出60万立方地下水,进行深度处理后,再回灌地下,确保不影响地质结构,2012年底修复工程结束。
(2)广华新城地下水污染治理工程项目
2012年8月6日,五建承建的国家首例地下水污染治理工程——中央国家机关公务员住宅建设服务中心广华新城地下水污染治理工程项目开工。此次地下水污染治理项目是我国尝试性大面积地下水污染治理的先河,工程施工工期为730天,目前尚未完工。
五、地下水与地表水的联合运用
5.1水资源的联合运用
为促进一个流域、地区或灌区的水资源供需平衡,对地表水和地下水进行合理的统一开发利用和管理。在农田灌溉中,联合运用的主要形式是井渠结合。有些地区兴建了大规模的引水、调水工程,与原有的井灌区联成一个系统;而在一些大型自流灌区,由于地表水资源不足,又在灌区进行机井建设。美国加利福尼亚州的中央河谷、巴基斯坦的印度河平原、印度的恒河平原和中国的黄淮海平原,都是大面积地表水和地下水联合运用的地区。
水资源联合运用的优点
①调蓄地表径流。利用含水层的蓄水功能,蓄存丰水时期的多余地表水量,供枯水时期使用。
②改善地下水质。调蓄地表径流水量,对含盐量较高的地下水可以起到稀释作用。巴基斯坦和以色列的一些灌区,曾采用这样的方法减少地下水的含盐量。中国黄淮海平原的黑龙港地区,对浅层矿化地下水也进行过"抽咸换淡"。在荷兰,还把夏天温度较高的水回灌地下,到冬天抽出灌溉对水温要求较高的温室花卉和蔬菜。
③调控地下水位。大型水库和灌区的兴建,增加了对地下水的补给,引起地下水位升高,导致灌溉土地渍涝和次生盐碱化。在这些地区,开采利用地下水可降低地下水位,配合地面排水,进行旱、涝、盐碱综合治理;但地下水超量开采会引起地下水位下降,使水井建设费用和抽水费用增加。长期超采会形成大面积地下水位降落漏斗,招致地面沉陷和滨海地区海水入侵等危害。在这种情况下可引进地表水,以减少地下水开采量,并对地下水进行回灌,以调控地下水位。
5.2水污染物总量联合控制
流域水污染物总量控制作为水资源保护管理的重要途径,正逐渐受到广泛重视。地表水与地下水作为水资源系统的重要组成部分,两者之间相互转化,密切联系,即要实现地表水与地下水污染防治的密切结合,做到统筹规划,统一评价,整体保护。开展地表水与地下水污染物总量联合控制应用研究,对从整体上保护流域水资源和水环境具有重要意义。
广东省环境科学研究院以郑州市为研究对象,从地表水与地下水联合水功能区划分、环境容量核算、污染物总量联合控制、水污染防治对策与措施4个方面入手,把地表水系统与地下水系统联合起来开展水污染物总量控制研究。研究认为:地表水与地下水作为水资源系统的重要组成部分,两者之间相互转化,密切联系,需要统一管理和保护,为保障郑州市水污染物总量控制目标的实现,须采取工程与非工程措施进行有效控制。
参考文献
[1] 全国地下水污染防治规划(2011-2020年)
[2] 中国地质调查局.中国地下水资源与环境调查报告.2005
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