[01615359]渭河流域(陕西段)土壤-地下水污染风险防控与修复关键技术

成果属于水资源保护与环境科学领域重大基础性和应用性研究。 渭河流域是国家“一带一路”重要节点、“丝绸之路”起点、国家级粮食主产功能区和重要农产品保护区。区内干旱缺水，土壤-地下水对于保障区内饮水安全、粮食安全和社会经济可持续发展具有举足轻重的作用。近几十年来，受人类活动影响，区内土壤-地下水遭到不同程度污染，重点地区地下水污染程度日趋严重。为有效提升流域土壤-地下水污染风险防控水平，迅速遏制土壤-地下水污染恶化趋势，亟待解决土壤-地下水是如何污染、污染程度、污染风险、如何管控等四大问题。这些问题既是区域社会经济可持续发展的急需，也是学科领域亟待解决的前沿和难点问题。 在国家自然科学基金和省部级等项目支持下，充分融合国内外相关理论与技术的新进展，结合场地和区域尺度长期原位观测和室内多情景控制实验I综合应用物理模拟、数值模拟与多学科理论和分析技术，历经近20年联合攻关，在渭河流域(陕西段)土壤-地下水污染状况与成因、迁移转化机理、风险管控与污染修复关键技术等4个方面，形成了涵盖理论认知、技术方法、风险应对的土壤-地下水污染防控技术体系，打通了“基础研究-技术研发-示范应用-管理支撑”的创新链，有力地支撑了渭河流域(陕西段)土壤-地下水污染管控，为黄土高原类似地区提供了示范和借鉴。创新成果如下： (―)理论创新：创新了区域尺度土壤_地下水污染的理论。(1)揭示了铵态氮、石油类、重金属(铬和砷)、有机农药(六六六)、硝基苯等代表性污染物在水土中吸附/解吸、硝化/反硝化和降解的动力学过程，构建了动力学方程：(2)融合不同尺度实验、观测数据和模型集成技术，把实验室尺度和场地尺度研究拓宽到区域尺度，建立了水文地质单元上污染负荷、土壤-地下水系统水分与污染质协同迁移的耦合模型，揭示了污染质在土壤_包气带-地下水系统传输的动力学过程；(3)利用耦合模型，结合野外站点试验与长期观测资料，破解了代表性污染质在不同水文地质单元土壤-地下水系统迁移转化过程及其地下水环境风险，回答了渭河流域(陕西段)木同单元土壤-地下水如何污染和污染风险，深化了流域污染质在土壤-地下水系统迁移转化机理的理论认知。 (二)技术创新：创建了土壤-地下水系统污染质调査、模拟、风险识别与量化及污染修复的技术与方法体系。(1)研发了污染质在土壤-地下水系统迁移转化的有限分析数值模拟新方法；(2)创建了基于固有脆弱性、目标污染物迁移转化过程模拟、综合评判与自组织迭代分析于一体的区域土壤-地下水污染风险识别、风险量化的技术方法；(3)提出了基于补给途径的地下水源地保护区划分新方法：(4)研发了纳米铁PRB、微生物-植物联合修复、改性矿物和生物质材料等15项污染修复技术。既解决了区域尺度土壤-地下水风险识别与量化的技术难题，又回答了“如何应对”的问题。 (三)应用创新：(1)系统査明了研究区土壤-地下水污染状况及时空变异规律，首次编制了1：25万流域土壤-地下水污染源分布图、典型污染负荷图及关中盆地地下水污染风险类别等系列图共计43幅，为污染成因分析、风险识别、风险分级分类管控提供了科学依据。(2)首次厘定了地下水径流和污染对渭河生态基流和污染的贡献。发现渭河华县站平均径流量的37％来自中、上游地下水的补给，地下水氮污染对渭河氮污染的贡献约为40.3％。提出了“预防与保护优先，土壤-地下水_地表水协同整治，因地制宜地在渭河中、上游通过洪(丰)水地下储存、增强地面入渗强度、优化灌区水肥利用条件等技术，抬高地下水位，增加渭河生态基流量”的理念。(3)确定了流域10种土壤介质和14个典型污染质水动力弥散参数，为水分和污染质协同模拟与风险评价提供了参数依据。(4)首次系统査明了渭河干流482个排污口，制作了“谁向渭河排污”专题片，提出的6项渭河污染治理对策，加速了沿河县市切实落实责任，为实现省政府提出的渭河3年变清战略，起到了积极的推动作用。(5)依据不同单元水文地质条件和污染质传输动力学过程，基于土壤-地下水环境风险的风险源、暴露途径和风险受体三要素，构建了渭河流域(陕西段〉土壤-地下水污染风险分级分类管控方案，为土壤-地下水污染风险防控、精准施策提供了技术保障。 (四)实施效果：(1)形成的“渭河(陕西段)污染源诊断与污染研究、无定河污染源解析与防治对策、西咸新区水污染防治方案、凤县农村环境连片整治方案与工程示范、陕西省农村厕所改造建议”等5份研究和咨询报告，被陕西省生态环保厅、农业农村厅、西咸新区管委会、凤县人民政府采用。(2)创建的农村分散式生活污水人工湿地处理技术和石油污染土壤的植物-微生物修复技术，示范效果显著。(3)研发的区域土壤-地下水污染风险管控技术方法不仅服务于研究区，还在雄安新区、宁受沿黄经济区、京津冀城市群土壤-地下水污染调査与风险评价中应用：项目成果还被部分高校、科研院所以及企事业单位所采用、借鉴与推广，实现了研究成果的“政一产一学一研一用”-体化模式，服务于国家和地方重大需求以及国防建设，社会经济和生态环境效益显著。 成果授权发明专利15项，发表论文110余篇(SCI收录32篇)、专著5部，培养硕、博士研究生32名，其中3名博士论文获陕西省优秀博士毕业论文，创立的陕西省环境保护水土污染与修复重点实验室和陕西省地下水与生态环境工程研究中心、建成的多功能土壤-地下水系统污染质迁移转化原位试验基地，已成为突出机理与原创性、特色鲜明、服务国家需求科学研究平台，吸引了国际上包括欧美在内的15个国家的同行交流与合作研究，产生了较大的影响。 项目成果获2018年度陕西省环境保护科学技术特等奖。