水污染概述
1. 污染場地及相關研究概述
(1)污染現狀狀況
石油污染場地，目前最典型也是最普遍的是加油站滲漏污染，目前國內外加油站滲漏污染事故均有發生，加油站污染已經是一個世界性問題。
加油站石油泄漏主要因其地下輸油管線的破損或地下儲油罐的銹蝕造成。據統計，使用15年以上的地下儲油罐，70%會出現泄漏問題;美國環保署對2001年9月前使用的50萬個地下儲油罐的檢測表明42萬個出現泄漏，對日本50座加油站的勘查結果表明42座加油站的土壤和地下水都受到不同程度的污染[1]。
近年來國內加油站石油泄漏事故屢見不鮮，對加油站周邊的生態環境帶來危害，例如北京安家樓加油站和六里屯加油站近年來均發生過嚴重漏油事故;對天津部分加油站調查顯示，大部分地下水樣品中石油烴被檢出，檢出率為85%，超標樣品佔地下水樣品總數的40%[2]。
(2)特徵污染物
加油站的地下儲油罐滲漏污染物主要為汽油等輕質燃料油。對人類健康威脅最大的是單環芳烴類，而作為無鉛汽油添加劑廣泛使用的甲基叔丁基醚，由於其特殊的遷移性和潛在的危害性也在近年來頗受關注[1]。
1)單環芳烴。
a.BTEX的人為來源。苯、甲苯、乙苯及二甲苯(BTEX)是水溶性很好的石油烴化合物，是地下儲油罐滲漏污染物中毒性最大的一類組分。這一類化合物為典型的LNAPL物質，作為水體中常見的有機污染物，主要來源於燃料油。研究表明，單環芳烴類化合物是地層水中溶解的主要揮發性有機物[3]。
b.BTEX的危害。作為EPA健康標准中唯一兩種被列為有充分證據證明為人類致癌物質，苯對人體健康的危害可見一斑。長期接觸苯可損害人的神經系統和造血系統，並引起外周血淋巴細胞損傷。即使是低濃度接觸(1×10-6)，也會對人體的血液和骨髓產生毒性作用。已證實苯的致癌作用在於引發白細胞減少、再生障礙性貧血和白血病。甲苯毒性略低，但被證明可對人的神經系統，肝臟、心臟及腎臟產生損害，孕婦吸入甲苯，有可能造成胎兒發育遲緩、早產、頭面部、四肢、心臟、腎臟和中樞神經系統先天畸形等危害。甲苯還可能損傷人的聽力。二甲苯具有高度的親脂性，進入人體後可到達中樞和周圍神經系統，被證明在神經毒害效應方面更強於苯和甲苯，主要起神經麻醉作用。乙苯則被證明可對人的呼吸道和眼睛產生刺激和毒性作用[4，5]。
c.BTEX進入地下水的途徑。BTEX作為一種LNAPLs，當在地下水位以上發生泄漏以後，首先由於重力作用進入包氣帶的水-土-氣三相系統，在此系統中，同樣遵循滲透、吸附、降解等規律。當BTEX到達地下水飽水帶以後，浮在水體表面，並隨著地下水的流動而繼續遷移，部分可溶性物質在水體中溶解和擴散。
d.BETX在地下水中的遷移。除隨地下水流動而遷移外，由於擴散溶解等作用，更由於BTEX相對密度小於水，所以，浮在水體表面的BTEX有可能因為水力坡度的影響，而逆水流方向而遷移。
另外，水位波動對LNAPLS在含水層及地下水中的分布、遷移也產生重要影響。無論是水位上升還是下降，當水位經歷一個來回的波動後，都會擴大LNAPLs的分布范圍，雖然在一定程度上稀釋了濃度，但由於此類化合物只要微小的濃度就可達到污染限度，因此，稀釋的後果仍然是加重了污染程度。
e.BTEX在地下水中的降解轉化。已有研究表明在好氧條件下苯能夠迅速降解。除利用地下水中的溶解氧外，硝酸鹽(
2)甲基叔丁基醚(MTBE)。
a.MTBE的來源。從1979開始，甲基叔丁基醚(MTBE)作為一種新型的無鉛汽油添加劑開始推廣使用。我國於2000年1月1日起開始停止銷售和使用含鉛汽油，轉而推廣使用含有 MTBE的高標號汽油。
b.MTBE的危害。現有的研究結果顯示，MTBE是一種潛在的環境污染物，能與BTEX化合物產生共溶作用，從而加劇地下水的污染。MTBE對動物的致癌性已被證實，還有研究證實，MTBE在人體內代謝後的產物甲醇和 TBA，比代謝前的 MTBE具有更大的毒性。人體短時間接觸 MTBE會出現呼吸困難、氣喘、頭暈、頭痛、失眠以及眼睛水腫和皮疹等過敏性症狀[6，7，8]。
目前已被列入EPA優先控制污染物及人類可疑致癌物質名單。美國國會環保委員會已於2000年9月通過立法，宣布在4年內禁止使用 MTBE作為汽油添加劑;丹麥也已經開始禁止使用MTBE，而我國現階段由於國情需要，剛開始大力推廣使用含有 MTBE添加劑的汽油，因此，對 MTBE造成的環境污染，特別是地下水污染需要提前引起重視。
c.MTBE進入地下水的途徑。MTBE為甲醇和異丁烯的反應產物，常溫下為無色、易燃易揮發的液體，其在水中的溶解度高達50g/L，但土壤對 MTBE的吸附作用很弱，所以，一旦其進入土壤，將比其他汽油化合物成分更快更容易穿透土壤而進入地下水，並迅速地從淺層含水層滲透到深層含水層中。滲透和溶解是 MTBE進入地下水的兩種主要方式。
d.MTBE在土壤和地下水中的遷移。當汽油發生泄漏以後，如果泄漏地點在地表，則大部分以揮發的形式進入大氣，並很快在光氧化作用下衰減降解，半衰期大約為4d。如果泄漏點位於地表以下，則液態的 MTBE在重力作用下，沿垂直方向向地下遷移，水平方向則主要受地下水流動影響而呈輻射狀擴散。同時還受過濾作用和擴散蒸汽流的影響。進入地下水的 MTBE往往和地下水同步遷移，土壤的吸附作用不能阻止 MTBE的擴散和蔓延。所以，MTBE的高溶解性和低吸附性是其在土壤和地下水中高遷移性的原因，從而使其成為一種蔓延性的地下水污染物。
e.MTBE在地下水中的降解轉化。正常環境條件下，液態 MTBE的化學降解(如光氧化和水解)非常微弱在靜止狀態的地表水中，MTBE的半衰期為幾天到幾周，而流動的地表水中，半衰期縮短到幾小時到幾天，這在很大程度上取決於水體的深度、流速、水體表面的空氣流動程度，其實質上是取決於揮發條件。而 MTBE進入地下水後，由於揮發條件減弱，半衰期延長，有文獻報道為至少2年[6，7～12]。
3)加油站特徵污染物化學性質。
參考《污染場地風險評估技術導則》給出加油站特徵有機污染物的理化性質(表12.1)。
表12.1 加油站常見污染物理化性質參數一覽表
2. 水污染現狀是怎麼樣的
20世紀50年代以後，全球人口急劇增長，工業發展迅速。一方面，人類對水資源的需求以驚人的速度擴大；另一方面，日益嚴重的水污染蠶食大量可供消費的水資源。世界水論壇提供的聯合國水資源世界評估報告顯示，全世界每天約有200噸垃圾倒進河流、湖泊和小溪，每升廢水會污染８升淡水；所有流經亞洲城市的河流均被污染；美國40%的水資源流域被加工食品廢料、金屬、肥料和殺蟲劑污染；歐洲55條河流中僅有5條水質差強人意。
我國的水污染也比較嚴重，現在已經進入水污染密集爆發階段，江河湖庫及近海海域普遍受到不同程度的污染，總體上呈加重趨勢。水污染加劇了我國水資源缺乏的狀況。據國家環境保護部發布的《2008年中國環境狀況公報》顯示，2008年，全國地表水污染依然嚴重，七大水系水質總體為中度污染，湖泊富營養化問題突出。
七大水系水質與2007年基本持平，200條河流409個斷面中，一二三類、四五類和劣五類水質的斷面比例分別為55.0%、24.2%和20.8%。其中，珠江、長江水質總體良好，松花江為輕度污染，黃河、淮河、遼河為中度污染，海河為重度污染。七大水系污染程度次序為：海河—遼河—淮河—黃河—松花江—長江—珠江。主要大淡水湖泊的污染程度次序為：巢湖（西半湖）—滇池—南四湖—太湖—洪澤湖—洞庭湖—鏡泊湖—興凱湖—博斯騰湖—松花湖—洱海，其中巢湖、滇池、南四湖、太湖污染最重。不適合做飲用水源的河段已接近40%；工業較發達城鎮河段污染突出，城市河段中90%的河段不適合做飲用水源；城市地下水50%受到污染。另外，一些意外事故也造成了嚴重的水污染事件，以2005年底的松花江事件最為典型。
2005年11月13日，位於吉林省吉林市的中國石油吉林石化公司雙苯廠一車間發生連續爆炸。在這之後，監測發現苯類污染物流入該車間附近的第二松花江（即松花江的上游），造成水質污染。14日10時，吉化公司東10號線入江口水樣有強烈的苦杏仁氣味，苯、苯胺、硝基苯、二甲苯等主要污染物指標均超過國家規定標准。隨著污染物逐漸向下游移動，這次污染事件的嚴重後果開始顯現。特別是黑龍江省省會哈爾濱市，飲用水多年以來直接取自松花江，為避免污染的江水被市民飲用、造成重大的公共衛生問題，市政府決定自2005年11月23日起在全市停止供應自來水，這在該市的歷史上從未發生過。停水之後，蘇家屯斷面（哈爾濱市飲用水源取水口上游16千米處）硝基苯濃度24日18時為0.4417毫克/升，超標25倍；19時為0.5177毫克/升，超標29.45倍；25日零時為0.5805毫克/升，超標33.15倍，達到最大值，隨後濃度開始下降。在松花江水各項指標符合國家標准之後，該市於11月27日恢復供水。
3. 工業水處理的概述
水的處理方法可以概括為三種方式：
①最常用的是通過去除原水中部分或全部雜質來獲得所需要的水質。
②通過在原水中添加新的成分來獲得所需要的水質。
③對原水的加工不涉及去除雜質或添加新成分的問題。
軟化水處理：用化學樹脂處理，如硬水軟化.
常用的污水處理技術有生物化學法，如活化污泥法(Activated Sludge Process），生物結層法(Fixed Biofilm Processes），混合生物法（Combined Biological Processes）等；物理化學法，如粒質過濾法（Granular Media Filtration），活化炭吸附法（Activated Carbon Adsorption），化學沉澱法（Chemical Precipitation），膜濾/析法（Membrane Processes）等；自然處理法，如穩定塘法（Stabilization Ponds），氧化溝法 (Aerated or Facultative Lagoons），人工濕地法（Constructed Wetlands），化學色可賽思樹脂處理法。
水處理是指通過一系列水處理設備將被污染的工業廢水或污水進行凈化處理，以達到國家規定的水質標准。由於社會生產、生活與水密切相關，因此，水處理領域涉及的應用范圍十分廣泛，構成了一個龐大的產業應用。
簡單講，「水處理」便是通過物理的、化學的手段，去除水中一些對生產、生活不需要的物質的過程。
水是為了適用於特定的用途而對水進行的沉降、過濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等水質調理的過程。
由於社會生產、生活與水密切相關。因此，水處理領域涉及的應用范圍十分廣泛，構成了一個龐大的產業應用。
常說的水處理包括：污水處理和飲用水處理兩種。經常用到的水處理葯劑有：聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、鹼式氯化鋁，聚丙烯醯胺，活性炭及各種濾料等。
水處理的效果可以通過水質標准衡量。
為達到成品水（生活用水、生產用水或可排放廢水）的水質要求而對原料水（原水）的加工過程。
⒈加工原水為生活或工業的用水時，稱為給水處理；
⒉加工廢水時，則稱廢水處理。廢水處理的目的是為廢水的排放（排入水體或土地）或再次使用（見廢水處置、廢水再用）。
在循環用水系統以及水的再生處理中，原水是廢水，成品水是用水，加工過程兼具給水處理和廢水處理的性質。水處理還包括對處理過程中所產生的廢水和污泥的處理及最終處置（見污泥處理和處置），有時還有廢氣的處理和排放問題。水的處理方法可以概括為三種方式：①最常用的是通過去除原水中部分或全部雜質來獲得所需要的水質；②通過在原水中添加新的成分來獲得所需要的水質；③對原水的加工不涉及去除雜質或添加新成分的問題。
水中雜質和處理方法 水中雜質包括挾帶的粗大物質、懸浮物、膠體和溶解物。粗大的物質如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、廢水中的砂礫以及大塊污物等。給水工程中，粗大雜質由取水構築物的設施去除，不列入水處理的范圍。
廢水處理中，去除粗大的雜質一般屬於水的預處理部分。懸浮物和膠體包括泥沙、藻類、細菌、病毒以及水中原有的和在水處理過程中所產生的不溶解物質等。溶解物有無機鹽類、有機化合物和氣體。去除水中雜質的處理方法很多，主要方法的適用范圍可以大致按雜質的粒度來劃分（圖1）。由於原水所含的雜質和成品水可允許的雜質在種類和濃度上差別很大，水處理過程差別也很大。
就生活用水（或城鎮公共給水）而論，取自高質量水源（井水或防護良好的給水專用水庫）的原水，只需消毒即為成品水；取自一般河流或湖泊的原水，先要去除泥沙等致濁雜質，然後消毒；污染較嚴重的原水，還需去除有機物等污染物；含有鐵、錳的原水（例如某些井水），需要去除鐵、錳。生活用水可以滿足一般工業用水的水質要求，但工業用水有時需要進一步的加工，如進行軟化、除鹽等。
當廢水的排放或再用的水質要求較低時，只需用篩除和沉澱等方法去除粗大雜質和懸浮物（常稱一級處理）；當要求去除有機物時，一般在一級處理後採用生物處理法（常稱二級處理）和消毒；對經過生物處理後的廢水，所進行的處理過程統稱三級處理或深度處理，如當廢水排入的水體需要防止富營養化所進行的去除氮、磷過程即屬於三級處理（見水的物理化學處理法）。當廢水作為水源時，成品水水質要求以及相應的加工流程隨其用途而定。理論上，現代的水處理技術，可以從任何劣質水製取任何高質量的成品水。
