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学科评估:突破了填埋场地下水污染精准识别与系统防控关键技术

水所、总工办 | 2019-11-18 14:27:00

 

填埋是我国固体废物处理处置的主要方式,约占处理总量的70%,多年来填埋和堆存量高达270 多亿吨,年产含有毒有害渗滤液5000 多万吨,因防渗不力、运行不当和自然灾害等致使渗滤液泄漏造成的重大地下水污染事件频发,三氮、重金属、有机污染物等进入土壤地下水,严重威胁饮用水安全和人体健康。为此《全国地下水污染防治规划》《水十条》《土十条》均将填埋场地下水污染治理作为重点任务,而如何提升填埋场地下水污染精准识别与系统防控是亟待解决的重大科技问题。水所地下水团队从填埋场地下水污染防治系统性、整体性、全过程出发,突破了填埋场地下水污染精准识别与系统防控关键技术。本成果授权28项国家发明专利和5项国际发明专利,获国家科技进步二等奖1项、国家环境保护科学技术一等奖1项、中国优秀专利奖和其他部级科研奖励共计5项。

(1)研发填埋场地下水污染快速精准识别与检测技术装备

填埋场地下水污染具有隐蔽性、长期性和复杂性,其污染识别与诊断具有挑战性,为科学调查并掌握填埋场地下水污染现状和趋势,精准指导污染阻控与修复,急需精确识别和快速检测其污染范围、程度。本成果依托对130余个不同填埋场深入调研,研发了填埋场地下水污染快速精准识别与检测技术装备。首先建立共振瑞利散射、荧光猝灭和平行因子等有机组合分析方法,准确划分填埋场地下水污染氧化-还原带;研发基于吉布斯自由能和三维荧光光谱耦合技术,识别地下水污染敏感因子及异质性污染物,实现了污染范围与程度的精准预判;研制出地下水无扰动采样、巢式多通道地下水污染监测井,形成了重金属、有机污染物、微生物污染一体化监测系统,攻克了地下水样品实时野外测试和质量保障技术难题,填补国内同类产品空白。

图1地下水微生物代谢副产物的快速识别和检测方法

   

图2地下水无扰动采样设备

(2)建立了填埋场地下水污染源多指标风险指数聚类风险分级方法,研发了填埋场地下水污染分级分区分类强化修复关键技术、材料与装备

为提升地下水污染修复效率和精准度,在精确识别填埋场地下水污染氧化-还原带特征及范围的基础上,建立了填埋场地下水污染主控因子识别和源强分级方法,构建了填埋场地下水污染分级分类防控技术系统;针对风险高、污染重的填埋场地下水污染区,研发了适用于地下水位较浅区的双层PRB修复技术以及适用于地下水位较深区的多级强化地下水修复技术;针对填埋场地下水中度污染区,开发了基于原位药剂注入的非连续渗透反应墙地下水污染修复技术;基于以上工艺的核心修复材料,研发了过硫酸盐缓释材料、复合铁产品、杭锦土复合磁性材料等地下水修复专用材料,将这些材料应用到修复工艺中,能够使填埋场地下水中三氮、重金属和有机污染物去除率达到90%以上,与国内外同类技术和工程相比,填埋场土壤地下水修复效率提升40%。

图3多级强化地下水修复技术示意图

成果应用:填埋场地下水污染快速识别与调查技术方法,支撑了全国地下水基础状况调查评估项目,推动了《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》重点工作的落实;研发的多通道地下水无扰动采样、野外现场监测成套技术装备服务于我国重大环境污染事件地下水环境调查;自主研发的地下水污染多级强化修复技术及配套研发的过硫酸盐缓释材料在腾格里污染场地地下水治理工程中发挥重要应用。

水所、总工办联合供稿

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