地下水污染與防治課件

地下水污染與防治王焰新中國地質(zhì)大學(xué)yx.wang@地下水污染與防治王焰新1OutlineIntroduction:theimportanceofGWcontaminationstudiesBasicconceptsofGWcontaminationSomeadvancesinGWcontaminationstudiesOutlineIntroduction:theimporIntroductionIntroduction3水是影響人口增長和分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會和政治組織以及生活質(zhì)量的決定性因素。它也是引發(fā)戰(zhàn)爭和促進(jìn)和平的原因。由于水資源問題在即將到來的幾十年里不可能緩和，有關(guān)河流和水利用、區(qū)域水資源、水環(huán)境研究的重要性，日見顯著。(圖片：從圣潔的香溪河到渾濁的武鋼長江水源）水是影響人口增長和分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會和政治組織以在發(fā)展中國家，特別是在城市地區(qū)，水質(zhì)普遍變差。發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)證明，水質(zhì)的下降得到抑制甚至逆轉(zhuǎn)的過程是緩慢的，而且花費(fèi)高。美國1972年清潔水法令的推行導(dǎo)致點(diǎn)源污染的地表水水質(zhì)得到明顯改善。為了改善水質(zhì)而作出的進(jìn)一步努力將要求減少來自非點(diǎn)源的污染。在大多數(shù)情況下，非點(diǎn)源污染很難處理和識別。在發(fā)展中國家，特別是在城市地區(qū)，水質(zhì)普遍變差。發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)地下水污染與防治ppt課件1989～2000年漢江水質(zhì)狀況統(tǒng)計(jì)1989～2000年漢江水質(zhì)狀況統(tǒng)計(jì)1989——2000年最差水質(zhì)因子統(tǒng)計(jì)

主要污染物1989——2000年最差水質(zhì)因子統(tǒng)計(jì)主要污染物武漢市漢江各斷面高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢圖武漢市漢江各斷面高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢圖

水環(huán)境中的有害物質(zhì)是一個(gè)具有重要意義的問題。特別是因?yàn)殛惻f的存儲場地開始受到損壞,在今后20年，對有害化學(xué)廢物和放射性廢物的產(chǎn)生和儲存將會受到越來越多的關(guān)注，對現(xiàn)有場地廢物在地表和地下的運(yùn)動進(jìn)行模擬和監(jiān)測，具有特殊重要的意義。在污染對人類健康構(gòu)成威脅的情況下，開展這種模擬是極其重要的。水環(huán)境中的有害物質(zhì)是一個(gè)具有重要意義的問題。特別1991年，美國推出了NAWQA（NationalWaterQualityAssessmentProgramUSGS(美國地質(zhì)調(diào)查局)的科學(xué)家們對全國50多個(gè)河流盆地和含水層開展了資料收集和分析。該項(xiàng)計(jì)劃的目標(biāo)是建立可支持管理和決策的有關(guān)河流、地下水和水生生態(tài)系統(tǒng)的長期連續(xù)和可比較的信息系統(tǒng)。NAWQA應(yīng)當(dāng)能回答以下問題：1．美國的河流和地下水現(xiàn)狀如何?2．這些河流和地下水狀態(tài)隨時(shí)間是如何變化的?3．自然特征和人類活動是如何影響這些河流和地下水狀態(tài)的?

NAWQA是如何回答這些問題的呢？1991年，美國推出了NAWQA（NationalWate研究設(shè)計(jì)和方法全國統(tǒng)一以便在區(qū)域和全國范圍內(nèi)水質(zhì)狀態(tài)是可對比的研究是長期和周期性的以便分析水質(zhì)的變化趨勢，從而確定水質(zhì)是變好還是變差研究工作把人類活動和自然因素與水質(zhì)，水生生物和河流生境聯(lián)系起來以便使研究成果對于有關(guān)水資源管理及飲用水和水生生態(tài)系統(tǒng)管理的決策提供幫助USGS的科學(xué)家與政府官員，資源管理者，工業(yè)界代表和其他利益相關(guān)者相互作用以便研究的發(fā)現(xiàn)與決策者相關(guān)聯(lián)USGS的科學(xué)家來自多學(xué)科，包括水文學(xué)，地質(zhì)學(xué)，生物學(xué)。地球物理，地理學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)以便能夠分析河流盆地和含水層系統(tǒng)相互依賴的特性USGS有責(zé)任為所有人提供不帶偏見的科學(xué)信息以便使研究的發(fā)現(xiàn)有多種表現(xiàn)形式，包括原始數(shù)據(jù)，報(bào)告，期刊論文，宣傳小冊子，錄象帶。這些成果大多是免費(fèi)的。研究設(shè)計(jì)和方法全國統(tǒng)一以便在區(qū)域和全國范圍內(nèi)水質(zhì)狀態(tài)是可對比在地下水研究領(lǐng)域，國際水文地質(zhì)界（尤其是美國）自二十世紀(jì)八十年代以來，把研究的重點(diǎn)從地下水水資源評價(jià)與管理轉(zhuǎn)移到地下水污染治理上來美國已經(jīng)把受污染場地中土壤和地下水污染的去除作為優(yōu)先考慮的問題，并計(jì)劃在未來幾十年修復(fù)30~40萬個(gè)場地。費(fèi)用估計(jì)達(dá)5000~10000億美元（NationalResearchCouncil,1994）。污染物質(zhì)泄漏或作為污染物的處置場均可能導(dǎo)致土地和地下水的污染。美國管理與預(yù)算委員會估計(jì)，未來75年中，修復(fù)屬于國防部、能源部、內(nèi)政部、農(nóng)業(yè)部及國家宇航局的受污染場地就需要2340~3890億美元（FederalFacilitiesPolicyGroup,1995）。僅1996年美國在污染場地修復(fù)上的花費(fèi)達(dá)90億美元。在地下水研究領(lǐng)域，國際水文地質(zhì)界（尤其是美國）自二十世紀(jì)八十地下水環(huán)境修復(fù)：專利和論文從美國1976-1996年與地下水和土壤污染修復(fù)技術(shù)有關(guān)的專利增長情況不難看出，自1991年后，出現(xiàn)了高速增長。歐美國家近10年來的水文地質(zhì)研發(fā)經(jīng)費(fèi)的重點(diǎn)投向了地下水污染與環(huán)境修復(fù)技術(shù)研究。近10年來在GroundWater,WaterResourcesResearch,EnvironmentalScienceandTechnology,AppliedGeochemistry,WaterResearch，JournalofContaminantHydrology等西方水文地質(zhì)、環(huán)境科學(xué)與工程類主流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的與地下水有關(guān)的論文多與地下水污染有關(guān)。相比之下，我國同類研究十分薄弱。地下水環(huán)境修復(fù)：專利和論文從美國1976-1996年與地下水

我國是一個(gè)缺水國家，巨大的人口壓力加劇了水資源短缺的嚴(yán)峻形勢。在我國許多地區(qū)，天然水質(zhì)惡劣，如原生高氟水和高砷水的分布范圍之廣、危害之大實(shí)屬罕見。近幾十年來，人類活動造成了大面積的地下水污染，已經(jīng)在我國地下水中檢測出各種有機(jī)污染物、重金屬污染物、氮、硫、磷污染物，使得我國“水質(zhì)型”缺水形勢日益嚴(yán)峻。我國是一個(gè)缺水國家，巨大的人口壓力加劇了水資源山西大同盆地淺層地下水As(10–3mg/L)山西大同盆地淺層地下水砷中毒砷可對人體的呼吸道、胃、腸、肺、肝、骨骼、皮膚均有不同程度的損傷。砷可使人體正常分泌的酶失去活性，使細(xì)胞正常代謝發(fā)主障礙而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，并可導(dǎo)致末稍神經(jīng)炎、皮膚癌、肺癌。砷進(jìn)入血液循環(huán)后直接作用于毛細(xì)血管壁，使其通透性增強(qiáng)，麻痹毛細(xì)血管，造成組織營養(yǎng)障礙，產(chǎn)生急性和慢性中毒。砷中毒砷可對人體的呼吸道、胃、腸、肺、肝、骨骼、皮膚均有不同MasudKarim(2000)對孟加拉國水砷中毒患者調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，最常見的是黑皮病(93.5%)，角化癥(68.3%)，角化過度(眼角膜細(xì)胞增多)(37.6%)和leuco-melanosis(39.1%)。癌癥患者0.8%，光化角膜炎和波紋氏病3.1%。

孟加拉國水砷中毒患者（引自Md.MasudKarim，2000)MasudKarim(2000)對孟加拉國水砷中砷中毒引起的皮膚癌（波紋氏?。┥橹卸疽鸬钠つw癌（波紋氏病）圖1全球范圍內(nèi)主要高砷地下水以及采礦和地?zé)嵋鸬乃铜h(huán)境問題分布

（Smedley,2002）藍(lán)色代表湖泊圖1全球范圍內(nèi)主要高砷地下水以及采礦和地?zé)嵋鸬乃铜h(huán)境問全球20多個(gè)國家存在地下水砷異常導(dǎo)致砷中毒的國家中，比較嚴(yán)重的是分布于亞洲的三個(gè)國家（圖2），按順序依次為孟加拉國、西孟加拉邦（WB，印度）和中國。局部地下水砷異常的國家越來越多，每年，都有來自亞洲國家的關(guān)于水砷污染的報(bào)道（圖3）。由于砷不是實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)常規(guī)分析的元素，所以，漏掉了很多高砷水。飲水標(biāo)準(zhǔn)中砷含量的修訂，導(dǎo)致許多國家的水質(zhì)需要重新評價(jià)。全球20多個(gè)國家存在地下水砷異常導(dǎo)致砷中毒的國家中，比較嚴(yán)重（1）波蘭；（2）安大略湖，加拿大；（3）新西蘭；（4）西班牙；（5）匈牙利；（6）美國俄勒岡州西部；（7）科爾多瓦，阿根廷；（8）Lagunera，墨西哥；（9）臺灣；（10）Antofagasta，智利；（11）LassenCounty，美國中部；（12）斯里蘭卡；（13）新斯科舍省，加拿大；（14）菲爾班克斯，阿拉斯加州（美國州名）；（15）MillardCounty，猶他州；（16）Fallon,內(nèi)華達(dá)州（美國西部內(nèi)陸州）；（17）內(nèi)蒙古，中國；（18）新疆Utghur，中國；（19）孟加拉國；（20）西孟加拉邦，印度。圖2全球有文獻(xiàn)記錄的地下水砷污染地區(qū)（引自D.Chakraborti,2002）（1）波蘭；（2）安大略湖，加拿大；（3）新西蘭；（4）西班圖3.亞洲高砷地下水影響地區(qū)（引自D.Chakrabortietal.,2002）（1）新疆；（2）吉林；（3）遼寧；（4）內(nèi)蒙古；（5）寧夏；（6）山西；（7）Jhelum,巴基斯坦；（8）Gujrat,巴基斯坦；（9）孟加拉國；（10）尼泊爾；（11）貴州，中國；（12）臺灣，中國；（13）河內(nèi),越南；（14）緬甸；（15）老撾；（16）西孟加拉邦，印度（17）柬埔寨；（18）Ronphibun，泰國圖3.亞洲高砷地下水影響地區(qū)（引自D.Chakrabo全球典型地砷病區(qū)孟加拉國的砷中毒被認(rèn)為是人類歷史上最嚴(yán)重的水安全事件之一，將可能造成孟加拉國國1.3億貧困人口中10％的成年人在未來死亡。飲用地下水砷的濃度最高達(dá)3.7mg/L（SracekA.，1998）。Gausetal.(2003)對孟加拉國3534個(gè)飲用水井調(diào)查分析后，估計(jì)飲水砷>0.05mg/L高砷暴露人口大約為3500萬人，飲水砷>10μg/L高砷暴露人口高達(dá)5700萬。全球典型地砷病區(qū)孟加拉國的砷中毒被認(rèn)為是人類歷史上最嚴(yán)重的水我國飲水型砷中毒分布特征統(tǒng)計(jì)顯示：我國地方病多發(fā)生在環(huán)境保護(hù)較差及經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)（圖4）。全國592個(gè)國家扶貧工作重點(diǎn)縣中，有576個(gè)是地方病流行的重病區(qū)（中新社，

2004）。115萬地方性砷中毒病區(qū)人口需要改水。我國飲水型砷中毒分布特征統(tǒng)計(jì)顯示：我國地方病多發(fā)生在環(huán)境保護(hù)圖4我國地方性砷中毒的類型與分布（引自侯少范等，2002）圖4我國地方性砷中毒的類型與分布BasicConceptsof

GroundWaterContaminationBasicConceptsof

GroundWate一、地下水污染物的概念在研究中，有的人往往把組分濃度高者定為污染物，而根本不去追究其來源；也有的人把所有不利于水的利用的組分統(tǒng)統(tǒng)視為污染組分。這些看法都是片面的。正確的污染物含義應(yīng)該是：凡是人類活動導(dǎo)致進(jìn)入地下水環(huán)境，會引起水質(zhì)惡化的溶解物或懸浮物，無論其濃度是否達(dá)到使水質(zhì)明顯惡化的程度，均稱為地下水污染物。一、地下水污染物的概念在研究中，有的人往往把組分濃度高者定地下水中的重要污染物地下水污染物種類繁多，按其性質(zhì)可以分為三類：化學(xué)污染物無機(jī)污染物、有機(jī)污染物生物污染物放射性污染物地下水中的重要污染物地下水污染物種類繁多，按其性質(zhì)可以分為三化學(xué)污染物（一）無機(jī)污染物地下水中最常見的無機(jī)污染物是NO3-、NO2-、NH3、Cl-、SO42-、硬度、F-、CN-、總?cè)芙夤腆w物及微量重金屬Cr、Hg、Pb、Cd和類金屬As等。其中硬度、總?cè)芙夤腆w物、Cl-（氯化物）、SO42-（硫酸鹽）、NO3-（硝酸鹽）和NH3等為無直接毒害作用的無機(jī)污染物，但達(dá)到一定的濃度后，同樣會對其可利用價(jià)值或?qū)Νh(huán)境、甚至對人類健康造成不同程度的影響或危害?；瘜W(xué)污染物（一）無機(jī)污染物地下水污染與防治ppt課件（二）有機(jī)污染物

1、易于生物降解的有機(jī)污染物這一類污染物不穩(wěn)定，多屬于碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和油類等自然生成的有機(jī)物。它們在微生物的作用下，借助于微生物的新陳代謝功能，可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機(jī)物。如在有氧條件下，由好氧微生物作用轉(zhuǎn)化，多產(chǎn)生CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在無氧條件下，則由厭氧微生物作用，最終轉(zhuǎn)化形成H2O、CH4、CO2等穩(wěn)定物質(zhì)，同時(shí)放出硫化氫、硫醇等惡臭氣體。耗氧有機(jī)污染物主要來源于生活污水，以及屠宰、肉類加工、乳品、制革、制糖和食品等以動植物殘?bào)w為原料加工生產(chǎn)的工業(yè)廢水。這一類污染物一般都無直接毒害作用，它的主要危害是引起地表水體的富營養(yǎng)化。在地下水中此類污染物濃度一般都比較小，危害性不大。（二）有機(jī)污染物

1、易于生物降解的有機(jī)污染物（二）有機(jī)污染物

2、難于生物降解的有機(jī)污染物這一類污染物多屬于人工合成的有機(jī)物質(zhì)，如有機(jī)氯化物、多環(huán)芳烴類化合物、苯并（a）芘和有機(jī)重金屬化合物。它們的性質(zhì)均比較穩(wěn)定，不易為微生物所分解，故稱之為難降解的有機(jī)污染物。這些物質(zhì)大多數(shù)具有較強(qiáng)的毒性，甚至具有致癌、致畸、致突變的作用，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。美國環(huán)保局（EPA）提出了水體中129種優(yōu)先控制污染物名單，俗稱黑名單，其中114種為有機(jī)污染物。我國也制定了適合中國國情的“水中優(yōu)先控制污染物黑名單”，包括14類68種有毒化學(xué)污染物，其中有機(jī)毒物占58種。這58種有機(jī)有毒污染物包括（括號內(nèi)符號表示對人體健康影響范圍：O表示對器官有影響；T表示毒理影響；C表示在危險(xiǎn)水平的10-5就有致毒危險(xiǎn)）：（二）有機(jī)污染物

2、難于生物降解的有機(jī)污染物這一類污染物揮發(fā)性氯代烴：二氯甲烷(C)、三氯甲烷(C)、1，2一二氯乙烷(C)、四氯化碳(C)、1，1，1一三氯乙烷(T)、1，1，2一三氯乙烷(C)、1，1，2，2一四氯乙烷(C)、三氯乙烯(C)、四氯乙烯(C)、三溴甲烷（Cc)。(2)苯系物：苯(C)、甲苯(T)、乙苯(丁)、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。(3)氯代苯類：氯苯(T／C)、鄰二氯苯(乃)、對二氯苯(T)、六氯苯(C)。(4)多氯聯(lián)苯：多氯聯(lián)苯(C)。(5)酚類：苯酚(C/T)、間甲酚(O)、2，4—二氯酚(C/T)、2，4，6三氯酚(C／O)、五氯酚(C／O)、對硝基酚。(6)硝基苯類：硝基苯(T／O)、對硝基苯、2，4一二硝基苯(C)、三硝基苯。(7)苯胺類：苯胺、二硝基苯胺、對硝基苯胺、6一二氯硝基苯胺。(8)多環(huán)芳烴類：萘、螢蒽(T)、苯并(b)螢蒽、苯并(k)螢蒽、苯并(a)芘(C)、茚并(1，2，3，c，d)芘(C)、苯并(ghi)芘(C)。（9）酞酸酯類：酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二辛酯。(10)農(nóng)藥：六六六(C)、敵敵畏(T)、樂果(T)、對硫磷(T)、甲基對硫磷(T)、除草醚(T)、敵百蟲(T)。（11）丙烯腈：苯烯腈(C)。（12）亞硝胺類：N—亞硝基二乙胺、N一亞硝基二正丙胺。揮發(fā)性氯代烴：二氯甲烷(C)、三氯甲烷(C)、1，2一二這些水中優(yōu)先控制污染物具有下列一些共性：(1)都具有毒性，與人體健康關(guān)系非常密切，在環(huán)境中具有長效性，對環(huán)境的影響和人體健康的危害大多具有不可逆性。(2)有機(jī)氯占主體，58個(gè)優(yōu)先控制的有機(jī)物中有機(jī)氯化物占25個(gè)，它們往往難以生物降解。(3)在水體中含量較低，一般是μg/L數(shù)量級甚至ng/L數(shù)量級。這些水中優(yōu)先控制污染物具有下列一些共性：(二)生物污染物細(xì)菌：地下水中曾發(fā)現(xiàn)并引起水媒病傳染的致病菌有：霍亂弧菌（霍亂?。抽T氏菌（傷寒?。⒅举R氏菌、沙門氏菌、腸道產(chǎn)毒大腸桿菌、胎兒弧菌、小結(jié)腸炎耶氏菌等，后五種病菌都會引起不同特征的腸胃病。病毒：在地下水中曾發(fā)現(xiàn)的病毒主要是腸道病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒、人腸道弧兒病毒、甲型柯薩奇病毒、新腸道病毒、甲型肝炎病毒、胃腸病毒、呼吸道腸道病毒、腺病毒等，而且每種病毒又有多種類型，對人體健康危害較大寄生蟲包括原生動物、蠕蟲及真菌。在寄生蟲中值得注意的有：梨型鞭毛蟲、痢疾阿米巴和人蛔蟲(二)生物污染物細(xì)菌：地下水中曾發(fā)現(xiàn)并引起水媒病傳染的致病菌(四）放射性污染物放射性核素半衰期（a）MPC﹡(pCi/ml)標(biāo)準(zhǔn)器官主要放射物生物半衰期3H12.263全身β粒子12d90Sr28.13骨骼β粒子50a129I1.7×1076甲狀腺β粒子γ射線138d137Cs30.22全身β粒子γ射線70d226Ra16003骨骼α粒子γ射線45a289Pu244005骨骼α粒子200a﹡飲用水最大允許濃度。(四）放射性污染物放射性核素半衰期（a）MPC﹡標(biāo)準(zhǔn)主要生物地下水污染的特點(diǎn)與途徑1．隱蔽性即使地下水已受某些組分嚴(yán)重污染，但它往往還是無色、無味的，不易從顏色、氣味、魚類死亡等鑒別出來。即使人類飲用了受有毒或有害組分污染的地下水，對人體的影響也只是慢性的長期效應(yīng)，不易覺察2．難以逆轉(zhuǎn)性地下水一旦受到污染，就很難治理和恢復(fù)。主要是因?yàn)槠淞魉贅O其緩慢，切斷污染源后僅靠含水層本身的自然凈化，所需時(shí)間長達(dá)數(shù)十年、甚至上百年。另一個(gè)原因是某些污染物被介質(zhì)和有機(jī)質(zhì)吸附之后，會發(fā)生解吸——再吸附的反復(fù)交替。地下水污染的特點(diǎn)與途徑1．隱蔽性二、地下水污染途徑是指污染物從污染源進(jìn)入到地下水中所經(jīng)過的路徑。研究地下水的污染途徑有助于制定正確的防治地下水污染的措施。地下水污染途徑復(fù)雜多樣，以污染源的種類分為：污水渠道和污水坑的滲漏、固體廢物堆的淋濾、化學(xué)液體的溢滲、農(nóng)業(yè)活動的污染以及采礦活動的污染等等，這顯得過于煩雜。按照水力學(xué)上的特點(diǎn)可分為四類：間歇入滲型；連續(xù)入滲型；越流型；和徑流型。二、地下水污染途徑是指污染物從污染源進(jìn)入到地下水中所經(jīng)過的地下水污染與防治ppt課件地下水污染與防治ppt課件三、地下水系統(tǒng)的組成特征地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的水。地下水系統(tǒng)是由兩個(gè)要素組成：一是具有空隙的巖石；二是賦存于巖石空隙中的水。三、地下水系統(tǒng)的組成特征地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的1、巖石中的空隙巖石中的空隙是地下水儲存場所和運(yùn)動通道。空隙的多少、大小、形狀、連通情況和分布規(guī)律，對地下水的分布和運(yùn)動具有重要影響。按巖石空隙的形態(tài)可分為三類：松散巖石中的孔隙；堅(jiān)硬巖石中的裂隙；可溶巖石中的溶隙。1、巖石中的空隙巖石中的空隙是地下水儲存場所和運(yùn)動通道。空隙2、地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征巖層按其透水性不同，可分為透水層與不透水層。飽含水的透水層稱為含水層。不透水層通常稱為隔水層。透水層與不透水層在概念上具有相對性。嚴(yán)格地講，自然界中不存在絕對不透水的巖層，只不過某些巖層的透水性極小，以至其透過的水量微不足道而已?，F(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識到，巖層透水與否取決于時(shí)間尺度、發(fā)生滲透的過水?dāng)嗝娴拇笮『万?qū)動水流動的水力梯度的大小。構(gòu)成地下水系統(tǒng)的含水層與隔水層的分布和組合關(guān)系復(fù)雜，這決定了地下水的運(yùn)動形式及水質(zhì)和水量變化特征。2、地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征巖層按其透水性不同，可分為透水層與不水文地質(zhì)學(xué)根據(jù)含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的部位及隔水層（非透水層）限制的情況，將地下水分為包氣帶水、潛水和承壓水（見圖３－１）。水文地質(zhì)學(xué)根據(jù)含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的部位及隔水層（非透水四、污染物在地下水系統(tǒng)中遷移過程水動力彌散作用在多孔介質(zhì)中,當(dāng)存在兩種或兩種以上可溶混的流體時(shí)，在流體運(yùn)動作用下其間發(fā)生過渡帶，并使?jié)舛融呌谄骄?，這種現(xiàn)象稱為多孔介質(zhì)中的水動力彌散現(xiàn)象，簡稱彌散現(xiàn)象。形成彌散現(xiàn)象的作用，簡稱彌散作用。四、污染物在地下水系統(tǒng)中遷移過程水動力彌散作用彌散現(xiàn)象

彌散現(xiàn)象造成彌散現(xiàn)象的原因造成彌散現(xiàn)象的原因可歸結(jié)于水在介質(zhì)中流動，介質(zhì)孔隙系統(tǒng)的復(fù)雜微觀形狀、溶質(zhì)濃度梯度引起的分子擴(kuò)散、水性質(zhì)的改變(如粘度、密度等)對速度分布(流速場)的影響；水中溶質(zhì)與固相顆粒間的相互作用一吸附、沉淀、降解、離子交換、生物化學(xué)等過程。造成彌散現(xiàn)象的原因造成彌散現(xiàn)象的原因可歸結(jié)于水在介質(zhì)中流動污染物在地下水系統(tǒng)中運(yùn)移的其它過程吸附一解吸離子交換沉淀—溶解氧化—還原生物反應(yīng)污染物在地下水系統(tǒng)中運(yùn)移的其它過程吸附一解吸4、污染物在地下水系統(tǒng)中遷移的基本方程描述溶質(zhì)在地下水中運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型可以分為三類：確定性模型、隨機(jī)模型和“黑箱”模型。它們是與近代描述地下水運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型相對應(yīng)的，但溶質(zhì)的運(yùn)移要比地下水的運(yùn)動更為復(fù)雜。本節(jié)主要討論溶質(zhì)運(yùn)移的確定性模型?？紤]到溶質(zhì)在運(yùn)移過程中的對流作用和水動力彌散作用，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律，采用空間平均的方法我們就可以導(dǎo)出所謂的對流—彌散方程，它是描述溶質(zhì)運(yùn)移的基本數(shù)學(xué)模型。4、污染物在地下水系統(tǒng)中遷移的基本方程描述溶質(zhì)在對流—彌散方程的推導(dǎo)在所研究的滲流場中任取一微小的質(zhì)量均衡體，簡稱微元體(如圖3-7)，dt時(shí)間內(nèi)微元體中溶質(zhì)質(zhì)量的變化是由三方面引起的。對流—彌散方程的推導(dǎo)在所研究的滲流場中任取一微小的質(zhì)(1)水動力彌散作用水動力彌散作用由機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散作用組成。設(shè)Ф1為機(jī)械彌散通量，Ф2為分子擴(kuò)散通量，P為水動力彌散通量，C為滲透場中溶質(zhì)的濃度，那么：Ф1=-DngradCФ2=-D0gradCP=Ф1+Ф2=-(Dn+D0)gradC=-DgradC(3—1)式中D=Dn+D0，D為水動力彌散系數(shù)，它是各向異性的，為一個(gè)二階張量。(1)水動力彌散作用水動力彌散作用由機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散作式(3—1)亦可表示為：(3—2)在X方向上由于彌散而引起微元體內(nèi)溶質(zhì)質(zhì)量的變化為X斷面流進(jìn)與X+△X斷面流出的溶質(zhì)質(zhì)量之差。即n為有效空隙度。：

（3—3）式(3—1)亦可表示為：(3—2)同理，在y和z方向上有：在t時(shí)間內(nèi)由于彌散，整個(gè)微元體中溶質(zhì)質(zhì)量的改變量為：（3-4）（3-5）（3-6）同理，在y和z方向上有：在t時(shí)間內(nèi)由于彌散，整個(gè)微元體中溶質(zhì)（2）對流作用令V代表地下水平均實(shí)際流速。在x方向上，由于水的平均整體運(yùn)動而引起的微元體內(nèi)溶質(zhì)質(zhì)量的變化M”x為：同理有：（3—7）所以對流作用所引起的微元體中溶質(zhì)質(zhì)量的變化M’’為：（3—8）（2）對流作用令V代表地下水平均實(shí)際流速。在x方向上，由于水(3)吸附作用及其它假設(shè)由于化學(xué)反應(yīng)(如吸附作用等)或其它原因，單位時(shí)間單位體積地下水中溶質(zhì)質(zhì)量的變化量為W，那么△t時(shí)間內(nèi)微元體中由此而引起的溶質(zhì)質(zhì)量的變化量I為：I=W·△X·△Y·△Z·n·△t(3—9)假設(shè)點(diǎn)（x,y,c）附近t時(shí)刻溶質(zhì)濃度的變化率為，則在△t時(shí)間內(nèi)，微元體中溶質(zhì)質(zhì)量的變化量M為：（3-10）(3)吸附作用及其它假設(shè)由于化學(xué)反應(yīng)(如吸附作用等)或其它原依質(zhì)量守恒定律應(yīng)有：

M=I+M’+M”(3—11)將以上各式同時(shí)代入(3-11)中即得：（3—12）假定彌散主方向與坐標(biāo)軸一致，那么：（3—13）將(3—13)代入(3—12)中，即得到對流－彌散方程(或水動力彌散方程)：(3—14)依質(zhì)量守恒定律應(yīng)有：

考慮密度變化，不考慮化學(xué)作用等因素的情況下，對流—彌散方程可以表示為：（3-15）式中：K=D／n，ρ為液體的密度，u為地下水的平均實(shí)際流速。上述水動力彌散方程是定量描述溶質(zhì)在地下水中運(yùn)移的基本數(shù)學(xué)模型，它是一個(gè)二階非線性偏微分方程。其求解方法一般可分為解析解、半解析解和數(shù)值解法三種?？紤]密度變化，不考慮化學(xué)作用等因素的情況下，對流—彌散方程可SomeAdvancesinGWContaminationStudies地下水污染監(jiān)測地下水污染脆弱性評價(jià)地下水環(huán)境修復(fù)技術(shù)SomeAdvancesinGWContaminat59地下水污染主要分布在城區(qū)附近和地表水污染嚴(yán)重的地區(qū)地下水污染主要分布在城區(qū)附近和地表水污染嚴(yán)重的地區(qū)1地下水污染監(jiān)測1地下水污染監(jiān)測主要進(jìn)展（Since1980’s）定深取樣技術(shù)現(xiàn)場快速、精確測試和探測技術(shù)大型試驗(yàn)場（Stripa,YuccaMountain,Borden)高精度室內(nèi)測試技術(shù)主要進(jìn)展（Since1980’s）定深取樣技術(shù)群井及多水平監(jiān)測井在多數(shù)場地調(diào)查過程中，你必須測定水頭及污染物濃度的垂向分布情況。為了獲得這方面的信息，必須在單個(gè)鉆孔中的不同深度上安裝監(jiān)測井。這時(shí)，在單個(gè)鉆孔中可以使用單個(gè)群井，也可使用多水平監(jiān)測井。可以選擇設(shè)計(jì)方案。選擇方案包括：有多個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆孔安裝一個(gè)監(jiān)測井每個(gè)鉆孔安裝不同深度濾網(wǎng)的多水平監(jiān)測井每個(gè)鉆孔安裝一個(gè)具有多個(gè)取樣口的監(jiān)測井具有多個(gè)止水段的全長濾網(wǎng)監(jiān)測井群井及多水平監(jiān)測井在多數(shù)場地調(diào)查過程中，你必須測定水頭及污染監(jiān)測孔的安裝點(diǎn)驅(qū)動監(jiān)測孔標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)驅(qū)動監(jiān)測孔

不銹鋼尖端、井管濾網(wǎng)、擊入式套管孔徑1.5~3cm，井管濾網(wǎng)20~100cm錘擊井管濾網(wǎng)和套管到指定深度監(jiān)測孔的安裝點(diǎn)驅(qū)動監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝點(diǎn)驅(qū)動監(jiān)測孔鉆機(jī)點(diǎn)驅(qū)動監(jiān)測孔

點(diǎn)驅(qū)動尖端、井管濾網(wǎng)、井管套管位于鉆井套管之內(nèi)預(yù)定深度上，取出鉆井套管用膨潤土把井管濾網(wǎng)以上的套管四周封口監(jiān)測孔的安裝點(diǎn)驅(qū)動監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔在多數(shù)場地調(diào)查過程中，必須測定水頭及污染物濃度的垂向分布情況。為了獲得這方面的信息，必須在的不同深度上安裝監(jiān)測孔。監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔每個(gè)鉆孔安裝一個(gè)監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔每個(gè)鉆孔安裝不同深度濾網(wǎng)的多水平監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔每個(gè)鉆孔安裝一個(gè)具有多個(gè)取樣口的監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔每個(gè)鉆孔安裝一個(gè)具有多個(gè)取樣口的監(jiān)測孔帶可膨脹的止水系統(tǒng)的多水平取樣器（WaterlooSystem）監(jiān)測孔的安裝群井及多水平監(jiān)測孔多水平監(jiān)測孔獲得的觀測資料往往精確而全面揭示地下水系統(tǒng)中發(fā)生的過程。丹麥學(xué)者DiekePostma博士提供的一個(gè)實(shí)例見圖:多水平監(jiān)測孔獲得的觀測資料往往精確而全面揭示地下水系統(tǒng)中發(fā)生在水流遲緩條件下，純對流（左）和擴(kuò)散方式供氧時(shí)黃鐵礦的氧化作用。在前一種情況下，飽和以氧氣的地下水流過黃鐵礦層；在后一種情況下，大氣中的氧氣先經(jīng)過包氣帶再到達(dá)疏干的黃鐵礦沼澤相沉積物在水流遲緩條件下，純對流（左）和擴(kuò)散方式供氧時(shí)黃鐵礦的氧化作兩個(gè)簡單的水文地質(zhì)剖面。它們之間的唯一區(qū)別是下面的圖中有一低滲透性層存在。位于污染場地下游方向的井所揭露的情況是不相同的。這就表明在可能的流動路徑上布置采樣點(diǎn)需要正確的水文地質(zhì)概念來指導(dǎo)。兩個(gè)簡單的水文地質(zhì)剖面。它們之間的唯一區(qū)別是下面的圖中有根據(jù)探地雷達(dá)資料估算導(dǎo)水系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)探地雷達(dá)資料估算導(dǎo)水系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果受控條件下，污染物滲濾過程的電阻抗成像圖

受控條件下，污染物滲濾過程的電阻抗成像圖用來測定地下水化學(xué)指標(biāo)的快速的現(xiàn)場分析方法化學(xué)指標(biāo)方法檢測限（±精度）備注pH電極法±0.1pH單位推薦方法溶解氧電極或化學(xué)滴定法0.5±0.1mg/L推薦方法Eh電極法定性對氧化還原敏感組分電導(dǎo)率電極法（±10%）推薦方法總有機(jī)氣體（TOV）總有機(jī)氣體分析儀1mg/L（±20%）可用不同的分析儀揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）頂空GC0.1-10ug/L（±10%）使用便攜GC特定揮發(fā)性有機(jī)物和其他有機(jī)物野外GC和室內(nèi)GC/MS0.1-10ug/L（±10%）需要野外實(shí)驗(yàn)室氯、溴特定離子電極1mg/L（±20%）有其他物質(zhì)干擾選定的農(nóng)藥免疫矩陣法0.01ug/L（±20%）新技術(shù)，迅速發(fā)展主要無機(jī)離子（不包括微量元素）比色法工具箱與實(shí)驗(yàn)室分析一樣，但精度更差干擾嚴(yán)重，比氯化物的還大用來測定地下水化學(xué)指標(biāo)的快速的現(xiàn)場分析方法化學(xué)指標(biāo)方法檢測限等離子光質(zhì)譜儀（ICP-MS）等離子光質(zhì)譜儀（ICP-MS）色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀顯微激光拉曼光譜儀顯微激光拉曼光譜儀液相色譜儀液相色譜儀氣相色譜儀氣相色譜儀離子色譜儀離子色譜儀2地下水脆弱性評價(jià)方法及案例研究2地下水脆弱性評價(jià)方法及案例研究831968年Margat首次提出“地下水脆弱性”這一術(shù)語，但在其后的二十幾年間，有關(guān)“地下水脆弱性"概念的定義問題基本上處于眾說紛紜的狀態(tài)，許多學(xué)者和有關(guān)研究部門對地下水脆弱性的概念從不同的角度給予了不同的定義概念的歷史演變概要1968年Margat首次提出“地下水脆弱性”這一術(shù)語，但在1987年以前，有關(guān)地下水脆弱性的概念多是從地下水系統(tǒng)本身的內(nèi)部要素(如地下水位埋深、地下水的平均流速、表層沉積物的滲透性等)來定義的。Verhuff將地下水脆弱性理解為地下水抵御人為污染的能力，即“防污性能(Defensecapacitytocontamination)”；1987年以前，有關(guān)地下水脆弱性的概念多是從地下水系統(tǒng)本身的在1987年的“土壤與地下水脆弱性國際會議"上,“地下水脆弱性”的定義方式有了新的突破，不少學(xué)者在考慮上述因素的同時(shí)，還考慮到了人類活動和污染源等外部因素對地下水脆弱性的影響。在1987年的“土壤與地下水脆弱性國際會議"上,“地下水脆弱美國NRC的定義（1993）是：污染物由地表到達(dá)地下水系統(tǒng)某一特定位置的趨向和可能性，即把脆弱性理解成污染潛勢(Contaminationpotential)；美國NRC的定義（1993）是：污染物由地表到達(dá)地下水系統(tǒng)某美國環(huán)保署(USEPA)和國際水文地質(zhì)協(xié)會(IAH)將脆弱性分為固有(天然)脆弱性（IntrinsicVulnerability）和特殊(綜合)脆弱性(SpecificVulnerability)兩類。固有脆弱性是指在天然狀態(tài)下含水層對污染所表現(xiàn)的內(nèi)部固有的敏感性。它不考慮污染源或污染物的性質(zhì)和類型，是靜態(tài)、不可變和人為不可控制的。特殊脆弱性是對特定的污染物或人類活動所表現(xiàn)的敏感屬性。它與污染源和人類活動有關(guān)，是動態(tài)、可變和人為可控制的。美國環(huán)保署(USEPA)和國際水文地質(zhì)協(xié)會(IAH)將脆弱國內(nèi)關(guān)于地下水脆弱性的研究開始于90年代中期。目前，國內(nèi)多是研究地下水的本質(zhì)脆弱性，其定義多引用外文資料，在叫法上常以“地下水的易污染性”、“污染潛力”、“防污性能”、“污染敏感性”等來代替“地下水脆弱性”。國內(nèi)關(guān)于地下水脆弱性的研究開始于90年代中期。目前，國內(nèi)多是綜上所述，目前國際上尚沒有一個(gè)明確而統(tǒng)一的地下水脆弱性的定義。但就國內(nèi)外總的研究情況尤其是國外學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同的情況來看，“地下水脆弱性”主要是針對地下水水質(zhì)的，而且傾向于將地下水脆弱性分為固有(天然)脆弱性和特殊(綜合)脆弱性兩類。脆弱性評價(jià)方法的核心問題是建立評價(jià)模型，其基礎(chǔ)是確定評價(jià)指標(biāo)體系。綜上所述，目前國際上尚沒有一個(gè)明確而統(tǒng)一的地下水脆弱性的定義評價(jià)指標(biāo)體系影響地下水脆弱性的各種潛在因素很多，概括起來可分為自然因素和人為因素兩類。因此，指標(biāo)體系包括自然因素指標(biāo)和人為因素指標(biāo)。自然因素指標(biāo)指含水層的地形、地貌、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，以及與污染物運(yùn)移有關(guān)的自然因子。人為因素指標(biāo)主要指可能引起地下水環(huán)境污染的各種行為因子。脆弱性評價(jià)指標(biāo)體系如下圖所示。評價(jià)指標(biāo)體系影響地下水脆弱性的各種潛在因素地下水污染與防治ppt課件四種脆弱性評價(jià)方法對比表方法迭置指數(shù)法（scientificallybased)過程數(shù)學(xué)模擬法(scientificallybased)統(tǒng)計(jì)方法模糊數(shù)學(xué)方法性質(zhì)固有脆弱性或固有和特殊脆弱性的聯(lián)合特殊脆弱性特殊脆弱性固有脆弱性對象多數(shù)潛水,少數(shù)淺層承壓水土壤、包氣帶潛水潛水范圍小比例尺(大范圍)大比例尺(小范圍)小比例尺(大范圍)小比例尺(大范圍)結(jié)果定性、半定量或定量定量定量定量四種脆弱性評價(jià)方法對比表方法迭置指數(shù)法過程數(shù)學(xué)模擬法(sci

指標(biāo)疊加法

GOD法（Foster，1987）、DRASTIC法（Aller等1987）、AVI評分系統(tǒng)（VanStempvoort等，1993）、SEEPAGE法、SINTACS法、ISIS法（GoguR.C.和DassarguesA.,2000）、EPIK法（Doerfliger等1997，1999）、DIVERSITY法特點(diǎn)：屬于“內(nèi)在脆弱性評價(jià)”，評價(jià)結(jié)果指示含水系統(tǒng)的總體防污性能。不足：不能用于特定污染物對地下水的脆弱性評價(jià)

現(xiàn)有模型的特點(diǎn)與不足指標(biāo)疊加法現(xiàn)有模型的特點(diǎn)與不足現(xiàn)有模型的特點(diǎn)與不足模型模擬法（包括AF、LPI以及RI）

特點(diǎn)：考慮了溶質(zhì)對流、吸附-解吸及降解等過程對溶質(zhì)阻滯或遷移的影響，以降解性或放射衰減性溶質(zhì)（主要為農(nóng)藥）為研究對象；不足：不能用來評價(jià)包氣帶對非降解性污染物的脆弱性現(xiàn)有模型的特點(diǎn)與不足模型模擬法（包括AF、LPI以及RI我們提出的新的地下水脆弱性評價(jià)模型:DRAMIC模型（克服不能評價(jià)污染物影響之不足）我們提出的新的地下水脆弱性評價(jià)模型:DRAMIC模型（克服

DRAMIC模型

我們通過系統(tǒng)查明武漢市區(qū)地下水污染現(xiàn)狀，分析地下水污染的形成機(jī)制與發(fā)展趨勢，提出了城市地區(qū)地下水脆弱性評價(jià)的DRAMIC模型。該模型是針對國際流行的DRASTIC模型的不足加以改進(jìn)得出的。DRAMIC地下水脆弱性指標(biāo)由下式確定：DRAMIC=5D+3R+4A+2M+5I+1C式中各參數(shù)的含義為：D地下水埋深，R含水層的凈補(bǔ)給，A含水層巖性，M含水層厚度，I包氣帶的影響，C污染物的影響。DRAMIC模型DRASTIC與DRAMIC指標(biāo)對比DRASTICDRAMIC評價(jià)參數(shù)權(quán)重評價(jià)參數(shù)權(quán)重正常農(nóng)藥D地下水埋深55D地下水埋深5R含水層的凈補(bǔ)給44R含水層的凈補(bǔ)給3A含水層巖性33A含水層巖性4S土壤類型25M含水層厚度2T地形13I包氣帶的影響54I包氣帶的影響5C含水層的水力傳導(dǎo)系數(shù)32C污染物的影響1DRASTIC與DRAMIC指標(biāo)對比DRASTICDRAM

DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

地下水埋深（D—Depthtothewatertable）

地下水埋深決定著污染物到達(dá)含水層之前所經(jīng)過的距離及與周圍介質(zhì)接觸的時(shí)間。通常，地下水埋深越大，污染物到達(dá)含水層所需時(shí)間越長，則污染物稀釋機(jī)會越多，這同樣適用于承壓含水層。DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

凈補(bǔ)給（R—NetRecharge）凈補(bǔ)給指單位面積內(nèi)滲入地表并達(dá)到含水層的總水量，而且這里凈補(bǔ)給量指年均補(bǔ)給量。污染物通過補(bǔ)給水垂直傳輸?shù)胶畬硬⒃诤畬觾?nèi)水平運(yùn)移，因此，補(bǔ)給水是污染物運(yùn)移到含水層的主要工具。補(bǔ)給量越大，地下水污染的潛勢越大。但當(dāng)補(bǔ)給量足夠大時(shí)，就會稀釋污染物，因此，地下水污染的潛勢不再增大而減小。凈補(bǔ)給量主要來源于降雨量，可根據(jù)水均衡方程，用降雨量減去地表徑流量和蒸發(fā)量來估計(jì)補(bǔ)給量。DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

含水層巖性（A—Aquifermaterial）污染物的運(yùn)移路線及運(yùn)移路徑的長度由含水層介質(zhì)控制，從而又影響著污染物的稀釋、吸附、降解程度。一般而言，含水層介質(zhì)的顆粒尺寸越大或裂隙和溶洞越大，滲透性越強(qiáng)，含水層的脆弱性越高。DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

含水層厚度（M—ThicknessofAquifer）含水層脆弱性顯然受含水層的水量大小影響。含水層厚度決定了地下水資源量的多少，從而反映了地下水稀釋能力的強(qiáng)弱。因此，在很大程度上決定了地下水脆弱性大小。水量豐富的含水層其脆弱性相對較低。DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

包氣帶介質(zhì)的影響（I—Impactofthevadosezone）包氣帶介質(zhì)的類型決定了滲流路徑的長度和路線，污染物在遷移過程的稀釋、吸附、降解以及物理化學(xué)反應(yīng)等。當(dāng)對承壓含水層進(jìn)行評分時(shí)，應(yīng)選承壓層為包氣帶，其賦值應(yīng)永遠(yuǎn)為1，因?yàn)槌袎簩訉Υ嗳跣缘挠绊懽畲?。而對非承壓含水層，則應(yīng)選擇對脆弱性有顯著影響的介質(zhì)層。當(dāng)有多層介質(zhì)時(shí)，則應(yīng)考慮各層介質(zhì)的相對厚度以及各層介質(zhì)對脆弱性的影響大小。如當(dāng)含水層上覆蓋一層粘土和一層等厚度或厚度較大的砂礫層時(shí)，應(yīng)選粘土作為包氣帶介質(zhì)，因?yàn)樗拗浦廴疚锵蚝畬舆w移，對脆弱性的影響最大。DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)

污染物特征（C—influenceofContaminant）

毫無疑問，同一含水層對不同污染物的脆弱性不同。污染物種類、與含水層的距離、污染物的排放強(qiáng)度、方式等對含水層的脆弱性影響很大，而污染物的物理化學(xué)性質(zhì)則決定了其在遷移過程中發(fā)生的對流、吸附、降解的難易程度和彌散程度。在這里污染物穩(wěn)定與否是相對的，主要是指在天然條件下是否容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，主要取決于污染物本身的物理化學(xué)特征。比如鈣、鎂比砷、氨氮穩(wěn)定，而一般而言，有機(jī)物發(fā)生的反應(yīng)要比其它多數(shù)化學(xué)反應(yīng)要慢得多，也比一般無機(jī)物的溶解性要小得多，因此總體上有機(jī)物要比無機(jī)物要相對穩(wěn)定。DRAMIC脆弱性評價(jià)指標(biāo)地下水埋深D凈補(bǔ)給(R)含水層介質(zhì)(A)范圍(m)評分范圍(mm)評分類別評分典型評分0.0-2.5100-401塊狀頁巖1-322.5-5.5940-802變質(zhì)巖/火成巖2-535.5-10.0780-1253風(fēng)化變質(zhì)巖/火成巖3-5410.0-17.05125-1754冰磧層4-6517.0-24.03175-2306層狀砂巖、灰?guī)r及頁巖序列5-9624.0-33.02230-2807塊狀砂巖4-96>33.01280-3508塊狀灰?guī)r4-96砂礫層4-98>3509玄武巖2-109巖溶灰?guī)r9-1010地下水埋深D凈補(bǔ)給(R)含水層介質(zhì)(A)范圍(m)評分范圍含水層厚度(M)包氣帶介質(zhì)(I)污染物特征(C)厚度(m)評分類別評分典型評分污染物特征評分0-69承壓層11污染物穩(wěn)定，易滲入含水層96-157粉砂/粘土2-63污染物穩(wěn)定，較易滲入含水層715-255頁巖2-53污染物穩(wěn)定，不易滲入含水層525-324灰?guī)r2-76污染物較穩(wěn)定，易滲入含水層532-403砂巖4-86污染物較穩(wěn)定，較易滲入含水層440-502層狀灰?guī)r，砂巖，頁巖4-86污染物較穩(wěn)定，不易滲入含水層3>501含較多粉砂和粘土的砂礫4-86污染物不穩(wěn)定，易滲入含水層3變質(zhì)巖/火成巖2-84砂礫6-98污染物不穩(wěn)定，較易滲入含水層2玄武巖2-109巖溶灰?guī)r8-1010污染物不穩(wěn)定，不易滲入含水層1含水層厚度(M)包氣帶介質(zhì)(I)污染物特征(C)厚度(m應(yīng)用實(shí)例武漢市地下水脆弱性分區(qū)根據(jù)武漢市水文地質(zhì)特性、含水層的富水性和開采情況，我們選取武漢市市區(qū)第四系含水層，用DRAMIC體系進(jìn)行評價(jià)。采用地理信息系統(tǒng)MAPGIS表達(dá)并編制了與DRAMIC參數(shù)有關(guān)的6項(xiàng)水文地質(zhì)圖件，在此基礎(chǔ)上對研究區(qū)域的6項(xiàng)DRAMIC參數(shù)進(jìn)行了評分，并用MAPGIS繪制了6項(xiàng)參數(shù)評分圖以及地下水DRAMIC脆弱性分區(qū)圖。應(yīng)用實(shí)例武漢市地下水脆弱性分區(qū)根據(jù)武漢市水文地質(zhì)特第四系地下水埋深評分圖第四系地下水埋深評分圖第四系地下水凈補(bǔ)給評分圖第四系地下水凈補(bǔ)給評分圖第四系地下水含水層巖性評分圖第四系地下水含水層巖性評分圖第四系地下水含水層厚度評分圖第四系地下水含水層厚度評分圖第四系地下水包氣帶介質(zhì)評分圖第四系地下水包氣帶介質(zhì)評分圖第四系地下水污染物特征評分圖第四系地下水污染物特征評分圖武漢市地下水脆弱性分區(qū)圖武漢市地下水脆弱性分區(qū)圖一旦確定了DRAMIC敏感性得分，就可確定哪些區(qū)域的地下水相對易被污染。具有較高敏感性得分的區(qū)域，其地下水就易被污染。根據(jù)DRAMIC指標(biāo)評價(jià)結(jié)果，武漢市第四系承壓水的污染敏感性評分介于57至95，沿江地帶、漢口主城區(qū)、武鋼東部的敏感性相對較高。與德國學(xué)者合作，我們調(diào)查了武漢市地下水微量有機(jī)污染物的分布情況。把武漢市第四系地下水污染敏感性分區(qū)圖與區(qū)內(nèi)地下水微量有機(jī)污染物特別是苯系物含量分布進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)污染物含量明顯受地下水污染敏感性的影響和控制。一旦確定了DRAMIC敏感性得分，就可確定哪些區(qū)域的地下水相第四系地下水中苯和乙苯濃度變化曲線圖

第四系地下水中苯和乙苯濃度變化曲線圖第四系地下水甲苯濃度變化曲線圖第四系地下水甲苯濃度變化曲線圖3地下水環(huán)境修復(fù)技術(shù)3地下水環(huán)境修復(fù)技術(shù)立法的作用地下水環(huán)境修復(fù)技術(shù)是近10年來環(huán)境工程和水文地質(zhì)研究發(fā)展最為迅猛的領(lǐng)域之一。這很大程度上首先要?dú)w功于有關(guān)國家的。以美國為例：1980年，在LoveCanal事件的壓力驅(qū)動下，美國國會首次把地下水凈化列為國家最優(yōu)先問題，通過了綜合環(huán)境響應(yīng)，賠償和責(zé)任法案（ComprehensiveEnvironmentResponse,Compensation,andLiabilityAct，簡稱CERCLA），即一般所謂超級基金（Superfund）法案。CERCLA確定16億美元基金（后來增至150億美元），即超級基金，用于支付凈化廢棄的有害廢物場地。立法的作用地下水環(huán)境修復(fù)技術(shù)是近10年來環(huán)境工程和水文地質(zhì)研立法的作用1984年，國會通過了修訂資源保護(hù)與恢復(fù)法案（ResourceConservationandRecoveryAct，簡稱RCRA），拓展了全國地下水凈化計(jì)劃。該法案要求，對正在使用中的處理、存儲和處置有害廢物的設(shè)置所引起的污染加以凈化。要想繼續(xù)接受廢物，使用中的RCRA場地操作者必須同意凈化現(xiàn)有的污染，RCRA也涉及凈化因含有石油制品和其它有機(jī)液體的地下儲藏罐泄露引起的污染。CERCLA和RCRA修正案通過后，美國各州都相繼通過了要求凈化污染地下水的法律。CERCLA和RCRA強(qiáng)烈影響了州的法律，有些州的法比聯(lián)邦版本用的還要嚴(yán)格。立法的作用1984年，國會通過了修訂資源保護(hù)與恢復(fù)法案（Re專利和論文從美國1976-1996年與地下水和土壤污染修復(fù)技術(shù)有關(guān)的專利增長情況不難看出，自1991年后，出現(xiàn)了高速增長。歐美國家近10年來的水文地質(zhì)研發(fā)經(jīng)費(fèi)的重點(diǎn)投向了地下水污染與環(huán)境修復(fù)技術(shù)研究。近10年來在GroundWater,WaterResourcesResearch,EnvironmentalScienceandTechnology,AppliedGeochemistry,WaterResearch，JournalofContaminantHydrology,ScienceoftheTotalEnvironment,JournalofHydrology,Chemosphere等西方水文地質(zhì)、環(huán)境科學(xué)與工程類主流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的與地下水有關(guān)的論文多與地下水污染有關(guān)。相比之下，我國同類研究十分薄弱。專利和論文從美國1976-1996年與地下水和土壤污染修復(fù)技修復(fù)不同污染介質(zhì)的技術(shù)類型范圍固定/固化和保留技術(shù)生物和化學(xué)反應(yīng)技術(shù)分離、活化和提取技術(shù)非飽和帶土壤深度混合挖掘泥漿墻板樁墻薄泥漿墻生物通氣

SVE熱增強(qiáng)SVE表面活性劑或共溶劑土壤沖洗（電動學(xué)系統(tǒng)）飽和帶挖掘（聚合物墻）泥漿墻板樁墻薄泥漿墻利用增強(qiáng)吸附的被動-反應(yīng)屏障工程化原位生物修復(fù);自然生物修復(fù);生物噴氣（化學(xué)氧化/還原）;被動-反應(yīng)屏障利用鐵反應(yīng)；利用有機(jī)或微生物反應(yīng)（增強(qiáng)吸附、添加營養(yǎng)物質(zhì)）抽取-處理系統(tǒng)噴射：空氣和蒸汽（電動學(xué)系統(tǒng)）兩相回收（表面活性劑或共溶劑土壤沖洗）

飽和帶中高濃度污染的補(bǔ)給區(qū)抽取-處理系統(tǒng)（聚合物墻）泥漿墻板樁墻薄泥漿墻生物通氣生物噴氣（化學(xué)氧化/還原）工程化原位生物修復(fù)自然生物修復(fù)NAPL回收兩相回收（表面活性劑或共溶劑土壤沖洗）噴射：空氣和蒸汽修復(fù)不同污染介質(zhì)的技術(shù)類型范圍固定/固化和保留技術(shù)生物和化學(xué)水力學(xué)方法作為地下水環(huán)境修復(fù)的傳統(tǒng)技術(shù)，水力學(xué)方法包括抽注地下水、排出地下水、設(shè)置低水力傳導(dǎo)系數(shù)的屏障。抽出-處理法是應(yīng)用最廣的。該方法基于理論上非常簡單的概念：如果從受污染場地抽出被污染的水，用潔凈的水置換；并對抽出的水加以處理，污染物最終可以被去除。水力學(xué)方法作為地下水環(huán)境修復(fù)的傳統(tǒng)技術(shù)，水力學(xué)方法包括抽注地一個(gè)經(jīng)典的抽出-處理系統(tǒng)一個(gè)經(jīng)典的抽出-處理系統(tǒng)水力學(xué)方法的不足當(dāng)前與水力學(xué)方法有關(guān)的材料、技術(shù)和工藝流程并不能使污染物從地下環(huán)境中完全的永久的分離。應(yīng)該指出的是，水力學(xué)方法不影響污染物的物理化學(xué)特性。隨著受污染場地中污染消除工作的進(jìn)行，人們發(fā)現(xiàn)，雖然投入了上億美元，但常規(guī)修復(fù)技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足要求，當(dāng)?shù)叵滤獾轿廴緯r(shí)，常規(guī)修復(fù)技術(shù)的不足愈加突出。例如，1994年的一份美國國家調(diào)查委員會(NRC)關(guān)于常規(guī)地下水污染去除系統(tǒng)的調(diào)查顯示，77個(gè)受污染場地中只有8個(gè)達(dá)到了地下水污染去除的目標(biāo)，其中應(yīng)用原地治理技術(shù)的34個(gè)場地完全沒有可能達(dá)到污染去除目標(biāo)。水力學(xué)方法的不足當(dāng)前與水力學(xué)方法有關(guān)的材料、技術(shù)和工藝流程并水力學(xué)方法的不足

由于多種原因，抽水-治理系統(tǒng)中的沖洗過程限制了效率，尤其是去除地下水位以下的溶解性不強(qiáng)的污染物。干擾修復(fù)效果的主要污染物和含水介質(zhì)的性質(zhì)如下：污染物與水的不混溶性：許多污染物極難從地下沖洗出來是因?yàn)樗鼈冊谒械娜芙舛认喈?dāng)?shù)?。污染物擴(kuò)散進(jìn)入水流動性有限的微孔和區(qū)域：污染物通過擴(kuò)散進(jìn)入水流動性有限的微孔和區(qū)域以后，由于這些它們的尺寸很小且不易接近，沖洗十分困難。含水介質(zhì)對污染物的吸附：解吸的速度慢，因此將吸附在地下土壤上的污染物沖洗下來是一個(gè)相當(dāng)慢的過程。含水介質(zhì)的不均一性：由于含水介質(zhì)的的差異，使得對污染物和水運(yùn)動的路徑的預(yù)測方法不能很準(zhǔn)確。而污染物和水運(yùn)動的路徑對沖洗污染物很重要。水力學(xué)方法的不足由于多種原因，抽水-治理系提高有機(jī)污染物的生物降解有機(jī)物對地下水水質(zhì)威脅最大，這是已經(jīng)被普遍接受的觀點(diǎn)。在過去的10到15年里，圍繞應(yīng)用生物化學(xué)技術(shù)來修復(fù)被這些物質(zhì)污染的地下水開展了大量的工作。Kao和Bordon(1992)進(jìn)行了土柱實(shí)驗(yàn)，用雙層反應(yīng)性滲透墻來去除地下水中的BTEX。墻上端水流經(jīng)過的部分由充滿營養(yǎng)物質(zhì)（N和P）的混凝土泥磚組成，下面是一層泥炭。當(dāng)被污染的水流經(jīng)泥磚時(shí)，營養(yǎng)物質(zhì)被釋放，引發(fā)脫氮作用來降解BTEX。泥炭被作為介質(zhì)來吸附流經(jīng)泥磚層的低濃度BTEX。柱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了55天，并設(shè)計(jì)為模擬原位墻。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對甲苯和乙苯的降解速率快，而對二甲苯異構(gòu)體的降解速率稍低，苯少量降解甚至沒有降解。提高有機(jī)污染物的生物降解有機(jī)物對地下水水質(zhì)威脅最大，這是已經(jīng)有機(jī)污染物的非生物降解有機(jī)污染物的生物降解方法需要維持細(xì)菌群落的存在，是件十分困難的事情。因此，近年來越來越多的研究轉(zhuǎn)向使用非生物降解過程。當(dāng)缺少光照時(shí)，天然的非生物降解過程進(jìn)行得很慢，常常不足以使其去除有機(jī)污染物。幸運(yùn)的是，加拿大RobertGillham教授的課題組近年來的杰出貢獻(xiàn)，使得利用零價(jià)金屬來提高鹵化的有機(jī)污染物的非生物降解速率成為現(xiàn)實(shí)。有機(jī)污染物的非生物降解有機(jī)污染物的生物降解方法需要維持細(xì)菌群反應(yīng)性滲透墻

(滲透性反應(yīng)屏障)技術(shù)加拿大學(xué)者R.W.Gillham等提出了地下水污染治理的新技術(shù)：利用零價(jià)鐵的滲透性反應(yīng)屏障技術(shù)反應(yīng)性滲透墻是一種原地處理技術(shù)反應(yīng)性滲透墻

(滲透性反應(yīng)屏障)技術(shù)加拿大學(xué)者R.W.GCharacteristicsof

ChlorinatedSolventsImmisciblewithwaterDensitiesgreaterthanwater(1.2-1.8g/cm3)RelativelyrecalcitrantinsubsurfaceUsedbyawiderangeofindustriesHighratesofproduction(millionstons/yr)Solubleinwaterfromfewug/Ltothousandsofmg/LLowdrinkingwaterlimits(commonly5ug/L)Characteristicsof

ChlorinateDNAPLContaminantPlumeSpillContaminantPlumeWaterTableSandAquiferDryCleanerDNAPLClayAquitardDNAPLContaminantPlumeSpillCoIntheUS:300,000to400,000hazardouswastesites$750Billionover30yearsWorldWide:??IntheUS:Pump-and-TreatAirStrippingG.A.C.U.V.Oxidationetc.Pump-and-TreatAirStripping地下水污染與防治ppt課件TwoDecadesofPump-and-Treat:Muchlongertimesthanexpected!Muchhighercostthanexpected!Reasons:GeologicheterogeneityPoordefinitionofinitialconditionsDesorptionSourcezone–DNAPLTwoDecadesofPump-and-Treat:VOCDegradationUsingGranularIronPRBsADecadeofDevelopment19891999VOCDegradationUsingGranularStepsinTechnologyDevelopment1.Recognition 19892.Evaluation 1989-3.Technologyconceptualization

19904.Proofofconcept

1991–19965.CommercializationStepsinTechnologyDevelopmenRecognition 1989Recognition 1989EvaluationEvaluationExamplesofEarlyResults HalfLife(hr)Compound

GranularIron

NaturalAbiotic CT 0.02 3.6x105 TCM 1.49 1.6x107 DCM 1.3x104 PCE 0.28