环境化学论文 篇一
饮用水消毒副产物的危害及去除途径
【摘要】饮用水水质一直是社会关注的焦点，而液氯消毒已100年以上的历史，由于其经济有效，使用方便，在传统净水流程中，一般采用液氯预氧化和消毒工艺。然而，自从发现了氯消毒能产生三卤甲烷（ THMs） 、卤乙酸（ HAAs） 等“三致”化合物以后，对氯和氯的衍生物消毒所产生的副产物及其危害越来越引起人们的担忧。控制饮用水中的消毒副产物、积极寻找替代氯的消毒方法和消毒剂，已成为供水界的首要任务之一。 【关键词】氯化消毒 消毒副产物 影响因素 三卤甲烷
ABSTRACT
Drinking water quality has been the focus of attention, and chlorine disinfection have been more than 100 years of history, because of its cost-effective, easy to use, in the traditional purification process, the general pre-oxidation and chlorine disinfection process. However, since the discovery of chlorine disinfection to produce trihalomethanes (THMs)， haloacetic acids (HAAs) and other “three letter” compound after its harm to derivatives byproducts of chlorine and chlorine disinfection arising more and more people concerns. Control disinfection byproducts in drinking water, and actively looking for alternative chlorine disinfection methods and disinfectants, has become one of the priorities of the water supply sector.
Keywords：ChlorinationDisinfection byproductsFactorsTrihalomethanes
中氯化消毒副产物进行了全面详查，发现氯
1饮用水中的消毒副产物 1.1 消毒副产物的发现及危害
1.1.1 副产物的发现
氯为人类控制水致传染病起了十分重要的作用。但自1974 年荷兰的Rook等人从氯化后的高色度水中检测出三氯甲烷以来，对饮用水氯化消毒副产物的研究成为国际给水界特别是美国研究的重点。20世纪80年代中期，另一类非挥发性消毒副产物卤乙酸的发现，引起了美国 EPA 的高度重视。1989 年对美国35个主要水厂
化副产物中三卤甲烷所占比例最大，卤代有机酸次之，此外还检测出了卤代乙酸（ HANs） 、卤代酮（ HKs） 及氯酚等多种难挥发性的有机卤代物。
随着检测技术的进步，在饮用水中还发现了其他消毒副产物。目前已确定的消毒副产物有: 三卤甲烷、卤代乙酸、卤代氰、卤代酮、卤代醛（ HATs） 、卤代酚（ HHBs） ，强致突变物 3- 氯-4（ 二氯甲基） -5- 羟基-2（ 5H） - 呋喃酮（ MX）等。 1.1.2 消毒副产物的危害世纪 70 年代中期，人们对卤代有机物的危害就有了比较深刻的认识和研究，通过对某些癌症的发病率及其病源学关系的调查分析和大量的动物试验研究，发现饮
用水中的卤代烃类化合物是多种癌症的致癌因子。据美国、日本、加拿大、挪威、芬兰等国的研究，在有机卤代物含量较高的饮水区域，其胃癌、肝癌、膀胱癌等发病死亡率明显增高。1981 年在氯漂白纸浆水中发现了MX（间二甲苯），经过近年来各国科学家对氯消毒饮用水的深入研究发现MX是迄今为止氯消毒自来水中发现的最强的致突变物质之一。国人杨觉雄在1998 年的国外医学卫生学分册译文中就报道MX对大鼠有致癌性。WHO已将MX列入饮用水潜在致突变物，但可能由于缺乏充足的毒性数据，加之分析困难，目前还没有国家或组织规定MX的限定值。通过试验研究二氯乙酸（ DCA） 和三氯乙酸（ TCA） 对DNA的损伤效应，结果表明二氯乙酸和三氯乙酸可以造成哺乳动物细胞DNA链断裂损伤，其致癌作用通过损伤DNA引发，均可能属遗传毒性致癌物。另外，这些消毒副产物除致癌外，还会引起人们的肝中毒、神经中毒、代谢紊乱等危害。
1.2 消毒副产物的形成及影响因素
饮用水消毒副产物是指消毒剂与饮用水中含有的天然有机物，两者反应生成的化合物，即消毒剂+母体化合物（ NOM）→DBPs。影响饮用水DBPs生成的因素较多，其中原水中有机前驱物的种类和浓度是其生成的决定性因素。DBPs的前驱物主要是水体中的腐殖酸（ HA） 、富里酸（ FA） 和其他天然有机物。酚类、苯胺、氨基酸等小分子有机物和藻类及其代谢产物等， 也是原水中前驱物质的重要来源。一般地表水污染严
重，污染物种类多，生成的副产物的种类及浓度远远高于污染较轻的地下水。此外，加氯量、消毒程序、氯接触时间、余氯量及源水的pH值和水温均影响DBPs的生成。饮用水中消毒副产物的控制方法
目前， 饮用水中消毒副产物的控制方法主要从 5 个方面考虑:
（ 1） 从源头控制， 加强水源水的保护； （ 2） 采用替代消毒剂和消毒方法； （ 3） 去除消毒副产物的前驱物质； （ 4） 去除消毒过程中已产生的消毒副产物； （ 5） 制定严格的饮用水水质标准。
2.1 加强水源水保护， 减少水源污染
我国水污染状况严重，作为饮水水源的水环境也已遭到严重的破坏。因此，加强水
源环境保护是防止有机物污染的关键环节。只有保证作为水源的水库、湖泊等水环境的安全， 才
会降低出厂水中DBPs的种类和数量。因此，加强水源地环境保护，改善水源水质是降低 DBPs 含量的根本措施。
2.2 替换消毒剂和消毒方法
2.2.1 二氧化氯（ ClO2） 消毒
二氧化氯具有广谱杀菌能力，它对水中病原微生物的灭杀作用通常强于氯，且其消毒效果基本不受pH的影响；同时，还可以
去除水中的多种有害物质，如铁、锰、硫化物、氰化
物和亚硝酸盐等。二氧化氯最大的优点是在净水过程中基本不生成有害的卤代有机物，世界卫生组织将其安全性列为AⅠ级，美国将其列为可替代氯的消毒剂。通过研究发现氯消毒产生的急性毒性明显高于二氧化氯消毒，氯消毒在一定程度上增大了污水的遗传毒性，而二氧化氯消毒在一定程度上降低了污水的遗传毒性。湖南冷水江自来水公司采用二氧化氯消毒后，出厂水中的三氯甲烷、四氯化碳的含量比采用液氯消毒时要低。但二氧化氯及其副产物也有毒性，二氧化氯在管网中比氯更容易消失。 2.2.2 臭氧（ O3） 消毒
臭氧作为消毒剂的主要优点是不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强，而且臭氧已经广泛应用于控制三卤甲烷和其他消毒副产物。但近年来有关臭氧的副作用
也引起人们的关注，而且臭氧在水中不稳定、易消失，因此臭氧很少作为唯一消毒剂。 2.2.3 氯胺消毒
氯胺的氧化能力比游离氯弱得多，但它产生的消毒副产物却少得多。焦中志等人在研究氯胺对消毒副产物得控制中发现，将氯与氨氮的比值降至5，能够使单独氯消毒所生成的消毒副产物减少89%，而二溴一氯甲烷也不再检出。另外，消毒副产物的生成量与氯胺的投加量呈很好的线性关系，接触时间对消毒副产物的生成量影响很小，pH 升高至 8，消毒副产物的总量比 pH 为 7 时减少 82.3%，而一溴二氯甲烷不再检出。通过研究发现， 消毒副产物的浓度及其含溴的程度基本上随着 pH 降低、Cl2∶N 升高而
增大。但是，据伊里诺斯大学粮食科学系的遗传毒理学家 Plewa J Michael 说，最近发现的一种氯胺消毒副产物是迄今发现毒性最大的。
2.2.4 高锰酸钾（ KMnO4） 消毒
高锰酸钾也具有较强杀菌能力，通过试验证明，高锰酸钾复合药剂与粒状活性碳联用处理技术是一种高效、经济的除污技术， 能够有效地去除水中有机物，尤其是水中的卤代有机物及其前驱物质，这样就充分保证了饮用水的安全性。高锰酸盐复合剂氧化腐殖酸会增加腐殖酸氧化过程中三氯甲烷的生成量及水样的卤代活性，使其与氯的反应速度加快；另外，高锰酸盐复合剂氧化与混凝相结合，在不同的投量下，都会降低三卤甲烷的生成量，因此该工艺可以很好的保证饮用水的化学安全性。 2.2.5 紫外光（ UV） 消毒
利用紫外线杀灭水生传染病菌的优点已得到广泛认可，目前很多工业都将紫外线技术应用到水处理系统中，最新研究表明，紫外线不仅可以杀菌消毒，还可以消除臭氧、降低总有机碳量、解除余氯、用于冷却塔消毒。用紫外光进行饮水消毒的效果与紫外线在水中透射能力有关， 水中的悬浮物质、溶解性有机物和水分子对紫外线都有吸收作用。因此，当水中悬
浮物浓度较高时，消毒效果不是很理想。另外，紫外光灯管的功率和寿命是影响处理成本的重要因素。
2.3 去除消毒副产物的前驱物质
在饮用水的消毒过程中，原水中的有机
物对副产物的产生起着及其重要的作用。消毒副产物的前驱物质主要是水体中的腐殖酸、富里酸及其他天然有机物。目前去除这些前驱物 质的方法有：
（ 1） 强化混凝法。强化混凝法， 即应用混凝的原理有效地去除水中某些前驱有机物。地面水中三卤甲烷的前驱物质主要是腐殖酸和富里酸，它们与水形成大分子胶体溶液，经混凝 处理可有效地去除。
（ 2） 活性炭吸附法。活性炭是一种良好的水处理剂，能有效地去除水中有机物，是控制合成有机物三卤甲烷和卤代乙酸的有效方法。在国外，生物活性炭（ BAC） 过滤十分流行，既利用了活性炭的物理吸附作用，又使其表面生长的微生物膜对有机物的生物产生氧化降解作用，其去除污染物量大大提高，其中对烷烃类有机物去除效率最高，但出水浊度大，处理费用高。（ 3） 膜过滤法。膜过滤可分为纳滤（ NF） 、反渗透（ RF） 、超滤（ UF） 、微滤（ MF） 四种。水中腐殖酸类的分子量相对较小，分子量变化范围在 100～1000Da，而纳滤膜截留的分子量为200～1000Da，在去除水中有机物的同时可保留对人体有益的无机盐离子，所以去除效果最好。但膜的使用寿命短、易污染、难清洗和成本高限制了该技术的广泛应用。
（ 4） 生物氧化法。生物氧化法是指借助于微生物的新陈代谢作用去除水中的污染物。水中的有机物分为可生物降解的有机物和难生物降解的有机物。生物氧化技术能将可生物降解的有机物分解成稳定的无机物，以削减消毒副产物前提物的含量，特别对氨
氮的去除率可达 70%～90%，对铁锰的去除效果也较好。该法经济有效、副作用小，是一项行之有效的预处理技术。
（ 5） 化学氧化法。化学氧化法是利用氧化势能较高的氧化剂 ( 如 KMnO4、O3、H2O2
) 等，或光子与氧化剂、催化剂作用（ UV- O3、UV- H2O2、UV- TIO2） 及氧化剂之间相互作用（ 如 O3-H2O2） 产生的强氧化性的自由基作用，达到氧化分解有机物的目的，但可能引起二次污染，且运行费用较高，尚难推广。
（ 6） 组合工艺。组合工艺对有机物的去除有良好的作用。例如，采用臭氧化—生物活性炭（ O3/BAC） 深度处理工艺去除水中消毒副产物前质的试验。结果表明，该工艺能够有效去除水中消毒副产物前质，可控制氯化消毒副产物的生成，其中臭氧化对三卤甲烷前质和卤乙酸前质均具有很好的去除效果，生物活性炭对卤乙酸前质表现出较好的去除效果，但对三卤甲烷前质的去除效果有限。O3- UV 深度处理工艺对原水中总有机碳的去除效果要比单独使用 O3或 UV 好得多。采用预臭氧氧化技术与陶粒生物滤池组合工艺去除原水中消毒副产物的前驱物，试验结果表明，该工艺对二氯乙酸前驱物质有一定的去除作用，对三氯乙酸前驱物质的去除效果显著，但对三卤甲烷前驱物质的去除效果不佳。
2.4 去除已生成的消毒副产物
根据水中生成的消毒副产物的物理化学性质，采用不同的方法将它们从饮用水中
除去，也是控制消毒副产物的方法之一。（ 1） 膜分离技术。膜分离技术的反渗透（ RO） 和纳滤（ NF）在饮用水处理中呈现强劲的发展趋势。研究证明，两种膜对致突变物的去除率都很高，都能使污染物致突变性检测（Ames 试验）呈阳性的水转为阴性，NF对TOC的去除率约为90%，对可同化有机炭（ AOC）的去除率为 80%。因此，膜分离技术作为一种去除有机物和微生物的新工艺对给水处理产生重要影响。
（ 2） 活性炭吸附。有研究报道，采用粉末活性炭去除饮用水中三卤甲烷和四卤化碳，三卤甲烷去除率为50%，四卤化碳去除率为10%左右。而活性炭纤维（ ACF） 对三卤甲烷和四氯化炭的吸附效果比粉末性活性炭更好，更适合于饮用水深度处理。
（ 3） 曝气法。曝气法包括吹洗法、摇动法、跌水法和煮沸法， 其中摇动法效果最差，煮沸法的消除率最高，这是由THMs的物理性质决定的。由于煮沸法适用少量饮用水的情况，从实际应用角度看吹洗法和跌水法较好。
2.5 制定严格的饮用水标准
为了控制饮用水消毒副产物，各国都制定了严格的标准。1975年美国确定三卤甲烷浓度的上限值为100μg/L。目前，美国准备分两阶段降低饮水中的三卤甲烷和卤代乙酸最高允许质量浓度标准:：第一阶段，三卤甲烷从100μg/L降为80μg/L，卤代乙酸降为60μg/L； 第二阶段，进一步分别降到40μg/L和30μg/L。日本规定二氯乙酸和源头着手来削减消毒副产物的生成量的新思路是可行的。
三氯乙酸的标准分别为30μg/L和40μg/L。我国2001年在新的生活饮用水标准中规定:：三氯甲烷的最高质量浓度为60μg/L，四氯化碳为2μg/L。存在的问题
目前控制饮用水消毒副产物的方法中，使用替代消毒剂和消毒方法还存在着很多的问题，当人们试图改用替代物时，这些副产物毒性可能更大，甚至比试图避免的已有标准的消毒副产物的毒性大出1个数量级以上。
目前的3种氯消毒的替代方案：臭氧、二氧化氯和氯胺（ 氯和氨结合） ，都会和原水中化合物形成各种副产物，这些新的副产物是否具有毒性需要进一步探索研究。结语
从目前国内外采用的各种方法看，有多种方法能比较有效地去除水中消毒副产物及其前驱物，但都有尚需完善之处，尤其是在使用这些方法时产生的一些其他的副产物会对饮用水的安全造成新影响，还有应用时的经济问题等，这些都需进行进一步研究。综上所述，为达到彻底消除卤代消毒副产物，需在常规水处理工艺的基础上增加新的处理单元，将各种物理、化学和生物的净水技术有机的结合在一起，以强化处理效果。另外，许多研究者也已证明消毒副产物增多的根源在于水源水有机污染的日益严重，导致消毒副产物前驱物含量的剧增，因此，从参考文献
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环境化学论文 篇二
我国地下水污染现状分析及防治研究进展
学生：生命科学与化学系，应用化学专业，122572010022，范辉祥
课程：环境化学
任课老师：杨文卿
【摘要】地下水是人类宝贵的淡水资源，由于受到人类活动的影响，目前却在遭受着日益严重的污染， 地下水污染防治迫在眉睫。本文介绍地下水资源现状、地下水污染状况、污染的途径和污染防治的研究进展，并分析中国地下水污染防治中存在的主要问题，最后对地下水修复技术等进行了讨论并提出了建议，努力做到以预防为主、防治结合为方针，积极采取各种应对措施在开发中保护、在保护中开发，把城市地下水资源的可持续利用作为战略目标。
【关键词】地下水污染；现状分析；来源危害；防治；建议
1、 前言
地下水是水资源的重要组成部分，已经成为城市和工农业用水的主要水源。在干旱、半干旱地区，地下水则是主要的、甚至是唯一的可用水源。由于地下水自净能力较弱，一旦受到污染，将难以更新和恢复，会对生态环境造成严重影响，直接对人类及其活动造成危害。关于地下水污染的定义，目前无比[1]较统
一、完整的表述。中国地质调查局地质调查技术标准 （DD2008—011 ） 对地下水污染进行了明确的定义：地下水污染（ Groundwater Contamination ） 指在人类活动影响下，地下水水质向着恶化方向发[2][3]展 。许可认为不管此种现象是否使水质恶化达到影响使用的程度，只要这种现象一发生，就应该视为污染。大量未经处理或未达到一定排放标准的生活和工业污水的无序排放、工业废水和城市垃圾填埋场渗滤液的泄漏、农药化肥的生产及超量施用、生活和工业有害固体废弃物的强对地下水污染的防治，开发相应的一些高新技术来挽救我们日益恶化的地下水环境，是我们当前所面临的一项迫切的任务。
2、 地下水资源现状及污染状况
2.1 地下水资源现状
全国地下淡水的天然补给资源约为每年8840亿m3，占水资源总量的三分之一，其中山区6560亿 m3，平原区2 2 8 0 亿m3；地下淡水可开采资源为每年3530亿m3，其中山区为1970亿m3，平原区为1560亿m3。按赋存介质划分，地下水主要有孔隙水、岩溶水和裂隙水三种类型，孔隙水天然淡水资源量每年2500 亿m3，可开采资源量每年1686 亿m3，岩溶水天然淡水资源量每年2080亿m3，可，开采资源量每年870亿m3，裂隙水天然淡水资源量每年4260亿m3可开采资源量每年971亿m3。总体上，中国地下水资源地域分布差异明显，南方地下水资源丰富，北方相对缺乏，南、北方地下淡水天然资源分别约占全国地下淡水总量的70％和 30％。北方地区70％ 的生活用水、60％的工业用水和4 5 ％的农业灌溉用水来自地下水。据统计，全国181个大中城市，有61个城市主要以地下水作为供水水源，40个城市以地表水、地下水共同作为供水水源，全国城市总供水量中地下水的供水量占30％。
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2.2 地下水污染状况
中国90％城市地下水不同程度遭受无机和有机有毒有害污染物的污染，已呈现由点向面、由浅到深、由城市到农村不断扩展和污染程度日益严重的趋势。地下水中的污染物质按种类和性质可分为 4[4]大类 即无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物、无机有毒物，此外还有放射性物质、生物污染和热污染等。其中比较主要和常见的是无机类型和有机污染类型。 2.2.1 无机污染物类型 （ 1 ） 砷离子
地下水中As的污染源一般来自自然界中岩石的风化溶解等，垃圾填埋场或化工厂也可能产生As污染。As在地下水中的存在形式大多是砷酸根 （ AsO43--） 与亚砷酸根（ AsO33--）。As的毒性或对环境的危害不仅和总量有关，更大程度上取决于其不同的化学形态。
（ 2 ） 铬离子
Cr（Ⅲ) 是人体必需的金属离子，但是若浓度过高，或以Cr（Ⅵ） 的形式存在，则对人体产生相当大的毒害。进入人体可危害肾脏和心肌， 离子态的 Cr（Ⅵ） Cr(Ⅵ） 由于其氧化性和对皮肤的高渗透性，[5]接触皮肤，被认为有致癌作用，并发生变态反应其国家标准限量为50u g /L，是实施总量控制的指标[6-7]之一。
（ 3 ） 汞离子
Hg污染源有电池、杀菌剂等化工产品生产，采矿冶金、废物处置及煤烟沉降等。Hg对人的身体有极大的危害，而且一旦转化成有机汞，其毒害更大。20世纪发生在日本的“水俣病”就是因为甲基汞中毒。许多在建与Hg相关的化工厂或冶金企业附近，水中的Hg污染都比较严重，国家标准Hg的限量为1 ug /L 。
（ 4 ） 铅离子
地下水中的Pb有可能被植物吸收，通过食物链和饮用水进入动物和人体，进而影响人类健康。研究发现，成人每天摄人量 1mg以上时一会造成慢性铅中毒。Pb对人类健康的影响具有不可逆性和远期效应，Pb能对人体的多种组织器官产生危害。
（ 5 ） 氟离子
氟是地球表面分布最广的元素之一，同时也是一种人体必不可少的微量元素。饮用水适宜的氟浓度为0.5～1.0mg/L。当饮用水缺氟时，易患龋齿病，但摄取过量的氟又会损害人体健康。
（ 6 ） 硝酸根离子
硝酸盐的污染来源主要为化肥的使用、动物排泄物、空气中氮氧化物的沉降等。婴儿摄人硝酸盐会产生低血氧，其质量浓度超过 4 m g /L与非霍奇金淋巴瘤有关，食管癌、胃癌与致癌物亚硝胺及其前
[8-9]体物 N O3-- 和N O2--的分布有明显的相关 。 2.2.2 有机污染物类型 （1）城市污水和工业废水
氯代溶剂广泛应用于脱脂、干洗等现代工业中对地下水质的威胁最大，普遍出现在城市地下水中。在美国，大城市和小城镇地下水都普遍发现污染。美国环保局对39个小城镇地下水供水水源地的检 测
[10]结果表明，在处理过或未处理过的地下水中都发现了11种挥发性氯代链烃 。
（2）城市垃圾填埋
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在一些填埋场和堆放场，随着时间增长，场下的土壤对大部分有机污染物的吸附达到饱和，甚至过
[10]饱和，达到最大吸附量后，污染物会沿着地下水流向作扇形扩散，而造成地下水污染。
（3）石化污染
水源的工业城市，由于一系列的石化生产企业坐落在水源地上，生产、储存与运输过程中的泄漏，污水的不合理排放，使得地下水遭受不同程度的污染，己直接影响到当地人民的生活及工农业生产的发[11]展。
（4）农用化学药剂的施用
农药也是一种全球性的地下水有机污染物，欧共体是世界上最大的农药用户，亚洲地区使用的农药超过 3 0 0种。
（5）空气中污染质的沉降
大气中有机污染物质的干湿沉降也是地下水中有机污染质的来源之一，如多环芳烃类。
3、 地下水污染的途径
3.1 间歇入渗型
污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤，使固体废物、表层土壤或地层中的有害或有毒组分，周期性地从污染源通过包气带深入含水层。这种渗入多半是呈非饱和状态的淋雨状渗流形式，或者呈短时间 q 饱水状态连续浚流形式。此种污染，无论在其范围或浓度上，均可能有季节性的变化，主要污染对象是潜水。
3.2 连续入渗型
污染物随污水或污水溶液连续不断地渗入含水层，最常见的是污水聚积地段（污水池、污水渗坑、污水快速渗滤场、污水管道等） 的渗漏，以及被污染地表水体和污水渠的渗漏，其主要污染对象也多半是潜水。
3.3 越流型
污染物通过层间弱透水层以越流的形式转移到其他含水层。这种转移或者是通过天然途径（水文地 质天窗），或者通过人为途径（ 结构不合理的井管、破损的老井管等），或者人为开采引起的地下水动力条件的变化而改变了水流方向，是污染水流通过大面积的弱透水层越流转移到其他含水层。其污染来源可能是地下水环境本身的，也可能是外来的，它可能污染承压水也可能污染潜水。研究这一类型污染的困难之处是难于查清越流具体地点及地质部位。
3.4 径流型
污染物通过地下径流的形式进入含水层，即通过废水处理井，或者通过岩溶发育的巨大岩溶通道，或者通过废液地下储存层的隔离层的破裂进入其他含水层。海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成海水向陆地流动的地下径流。此种形式的污染，其污染物可能是人为来源也可能是天然来源，可能污染潜水也可能污染承压水。其污染范围可能不很大，但其污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重。
4、 地下水资源污染的危害
（ 1 ） 严重损害居民的身心健康，导致霍乱、血吸虫病、痢疾等疾病的流行。水资源是人类的生命
之源，人们的生存离不开水。但是饮用了被污染的水，人们就会产生疾病甚至死亡。
（ 2 ） 由于地下水平均循环时间很长，在接近水位地方的往往是一年左右，而在深处蓄水层的循环时间可以长达数千年，所以一旦被污染，很难被清除，当然更无法被有效利用。但是水资源作为工业的血液和农业的命脉，支撑着人类社会经济的发展，一旦可用地下水资源受到严重污染，就会严重制约城市经济发 展和社会进步。而为了维持城市正常运转，人们不得不花费人力、物力和财力寻找新的水源。
（ 3 ） 地下水污染近几年来在许多地方突出地表现出来，从污染物类型来分分为有机物污染和无机物污染。石油及化工产品苯及其同系物、苯酚、高分子聚介物等有机物都是生物难以降解，对人类健康危害极大的，有许多是致癌物质，所以说地下水中石化产品的广泛存在，是构成全球性恶性肿瘤的一个重要因素。地下水中含有超量的汞、铬、氟、砷及铅 等金属元素及其化合物，每种物质的超量存在都会对人及动物造成严重的危害。这些金属元素及其化合物在自然界生物体内都有蓄集作用，即通过生物链的传递使污染物的浓度不断扩大，造成的危害也 就越来越大。它们可以在人体的肝、肾、脾以及脑组织、骨组织等重要部位富集，长期饮用含超标汞的地下水会引起肝炎、肾炎、运动失调等疾病，往往导致死亡或遗患终生。镉在人体中有很强的富集作用，饮用被镉污染的水会引起慢性中毒，损害人的肝、[12]肾和骨骼等。
5、 地下水污染防治的研究进展
国外，尤其是欧美自20世纪70年代以来在地下水污染点源污染治理方面取得了较大的进展，涌现出了许多地下水污染的预防及治理方法。中国在地下水污染调查及地下水污染物迁移转化模式方面已做了一些基础性工作，但地下水污染治理技术刚刚起步，工程应用实例不多。1980年初首先由山东省地质局等单位在济宁市郊区进行了现场试验研究工作，并建立了中国第一个为预测地下水污染发展趋势的[13]地下水水质模型。1 9 8 2年武汉水利电力学院应用伽辽金有限元法求解了在渗流区有抽水井条件下的[14]二维溶质迁移及在自由表面上有人渗补给时二维渗流中的溶质迁移问题。此后，许多学者开始进行这方面的理论和工程应用研究。其中对流弥散模型是使用最多的数学模型，许多研究者将该模型加 以修
[15-17]正以使模型适 用于不同的工程情况。国家环保局与清华大学于1991年一1995年以山东淄博大武
[18]水源地石油类污染为研究对象，深入开展了一系列室内和现场试验研究，在10k m² 范围内布置了213口抽水井和观测井。监测资料表明，该地区地下水中石油类污染物浓度平均达 到1.0m g /L，最高达到30m g /L。
[19]胡国臣、张清敏等采用室内土柱实验法，研究了向土壤中掺人活性炭纤维对地下水硝酸盐氮污染的防治效果。结果表明，将活性炭纤维掺人土壤中，可以强化土壤反硝化作用，防止硝酸盐氮对地下水的污染。这种防治技术简单、有效，并且能增加土壤的肥力和保墒能力，环境效益和经济效益皆佳。吕[20]春玲、李烨等通过对乌鲁木齐市地下水污染现状、污染源及污染途径分析，认为工业废水、生活污水、固体废弃物、农药和化肥等是造成地下水污染的主要原因，并针对某地区、市具体情况提出了相应的水环境污染防治、水资源保护利用对策。
6、 存在的主要问题及建议
6.1存在的问题
中国现行的有关防治地下水污染的法律法规不健全，难以支撑地下水污染防治工作的开展与实施；中国的地下水管理涉及多个管理部门，在地下水的管理与保护中，各管理部门的管理权限虽然有交叉，但地下水污染防治的监督管理的责任分工却不明确，各个管理部门之间又缺乏有效的综合协调机制，人为地将一种资源的开发利用与保护割裂开来，造成多头管理，使得地下水污染防治的监管责任无法明确， 地下水污染监测没有形成统一的监测网络和管理体系，监测制度不统一，监测工作管理不到位；中国缺乏对区域地下水污染的实时监控，缺少国家级地下水污染防治的预警评价与信息系统、应急保障体系，遇到突发或长期污染事件，难以准确迅速地采取有效控制措施；卓屠地下水污染坊治技术研发与工程实
践都处于落后状态，地下水污染控制与修复技术体系尚未形成，一旦发生严重的地下水污染，很难及时有效地进行处理，所造成的环境与生态破坏很可能是难以逆转的。
6.2 建议
针对中国地下水污染防治的研究现状及存在的问题提出以下建议：
（ 1 ） 完善地下水环境保护的法律法规体系。面对地下水污染的严峻形势，以及地下水环境管理中存在的诸多问题，应进一步完善地下水污染防治的有关法律法规体系，为地下水环境的保护提供完备的法律依据与政策支持。
（ 2 ） 加强地下水监测网络建设。加强基础设施建设，建立水质监测站网，迅速补充和完善地下监测井网，逐步建立和完善水环境监测体系。设立地下水观测专用井，建立地下水动态监测与分析预测服务系统。对重点污染地区(段)进行重点监测，系统掌握区域地表水、地下水水质的污染发展变化及动态
[21]特征，为开发利用和管理保护提供及时、科学的依据。
（ 3 ） 建立全国地下水污染预警与应急预案。为保证对地下水污染突发事件的有效应对，建立完善的地下水污染应急保障体系，对大区域范围内的地下水污染信息进行实时监控，对地下水污染严重的地区及时预报，使我们能够在第一时间掌握地下水污染的情况并及时采取措施控制污染的蔓延。
（ 4 ） 加强地下水污染防治技术攻关。中国的地下水污染防治工作才刚刚起步，还十分缺乏有效的地下水污染防治技术。因此，加大地下水污染防治技术的研发投人十分必要。一是可以由国家财政直接投资，开展地下水污染防治技术攻关，并将实验成熟的治理技术在全国进行推广；二是可以充分利用信贷、金融和税收优惠政策，吸引民间资金投资地下水环境的保护，对地下水污染防治技术进行研究与开发。
7、 结论
对地下水污染的治理，应遵从清洁生产、安全经济的原则，进行综合治理。首先要弄清污染源与污染物质，采用多种方法结合、多单元组成、多级处理，通过科学的调查分析、比较后，必要时要开展治理工艺试验研究。
地下水有机和无机污染研究和治理将给水文地质和环境工程研究带来理论和研究方法的革新，并极大地丰富和发展地下水科学理论体系。
目前国内外对地下水污染研究的总的方向是从微观到宏观，从基础理论到应用技术。中国的地下水污染研究取得了丰硕的成果，但是与国外相比还存在一定的差距，应大力关注和借鉴国外的先进经验，不断探索适合本国国情的研究方法和研究体系使地下水污染研究工作向新的深度和广度发展。
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The prevention and control of groundwater pollution situation analysis and research progress in our country
Huixiang Fan 122572010022
Supervisor: Wenqing Yang Major in Applied chemistry
Minnan Institute of Science and Technology Abstract:Groundwater is the mankind's precious water resources. Due to the impact of human activities，it are suffering from increasingly serious pollution. Groundwater pollution prevention and control is imminent. In this paper, the present situation of groundwater resources, groundwater pollution situation, pollution way and the research progress of pollution prevention. And analyze the main problems of groundwater pollution prevention in China.Finally, put forward suggestions about groundwater remediation technology are discussed. Trying to make guidelines for combining prevention, prevention and cure，Take various measures to actively in the development in the protection and development in the protection.The sustainable utilization of urban groundwater resources as a strategic goal. Key words:Groundwater pollution;Analysis of the situation;Sources of hazards;The prevention and control ；Suggestions
环境化学论文 篇三
内蒙古科技大学
学院：化学与化工学院
专业：应用化学学号：1166129108姓名：张华超
呼伦贝尔市农业 面源污染的现状与对策
摘要 呼伦贝尔市是我 国绿 色种养业较为发达 的地区，随着农 药化 肥等农用物资投的不断增加，工厂及城 乡生 活污水 排放量 的增 长以及规模化养殖场 的 涌现，农业面源 污 染状 况令人担忧。本 文对 主要污染 源及污 染现 状进行了客观评 述，同 时提 出了面源污 染的 综合防 治 策略。
关键词 :呼伦贝尔；农业；面源 污 染；现 状；防治
呼伦贝尔位地处祖国北部边疆内蒙古自治区的东北部，土地总面积25万多平方公里，耕地面积有100多万hm2。南部与兴安盟、东部与黑龙江省相连，西北和北部与俄罗斯交界，西与西南和蒙古人民共和国接壤。主要作物有大豆（近年每年播种面积约50万hm2）、玉米(15万hrri2)、小麦(6万hrri2)、油菜(10万hm2)、马铃薯(5万hm2)等，是中国重要的商品粮基地和高油大豆生产基地，也是中国生态环境较好、绿色产业较为发达的地区之一。但由于农业规模化、集约化及农副产品加工业的快速发展，使农药、化肥、农膜等农用物资的投入逐年加大，农村及农业废弃物逐年增多，若现在不给予高度关注，并采取有效的综合防治措施，农田污染必将成为限制本地经济发展的严峻问题
1农业面源污染现状
1.1主要污染源
在呼伦贝尔市造成农业面源污染的因素很多，主要有化学农药、化肥、工厂废液和城乡生活垃圾等。
1.2污染造成的主要危害
1.2.1引发作物药害，影响作物生长发育这是面源污染造成的最普遍的现象。如受除草剂污染的农田敏感作物几乎无法生长，即使能生存下来，一般也表现得矮小、畸形、黄化、白化、生育迟缓，其产量品质会受到显著影响。
1.2.2造成安全事故农药、化肥以及其它有毒化合物污染水源、空气和食物后，常引起人、畜、禽和水生生物中毒。近些年在杀虫剂使用过程中已多次出现。近些年在杀虫剂使用过程中已多次出现人畜中毒致死事件。另外国内外资料多次证明，许多有毒化合物通过富集，最终引起人身伤害；有些化肥污染水源和农作物后会积累有毒物质，比如氮肥常会转变成亚硝酸盐，人体摄入量超过一定额度，极易诱发癌变。
1.2.3危害生态环境农田受农药污染后，不仅会造成一些有益生物死亡，还会诱发有害生物产生抗性，有时还能激活一些有害微生物，应起人畜疾病。有人报道，2.4D污染后疫霉根腐病明显上升。有些地方剧毒药物污染后，田鼠的天敌大量死亡，田鼠危害明显加重。近几年有毒物质污染河流，已使许多小河鱼虾绝迹。
1.2.4影响农产品出口随着全琼经济一体化速度的加快，世界范围的农产品贸易竞争空前激烈。中国农业增效、农民增收离不开国际市场。随着人们安全意识的提高和检测手段的加强，农产品有害物质残留，己严重影响到农产品及加工产品的出口安全。许 多西方发达国家实行农产品贸易保护，不断设置新的技术壁垒，其中“有害物质残留超标”是其最常用的借口。
2主要面源污染物及影响因素
2.1化学农药
2.1.1除草剂施用情况：呼伦贝尔市目前 除草剂销售约 占农药 总销售量 的 80 %，是本地使用量最大的农药种类，也是最主要 的污染源。现在几乎 10 0%的小麦、油菜和水稻田，90 % 的大豆田，60 %的玉米田每年 都要使用除草剂。有时还要喷施两遍。除草剂污染的影响因素
除草剂本身的 问题:目前常用的除草剂 中，大约有 50 %的种类为长残效类型，如大豆田用 的咪草烟、氯啥黄隆、氟磺 胺草醚、异恶草酮，小麦 田使用 的氯磺隆、甲黄 隆；油菜田使用 的胺苯磺隆和玉米田使用的阿特拉津等等。他们 的大范 围使用不仅使其它敏感作物在2一3a 内无法轮作，连续使用也常造成适用范围内的作物受药害。有些除草剂容易挥发移 ，如2. 4一D、异恶草酮、氟乐灵、禾大壮等常造成作业区周围农田污染，引起敏感作物受害 因环境条件不适造成除草效果不佳 时，人们常重喷或补喷，使农田污染成倍增加。使用技术:目前本地农 民科学用药水平有待提高，综合防治的观念普遍缺乏，盲目用药现象较为常见。如咪草烟、豆磺’价格较低，农 民为 了追求最大的除草效果，常使用超过推荐用量 30 %一60 %的剂量用药；用药 时只考虑当年当时的效果，不考虑或较少考虑对 以后 的影响；
2.12杀 虫剂，杀菌剂呼伦 贝尔市农田需要用药防治的主要虫害，有地下害虫、草低螟等少数几种。主要病 害有大豆、玉米等大田作物 的根腐病以及果树、蔬菜 病害。目前常用 的杀虫剂、杀菌剂有:多克福种衣剂、甲拌磷（主要用于小麦、油菜拌种）、拟菊酷类农药（包括澳氰菊酷、高效氯氰菊醋、杀灭菊酷、氰戊菊酷等）、敌百虫、敌敌畏、氧化乐果、灭杀毙 、丁硫克百威、毗虫琳、艾维菌素、多菌灵、百菌清、代森锰锌。甲霜灵等。剧毒种衣剂和甲拌磷由于残效期较长，对地下及苗期害虫有较好 的防效，但对天敌动物和施药，有时会造成伤害，有时可能会污染地下水源。拟菊酷类农药对人畜作物较安全，一旦污染对蜜蜂和鱼类危 害较大。杀虫杀菌剂使用较频繁，使用不当易造成污染。
2.2化肥上世纪 80 年代以来，呼伦贝尔市化肥用量逐年上升，淋溶和流失也随之逐年加重 。化肥品种主要有:尿素、磷酸二按、硫酸钱、硫酸钾、氯化钾等，均属速 效化肥。施肥期不适、方法不当、雨水过多或过少的情况下常造成利用率下降，从而加重污染。据调查目前化肥利用率仅 30 %左右，其余部分大 多成 了农田生态及水体中的污染物质。受生产条件和栽培习惯的影响，加上化肥营养元素有效成分含量高，便于储运和使用，因而化肥仍是 目前农田补充营养 的主要手段，厩肥、秸秆还田、休 闲压青只能在较小范 围内进行。
2、 3工业 和 生 活垃圾
近几年呼伦贝尔市城市治污己引起关注，但工厂废液 污染 河流和 地下 水源 的事件 尚未 从根 本上杜绝，乡镇村屯农 副产品加工点（如小淀粉厂）废液污染也开始逐年增多。城乡生活垃圾随意倾倒现象还较普遍，对邻 近农 田影响较大，尤其是塑料袋和垃圾粉尘随风飞扬，散落农田，对作物 生长十分不利。
2.4畜禽养殖废弃物 和其 它污 染 源
城镇近郊近年规模养殖场、屠宰场数量大增，随之而来 的是畜禽粪便、冲洗液污染。处理不及时，不仅污染 空气，还 常滋生虫蝇，传播疾病，污染水源和农田。污染农田，出现亚硝 酸盐积累和作物沤根。地膜覆盖是一项行之有效的增温抗早、增产措施，每年使用 面积 都有(l.5-2)万hm2.但地膜 降解慢不宜回收，白色污染也是一个不容忽视的问题。个别农场和农户还存在烧荒、焚烧小麦、油菜等作物秸秆的现象，不仅污染空气，有时还可能引起山林和草原火灾 3面临污染的综合防治策略
（1）加强农业环保执法 力度，加强地方法规 的建立和完善，做好农业污染危害性的科普宣传工作，尽快唤起广大群众的环保意识和参与热情。
（2 ）加强政府宏观调控机制，调动地方和 部 门的积极性，落实防污治污责任制。环保、农业 、工商、税务等部 门应统一行动，分工协作，齐抓共 管，坚 持不懈，不 留死角。防治污染还必须打破地方保护，经济发展、兴办工业决不能以牺牲农田生态环境为代价。
（3 ）加大面源污染监测检查力度，完善各种机制，增加有关科研投入。争取在短期内彻底摸清污染源，污染程度、污染途径、污染物和生态系统中各组成部分的关系，积 极探讨化害为利综合利用 的途径，为综合防治打下 良好基础。在调查研 究的基础 上建立 并完善面源污染的预报预警制度。
（4 ）加强农药综合管理，不断提高施药技术水平。严格控制剧毒及高残留农药 的生产、销售 和使用，鼓励无公害农药的应用推广。对高毒高残 留农药能取消的要坚决取消，。综合考虑各项影 响因素，因地制宜 的选取适合的药剂种类和剂 型，充分考虑农药轮 换、复混、增 加助剂等措施，以减轻对环境的压力使用化学农药应和生物农药相结合，有害生物 的药剂 防治应和农业 防治、物理机械 防治等其它防治方法相结合，施药还要和作物增产提质技术相合，大力培育、引进和推广抗病虫的农作物新品种，提倡保健栽培，逐步减轻种植业对农药的倚赖。
（5 ）提高化肥利用率，减少流 失和淋溶。搞好农田基本建设，增加农田抗灾能力。增加土 壤有机质含量，提高土地保水保肥水平。根据不同作物以及同一作物不 同生育期的需肥 特 点，测土配方，分层分 阶段施肥，提高化肥吸收利用率。不断改进化肥性能和施肥方法 ，提倡化肥、有机肥配合使用，合理运用化肥缓释剂，增加叶面肥使用面积。
（6） 其他污染源 的综合治理
对于工厂和生活污水应从源 头开始治理，尽量做到分类集中，处理后排放。本着谁污染谁治理的原则，加大排污 费收取额度，同时扩 建污水处理厂，增大 治污能力。生活垃圾也应分类集 中，当作资源进行开发，尽量回收利用。大力推广可降解地膜，不符合环保要求 的地膜要坚决取缔。田间难降解农膜要积极回收利用。养殖场要相对集中，同时治污设施要配套，否则 不予审批。鼓励建设生态养殖区，养殖场可以和有机肥厂、农场实行综合循环利用，促进共同发展。废弃秸秆可 以通过粉碎还田、氨化饲料、作造纸板材原料充分利用。
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