地下水污染与地下水环境质量评价

水文地球化学主讲：郭清海一门关于地下水的科学地下水污染与地下水环境质量评价2006-043定义–在人类活动影响下所产生的地下水水质向恶化方向发展的现象关于定义中“人类活动影响”的阐述–所谓地下水污染，前提为水质的恶化是人类活动引起的–天然地质环境中也可能出现不宜人类饮用或作其他用途使用的地下水——应称为“原生劣质水”从科学术语的严谨性看，将“受污染地下水”与“原生劣质水”混为一谈是不可取的天然劣质水是在漫长的地质历史时期内形成的，是不以人类意志为转移的，而地下水污染是可以预防并控制的，对这两个概念进行区分有利于人们有目的地保护或改造地下水水质，把目标锁定在“受污染地下水”上，而不是去盲目地试图改造“原生劣质水”地下水污染2006-044定义–在人类活动影响下所产生的地下水水质向恶化方向发展的现象关于定义中“水质发展方向”的阐述–只要地下水水质向恶化方向发展，不论恶化程度是否达到影响人类使用的程度，都应视为地下水污染判别地下水污染的意义在于预防地下水污染，如待水质恶化到超过水质标准才定义为“地下水污染”，就失去了预防的意义–在理论上，未被污染的地下水应该是水中各种组分在背景值范围内的地下水背景值一般以历史时期的水质参数或区内无明显污染源地段的水质参数来代替地下水污染2006-045含义–在人类活动影响下进入地下水系统的溶解物或悬浮物–上述物质使地下水水质向恶化方向发展–无论上述物质的浓度是否达到使水质超过使用标准的程度，都应视为污染物分类–化学污染物–生物污染物–放射性污染物地下水污染物2006-046化学污染物–无机污染物NO3-、Cl-、硬度（Ca2++Mg2+）、SO42-、总溶解固体（TDS）F、As（地下水中的F、As常为地质成因）、Cr、Hg、Pb（酚、氰、汞、铬、砷并称五毒）–有机污染物：含量甚微，一般是ppb级（10-9），或是ppt级（10-12），但多数有毒，且种类繁多；以卤代烃类挥发性有机物最普遍，如二、三、四氯乙烯、氯仿（即三氯甲烷）生物污染物–细菌、病毒和寄生虫放射性污染物–Ra-226、Sr-90、Pu-289、Cs-137等（铀矿、核工业废水）地下水污染物2006-047按成因分为–人为污染源液体废物：如生活污水、工业污水；固体废物：如生活垃圾、工业垃圾及污泥；农业活动产生的污染物：如农药、化肥等。–天然污染源天然存在的污染源，但在人为活动的影响下才使污染物进入地下水环境，如海水入侵。按分布形式分为–点污染源–面污染源（如大面积降落的酸雨）地下水污染源2006-048间歇入渗型–污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤进入地下环境，而降水或灌溉为不连续的、间断分布的事件。污染对象主要为潜水。连续入渗型–污染物随水的不断渗入而进入含水层，地下水污染的发生是连续、不间断的。污水渗坑、破损污水管道、受污染地表水的渗漏引起地下水的污染属此类。地下水污染途径2006-049越流型–污染物通过越流从一个含水层进入另一个含水层。其越流途径或者是大面积的弱透水层，或是人为途径（结构不合理的井管、破损的老井管等）。径流型–污染物通过各种途径以地下径流的形式进入含水层，如废水处理井、岩溶通道；滨海地区淡水大量开采引起水位下降，使得海水向陆地含水层径流也是一个好例子。地下水污染途径2006-0410特点–隐蔽性感观指标和生物指标（如地表水的生物种类减少）不显著–难以逆转性水交换缓慢，自身难以净化地下水埋深大，原位处理困难方式–直接污染：污染组分来自污染源，在迁移过程化学性质不改变–间接污染：污染组分不是来自污染源（如污水在地下发生阳离子交换过程使地下水硬度增大）地下水污染特点、方式2006-0411铵吸附作用–在NH4-随入渗的污水向地下渗流的过程中，可能与包气带介质中的吸附性阳离子发生离子交换，从而吸附于岩土介质表面；–该过程并不产生氮的转化，但为硝化作用提供了更充分的反应时间。2006-0412课堂作业：–在某一农业区进行污水灌溉，污水中的NH4-N、Ca2+、Mg2+的浓度分别为56mg/L、120mg/L、24mg/L；在灌区，浅层地下水的埋深为2m，包气带的CEC为7.2meq/100g，包气带土壤容重为1.5g/cm3；如灌溉面积为100m2，总灌溉水量达到1000m3，假设在灌溉前灌区土壤未吸附NH4-N，试回答浅层地下水是否会受到NH4-N污染？–EAR=0.036+0.1051AARXXNHCECNHEAR442/)(224MgCaNHAAR地下水环境质量评价地下水污染现状评价•地下水质量评价•地下水脆弱性（质量影响）评价2006-0414地下水污染现状评价目的–旨在说明地下水的污染程度及范围，并不说明地下水的适用性，受污染的地下水并不一定影响其使用。评价因子的选择–根据研究区的具体情况而定，一般情况下常把地下水污染物质分为如下几类：①常规组分②常见有毒金属和非金属物质：Hg，Cr，Cd③有机有害物质：有机氮、有机磷、苯类、酚类④细菌、病毒等2006-0415评价标准及评价方法评价标准–地下水化学组分的背景值指不受人类活动影响的地下水组分天然含量与自然地理、地质、水文地质条件相关–在计算背景值前应进行环境水文地质分区–计算公式：评价方法–单要素指数法：I=Ci/C0–多要素指数法均值法：常会失真加和法：常会失真均方法：无明确的物理意义参数分级评分迭加型指数法：最为科学sxx0niiInPI11niiIPI122max2IIPIniiFPI12006-0416地下水（环境）质量评价评价目的–说明地下水水质的优劣与适用性评价标准–各类水质标准地下水质量标准（GB/T14848-93）评价方法–单项组分评价–综合评价2006-0417地下水质量标准（GB/T14848-93）地下水质量分类指标–感官性状指标：色度、浑浊度、嗅和味等–毒理学指标：汞、砷、铬等–流行病学指标：总大肠菌群等–放射性指标：总σ放射性、总β放射性地下水质量分类–Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。–Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。–Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。–Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。–Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。2006-0418地下水脆弱性评价定义–地下水在天然条件下（未经人工防护）的防污性能–天然条件下污染物从地表随入渗水自包气带进入含水层的倾向或可能性脆弱性分类–内在脆弱性不考虑污染物的水文地球化学特性，它指地质、水文、水文地质等天然条件对人为活动产生的污染物的防御性能–特殊脆弱性在考虑“内在脆弱性”的各要素及其之间关系的前提下，特指含水层对某种污染物或某一组污染物的敏感程度2006-0419地下水脆弱性评价方法–指标叠加法GOD法（Foster，1987）DRASTIC法（Aller，1987）AVI评分系统（VanStempvoort，1993）SEEPAGE法SINTACS法ISIS法（Gogu与Dassargues，2000）EPIK法（Doerfliger，2019，2019）DIVERSITY法（Ray，1993）–模型模拟法衰减因子模型（Rao，1985）迁移能力指数模型（Meeks和Dean，1990）分类指标模型（Britt，1992）2006-0420指标叠加法DRASTIC法–美国环境保护署（EPA）提出–考虑7个指标地下水埋深（D）净补给量(R)含水层介质(A)土壤介质(S)地形(T)包气带(I)水力传导系数(C)–DRASTIC指数越大，地下水脆弱性越高71jjjiRWD2006-0421太原盆地浅层孔隙水内在脆弱性分区图2006-0422太原盆地浅层孔隙水对砷的特殊脆弱性分区图2006-0423Knowledgeiseverything….