仵彦卿:土壤与地下水污染问题之我见
通常人们认为土壤是地表松散的固体材料,土壤中的污染物是不移动的,可以与固体废弃物一样处理;地下水是液体,类似于河水,将地下水与地表水等同看待,这些认识是非科学的朴素认识。
土壤与地下水是一种环境介质,不同于传统环境工程处理的“水、气、渣”,这是由于土壤与地下水环境是变化的,土壤与其中的水、矿物、生物、有机质及污染物发生各种物理过程(对流、弥散、吸附和解吸附)、化学过程(氧化还原、水解、沉淀和溶解、络合等)和生物过程(植被吸收、生物降解和转化)。地下水不仅仅是液体,其与岩土不断发生物质交换,污染物进入地下水中,也发生物理过程、化学过程和生物过程。来自多种污染源(点源、面源、线源)以及通过多种途径进入土壤和地下水中,污染物不仅形态和价态发生变化,而且在地下环境的空间分布也不断发生变化。由于地下环境岩土性质的差异、岩土结构的不同,污染物类型不同,污染物在地下环境的存在位置差异很大。因此,土壤与地下水环境调查方法、监测方法、评估方法和污染物修复方法等,不能采用一个标准。应根据地质及水文地质实际条件和污染物的类型,合理布置采样点、科学采集样品,选择合理的评估方法进行风险评估,选择最佳的污染修复技术科学合理地设计修复工程(对于地下水污染原位修复,尽可能通过数值模拟进行方案设计),做到绿色修复,同时做到修复工程与地下环境的兼容(不因工程活动破坏地下环境)。
▲ 土壤与地下水污染源类型示意图
作者从2004 年开始在上海交通大学主讲的“土壤-地下水污染修复”研究生课程,经过多年的讲述和修改,并参考和引用了前人大量的研究成果,经过作者的理解、提炼和组织,同时也加入了作者的研究成果,形成了系统描述土壤与地下水环境和污染的基本概念、污染物迁移转化的基本原理、土壤与地下水环境调查与监测、健康风险评估与污染修复技术的著作——《土壤-地下水污染与修复》。
本书的主要思想是将土壤与地下水看成动态的环境介质,而不是具体的污染物质,一定要结合水文地质实际条件,辩证处理问题,定量化分析污染物在土壤与地下水中的迁移转化、定量化评估土壤与地下水的污染风险、定量化进行监测点的布设与污染源的解析、定量化进行地下水原位修复方案的设计。
各章内容概要
▋ 第1 章绪论,介绍中国土壤与地下水污染现状、土壤-地下水污染与修复的研究意义、土壤-地下水污染与修复的研究内容、土壤-地下水污染与修复的研究进展。
▋ 第2章介绍土壤与地下水的基本概念,包括定义、土壤的基本物理量、土壤生态系统、地下水的类型、地下水的重要参数、地下水渗流的基本概念以及地下水的化学组分。
▋ 第3 章介绍土壤与地下水污染物迁移转化的基础理论,包括土壤与地下水流运动的基本定律、土壤与含水层中水流运动的基本方程、定解条件、土壤与地下水污染物迁移转化的基本定理、对流-弥散方程、对流-弥散-吸附方程、对流-弥散-吸附-化学反应方程、双域模型、双重介质模型、变饱和土壤渗流与污染物迁移转化方程、土壤与地下水污染物迁移转化的数值模拟、地下水污染物迁移转化的数值模拟与预测以及土壤水分和污染物迁移转化的数值模拟。
▋ 第4 章土壤与地下水污染源及污染物类型,包括土壤中重金属的形态、土壤中有机污染物的形态、土壤中重金属的价态、地下水中污染物的存在状态。
▋ 第5 章土壤与地下水环境的复杂性,包括地下环境的复杂性、污染物进入到地下环境迁移转化的复杂性、人类活动影响的复杂性。
▋ 第6 章土壤与地下水污染管理问题,包括土壤与地下水污染管理体系建设和土壤与地下水污染管理制度建设。
▋ 第7 章土壤与地下水环境初步调查、详细调查、土壤与地下水环境监测、土壤与地下水环境监测网优化以及案例分析。
▋ 第8 章土壤与地下水污染修复标准,包括土壤与地下水环境质量标准、污染控制标准、污染修复标准的基本概念、国内外土壤与地下水污染修复标准等。
▋ 第9 章土壤与地下水污染风险评估方法,包括基本概念、污染土壤人体健康风险评价方法、污染地下水人体健康风险评价方法、生态系统(植被、环境、水循环系统等)健康风险评估方法以及案例分析。
▋ 第10 章土壤与地下水污染修复技术,包括土壤与地下水重金属和放射性污染修复技术、土壤与地下水有机污染修复技术、土壤与地下水污染修复技术的选择以及案例分析。
▋ 第11 章地下水污染预测及修复工程模拟设计,包括输油管线泄漏对地下水源污染预测、地下水六价铬污染修复工程模拟设计、地下水四氯乙烯污染修复工程模拟设计以及地下水苯污染修复工程模拟设计。
▋ 第12 章土壤与地下水污染相关问题,包括土壤与地下水一体化修复、地下环境复杂性、土壤与地下水环境调查监测方法、评估方法、污染标准和修复技术选择、修复费用、地下水采样等问题。
发达国家开展了40 多年的土壤与地下水污染修复工作,取得了重要成果,同时也总结了修复技术的失败原因。我国土壤与地下水污染修复工作刚刚开始,在借鉴国外经验的基础上,一定要结合我国不同地区的实际,尤其是我国任何一个地区的地质和水文地质条件都不同,不能简单地借用。同时,要加强修复工程的后续监测与评估,总结经验教训,提出我国不同地区土壤与地下水污染物的迁移规律和污染修复技术,为美丽中国、宜居中国、生态中国作出“环境人”应有的贡献。
土壤与地下水污染综合整治问题,这是一种末端处理方法。由于土壤与地下水环境的复杂性,土壤与地下水一旦被污染,处理难度大,时间长,投入费用大。因此,土壤与地下水环境管理重在前端防控,污染源的管理至关重要。同时,在土壤与地下水开发利用之前,充分论证、周密稳妥规划,将人类活动的负面作用考虑充分,做好前端环境保护措施,避免后续造成土壤与地下水污染;建立长期土壤与地下水监测系统,发现问题及时处理。
本文摘编自《土壤-地下水污染与修复》(仵彦卿编著. 北京:科学出版社,2018.6)一书“后记”,有删减修改,标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-058073-3
责任编辑:王腾飞 沈 旭
土壤与地下水环境的变化性、地层结构的复杂性、污染物时空分布的高度离散性、隐蔽性、长期积累性、低剂量毒性释放性以及去除的缓慢性,使得土壤与地下水环境调查、监测、健康风险评估、管理以及污染修复方法不同于大气和地表水体环境。本书从土壤与地下水环境和污染的基本概念出发,重点介绍土壤与地下水环境和污染的基础理论、土壤与地下水污染源及污染物类型、土壤与地下水环境调查、监测、健康风险评估、管理以及污染修复技术与方法。本书可作为环境科学与工程、土壤学、地下水科学与工程、环境岩土工程等学科的研究生教材以及场地环境调查、评价与污染修复工程技术人员和研究人员的参考书。
(本文编辑:刘四旦)
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