水污染概述
1. 污染场地及相关研究概述
(1)污染现状状况
石油污染场地，目前最典型也是最普遍的是加油站渗漏污染，目前国内外加油站渗漏污染事故均有发生，加油站污染已经是一个世界性问题。
加油站石油泄漏主要因其地下输油管线的破损或地下储油罐的锈蚀造成。据统计，使用15年以上的地下储油罐，70%会出现泄漏问题;美国环保署对2001年9月前使用的50万个地下储油罐的检测表明42万个出现泄漏，对日本50座加油站的勘查结果表明42座加油站的土壤和地下水都受到不同程度的污染[1]。
近年来国内加油站石油泄漏事故屡见不鲜，对加油站周边的生态环境带来危害，例如北京安家楼加油站和六里屯加油站近年来均发生过严重漏油事故;对天津部分加油站调查显示，大部分地下水样品中石油烃被检出，检出率为85%，超标样品占地下水样品总数的40%[2]。
(2)特征污染物
加油站的地下储油罐渗漏污染物主要为汽油等轻质燃料油。对人类健康威胁最大的是单环芳烃类，而作为无铅汽油添加剂广泛使用的甲基叔丁基醚，由于其特殊的迁移性和潜在的危害性也在近年来颇受关注[1]。
1)单环芳烃。
a.BTEX的人为来源。苯、甲苯、乙苯及二甲苯(BTEX)是水溶性很好的石油烃化合物，是地下储油罐渗漏污染物中毒性最大的一类组分。这一类化合物为典型的LNAPL物质，作为水体中常见的有机污染物，主要来源于燃料油。研究表明，单环芳烃类化合物是地层水中溶解的主要挥发性有机物[3]。
b.BTEX的危害。作为EPA健康标准中唯一两种被列为有充分证据证明为人类致癌物质，苯对人体健康的危害可见一斑。长期接触苯可损害人的神经系统和造血系统，并引起外周血淋巴细胞损伤。即使是低浓度接触(1×10-6)，也会对人体的血液和骨髓产生毒性作用。已证实苯的致癌作用在于引发白细胞减少、再生障碍性贫血和白血病。甲苯毒性略低，但被证明可对人的神经系统，肝脏、心脏及肾脏产生损害，孕妇吸入甲苯，有可能造成胎儿发育迟缓、早产、头面部、四肢、心脏、肾脏和中枢神经系统先天畸形等危害。甲苯还可能损伤人的听力。二甲苯具有高度的亲脂性，进入人体后可到达中枢和周围神经系统，被证明在神经毒害效应方面更强于苯和甲苯，主要起神经麻醉作用。乙苯则被证明可对人的呼吸道和眼睛产生刺激和毒性作用[4，5]。
c.BTEX进入地下水的途径。BTEX作为一种LNAPLs，当在地下水位以上发生泄漏以后，首先由于重力作用进入包气带的水-土-气三相系统，在此系统中，同样遵循渗透、吸附、降解等规律。当BTEX到达地下水饱水带以后，浮在水体表面，并随着地下水的流动而继续迁移，部分可溶性物质在水体中溶解和扩散。
d.BETX在地下水中的迁移。除随地下水流动而迁移外，由于扩散溶解等作用，更由于BTEX相对密度小于水，所以，浮在水体表面的BTEX有可能因为水力坡度的影响，而逆水流方向而迁移。
另外，水位波动对LNAPLS在含水层及地下水中的分布、迁移也产生重要影响。无论是水位上升还是下降，当水位经历一个来回的波动后，都会扩大LNAPLs的分布范围，虽然在一定程度上稀释了浓度，但由于此类化合物只要微小的浓度就可达到污染限度，因此，稀释的后果仍然是加重了污染程度。
e.BTEX在地下水中的降解转化。已有研究表明在好氧条件下苯能够迅速降解。除利用地下水中的溶解氧外，硝酸盐(
2)甲基叔丁基醚(MTBE)。
a.MTBE的来源。从1979开始，甲基叔丁基醚(MTBE)作为一种新型的无铅汽油添加剂开始推广使用。我国于2000年1月1日起开始停止销售和使用含铅汽油，转而推广使用含有 MTBE的高标号汽油。
b.MTBE的危害。现有的研究结果显示，MTBE是一种潜在的环境污染物，能与BTEX化合物产生共溶作用，从而加剧地下水的污染。MTBE对动物的致癌性已被证实，还有研究证实，MTBE在人体内代谢后的产物甲醇和 TBA，比代谢前的 MTBE具有更大的毒性。人体短时间接触 MTBE会出现呼吸困难、气喘、头晕、头痛、失眠以及眼睛水肿和皮疹等过敏性症状[6，7，8]。
目前已被列入EPA优先控制污染物及人类可疑致癌物质名单。美国国会环保委员会已于2000年9月通过立法，宣布在4年内禁止使用 MTBE作为汽油添加剂;丹麦也已经开始禁止使用MTBE，而我国现阶段由于国情需要，刚开始大力推广使用含有 MTBE添加剂的汽油，因此，对 MTBE造成的环境污染，特别是地下水污染需要提前引起重视。
c.MTBE进入地下水的途径。MTBE为甲醇和异丁烯的反应产物，常温下为无色、易燃易挥发的液体，其在水中的溶解度高达50g/L，但土壤对 MTBE的吸附作用很弱，所以，一旦其进入土壤，将比其他汽油化合物成分更快更容易穿透土壤而进入地下水，并迅速地从浅层含水层渗透到深层含水层中。渗透和溶解是 MTBE进入地下水的两种主要方式。
d.MTBE在土壤和地下水中的迁移。当汽油发生泄漏以后，如果泄漏地点在地表，则大部分以挥发的形式进入大气，并很快在光氧化作用下衰减降解，半衰期大约为4d。如果泄漏点位于地表以下，则液态的 MTBE在重力作用下，沿垂直方向向地下迁移，水平方向则主要受地下水流动影响而呈辐射状扩散。同时还受过滤作用和扩散蒸汽流的影响。进入地下水的 MTBE往往和地下水同步迁移，土壤的吸附作用不能阻止 MTBE的扩散和蔓延。所以，MTBE的高溶解性和低吸附性是其在土壤和地下水中高迁移性的原因，从而使其成为一种蔓延性的地下水污染物。
e.MTBE在地下水中的降解转化。正常环境条件下，液态 MTBE的化学降解(如光氧化和水解)非常微弱在静止状态的地表水中，MTBE的半衰期为几天到几周，而流动的地表水中，半衰期缩短到几小时到几天，这在很大程度上取决于水体的深度、流速、水体表面的空气流动程度，其实质上是取决于挥发条件。而 MTBE进入地下水后，由于挥发条件减弱，半衰期延长，有文献报道为至少2年[6，7～12]。
3)加油站特征污染物化学性质。
参考《污染场地风险评估技术导则》给出加油站特征有机污染物的理化性质(表12.1)。
表12.1 加油站常见污染物理化性质参数一览表
2. 水污染现状是怎么样的
20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染８升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。
我国的水污染也比较严重，现在已经进入水污染密集爆发阶段，江河湖库及近海海域普遍受到不同程度的污染，总体上呈加重趋势。水污染加剧了我国水资源缺乏的状况。据国家环境保护部发布的《2008年中国环境状况公报》显示，2008年，全国地表水污染依然严重，七大水系水质总体为中度污染，湖泊富营养化问题突出。
七大水系水质与2007年基本持平，200条河流409个断面中，一二三类、四五类和劣五类水质的断面比例分别为55.0%、24.2%和20.8%。其中，珠江、长江水质总体良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河、辽河为中度污染，海河为重度污染。七大水系污染程度次序为：海河—辽河—淮河—黄河—松花江—长江—珠江。主要大淡水湖泊的污染程度次序为：巢湖（西半湖）—滇池—南四湖—太湖—洪泽湖—洞庭湖—镜泊湖—兴凯湖—博斯腾湖—松花湖—洱海，其中巢湖、滇池、南四湖、太湖污染最重。不适合做饮用水源的河段已接近40%；工业较发达城镇河段污染突出，城市河段中90%的河段不适合做饮用水源；城市地下水50%受到污染。另外，一些意外事故也造成了严重的水污染事件，以2005年底的松花江事件最为典型。
2005年11月13日，位于吉林省吉林市的中国石油吉林石化公司双苯厂一车间发生连续爆炸。在这之后，监测发现苯类污染物流入该车间附近的第二松花江（即松花江的上游），造成水质污染。14日10时，吉化公司东10号线入江口水样有强烈的苦杏仁气味，苯、苯胺、硝基苯、二甲苯等主要污染物指标均超过国家规定标准。随着污染物逐渐向下游移动，这次污染事件的严重后果开始显现。特别是黑龙江省省会哈尔滨市，饮用水多年以来直接取自松花江，为避免污染的江水被市民饮用、造成重大的公共卫生问题，市政府决定自2005年11月23日起在全市停止供应自来水，这在该市的历史上从未发生过。停水之后，苏家屯断面（哈尔滨市饮用水源取水口上游16千米处）硝基苯浓度24日18时为0.4417毫克/升，超标25倍；19时为0.5177毫克/升，超标29.45倍；25日零时为0.5805毫克/升，超标33.15倍，达到最大值，随后浓度开始下降。在松花江水各项指标符合国家标准之后，该市于11月27日恢复供水。
3. 工业水处理的概述
水的处理方法可以概括为三种方式：
①最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质。
②通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质。
③对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。
软化水处理：用化学树脂处理，如硬水软化.
常用的污水处理技术有生物化学法，如活化污泥法(Activated Sludge Process），生物结层法(Fixed Biofilm Processes），混合生物法（Combined Biological Processes）等；物理化学法，如粒质过滤法（Granular Media Filtration），活化炭吸附法（Activated Carbon Adsorption），化学沉淀法（Chemical Precipitation），膜滤/析法（Membrane Processes）等；自然处理法，如稳定塘法（Stabilization Ponds），氧化沟法 (Aerated or Facultative Lagoons），人工湿地法（Constructed Wetlands），化学色可赛思树脂处理法。
水处理是指通过一系列水处理设备将被污染的工业废水或污水进行净化处理，以达到国家规定的水质标准。由于社会生产、生活与水密切相关，因此，水处理领域涉及的应用范围十分广泛，构成了一个庞大的产业应用。
简单讲，“水处理”便是通过物理的、化学的手段，去除水中一些对生产、生活不需要的物质的过程。
水是为了适用于特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝，以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。
由于社会生产、生活与水密切相关。因此，水处理领域涉及的应用范围十分广泛，构成了一个庞大的产业应用。
常说的水处理包括：污水处理和饮用水处理两种。经常用到的水处理药剂有：聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝，聚丙烯酰胺，活性炭及各种滤料等。
水处理的效果可以通过水质标准衡量。
为达到成品水（生活用水、生产用水或可排放废水）的水质要求而对原料水（原水）的加工过程。
⒈加工原水为生活或工业的用水时，称为给水处理；
⒉加工废水时，则称废水处理。废水处理的目的是为废水的排放（排入水体或土地）或再次使用（见废水处置、废水再用）。
在循环用水系统以及水的再生处理中，原水是废水，成品水是用水，加工过程兼具给水处理和废水处理的性质。水处理还包括对处理过程中所产生的废水和污泥的处理及最终处置（见污泥处理和处置），有时还有废气的处理和排放问题。水的处理方法可以概括为三种方式：①最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质；②通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质；③对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。
水中杂质和处理方法 水中杂质包括挟带的粗大物质、悬浮物、胶体和溶解物。粗大的物质如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、废水中的砂砾以及大块污物等。给水工程中，粗大杂质由取水构筑物的设施去除，不列入水处理的范围。
废水处理中，去除粗大的杂质一般属于水的预处理部分。悬浮物和胶体包括泥沙、藻类、细菌、病毒以及水中原有的和在水处理过程中所产生的不溶解物质等。溶解物有无机盐类、有机化合物和气体。去除水中杂质的处理方法很多，主要方法的适用范围可以大致按杂质的粒度来划分（图1）。由于原水所含的杂质和成品水可允许的杂质在种类和浓度上差别很大，水处理过程差别也很大。
就生活用水（或城镇公共给水）而论，取自高质量水源（井水或防护良好的给水专用水库）的原水，只需消毒即为成品水；取自一般河流或湖泊的原水，先要去除泥沙等致浊杂质，然后消毒；污染较严重的原水，还需去除有机物等污染物；含有铁、锰的原水（例如某些井水），需要去除铁、锰。生活用水可以满足一般工业用水的水质要求，但工业用水有时需要进一步的加工，如进行软化、除盐等。
当废水的排放或再用的水质要求较低时，只需用筛除和沉淀等方法去除粗大杂质和悬浮物（常称一级处理）；当要求去除有机物时，一般在一级处理后采用生物处理法（常称二级处理）和消毒；对经过生物处理后的废水，所进行的处理过程统称三级处理或深度处理，如当废水排入的水体需要防止富营养化所进行的去除氮、磷过程即属于三级处理（见水的物理化学处理法）。当废水作为水源时，成品水水质要求以及相应的加工流程随其用途而定。理论上，现代的水处理技术，可以从任何劣质水制取任何高质量的成品水。
