水文地球化學,主講：郭清海,中國地質大學（武漢）環(huán)境學院,一門關于地下水的科學,地下水污染與地下水環(huán)境質量評價,2006-04,3,定義在人類活動影響下所產(chǎn)生的地下水水質向惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象關于定義中“人類活動影響”的闡述所謂地下水污染，前提為水質的惡化是人類活動引起的天然地質環(huán)境中也可能出現(xiàn)不宜人類飲用或作其他用途使用的地下水應稱為“原生劣質水”從科學術語的嚴謹性看，將“受污染地下水”與“原生劣質水”混為一談是不可取的天然劣質水是在漫長的地質歷史時期內形成的，是不以人類意志為轉移的，而地下水污染是可以預防并控制的，對這兩個概念進行區(qū)分有利于人們有目的地保護或改造地下水水質，把目標鎖定在“受污染地下水”上，而不是去盲目地試圖改造“原生劣質水”,地下水污染,2006-04,4,定義在人類活動影響下所產(chǎn)生的地下水水質向惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象關于定義中“水質發(fā)展方向”的闡述只要地下水水質向惡化方向發(fā)展，不論惡化程度是否達到影響人類使用的程度，都應視為地下水污染判別地下水污染的意義在于預防地下水污染，如待水質惡化到超過水質標準才定義為“地下水污染”，就失去了預防的意義在理論上，未被污染的地下水應該是水中各種組分在背景值范圍內的地下水背景值一般以歷史時期的水質參數(shù)或區(qū)內無明顯污染源地段的水質參數(shù)來代替,地下水污染,2006-04,5,含義在人類活動影響下進入地下水系統(tǒng)的溶解物或懸浮物上述物質使地下水水質向惡化方向發(fā)展無論上述物質的濃度是否達到使水質超過使用標準的程度，都應視為污染物分類化學污染物生物污染物放射性污染物,地下水污染物,2006-04,6,化學污染物無機污染物NO3-、Cl-、硬度（Ca2+Mg2+）、SO42-、總溶解固體（TDS）F、As（地下水中的F、As常為地質成因）、Cr、Hg、Pb（酚、氰、汞、鉻、砷并稱五毒）有機污染物：含量甚微，一般是ppb級（10-9），或是ppt級（10-12），但多數(shù)有毒，且種類繁多；以鹵代烴類揮發(fā)性有機物最普遍，如二、三、四氯乙烯、氯仿（即三氯甲烷）生物污染物細菌、病毒和寄生蟲放射性污染物Ra-226、Sr-90、Pu-289、Cs-137等（鈾礦、核工業(yè)廢水）,地下水污染物,2006-04,7,按成因分為人為污染源液體廢物：如生活污水、工業(yè)污水；固體廢物：如生活垃圾、工業(yè)垃圾及污泥；農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的污染物：如農(nóng)藥、化肥等。天然污染源天然存在的污染源，但在人為活動的影響下才使污染物進入地下水環(huán)境，如海水入侵。按分布形式分為點污染源面污染源（如大面積降落的酸雨）,地下水污染源,2006-04,8,間歇入滲型污染物通過大氣降水或灌溉水的淋濾進入地下環(huán)境，而降水或灌溉為不連續(xù)的、間斷分布的事件。污染對象主要為潛水。連續(xù)入滲型污染物隨水的不斷滲入而進入含水層，地下水污染的發(fā)生是連續(xù)、不間斷的。污水滲坑、破損污水管道、受污染地表水的滲漏引起地下水的污染屬此類。,地下水污染途徑,2006-04,9,越流型污染物通過越流從一個含水層進入另一個含水層。其越流途徑或者是大面積的弱透水層，或是人為途徑（結構不合理的井管、破損的老井管等）。徑流型污染物通過各種途徑以地下徑流的形式進入含水層，如廢水處理井、巖溶通道；濱海地區(qū)淡水大量開采引起水位下降，使得海水向陸地含水層徑流也是一個好例子。,地下水污染途徑,2006-04,10,特點隱蔽性感觀指標和生物指標（如地表水的生物種類減少）不顯著難以逆轉性水交換緩慢，自身難以凈化地下水埋深大，原位處理困難方式直接污染：污染組分來自污染源，在遷移過程化學性質不改變間接污染：污染組分不是來自污染源（如污水在地下發(fā)生陽離子交換過程使地下水硬度增大）,地下水污染特點、方式,2006-04,11,銨吸附作用在NH4-隨入滲的污水向地下滲流的過程中，可能與包氣帶介質中的吸附性陽離子發(fā)生離子交換，從而吸附于巖土介質表面；該過程并不產(chǎn)生氮的轉化，但為硝化作用提供了更充分的反應時間。,2006-04,12,課堂作業(yè)：在某一農(nóng)業(yè)區(qū)進行污水灌溉，污水中的NH4-N、Ca2+、Mg2+的濃度分別為56mg/L、120mg/L、24mg/L；在灌區(qū)，淺層地下水的埋深為2m，包氣帶的CEC為7.2meq/100g，包氣帶土壤容重為1.5g/cm3；如灌溉面積為100m2，總灌溉水量達到1000m3，假設在灌溉前灌區(qū)土壤未吸附NH4-N，試回答淺層地下水是否會受到NH4-N污染？EAR=0.036+0.1051AAR,地下水環(huán)境質量評價,地下水污染現(xiàn)狀評價地下水質量評價地下水脆弱性（質量影響）評價,2006-04,14,地下水污染現(xiàn)狀評價,目的旨在說明地下水的污染程度及范圍，并不說明地下水的適用性，受污染的地下水并不一定影響其使用。評價因子的選擇根據(jù)研究區(qū)的具體情況而定，一般情況下常把地下水污染物質分為如下幾類：常規(guī)組分常見有毒金屬和非金屬物質：Hg，Cr，Cd有機有害物質：有機氮、有機磷、苯類、酚類細菌、病毒等,2006-04,15,評價標準及評價方法,評價標準地下水化學組分的背景值指不受人類活動影響的地下水組分天然含量與自然地理、地質、水文地質條件相關在計算背景值前應進行環(huán)境水文地質分區(qū)計算公式：評價方法單要素指數(shù)法：I=Ci/C0多要素指數(shù)法均值法：常會失真加和法：常會失真均方法：無明確的物理意義參數(shù)分級評分迭加型指數(shù)法：最為科學,2006-04,16,地下水（環(huán)境）質量評價,評價目的說明地下水水質的優(yōu)劣與適用性評價標準各類水質標準地下水質量標準（GB/T14848-93）評價方法單項組分評價綜合評價,2006-04,17,地下水質量標準（GB/T14848-93）,地下水質量分類指標感官性狀指標：色度、渾濁度、嗅和味等毒理學指標：汞、砷、鉻等流行病學指標：總大腸菌群等放射性指標：總放射性、總放射性地下水質量分類類主要反映地下水化學組分的天然低背景含量。適用于各種用途。類主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。類以人體健康基準值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。類以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當處理后可作生活飲用水。類不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。,2006-04,18,地下水脆弱性評價,定義地下水在天然條件下（未經(jīng)人工防護）的防污性能天然條件下污染物從地表隨入滲水自包氣帶進入含水層的傾向或可能性脆弱性分類內在脆弱性不考慮污染物的水文地球化學特性，它指地質、水文、水文地質等天然條件對人為活動產(chǎn)生的污染物的防御性能特殊脆弱性在考慮“內在脆弱性”的各要素及其之間關系的前提下，特指含水層對某種污染物或某一組污染物的敏感程度,2006-04,19,地下水脆弱性評價,方法指標疊加法GOD法（Foster，1987）DRASTIC法（Aller，1987）AVI評分系統(tǒng)（VanStempvoort，1993）SEEPAGE法SINTACS法ISIS法（Gogu與Dassargues，2000）EPIK法（Doerfliger，1997，1999）DIVERSITY法（Ray，1993）模型模擬法衰減因子模型（Rao，1985）遷移能力指數(shù)模型（Meeks和Dean，1990）分類指標模型（Britt，1992）,2006-04,20,指標疊加法,DRASTIC法美國環(huán)境保護署（EPA）提出考慮7個指標地下水埋深（D）凈補給量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)包氣帶(I)水力傳導系數(shù)(C)DRASTIC指數(shù)越大，地下水脆弱性越高,2006-04,21,太原盆地淺層孔隙水內在脆弱性分區(qū)圖,2006-04,22,太原盆地淺層孔隙水對砷的特殊脆弱性分區(qū)圖,2006-04,23,Knowledgeiseverything.,