工业园区地下水重金属污染特征及其治理措施

1 引言

根据2024 年《中国水资源公报》地下水源供水量为784.0 亿立方米,占供水总量的 13.2‰ 。由此可见，地下水是我国供水总量的重要组成部分。其是否洁净，直接影响生态环境与人类的身体健康。工业园区是工业活动集聚区，在生产过程中，不可避免地产生大量重金属废水、废渣。根据中研网发布的《2024 年电镀行业发展现状、竞争格局及未来发展趋势与前景分析》，我国每年仅电镀废水一项，产生量就高达4 亿吨左右。废水、废渣如未进行合理处理，便向自然界排放，大量重金属元素会通过渗漏、地表径流等途径进入地下水系统当中。重金属具有高毒性、难降解、生物富集性等特征。人类如果长时期饮用被污染的地下水，则极易罹患疾病。

作为我国重工业基地，黑龙江省极为重视地下水重金属元素的管控工作，并取得了显著的成绩。根据《黑龙江省“十四五”土壤地下水和农村生态环境保护规划》提供的数据，黑龙江省45 个地下水考核点位质量极差比例控制在 8.89% ，调整优化地下水考核点位 68 个，全省地下水环境质量总体稳定。但在部分地区，重污染现象依旧客观存在。例如，根据郑栩等人研究，在黑龙江流域上游干旱区，部分地下水的As 含量超过了中国生活饮用水卫生标准，最多接近 7 倍[1]。同时，黑龙江地区气候严寒，而相关研究表明，cd 等重金属元素，会影响作物的低温抗性，从而导致粮食欠收。因此，黑龙江省有关部门亟需对工业园区地下水重金属污染特征及其治理措施进行研究，以此保证群众的身体健康与粮食产产量[2]。

2.工业园区地下水重金属污染特征

2.1 污染来源复杂多样，成分复杂

污染来源复杂多样，成分复杂，是工业园区地下水重金属污染的主要表现特征。在化工园区中，通常拥有大量不同类型的生产企业，包括但不限于有色金属冶炼、化工、建材等。不同类型企业所采用的生产工艺有较大不同，因此，所排放的重金属元素种类也有较大的差异。这一状况，无疑会为重金属污染的综合治理造成一定困难。

2.2 迁移转化过程复杂且隐蔽

重金属元素在地下水中进行迁移时，会受水文地质条件（包气带岩性、地下水胶体、地下水径流）、地球化学环境（pH、Eh、有机质、共存离子）等因素综合影响，形态可能发生转化（如 Cr6+还原为Cr3+ ，As3+氧化为 As5+δ ），迁移路径隐蔽，污染边界不易确定。

2.3 污染具有累积性与长期性

重金属元素毒性大，难以被微生物降解，易在含水层介质（特别是粘土和有机质）中吸附滞留，形成持久性污染源，持续缓慢释放，导致污染可能持续数十年甚至更久，从而长时期、持续性地周围居民的身体健康造成危害。

3.工业园区地下水重金属污染治理措施

工业园区在治理地下水中金属污染时，可采用“源头控制，末端修复”的综合防治原则。

（1）源头预防。构建严格的园区准入机制，园区内所有企业均不可采用被淘汰的重污染工艺（如燃煤反射炉、烧结-鼓风炉炼铅工艺等）；优先考虑实行绿色制造和循环经济的企业，从而减少重金属使用量和排放量，从源头处减少重金属对环境的危害。同时，可引进物联网技术。物联网技术可分为三个结构。一是感应层。在源头处安装水质传感器。水质传感器具有较高的灵敏度，可实时监测水体内的重金属含量。二是传输层。传输层是链接感应层与应用层的桥梁，为各类通信协议。常用的通信协议包括但不限于 TCP/IP、UDP、HTTP/HTTPS、FTP、SMTP、DNS 等。三是应用层。应用层由两部分组成，一是降噪系统。受多种因素的影响，感应层所采集到的原始数据内，极易存在数据重复、数据异常、数据缺失等一系列现象，而降噪系统可删除重复数据、重构异常数据，填补缺失数据。二是专家系统。在专家系统内含有地下水体内各类重金属元素的正常含量。如果发现某段时间地下水中的重金属浓度出现突升，有关部门可以立即采取措施进行污染源治理，避免了可能造成的环境事故。但需要重视的是，物联网技术虽然有灵敏便捷的优势，但起造价较高，初期投入大，对部分工业园区有较大的资金压力。

（2）末端修复。在发现地下水源内，有过量的重金属元素后，则需及时进行修复。以下，是几种常见的修复方式。

一是原位化学氧化/还原技术，此技术适用于六价铬等重金属元素的处理。核心原理为通过向地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。

二是地下水抽出处理技术。根据地下水污染范围，在污染场地布设一定数量的抽水井，通过水泵和水井将污染地下水抽取至地面进行处理。

三是地下水修复可渗透反应墙技术。在地下安装透水的活性材料墙体拦截污染物羽状体，当污染羽状体通过反应墙时，污染物在可渗透反应墙内发生沉淀、吸附、氧化还原、生物降解等作用得以去除或转化，从而实现地下水净化的目的。

结束语：工业园区地下水重金属污染具有来源复杂、迁移隐蔽及长期累积性等显著特征，对我国水资源安全与生态健康构成严峻挑战。本文系统分析了其污染特征，并提出了“源头控制”与“末端修复”相结合的综合治理路径。源头重在严格准入、绿色生产和智能监测以防范风险；末端则需灵活运用原位化学处理、抽出处理及可渗透反应墙等技术进行修复。推动落实这些措施，是践行“两山”理论、保障地下水资源可持续利用、实现绿色发展的关键所在，亟需各方协同努力。

参考文献：

[1] 郑栩,管祎亭,吴卫华.黑龙江流域水体和沉积物重金属的生态风险研究[J].高校地质学报,2022,28(06):814-824.

[2] 农环视界．JHM | 东北地理所在镉污染影响作物低温抗性研究中取得新进展［EB/OL］（2022-03-17）［2025-08-19］https://agri.ucas.edu.cn/index.php/zh/xueshukeyan/keyandongtai/842-jhm

作者简介：李孜杰（1987—），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，本科，工程师，研究方向：环境保护领域技术研究。