地下水环评污染调查与评价方法

1、地下水污染方法地下水污染方法2 2 地下水污染调查地下水污染调查Groundwater Contamination Survey3 2-1 地下水调查的目的地下水调查的目的介质空间介质空间污染物污染物种类种类 浓度浓度 迁移性迁移性水动力场水动力场污染源污染源分布分布 岩性（矿物组成）岩性（矿物组成） 空隙（含水、隔水）空隙（含水、隔水）水位水位 流向流向 流速流速资料收集资料收集地球物理地球物理钻探钻探监测、试验监测、试验地下水污染调查地下水系统特征地下水系统特征水化学场水化学场pHEhTDST 水化学类型及分带性水化学类型及分带性 特征组分空间分布特征组分空间分布地下水污染特征地下水污染特

2、征污染途径污染途径5 2-2 地下水污染调查的方法地下水污染调查的方法2-2-1 2-2-1 资料收集资料收集 类型：数据、图件、研究报告、论文等类型：数据、图件、研究报告、论文等 （1）数据：地形、水文、参数、水位、水质、）数据：地形、水文、参数、水位、水质、开采量、实验数据开采量、实验数据 （2）图件：地形图、地质图、水文地质图、钻）图件：地形图、地质图、水文地质图、钻孔分布图、钻孔柱状图、监测孔分布图、等水位孔分布图、钻孔柱状图、监测孔分布图、等水位线图、水位动态曲线、水化学图、水质动态曲线、线图、水位动态曲线、水化学图、水质动态曲线、水质监测点分布、排污口与取水口分布图水质监测点分布、

3、排污口与取水口分布图 （3）研究报告：调查报告、专题报告等）研究报告：调查报告、专题报告等 （4）论文：学术论文、学位论文等）论文：学术论文、学位论文等6 2-2-2 现场踏勘现场踏勘7 2-2-3 地球物理探测（地球物理探测（Geophysic）8 探地雷达探地雷达（Ground Penetrating Radar ）估算导水系数试验结果估算导水系数试验结果9 电法、电磁法电法、电磁法确定水质类型、盐度、腐蚀性确定水质类型、盐度、腐蚀性10 电法、电磁法电法、电磁法监测污染物迁移扩散过程监测污染物迁移扩散过程11 控源音频大地电磁法（控源音频大地电磁法（CSAMT） San Manuel斑岩

4、铜矿铜提取液监测斑岩铜矿铜提取液监测 San Manuel斑岩铜矿斑岩铜矿CSAMT法反演电阻法反演电阻率南北向某剖面率南北向某剖面 小于小于20m的区域推测为提取液扩散范围的区域推测为提取液扩散范围 San Manuel斑岩铜矿根据斑岩铜矿根据CSAMT法探测结果法探测结果绘制的铜提取液三维分布绘制的铜提取液三维分布 图中圆点表示图中圆点表示CSAMT测量点位，纵向实线表测量点位，纵向实线表示解释深度示解释深度 12 2-2-4 钻探钻探（boring, drilling ）3、附属工具、附属工具 提引类提引类 滑车、提引器、提引钩滑车、提引器、提引钩 夹持类夹持类 垫叉、钻杆夹持器、套管夹

5、板垫叉、钻杆夹持器、套管夹板 拧卸类拧卸类 管钳、自由钳、链钳、扳手管钳、自由钳、链钳、扳手 打捞工具类打捞工具类 处理孔内事故专用工具，矢锥、处理孔内事故专用工具，矢锥、割管器等割管器等1、钻塔钻塔 按材质分按材质分 金属、木质金属、木质 按构造分按构造分 两脚、三角、四角、桅杆式两脚、三角、四角、桅杆式 按角度分按角度分 直塔、斜塔直塔、斜塔2、钻、钻 具具 钻头钻头破碎孔底岩石破碎孔底岩石 岩心管岩心管钻进时收容岩心、导向作用钻进时收容岩心、导向作用 套管套管保护孔壁保护孔壁 取粉管取粉管收集较大颗粒的岩屑收集较大颗粒的岩屑 异径接头异径接头连接钻杆柱与岩心管连接钻杆柱与岩心管 钻铤钻铤

6、孔底加压、导向防斜作用孔底加压、导向防斜作用 钻杆钻杆传递动力、输送冲洗液传递动力、输送冲洗液 水接头水接头连接回转钻具和高压水管连接回转钻具和高压水管14 2-2-5 监测（监测（Monitor）2-2-5-1 监测孔（监测孔（Montor Hole）15 2-2-5-2 监测孔数目与监测时间监测孔数目与监测时间2004-10-2916 监测孔的三角形布设监测孔的三角形布设 h=8m 1 2 3 h=9m h=10m 9.5m 9.0m 8.5m 2004-10-2917 监测孔的功能监测孔的功能“A”井为背景监测孔井为背景监测孔 “B”井用来验证处井用来验证处理措施的有效性理措施的有效性

7、“C”井及时探测地井及时探测地下水水质的变化情下水水质的变化情况况废废 物物 B 地下水流向 A C C C B 2004-10-2918 测压水头垂向分布测压水头垂向分布 (m) 0 2 4 6 8 10 0 1 1 0 地下水位地下水位（埋深，（埋深，m） 监测井监测井 C（mg/L）t（day）监测频率越大越能反映真实情况监测频率越大越能反映真实情况监测时间对监测结果的影响监测孔的安装监测孔的安装2-2-5-321 2-2-6 试验试验2-2-6-1 现场试验（现场试验（Test in situ）22 23 2-2-6-2 室内实验（室内实验（Experiment）地下水污染、监测与修复

8、模拟槽地下水污染与修复教学实验室地下水污染与修复教学实验室 Laboratory of groundwater pollution & remediation1、模拟槽在实验教学中的必要性、模拟槽在实验教学中的必要性 从现象再现上讲从现象再现上讲 - 发生于地下，一般难以被发现发生于地下，一般难以被发现可视，增加感性认识可视，增加感性认识 - 三维流动三维流动土柱只能再现一维流动的特殊情况土柱只能再现一维流动的特殊情况 - 受地下介质的各项异性、不均匀性影响显著受地下介质的各项异性、不均匀性影响显著大尺度大尺度 从研究需要上从研究需要上 - 监测（空间分布、时间动态等）监测（空间分布、

9、时间动态等）可控性可控性 - 机理（相互作用类型、媒介、参数等）机理（相互作用类型、媒介、参数等）已知性已知性 - 防治（定量预测、技术等）防治（定量预测、技术等）可控可控+已知已知如何将野外、室内、计算机模拟有机结合如何将野外、室内、计算机模拟有机结合 同时较全面再现污染现象，满足教学与研究需要同时较全面再现污染现象，满足教学与研究需要2、模拟槽的设计与组成、模拟槽的设计与组成框架：框架：100mm100mm100mm100mm25mm T25mm T型钢板型钢板 槽体：槽体：4000mm4000mm1000mm1000mm1000mm1000mm，保证三维流动，保证三维流动 侧板：侧板：5

10、mm5mm有机玻璃板；可视有机玻璃板；可视 槽头、槽尾与槽身间隔：槽头、槽尾与槽身间隔：5mm5mm有机玻璃板（有机玻璃板（ 5mm 5mm，1 1个个/cm/cm2 2）填充介质（数字化）：河砂（含水层），粘土（隔水层）、砾石（透镜体）填充介质（数字化）：河砂（含水层），粘土（隔水层）、砾石（透镜体） 地下水（数字化）：天然地下水模拟液或自来水地下水（数字化）：天然地下水模拟液或自来水 流动系统：进水箱、出水箱垂直升降，控制流速，形成潜水区、承压水区和透镜体流动系统：进水箱、出水箱垂直升降，控制流速，形成潜水区、承压水区和透镜体在线监测系统在线监测系统 模拟系统模拟系统 污染修复系统污染修复

11、系统1 1、在线监测系统、在线监测系统 - 8 8个不同监测深度的监测孔：个不同监测深度的监测孔：25252.5mmPVC2.5mmPVC管；管；6060目的尼龙纱网目的尼龙纱网 - 地下水水位、水质探头地下水水位、水质探头 - 信号转接卡信号转接卡 + + 数据采集与处理系统数据采集与处理系统2 2、模拟系统、模拟系统 - 专业软件：专业软件：TOUGHT v2 & TOUGHREACTTOUGHT v2 & TOUGHREACT；PHREEQCPHREEQC；VISUAL MODFLOW VISUAL MODFLOW - - 参数及监测数据参数及监测数据3 3、污染修复系统

12、、污染修复系统 - 渗透性反应墙（渗透性反应墙（PRBPRB）：铁粉、活性炭等为填料）：铁粉、活性炭等为填料 - 抽出抽出- -处理（处理（PATPAT）：监测孔、蠕动泵）：监测孔、蠕动泵 - 监控条件下的自然衰减法（监控条件下的自然衰减法（MNAMNA）：在线监测系统）：在线监测系统4 4、污染源发生系统、污染源发生系统 - 监测孔投放监测孔投放 - 面状入渗面状入渗四大系统四大系统4000mm1000mm1000mm 粘土粘土河沙和砾石透镜体河沙和砾石透镜体 监测孔监测孔8个个可调节槽体两端水可调节槽体两端水位差，模拟地下水位差，模拟地下水流速流速0-387m/d0-387m/d区间区间的

13、污染物迁移情况的污染物迁移情况可调节槽体两端水可调节槽体两端水位差，模拟地下水位差，模拟地下水流速流速0-387m/d0-387m/d区间区间的污染物迁移情况的污染物迁移情况污染物污染物：染色剂：染色剂惰性示踪剂和特征污染物惰性示踪剂和特征污染物 污染途径污染途径：间歇入渗：间歇入渗连续入渗连续入渗径流型径流型 修复方法修复方法： MNA, PATMNA, PAT，PRBPRB大型在线模拟槽大型在线模拟槽渗透性反应墙监测孔国际最新版本的专业模拟软件国际最新版本的专业模拟软件 Tough2Tough23、模拟槽的功能与实验、模拟槽的功能与实验运行步骤运行步骤 步骤一步骤一：槽体饱水，调节进水与处

14、水箱相对位置，形成稳定流场：槽体饱水，调节进水与处水箱相对位置，形成稳定流场 步骤二步骤二：监测槽体中地下水水位，绘制地下水流网，建立地下水流场：监测槽体中地下水水位，绘制地下水流网，建立地下水流场 步骤三步骤三：监测槽体中地下水水质，分析水化学特征，建立地下水水化学场：监测槽体中地下水水质，分析水化学特征，建立地下水水化学场 步骤四步骤四：利用专业软件，建立模拟槽地下水流数值模型：利用专业软件，建立模拟槽地下水流数值模型 步骤五步骤五： 1#1#监测孔中连续投入惰性示踪剂（染色剂或监测孔中连续投入惰性示踪剂（染色剂或NaClNaCl溶液），观测（染色剂）溶液），观测（染色剂）或在线监测地下水

15、中示踪剂浓度，认识污染物在地下水中的对流弥散过程，利用数或在线监测地下水中示踪剂浓度，认识污染物在地下水中的对流弥散过程，利用数值模型，结合监测数据，获取水动力弥散系数值模型，结合监测数据，获取水动力弥散系数 步骤六步骤六：终止示踪剂投放，利用对流弥散过程清除槽体中示踪剂，直至地下水中示：终止示踪剂投放，利用对流弥散过程清除槽体中示踪剂，直至地下水中示踪剂浓度恢复背景浓度，定量评价地下水系统对示踪剂的自净化能力踪剂浓度恢复背景浓度，定量评价地下水系统对示踪剂的自净化能力 步骤七步骤七：选择目标污染物及特定投放方式，重复上述实验过程，启动在线监测系统，：选择目标污染物及特定投放方式，重复上述实验

16、过程，启动在线监测系统，依据水、土相关参数，模拟污染物迁移过程，建立预测模型依据水、土相关参数，模拟污染物迁移过程，建立预测模型 步骤八步骤八：选择特定的地下水污染修复方法，启动监测系统，获取修复技术参数，评：选择特定的地下水污染修复方法，启动监测系统，获取修复技术参数，评价修复效果价修复效果本实验教学目标本实验教学目标 - - 掌握地下水污染调查方法，重点是地下水水样的采集、保存及现场指标的测试；掌握地下水污染调查方法，重点是地下水水样的采集、保存及现场指标的测试； - - 利用常规水化学方法及仪器分析法分析常规宏量组分，对水化学资料可进行专门利用常规水化学方法及仪器分析法分析常规宏量组分，

17、对水化学资料可进行专门处理，特别是水化学类型分类及处理，特别是水化学类型分类及PiperPiper三线图绘制；三线图绘制； - - 了解地下水污染监测与修复模拟槽的结构与功能，掌握污染物在二维水动力条件了解地下水污染监测与修复模拟槽的结构与功能，掌握污染物在二维水动力条件下的迁移规律、监测孔的布置原则以及下的迁移规律、监测孔的布置原则以及3 3种原位修复技术的基本原理和实施的关键种原位修复技术的基本原理和实施的关键步骤；步骤； - - 利用专业软件，能够对获取的土柱、模拟槽实验数据进行模拟处理。利用专业软件，能够对获取的土柱、模拟槽实验数据进行模拟处理。 三阶段教学法三阶段教学法 预备阶段预备

18、阶段：主要熟悉野外采样及现场分析步骤、大型仪器操作方法、土柱装填技术、主要熟悉野外采样及现场分析步骤、大型仪器操作方法、土柱装填技术、模拟槽工作原理、模拟软件基本操作步骤等；模拟槽工作原理、模拟软件基本操作步骤等； 验证阶段验证阶段：结合实习指导书中的具体实例，进行验证性实验，以巩固课程学习内容，结合实习指导书中的具体实例，进行验证性实验，以巩固课程学习内容，提高实验动手能力；提高实验动手能力； 创新阶段：创新阶段：学生依据自身的专业兴趣，自行组织实验课题小组，在教师指导性进行学生依据自身的专业兴趣，自行组织实验课题小组，在教师指导性进行利用实验平台完成设计性实验，撰写实验研究报告。利用实验平

19、台完成设计性实验，撰写实验研究报告。32 2-3 地下水污染调查的内容地下水污染调查的内容Trilinear Diagram of high arsenic/fluoride groundwaters at Datong. (a) 2004 samples; (b) 2005 samples; : 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 condition

20、s, arsenic is usually strongly adsorbed by oxide minerals as the arsenate ion. As pH increases, arsenic desorbs from the oxide surfaces, thereby increasing its concentration in water. Importance of soda water for arsenic enrichmentThe arsenic concentration is high at pH above pH 8.0.37 污染物 种类、浓度、动态变

21、化农业区农业活动 有无灌溉，水源来自？次数、时间 有无施用农药，何种农药，组成？ 有无施用化肥，何种化肥，组成？ 农民的生活废弃物排放情况？ 居民饮用水源情况 河、塘、湖、库等大气降雨补給灌溉入渗补給样品采集 水样：地表水、雨水、灌溉水、地表水、地下水 土样：土壤、包气带、包水带HCO3-Ca1050100试 验 入渗试验 抽水试验 示踪试验 弥散试验4 4、地下水污染源、物、途径调查、地下水污染源、物、途径调查41 污染源与污染途径调查污染源与污染途径调查 工业污染源工业污染源 l主要产品、副产品主要产品、副产品 l生产工艺中使用的化学药品及使用量生产工艺中使用的化学药品及使用量 l“三废三

22、废”中有害物质的排放量、排放浓度和排放途径中有害物质的排放量、排放浓度和排放途径 农业污染源农业污染源 l污水灌区的污水成分、污灌范围、污灌次数和污灌量、污水灌区的污水成分、污灌范围、污灌次数和污灌量、多余污水入渗情况多余污水入渗情况 l使用农药、化肥的种类及施放情况使用农药、化肥的种类及施放情况 生活污染源生活污染源 l有害物的种类、浓度、排放方式、排放量有害物的种类、浓度、排放方式、排放量2004-10-2942 污染源与污染途径调查污染源与污染途径调查 地表固体废弃物地表固体废弃物 l堆放地、地表填坑、尾矿库的面积、体积，填坑底有堆放地、地表填坑、尾矿库的面积、体积，填坑底有否衬砌，埋藏

23、封闭的程度，堆放填埋的时间，有无淋否衬砌，埋藏封闭的程度，堆放填埋的时间，有无淋滤污染地下水的迹象，表层土的岩性滤污染地下水的迹象，表层土的岩性 l种类、成分、可溶性种类、成分、可溶性 地表水体地表水体 l河、湖、海、池、塘、库的面积、容量、结构、衬砌河、湖、海、池、塘、库的面积、容量、结构、衬砌情况，投入使用的时间，周边植被，包气带厚度和岩情况，投入使用的时间，周边植被，包气带厚度和岩性，水位性，水位 l污染情况及其与地下水的联系污染情况及其与地下水的联系2004-10-2943 污染源与污染途径调查污染源与污染途径调查 其他污染源其他污染源 l城区地下污水管道、储油库的分布与渗城区地下污水

24、管道、储油库的分布与渗漏情况，地下建筑物年代、维修情况、漏情况，地下建筑物年代、维修情况、腐蚀侵蚀等损坏的情况腐蚀侵蚀等损坏的情况 l矿区旧坑道、老窑，废弃钻孔封填情况矿区旧坑道、老窑，废弃钻孔封填情况 l山区的溶洞、落水洞、大裂隙山区的溶洞、落水洞、大裂隙 2004-10-2944 调查范围调查范围 区域上区域上 l通过对区域水文地质单元水化学普查，确定通过对区域水文地质单元水化学普查，确定地下水中各种污染组分的背景值和异常值。地下水中各种污染组分的背景值和异常值。 局部上局部上 l对重点污染区进行大比例尺水化学调查，查对重点污染区进行大比例尺水化学调查，查明污染程度，污染物来源及污染途径，

25、分析明污染程度，污染物来源及污染途径，分析水化学变化趋势。水化学变化趋势。2004-10-2945 水化学监测网设计水化学监测网设计 原则原则 l点面结合，抓住重点污染地段，并对整个研点面结合，抓住重点污染地段，并对整个研究区作适当控制究区作适当控制 对象对象 l污染物危害性大、排放量大的污染源，重点污染物危害性大、排放量大的污染源，重点污染区和重要的供水水源地污染区和重要的供水水源地 布设方法布设方法 l根据污染物在地下水中扩散形式来确定根据污染物在地下水中扩散形式来确定 2004-10-2946 点状污染源监测点状污染源监测 沿地下水流向，自排污点由密而疏布沿地下水流向，自排污点由密而疏布

26、点，以控制污染带长度和观测污染物点，以控制污染带长度和观测污染物弥散速度弥散速度 透水性好的含水层，监测点距离可稀透水性好的含水层，监测点距离可稀疏些，观测线长度可大些疏些，观测线长度可大些 垂直流向适当布点，控制污染带宽度垂直流向适当布点，控制污染带宽度2004-10-2947 线状污染源监测线状污染源监测 垂直线状污染体布置监测断面，监测垂直线状污染体布置监测断面，监测点自排污体向外由密而疏点自排污体向外由密而疏 污染严重地段，设置污染严重地段，设置2-3个断面个断面 污染较弱地区，设置污染较弱地区，设置1-2个断面个断面 未污染地段可设未污染地段可设1个断面或个断面或1个监测点个监测点2

27、004-10-2948 面状污染源监测面状污染源监测 用网格法均匀布置监测点线用网格法均匀布置监测点线 污染严重的地区多布，污染较轻的地污染严重的地区多布，污染较轻的地区则少布区则少布 对不同类型的地下水或不同含水层组，对不同类型的地下水或不同含水层组，应分别设置监测点应分别设置监测点2004-10-2949 监测项目监测项目 地下水常规组分的监测地下水常规组分的监测 l钾、钠、钙、镁、硫酸根、氯根、重碳酸根、钾、钠、钙、镁、硫酸根、氯根、重碳酸根、pH、TDS、总硬度、耗氧量、铵、硝酸根、总硬度、耗氧量、铵、硝酸根、亚硝酸根等亚硝酸根等 有害物质监测有害物质监测 l 汞、铬、镉、铜、铅、锌、

28、砷、等重金属；汞、铬、镉、铜、铅、锌、砷、等重金属； l酚、氰等有机物酚、氰等有机物 细菌监测细菌监测 2004-10-2950 地下水样采集与保存地下水样采集与保存 容器选择容器选择 l高密度聚乙烯高密度聚乙烯：硅、钠、总钾、氯化物、电导率、：硅、钠、总钾、氯化物、电导率、pH和硬度和硬度 l玻璃容器玻璃容器：有机化合物和微生物：有机化合物和微生物 l塑料容器塑料容器：放射性核素和大部分无机物：放射性核素和大部分无机物 l琥珀色玻璃瓶琥珀色玻璃瓶：对光敏性物质：对光敏性物质 l塑料瓶塑料瓶：冷冻保存的样品：冷冻保存的样品 l不锈钢容器不锈钢容器：高温或高压样品或痕量浓度的有机物样品：高温或高

29、压样品或痕量浓度的有机物样品2004-10-2951 采样瓶清洗程序采样瓶清洗程序以以清洁剂清洁剂清洗的塑料瓶或玻璃瓶清洗的塑料瓶或玻璃瓶 l 清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 l 用自来水彻底冲洗用自来水彻底冲洗 l 用适当质量的纯水连续冲洗三次用适当质量的纯水连续冲洗三次 l 彻底排干并盖上盖子彻底排干并盖上盖子 注：自动洗碟机可用于此清洗程序注：自动洗碟机可用于此清洗程序2004-10-2952 采样瓶清洗程序采样瓶清洗程序以以酸酸清洗的塑料或玻璃瓶清洗的塑料或玻璃瓶 l 用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品

30、瓶和瓶盖 l 用自来水彻底冲洗用自来水彻底冲洗 l 用用10%硝酸溶液冲洗硝酸溶液冲洗 l 排除残液后用排除残液后用10%硝酸溶液完全充满硝酸溶液完全充满 l 加盖并存放至少加盖并存放至少24小时小时 l 倒出样品瓶中的硝酸，用适当质量的水冲洗后立即旋紧瓶盖倒出样品瓶中的硝酸，用适当质量的水冲洗后立即旋紧瓶盖 注：全自动强酸洗涤器可用于此清洗程序注：全自动强酸洗涤器可用于此清洗程序 2004-10-2953 采样瓶清洗程序采样瓶清洗程序以以溶剂溶剂清洗的玻璃瓶清洗的玻璃瓶 l 用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 l 用自来水彻底冲洗用自来水彻底冲洗

31、 l 用适当质量的纯水连续冲洗三次并干燥用适当质量的纯水连续冲洗三次并干燥 l 用适当质量的丙酮冲洗并排空用适当质量的丙酮冲洗并排空 l 用适当质量的适合于特定检测组分的溶剂冲洗、干燥后立即旋紧用适当质量的适合于特定检测组分的溶剂冲洗、干燥后立即旋紧瓶盖瓶盖 注：所用清洗溶剂应与被测组分所用检测方法中使用的溶注：所用清洗溶剂应与被测组分所用检测方法中使用的溶剂一致，例如萃取溶剂剂一致，例如萃取溶剂2004-10-2954 醋酸锌溶液醋酸锌溶液 ( = 0.10g/l), C4H6O4Zn 磷酸磷酸 ( = 1.7 g/ml),H3PO4 盐酸盐酸 ( = 1.16 g/ml), HCl 硝酸硝酸 ( = 1.42 g/ml), HNO3 硫酸硫酸 (8 mol/l), H2SO4 氢氧化钠氢氧化钠 ( = 0.40 g/ml), NaOH 甲醛溶液（甲醛溶液（37 %）（福尔马林），）（福尔马林），CH2O 乙二胺四乙酸二钠乙二胺四乙酸二钠(EDTA)水溶液水溶液 ( = 0.025 g/ml), C10H14N2Na2O82H2O 乙醇（乙醇（96%），），CH3CH2OH 碱性罗戈氏溶液（含乙酸钠）碱性罗戈氏溶液（含乙酸钠） 酸性罗戈氏溶液（含乙酸）酸性罗戈氏溶液（含乙酸） 试剂试剂五水硫代硫酸钠，五水硫代硫酸钠，Na2