污染防治技术第儿卷第期年月我国地下水中硝酸盐污染防治及水源保护区划分以 ! 徐芳香陆雍森同济大学环境工程学院上海罗雌罗 ! 摘要介绍了地下水中的硝酸盐的污染现状主要来源以及危害并针对污染提出了硝酸盐的去除方法最后提出结合风险分类划分水源保护区的方法对区域地下水进行综合防治关键词地下水硝酸盐污染脱氮风险管理“〕邓 田、飞 川 ! ,二瓦对,铭司 侧 飞〔盆川 加你地五 ! 曰地下水中硝酸盐污染现状地下水由于深埋于地下受人类活动的影响较小受随着经济的大力发展大量作为饮用水和工业污染相对较轻些在浅层地下水开发利用中无论用水水源的地表水水体受到严重污染水质恶化而是工业发达国家或发展中国家硝酸盐本文指硝酸达不到使用标准人们生活水平的提高又促使对饮盐及亚硝酸盐对地下水的污染已成为一个重要环用水水质的更高要求于是人们转向了清洁”的地境问题在一些国家和地区硝酸盐的污染已相当严下水源在美国地下水提供了一半以上人口的饮重我国早在年代对全国个大中城市一用水源工’〕在我国据对北京天津上海个省市年的水质监测数据就表明有个城市地下水受到和桂林常州海口等个主要城市的统计有一半严重污染占个城市地下水受轻度污染占以的城市是以地下水为主要饮用水水源特别是仅有个城市地下水资源未受污染我国地我国北方干旱地区大部分饮用水和工业用水来源下水普遍的水质问题是硬度硝酸盐等超标目前于地下水虽然硝酸盐超标不是很严重但这些硝酸盐可以在我国取用地下水的许多城市和地区由于过量地下水中持续几十年并且随着污染的逐渐加重积开采不仅面临地下水枯竭导致海水人侵破坏地面累越来越多而可能至很高浓度因此必须给予足够设施和引起地面沉降等问题而且很容易被人们所的重视我国地下水质量分类指标见表美国环忽视的是随着地表水水质的恶化原先认为清洁的保局规定水中硝酸盐含量最高限 几乒’几地下水主要是浅层地下水也逐渐受到污染深层表我国对氮指标的水质分类工类类班类类类硝酸盐以计簇毛毛毛亚硝酸盐以计落簇蕊镇 注集中式生活饮用水水源要求班类以上硝酸盐的主要来源含氮矿石堆场大气沉降是氮的主要来源施人土地下水污染的途径各不相同有些主要来自于壤的氮肥处置不当的牲畜粪便和露天矿石中的氮补给水源的受污染的地表水水体有些地区主要来进人土壤中被大气降水或灌溉水的淋滤后在土壤自于被污染的雨水径流或农田灌溉水的渗人还有中很容易反应变成硝酸盐硝酸盐易溶于水随径流的来自于水质较差的人工回灌水等地下水中硝酸流人地表水中或直接渗人地下水中圈盐主要来自于工业含氮废水农田排水生活污水在非农业地区硝酸盐污染主要是由于未经处暴雨径流和大气沉降理或处理不完全的工业含氮废水城市生活污水城在农业地区农田施用的化肥养殖场牲畜粪便市暴雨径流排人日益严重的富营养地表水中逐渐我国地下水中硝酸盐污染防治及水源保护区划分徐芳香陆雍森渗人到地下水中还有城市地区的草地园林高尔夫球场等处也会由于施人的大量化肥的流失而污染地下水用目前用于去除硝酸盐的方法主要是物化方法和生物脱氮技术另外随着城市的发展大型电厂汽车和其物化方法主要有蒸馏电渗析离子交换及反他交通工具产生的大量氮化合物排人大气中这些氮化合物与大气中的凝结水或雨水反应生成硝酸盐随降雨或霜露等沉降也会渗人地下水中产生污染渗透低但是这些方法不是使用成本过高就是效率较另外蒸馏电渗析离子交换及反渗透是将硝酸盐集中于介质或废液中而去除的硝酸盐又毫无变化地返回环境中生物脱氮主要是利用自然环境中的微生物或投加的专用微生物在人为促进条件下进行反硝化使硝酸盐的危害硝酸盐本身对人体并没有危害但在人体内经硝酸盐还原菌作用变为亚硝酸盐亚硝酸盐可以对人体健康构成威胁力展亚硝酸盐与血液中的血红蛋白之最终转化为氮气物的过程反硝化实际上是硝酸盐作为反反应形成高铁血红蛋白从而影响血液的氧传输能硝化菌呼吸链的末端电子受体而被还原为气态氮化婴儿胃内酸度很低有利于硝酸盐还原菌的发因此若婴儿特别是一个月的婴儿饮用了含因此要使生物反应顺利进行必须为其提供合适的电子受体此类物质有甲醇乙醇甲酸乙酸葡萄糖纤维素蔗糖以及硫氢等高硝酸盐的饮用水就很容易导致血液中的氧水平很生物脱低而窒息而死亚硝酸盐还能与胺酞胺在一定条氮有原地生物脱氮和反应器生物脱氮闭件下反应生成亚硝胺和亚硝酞胺它们是高度致原地生物脱氮就是在取水井周围设置注射井等癌致畸致突变的物质可诱导肠道脑甲状腺骨骼神经系统等肿瘤设施在注射井加人基质形成有利于反硝化的环境而促使生物脱氮的进行我国林县食道癌发病区就与等提出的饮用水中亚硝酸盐氮含量过高有关据报道在农原地生物脱氮示意图见图圈布设氧化井以取水井为中心沿村的饮用水源中硝酸盐浓度超过过几就会大不同直径的圆周挖两圈注射井外圈布设还原井内在向还原井投加含碳有机物作为基厅淋巴瘤的风险闭大增加记此外亚硝酸盐含量过高会干扰肌体对维生素质时用泵使相邻的两眼还原井中的地下水循环以保证均质的利用导致维生素缺乏症而且可导致血质补加基质的地下水在从还原井流至氧化下降抑制中心迷走神经导致心动过速井的过程中完成脱氮将氧化并内的脱氮水泵人充地下水硝酸盐的去除技术对大面积被污染的地下水要彻底解决的一种方氧池脱除氮气并用氧饱和氧饱和的脱氮水回灌至临近的氧化井中使残留的亚硝酸盐得以氧化法是抽取被污染的地下水进行治理后再回灌至地下蓄水层但很显然这种方法的费用太高而不能推广原地生物脱氮的应用中硝酸盐去除效果相 当明显一般是对取用的那部分水进行治理达标后使了门公例护取水井乃认一之、。。了取水井氧化井还原井投加基质潜水泵充氧池脱氮水图司原位生物脱氮流程图原位生物脱氮虽然基建费用低操作简单然而不加基质时自然生物脱氮很慢难以有效去除地下件较好的场合反应器生物脱氮是利用人工的生物反应器强化生物脱氮的方法蓄水层中的硝酸盐而外加基质又很难均匀分布于地下蓄水层效果难以控制一般仅限于某些地质条主要有固定床生物脱氮技术流化床生物脱氮生物脱氮工艺以及荷兰污染防治技术第卷第期年月开发的硫石灰石生物脱氮工艺反应器生物脱氮为合理有效的方法应该是采用污染综合防治因为高效低耗的特点但建设管理费用较高操作复杂一旦地下水被污染要治理相当复杂费用十分昂而且处理后的水必须经过杀菌消毒处理后才能使贵在许多地区甚至是不可行的用对地下水进行综合防治可以参照美国的另外目前还有一些利用区域的地形将大量使等的地下水可能受污染的风险分类方法对不用氮肥有机肥的农业地区与水源取用区之间的地同区域的地下水进行风险分类风险程度高的地区带作为缓冲区在缓冲区地带人工强化种植根系发易受污染这种方法首先收集各个区域的对地下水达硝酸盐吸附吸收效果好的植物利用缓冲区土硝酸盐浓度影响较大的氮负荷人口密度壤中细菌的反硝化作用及植被的吸附吸收来去除土壤渗透性及森林与耕地面积之比地下水中的例硝酸盐如等人研的数据然后将氮负荷人口为氮究在沿海平原农业区利用缓冲密度归类区脱氮取输人因子土壤渗透性森林与耕地面积之比归类为得了较好的效果当然这种方法的应用需区域的地下蓄水层的易污染性规定氮负荷人口密度土水文地质条件气候温度等适宜,〕壤渗透性森林与耕地面积之比的临界值将区域按硝酸盐污染综合防治管理和水源保护区划分下列标准划分成四类‘〕见表上述方法都是针对已被污染的地下水而言更表氮污染的风险评价氮输人因子含水层的易污染性风险程度氮负荷人口密度土壤水力特性森林与耕地掩八川辛人乃尹面积之比 高NL>2100或PD>386SDC(2.5且R(0.3较高NL>210或PD>386SD以妻2.5或R0.)3较低NL毛210且刊)迄386SDC<2.5且R<0.3低NL镇2100且P】)廷386SD以)2.5或R》0.3其中:(l)氮负荷主要是针对农业地区的氮输到取水口时浓度降到水质标准以内;º为意外污染人主要是化肥养殖场牲畜的粪便等以及大气沉降事故提供足够的清除时间;»保护地下水补给源不等;受污染结合当地水质污染物排放情况将位于地(2)人口密度主要是考虑非农业区人口带人的下水取水口上游及周围直接影响取水水质(保证病生活污水化粪池花园各种草地施用的肥料等;原菌硝酸盐达标)的地区可划分为水源一级保护(3)土壤渗透特性按照四类从渗透性好的土壤区到渗透性差的土壤分为A类其中A=1对位于水源一级保护区以内尤其是硝酸盐污二2二3土壤渗透特性反应土壤表面氮输染风险高的地区进行重点防治:削减地区内工业污入渗人地下的能力;染点源的排放量提高城镇污水处理厂污水处理设()4森林面积主要指自然和各种人工森林包括施的脱氮能力;改变农业地区土地的利用类型提高牧场的林地耕地包括庄稼用地干草地果园葡萄森林与耕地面积之比并且加强地区的氮肥有机肥园牧地等森林与耕地面积之比大可以有利于反等氮源的管理根据当地实际情况合理有效施肥硝化植被吸收氮源平衡施肥施用一些有助于氮肥吸收的钾肥磷肥等在我国可以参照上述方法对地下水污染进行以提高氮肥的利用率尽量减少地区的氮输人以减预防性管理首先是依据氮输人因子和含水层的污少渗人地下水中的氮量另外对地下水水源已经染性确定一个地区地下水层受硝酸盐污染的风险程污染的地区要重点投人资金进行治理度再根据区域的水文地质条件地下水取用情况按将一级水源保护区以外的影响补给水源水质照我国国家环保局颁发的《饮用水水源保护区污染保证其他地下水水质指标的一定区域划分为二级保防治管理规定》设置地下水水源保护区:通过水土护区在二级保护区内进行合理的工业农业布局净化能力试验获得污染物尤其是硝酸盐在地下水二级保护区主要考虑保护补给水源介质中迁移转化规律后根据对取水水源水质影响目前对我国来说需制订完善的地下水环境质程度大小在取水区周围划分水源一级二级保护区量标准我国还存在农业地区肥料单一化氮肥利水源保护区划分的原则为:¹必须保证在污染物达用效率很低(只有30%技术先进国家达68%)一22我国地下水中硝酸盐污染防治及水源保护区划分徐芳香陆雍森些地区的氮肥使用过量等问题另外我国许多地区森林面积逐年减少森林和耕地面积比偏小;土地利用又相当不合理一849....PCC肠i以la”frods.W-tr(艰ellReNiater在一些地方引用未经处理的污水movalin灌溉农田不仅造土壤中重金属累积也导致地下水中硝酸盐污染在许多地区地下水过量开采地下.FThala裂艾〕outon与1PlliWe、vstaatreStabilizatinoPon一136ert犯n豁lCaRes.水位大幅度下降而人工回灌的水量不足水质较差引起地下水水质的进一步恶化ucefe、vateorWar肠rtsDeat巴litrifiion.Water一60ea这些问题的解决不仅要依靠科技力量更依赖于环保意识的提高能花大力气解决否则后果是十分严重的..LADesi~nanritirtrr-)唱enTr田lspndTaanstfoRecievngiWsatweatSha只有充分认识地下水的重要性及污染的严重性才eharge:AsnollwoM参考文献.~ehna翻玫leeqAuifereh.WaterRcreRe-A伽P~p一285。公s-孙彭力等.氮素化肥的环境污染.环境污染与防治环境污染与防治l氏1llrdTNolnaa一42aaaeC司Stt巴ANtinlP巧peo,eechlQgy友即&Tenotiev.nEviorexnalt郑平等饮用水的生物脱氮.一2236一352H.P.L.and15IteturtlctsfoFeWelowR即Pr曳1Effeaea.at.thwreRes豁11DePWill~et.al.a面n徐芳香硕士研究生发表论文1篇收稿日期19990动态新加坡首个海水淡化厂将动工新建据报导新加坡第一个海水淡化厂的研究工作已经完成0023年到2005年能建成()年可展开预计在公元年将进行招标建造工作预计200这个坐落在新加坡西部大士的海水淡化厂建成后每天将能生产13600立方米的饮用级水新加坡是个淡水贫乏的国家目前每天须耗用淡水126万立方米左右大部分来自马来西亚的柔佛河及士古来河不过这两条河流的水量也要视气侯而定一般来讲新加坡国内水源最高能应付每天一半的供水为应付食水短缺第一海水淡化厂预计投资约10亿新币除此外新加坡也在积极开拓其他水源如收集地面雨水及进口开拓印尼的水源等罗耀宗)新型节能环保去油荆研制成功最近马来西亚有关企业在中国技术人员帮助下开发研制出一种节能又符合环保的低碱低(无)毒常温快速去油除蜡剂很适合常年气温<10℃的条件下使用些有毒易燃的有机溶别溶液无需加热能迅速安全地去除各种动植物油矿物油等在一定程度上可取代某各种油污在室温条件下可在数十秒钟至20分钟之内除尽对衣物及皮肤基本无伤害且无毒无味便于废水处理目前该L飞及LS系列(碱中酸性)去油剂已逐步推广使用并有意不久打入中国市场罗难宗)会议信息今秋召开,99水处理技术研讨会’”中国化工学会工业水处理专业委员会将于今年秋召开水处理技术研讨会会议将对给水锅炉水冷却水工业废目前水和城市污水等处理技术以及水处理设备药剂监测分析等新成果进行学术交流已开始征文中国化学工业水处于忠民)::理专业委员会地址天津市丁字沽三号路815号邮政编码30013:2电话02:联系人纪永亮