水文地球化學(xué),主講：郭清海,中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院,一門關(guān)于地下水的科學(xué),地下水污染與地下水環(huán)境質(zhì)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(zhì)向惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象 關(guān)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(zhì)的惡化是人類活動引起的 天然地質(zhì)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(yīng)稱為“原生劣質(zhì)水” 從科學(xué)術(shù)語的嚴謹性看，將“受污染地下水”與“原生劣質(zhì)水”混為一談是不可取的 天然劣質(zhì)水是在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)形成的，是不以人類意志為轉(zhuǎn)移的，而地下水污染是可以預(yù)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(zhì)，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(zhì)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(zhì)向惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象 關(guān)于定義中“水質(zhì)發(fā)展方向”的闡述 只要地下水水質(zhì)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(yīng)視為地下水污染 判別地下水污染的意義在于預(yù)防地下水污染，如待水質(zhì)惡化到超過水質(zhì)標準才定義為“地下水污染”，就失去了預(yù)防的意義 在理論上，未被污染的地下水應(yīng)該是水中各種組分在背景值范圍內(nèi)的地下水 背景值一般以歷史時期的水質(zhì)參數(shù)或區(qū)內(nèi)無明顯污染源地段的水質(zhì)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(zhì)使地下水水質(zhì)向惡化方向發(fā)展 無論上述物質(zhì)的濃度是否達到使水質(zhì)超過使用標準的程度，都應(yīng)視為污染物 分類 化學(xué)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(xué)污染物 無機污染物 NO3-、Cl-、硬度（Ca2+ + Mg2+）、SO42-、總?cè)芙夤腆w（TDS） F、As（地下水中的F、As 常為地質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(xué)性質(zhì)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(zhì)中的吸附性陽離子發(fā)生離子交換，從而吸附于巖土介質(zhì)表面； 該過程并不產(chǎn)生氮的轉(zhuǎn)化，但為硝化作用提供了更充分的反應(yīng)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(shè)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(zhì)量評價,地下水污染現(xiàn)狀評價 地下水質(zhì)量評價 地下水脆弱性（質(zhì)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(zhì)分為如下幾類： 常規(guī)組分 常見有毒金屬和非金屬物質(zhì)：Hg，Cr，Cd 有機有害物質(zhì)：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(xué)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(zhì)、水文地質(zhì)條件相關(guān) 在計算背景值前應(yīng)進行環(huán)境水文地質(zhì)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(xué),2006-04,16,地下水（環(huán)境）質(zhì)量評價,評價目的 說明地下水水質(zhì)的優(yōu)劣與適用性 評價標準 各類水質(zhì)標準 地下水質(zhì)量標準（GB/T 14848-93） 評價方法 單項組分評價 綜合評價,2006-04,17,地下水質(zhì)量標準（GB/T 14848-93）,地下水質(zhì)量分類指標 感官性狀指標：色度、渾濁度、嗅和味等 毒理學(xué)指標：汞、砷、鉻等 流行病學(xué)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(zhì)量分類 類 主要反映地下水化學(xué)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(xué)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(nèi)在脆弱性 不考慮污染物的水文地球化學(xué)特性，它指地質(zhì)、水文、水文地質(zhì)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(nèi)在脆弱性”的各要素及其之間關(guān)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)（Van Stempvoort，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(zhì)(A) 土壤介質(zhì)(S) 地形(T) 包氣帶(I) 水力傳導(dǎo)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(nèi)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,Knowledge is everything.,