地下水環(huán)評污染調(diào)查與評價方法ppt課件

1、地下水污染方法目錄 1地下水污染與防治基礎(chǔ) 2地下水污染調(diào)查與監(jiān)測 3地下水污染評價 4地下水污染修復(fù)技術(shù)2 2 地下水污染調(diào)查Groundwater Contamination Survey 目 錄 1地下水污染調(diào)查的目的 2地下水污染調(diào)查方法 3地下水污染調(diào)查內(nèi)容 （1）地下水系統(tǒng) （2）污染源、物、途徑調(diào)查3 2-1 地下水調(diào)查的目的以地下水系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，通過鉆探、物探、試驗等手段深入調(diào)查研究區(qū)水文地質(zhì)條件，重點揭示介質(zhì)空間、水動力場和水化學場的特征，提供污染調(diào)查背景 通過監(jiān)測、示蹤、模擬等方法，識別污染，查明污染源、污染物、污染途徑，為地下水污染評價、污染防治提供基礎(chǔ)參數(shù)和數(shù)據(jù)介質(zhì)空

2、間污染物種類 濃度 遷移性水動力場污染源分布 巖性（礦物組成） 空隙（含水、隔水）水位 流向 流速資料收集地球物理鉆探監(jiān)測、試驗地下水污染調(diào)查地下水系統(tǒng)特征水化學場pHEhTDST 水化學類型及分帶性 特征組分空間分布地下水污染特征污染途徑5 2-2 地下水污染調(diào)查的方法資料收集 現(xiàn)場踏勘 遙感方法 地球物理方法 鉆探方法 監(jiān)測方法 實驗或試驗2-2-1 資料收集 類型：數(shù)據(jù)、圖件、研究報告、論文等 （1）數(shù)據(jù)：地形、水文、參數(shù)、水位、水質(zhì)、開采量、實驗數(shù)據(jù) （2）圖件：地形圖、地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、鉆孔分布圖、鉆孔柱狀圖、監(jiān)測孔分布圖、等水位線圖、水位動態(tài)曲線、水化學圖、水質(zhì)動態(tài)曲線、水質(zhì)監(jiān)測

3、點分布、排污口與取水口分布圖 （3）研究報告：調(diào)查報告、專題報告等 （4）論文：學術(shù)論文、學位論文等6 2-2-2 現(xiàn)場踏勘了解工作區(qū)基本情況，增加感性認識 踏勘前，盡可能多地收集研究區(qū)信息 探勘時，備野外用車、向?qū)А⒂涗洷?、照相機、地形圖、地質(zhì)圖、地質(zhì)錘、GPS、放大鏡、望遠鏡、巖土樣以及水樣采集器具、便攜式儀器 制高點，觀望研究區(qū)地形、地貌，核對圖中的關(guān)鍵點 核實監(jiān)測井、采水井、排污口、水質(zhì)監(jiān)測點和剖面等具體情況 確定交通路線、遴選實驗場、采樣點 了解研究區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動情況，地下水開發(fā)利用情況 對重要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動場所進行實地走放，了解用水、原料、工藝、產(chǎn)品、廢水、廢渣、廢氣情況 7

4、2-2-3 地球物理探測（Geophysic）特點 無破壞性，可遙測地下介質(zhì)多種特性的三維變化，效率高、成本低 種類 重力法、探地雷達、磁法、電法和電磁法、地震法、放射性方法及測井等8 探地雷達（Ground Penetrating Radar ）估算導(dǎo)水系數(shù)試驗結(jié)果9 電法、電磁法確定水質(zhì)類型、鹽度、腐蝕性水質(zhì)類型 電導(dǎo)率（mmho/cm） 正常地下水 0.14 污染的地下水 市政填埋濾液5.99 粉煤灰沉淀物4.61 海水 36.30 分類電導(dǎo)率（mmho/cm）無鹽度0-2輕微鹽度2-4中等鹽度4-8重鹽度8-16極端鹽度16腐蝕性電導(dǎo)率（mmho/cm）嚴重10010 電法、電磁法監(jiān)測

5、污染物遷移擴散過程11 控源音頻大地電磁法（CSAMT） San Manuel斑巖銅礦銅提取液監(jiān)測 San Manuel斑巖銅礦CSAMT法反演電阻率南北向某剖面 小于20m的區(qū)域推測為提取液擴散范圍 San Manuel斑巖銅礦根據(jù)CSAMT法探測結(jié)果繪制的銅提取液三維分布 圖中圓點表示CSAMT測量點位，縱向?qū)嵕€表示解釋深度 12 2-2-4 鉆探（boring, drilling ）特點 費用高、可以獲取某個點上高精度信息 作用 精確揭示地下巖層層位、巖性 成井供水 采集巖樣、水樣 現(xiàn)場試驗 用作監(jiān)測孔方法 中空螺旋鉆進 實心鉆桿螺旋鉆進 繩索沖擊鉆進 空氣回轉(zhuǎn)鉆進 夯擊中空螺旋鉆進 反

6、循環(huán)鉆進 泥漿鉆進 3、附屬工具 提引類 滑車、提引器、提引鉤 夾持類 墊叉、鉆桿夾持器、套管夾板 擰卸類 管鉗、自由鉗、鏈鉗、扳手 打撈工具類 處理孔內(nèi)事故專用工具，矢錐、割管器等1、鉆塔 按材質(zhì)分 金屬、木質(zhì) 按構(gòu)造分 兩腳、三角、四角、桅桿式 按角度分 直塔、斜塔2、鉆 具 鉆頭破碎孔底巖石 巖心管鉆進時收容巖心、導(dǎo)向作用 套管保護孔壁 取粉管收集較大顆粒的巖屑 異徑接頭連接鉆桿柱與巖心管 鉆鋌孔底加壓、導(dǎo)向防斜作用 鉆桿傳遞動力、輸送沖洗液 水接頭連接回轉(zhuǎn)鉆具和高壓水管14 2-2-5 監(jiān)測（Monitor）2-2-5-1 監(jiān)測孔（Montor Hole）井徑：標準通常為50mm 套管

7、與過濾器材料：聚氯乙烯、聚四氟乙烯、電鍍鋼管、不銹鋼管 密封材料：彭潤土、水泥、及其混合物 過濾器長度：10-50cm或5m 短濾管可測定特定深度水頭及水化學特性，僅反映污染局部的情況 長濾管，稀釋效應(yīng)很大，污染物提供通道，混合水位，可反映總體污染情況15 以淺層地下水和有開發(fā)利用價值的含水層為主 適當兼顧與目標含水層有水力聯(lián)系的其它含水層或地表水體 按控制性布點與功能性布點相結(jié)合 控制不同的水文地質(zhì)單元、主要含水層、易污染含水層和己污染的含水層以及主要環(huán)境水文地質(zhì)問題的易發(fā)區(qū)或已發(fā)區(qū)等監(jiān)測時間 當?shù)氐叵滤?、平、豐水期的月份各1次總數(shù)上游及 兩側(cè)場地及 下游一級733二級532三級3122-

8、2-5-2 監(jiān)測孔數(shù)目與監(jiān)測時間2004-10-2916 監(jiān)測孔的三角形布設(shè) h=8m 1 2 3 h=9m h=10m 9.5m 9.0m 8.5m 2004-10-2917 監(jiān)測孔的功能“A”井為背景監(jiān)測孔 “B”井用來驗證處理措施的有效性 “C”井及時探測地下水水質(zhì)的變化情況廢 物 B 地下水流向 A C C C B 2004-10-2918 測壓水頭垂向分布 (m) 0 2 4 6 8 10 0 1 1 0 地下水位（埋深，m） 監(jiān)測井 C（mg/L）t（day）監(jiān)測頻率越大越能反映真實情況監(jiān)測時間對監(jiān)測結(jié)果的影響監(jiān)測孔的安裝2-2-5-321 2-2-6 試驗2-2-6-1 現(xiàn)場試驗

9、（Test in situ）現(xiàn)場試驗 抽水試驗 注水試驗 滲水試驗 彌散試驗 潛水水量垂直均衡試驗 流速試驗(連通試驗) 地下水含水層儲能試驗彌散試驗 目的：研究污染物在地下水中運移時其濃度的時空變化規(guī)律，并通過試驗獲得進行地下水環(huán)境質(zhì)量定量評價的彌散參數(shù) 示蹤劑：如食鹽、氯化銨、電解液、螢光染料、放射性同位素131I等 方法：天然狀態(tài)法、附加水頭法、連續(xù)注水法、脈沖注入法 22 潛水水量垂直均衡試驗 目的：獲得評價區(qū)潛水水均衡計算中有關(guān)均衡要素，以便配合其它水文地質(zhì)資料，進行地下水均衡計算 參數(shù)：降水垂直入滲補給系數(shù)，潛水蒸發(fā)系數(shù)，灌溉水回滲補給系數(shù)以及不同巖層的給水度 地中滲透儀：補償式地

10、中滲透儀 零通量面法：負壓計和中子水分儀 地下水含水層儲能試驗 地下含水層儲能可以調(diào)節(jié)地下水流量，儲存地表水，恢復(fù)超采含水層的能力，擴大地下水水源，抬高地下水位；借回灌水建立地下水幕，攔阻污水，防止海水入侵或阻攔地下水水源外流，調(diào)節(jié)地下水溫、儲藏冷、熱源。借助人工回灌淡水，改善水質(zhì)等，獲得地下水動力場、溫度場、化學場等有關(guān)參數(shù) 試驗場的觀測設(shè)施和采灌工程，一般包括儲能井、觀測井、專門測溫井、土層分層觀測標和孔隙水壓力觀測井、地表水準點等組成 流速試驗(連通試驗) 一般是在地下水的水平運動為主的裂隙、巖溶含水層中進行。 23 2-2-6-2 室內(nèi)實驗（Experiment）溶浸實驗（Leachi

11、ng ） 固體廢棄物中的污染物的浸出規(guī)律 土柱實驗（Column） 模擬降雨淋濾下，污染物浸出規(guī)律 模擬污染物在地下水中一維流條件下的遷移、轉(zhuǎn)化、富集規(guī)律 模擬槽實驗地下水污染、監(jiān)測與修復(fù)模擬槽要點介紹 1模擬槽在實驗教學中的必要性 2模擬槽的設(shè)計與組成 3模擬槽的功能與實驗地下水污染與修復(fù)教學實驗室 Laboratory of groundwater pollution & remediation1、模擬槽在實驗教學中的必要性 從現(xiàn)象再現(xiàn)上講 發(fā)生于地下，一般難以被發(fā)現(xiàn)可視，增加感性認識 三維流動土柱只能再現(xiàn)一維流動的特殊情況 受地下介質(zhì)的各項異性、不均勻性影響顯著大尺度 從研究需要上 監(jiān)測

12、（空間分布、時間動態(tài)等）可控性 機理（相互作用類型、媒介、參數(shù)等）已知性 防治（定量預(yù)測、技術(shù)等）可控+已知如何將野外、室內(nèi)、計算機模擬有機結(jié)合 同時較全面再現(xiàn)污染現(xiàn)象，滿足教學與研究需要2、模擬槽的設(shè)計與組成框架：100mm100mm25mm T型鋼板 槽體：4000mm1000mm1000mm，保證三維流動 側(cè)板：5mm有機玻璃板；可視 槽頭、槽尾與槽身間隔：5mm有機玻璃板（ 5mm，1個/cm2）填充介質(zhì)（數(shù)字化）：河砂（含水層），粘土（隔水層）、礫石（透鏡體） 地下水（數(shù)字化）：天然地下水模擬液或自來水 流動系統(tǒng)：進水箱、出水箱垂直升降，控制流速，形成潛水區(qū)、承壓水區(qū)和透鏡體在線監(jiān)測

13、系統(tǒng) 模擬系統(tǒng) 污染修復(fù)系統(tǒng)1、在線監(jiān)測系統(tǒng) 8個不同監(jiān)測深度的監(jiān)測孔：252.5mmPVC管；60目的尼龍紗網(wǎng) 地下水水位、水質(zhì)探頭 信號轉(zhuǎn)接卡 + 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)2、模擬系統(tǒng) 專業(yè)軟件：TOUGHT v2 & TOUGHREACT；PHREEQC；VISUAL MODFLOW - 參數(shù)及監(jiān)測數(shù)據(jù)3、污染修復(fù)系統(tǒng) 滲透性反應(yīng)墻（PRB）：鐵粉、活性炭等為填料 抽出-處理（PAT）：監(jiān)測孔、蠕動泵 監(jiān)控條件下的自然衰減法（MNA）：在線監(jiān)測系統(tǒng)4、污染源發(fā)生系統(tǒng) 監(jiān)測孔投放 面狀入滲四大系統(tǒng)4000mm1000mm1000mm 粘土河沙和礫石透鏡體 監(jiān)測孔8個可調(diào)節(jié)槽體兩端水位差，模擬地下

14、水流速0-387m/d區(qū)間的污染物遷移情況可調(diào)節(jié)槽體兩端水位差，模擬地下水流速0-387m/d區(qū)間的污染物遷移情況污染物：染色劑惰性示蹤劑和特征污染物 污染途徑：間歇入滲連續(xù)入滲徑流型 修復(fù)方法： MNA, PAT，PRB大型在線模擬槽滲透性反應(yīng)墻監(jiān)測孔國際最新版本的專業(yè)模擬軟件 Tough2DOS下運行界面輸出文件界面以文件方式輸入模擬參數(shù)3、模擬槽的功能與實驗運行步驟 步驟一：槽體飽水，調(diào)節(jié)進水與處水箱相對位置，形成穩(wěn)定流場 步驟二：監(jiān)測槽體中地下水水位，繪制地下水流網(wǎng)，建立地下水流場 步驟三：監(jiān)測槽體中地下水水質(zhì)，分析水化學特征，建立地下水水化學場 步驟四：利用專業(yè)軟件，建立模擬槽地下水

15、流數(shù)值模型 步驟五： 1#監(jiān)測孔中連續(xù)投入惰性示蹤劑（染色劑或NaCl溶液），觀測（染色劑）或在線監(jiān)測地下水中示蹤劑濃度，認識污染物在地下水中的對流彌散過程，利用數(shù)值模型，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取水動力彌散系數(shù) 步驟六：終止示蹤劑投放，利用對流彌散過程清除槽體中示蹤劑，直至地下水中示蹤劑濃度恢復(fù)背景濃度，定量評價地下水系統(tǒng)對示蹤劑的自凈化能力 步驟七：選擇目標污染物及特定投放方式，重復(fù)上述實驗過程，啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，依據(jù)水、土相關(guān)參數(shù)，模擬污染物遷移過程，建立預(yù)測模型 步驟八：選擇特定的地下水污染修復(fù)方法，啟動監(jiān)測系統(tǒng)，獲取修復(fù)技術(shù)參數(shù)，評價修復(fù)效果本實驗教學目標 - 掌握地下水污染調(diào)查方法，重點是

16、地下水水樣的采集、保存及現(xiàn)場指標的測試； - 利用常規(guī)水化學方法及儀器分析法分析常規(guī)宏量組分，對水化學資料可進行專門處理，特別是水化學類型分類及Piper三線圖繪制； - 了解地下水污染監(jiān)測與修復(fù)模擬槽的結(jié)構(gòu)與功能，掌握污染物在二維水動力條件下的遷移規(guī)律、監(jiān)測孔的布置原則以及3種原位修復(fù)技術(shù)的基本原理和實施的關(guān)鍵步驟； - 利用專業(yè)軟件，能夠?qū)Λ@取的土柱、模擬槽實驗數(shù)據(jù)進行模擬處理。 三階段教學法 預(yù)備階段：主要熟悉野外采樣及現(xiàn)場分析步驟、大型儀器操作方法、土柱裝填技術(shù)、模擬槽工作原理、模擬軟件基本操作步驟等； 驗證階段：結(jié)合實習指導(dǎo)書中的具體實例，進行驗證性實驗，以鞏固課程學習內(nèi)容，提高實驗

17、動手能力； 創(chuàng)新階段：學生依據(jù)自身的專業(yè)興趣，自行組織實驗課題小組，在教師指導(dǎo)性進行利用實驗平臺完成設(shè)計性實驗，撰寫實驗研究報告。32 2-3 地下水污染調(diào)查的內(nèi)容2-3-1 地下水系統(tǒng)特征調(diào)查地下水系統(tǒng) 介質(zhì)空間、水動力場、水化學場、熱場、應(yīng)力場等 介質(zhì)空間 巖土體的年代、巖性、厚度、分布、空隙、滲透性等 水動力場 水位的時空變化（補徑排、流速、流向） 水化學場 水質(zhì)以及特征組分的時空變化及其水巖相互作用Trilinear Diagram of high arsenic/fluoride groundwaters at Datong. (a) 2004 samples; (b) 2005 s

18、amples; : TDS less than 1.0 g/L; : TDS greater than 1.0 g/L.Most of high As/F groundwaters are soda watersUnder the aerobic and acidic to near-neutral conditions, arsenic is usually strongly adsorbed by oxide minerals as the arsenate ion. As pH increases, arsenic desorbs from the oxide surfaces, the

19、reby increasing its concentration in water. Importance of soda water for arsenic enrichmentThe arsenic concentration is high at pH above pH 8.0.37 2-3-2 地下水污染源、物、途徑調(diào)查工作思路 工作區(qū)地下水水質(zhì)異常識別 對水質(zhì)異常點（區(qū)、帶）進一步識別污染物及其時空變化特征 研究區(qū)內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等廢棄物的產(chǎn)生、排放、組成、運行歷史等調(diào)查 結(jié)合研究區(qū)水文地質(zhì)特征，篩選可疑污染源 進一步開展監(jiān)測、樣品采集、示蹤、實驗?zāi)M等，確定污染源、污染物、污染

20、途徑，獲取相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)污染物 種類、濃度、動態(tài)變化農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)活動 有無灌溉，水源來自？次數(shù)、時間 有無施用農(nóng)藥，何種農(nóng)藥，組成？ 有無施用化肥，何種化肥，組成？ 農(nóng)民的生活廢棄物排放情況？ 居民飲用水源情況 河、塘、湖、庫等大氣降雨補給灌溉入滲補給樣品采集 水樣：地表水、雨水、灌溉水、地表水、地下水 土樣：土壤、包氣帶、包水帶HCO3-Ca1050100試 驗 入滲試驗 抽水試驗 示蹤試驗 彌散試驗4、地下水污染源、物、途徑調(diào)查41 污染源與污染途徑調(diào)查 工業(yè)污染源 主要產(chǎn)品、副產(chǎn)品 生產(chǎn)工藝中使用的化學藥品及使用量 “三廢”中有害物質(zhì)的排放量、排放濃度和排放途徑 農(nóng)業(yè)污染源 污水灌區(qū)的污水

21、成分、污灌范圍、污灌次數(shù)和污灌量、多余污水入滲情況 使用農(nóng)藥、化肥的種類及施放情況 生活污染源 有害物的種類、濃度、排放方式、排放量2004-10-2942 污染源與污染途徑調(diào)查 地表固體廢棄物 堆放地、地表填坑、尾礦庫的面積、體積，填坑底有否襯砌，埋藏封閉的程度，堆放填埋的時間，有無淋濾污染地下水的跡象，表層土的巖性 種類、成分、可溶性 地表水體 河、湖、海、池、塘、庫的面積、容量、結(jié)構(gòu)、襯砌情況，投入使用的時間，周邊植被，包氣帶厚度和巖性，水位 污染情況及其與地下水的聯(lián)系2004-10-2943 污染源與污染途徑調(diào)查 其他污染源 城區(qū)地下污水管道、儲油庫的分布與滲漏情況，地下建筑物年代、維

22、修情況、腐蝕侵蝕等損壞的情況 礦區(qū)舊坑道、老窯，廢棄鉆孔封填情況 山區(qū)的溶洞、落水洞、大裂隙 2004-10-2944 調(diào)查范圍 區(qū)域上 通過對區(qū)域水文地質(zhì)單元水化學普查，確定地下水中各種污染組分的背景值和異常值。 局部上 對重點污染區(qū)進行大比例尺水化學調(diào)查，查明污染程度，污染物來源及污染途徑，分析水化學變化趨勢。2004-10-2945 水化學監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計 原則 點面結(jié)合，抓住重點污染地段，并對整個研究區(qū)作適當控制 對象 污染物危害性大、排放量大的污染源，重點污染區(qū)和重要的供水水源地 布設(shè)方法 根據(jù)污染物在地下水中擴散形式來確定 2004-10-2946 點狀污染源監(jiān)測 沿地下水流向，自排污點

23、由密而疏布點，以控制污染帶長度和觀測污染物彌散速度 透水性好的含水層，監(jiān)測點距離可稀疏些，觀測線長度可大些 垂直流向適當布點，控制污染帶寬度2004-10-2947 線狀污染源監(jiān)測 垂直線狀污染體布置監(jiān)測斷面，監(jiān)測點自排污體向外由密而疏 污染嚴重地段，設(shè)置2-3個斷面 污染較弱地區(qū)，設(shè)置1-2個斷面 未污染地段可設(shè)1個斷面或1個監(jiān)測點2004-10-2948 面狀污染源監(jiān)測 用網(wǎng)格法均勻布置監(jiān)測點線 污染嚴重的地區(qū)多布，污染較輕的地區(qū)則少布 對不同類型的地下水或不同含水層組，應(yīng)分別設(shè)置監(jiān)測點2004-10-2949 監(jiān)測項目 地下水常規(guī)組分的監(jiān)測 鉀、鈉、鈣、鎂、硫酸根、氯根、重碳酸根、pH、

24、TDS、總硬度、耗氧量、銨、硝酸根、亞硝酸根等 有害物質(zhì)監(jiān)測 汞、鉻、鎘、銅、鉛、鋅、砷、等重金屬； 酚、氰等有機物 細菌監(jiān)測 2004-10-2950 地下水樣采集與保存 容器選擇 高密度聚乙烯：硅、鈉、總鉀、氯化物、電導(dǎo)率、pH和硬度 玻璃容器：有機化合物和微生物 塑料容器：放射性核素和大部分無機物 琥珀色玻璃瓶：對光敏性物質(zhì) 塑料瓶：冷凍保存的樣品 不銹鋼容器：高溫或高壓樣品或痕量濃度的有機物樣品2004-10-2951 采樣瓶清洗程序以清潔劑清洗的塑料瓶或玻璃瓶 清潔劑稀水溶液和自來水清洗樣品瓶和瓶蓋 用自來水徹底沖洗 用適當質(zhì)量的純水連續(xù)沖洗三次 徹底排干并蓋上蓋子 注：自動洗碟機可

25、用于此清洗程序2004-10-2952 采樣瓶清洗程序以酸清洗的塑料或玻璃瓶 用清潔劑稀水溶液和自來水清洗樣品瓶和瓶蓋 用自來水徹底沖洗 用10%硝酸溶液沖洗 排除殘液后用10%硝酸溶液完全充滿 加蓋并存放至少24小時 倒出樣品瓶中的硝酸，用適當質(zhì)量的水沖洗后立即旋緊瓶蓋 注：全自動強酸洗滌器可用于此清洗程序 2004-10-2953 采樣瓶清洗程序以溶劑清洗的玻璃瓶 用清潔劑稀水溶液和自來水清洗樣品瓶和瓶蓋 用自來水徹底沖洗 用適當質(zhì)量的純水連續(xù)沖洗三次并干燥 用適當質(zhì)量的丙酮沖洗并排空 用適當質(zhì)量的適合于特定檢測組分的溶劑沖洗、干燥后立即旋緊瓶蓋 注：所用清洗溶劑應(yīng)與被測組分所用檢測方法中使用的溶劑一致，例如萃取溶劑2004-10-2954 醋酸鋅溶液 ( = 0.10g/l), C4H6O4Zn 磷酸 ( = 1.7 g/ml),H3PO4