地下水环评污染调查与评价方法ppt课件

1、地下水污染方法目录 1地下水污染与防治基础 2地下水污染调查与监测 3地下水污染评价 4地下水污染修复技术2 2 地下水污染调查Groundwater Contamination Survey 目 录 1地下水污染调查的目的 2地下水污染调查方法 3地下水污染调查内容 （1）地下水系统 （2）污染源、物、途径调查3 2-1 地下水调查的目的以地下水系统理论为指导，通过钻探、物探、试验等手段深入调查研究区水文地质条件，重点揭示介质空间、水动力场和水化学场的特征，提供污染调查背景 通过监测、示踪、模拟等方法，识别污染，查明污染源、污染物、污染途径，为地下水污染评价、污染防治提供基础参数和数据介质空

2、间污染物种类 浓度 迁移性水动力场污染源分布 岩性（矿物组成） 空隙（含水、隔水）水位 流向 流速资料收集地球物理钻探监测、试验地下水污染调查地下水系统特征水化学场pHEhTDST 水化学类型及分带性 特征组分空间分布地下水污染特征污染途径5 2-2 地下水污染调查的方法资料收集 现场踏勘 遥感方法 地球物理方法 钻探方法 监测方法 实验或试验2-2-1 资料收集 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、开采量、实验数据 （2）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、等水位线图、水位动态曲线、水化学图、水质动态曲线、水质监测

3、点分布、排污口与取水口分布图 （3）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6 2-2-2 现场踏勘了解工作区基本情况，增加感性认识 踏勘前，尽可能多地收集研究区信息 探勘时，备野外用车、向导、记录本、照相机、地形图、地质图、地质锤、GPS、放大镜、望远镜、岩土样以及水样采集器具、便携式仪器 制高点，观望研究区地形、地貌，核对图中的关键点 核实监测井、采水井、排污口、水质监测点和剖面等具体情况 确定交通路线、遴选实验场、采样点 了解研究区工农业生产活动情况，地下水开发利用情况 对重要的工农业生产活动场所进行实地走放，了解用水、原料、工艺、产品、废水、废渣、废气情况 7

4、2-2-3 地球物理探测（Geophysic）特点 无破坏性，可遥测地下介质多种特性的三维变化，效率高、成本低 种类 重力法、探地雷达、磁法、电法和电磁法、地震法、放射性方法及测井等8 探地雷达（Ground Penetrating Radar ）估算导水系数试验结果9 电法、电磁法确定水质类型、盐度、腐蚀性水质类型 电导率（mmho/cm） 正常地下水 0.14 污染的地下水 市政填埋滤液5.99 粉煤灰沉淀物4.61 海水 36.30 分类电导率（mmho/cm）无盐度0-2轻微盐度2-4中等盐度4-8重盐度8-16极端盐度16腐蚀性电导率（mmho/cm）严重10010 电法、电磁法监测

5、污染物迁移扩散过程11 控源音频大地电磁法（CSAMT） San Manuel斑岩铜矿铜提取液监测 San Manuel斑岩铜矿CSAMT法反演电阻率南北向某剖面 小于20m的区域推测为提取液扩散范围 San Manuel斑岩铜矿根据CSAMT法探测结果绘制的铜提取液三维分布 图中圆点表示CSAMT测量点位，纵向实线表示解释深度 12 2-2-4 钻探（boring, drilling ）特点 费用高、可以获取某个点上高精度信息 作用 精确揭示地下岩层层位、岩性 成井供水 采集岩样、水样 现场试验 用作监测孔方法 中空螺旋钻进 实心钻杆螺旋钻进 绳索冲击钻进 空气回转钻进 夯击中空螺旋钻进 反

6、循环钻进 泥浆钻进 3、附属工具 提引类 滑车、提引器、提引钩 夹持类 垫叉、钻杆夹持器、套管夹板 拧卸类 管钳、自由钳、链钳、扳手 打捞工具类 处理孔内事故专用工具，矢锥、割管器等1、钻塔 按材质分 金属、木质 按构造分 两脚、三角、四角、桅杆式 按角度分 直塔、斜塔2、钻 具 钻头破碎孔底岩石 岩心管钻进时收容岩心、导向作用 套管保护孔壁 取粉管收集较大颗粒的岩屑 异径接头连接钻杆柱与岩心管 钻铤孔底加压、导向防斜作用 钻杆传递动力、输送冲洗液 水接头连接回转钻具和高压水管14 2-2-5 监测（Monitor）2-2-5-1 监测孔（Montor Hole）井径：标准通常为50mm 套管

7、与过滤器材料：聚氯乙烯、聚四氟乙烯、电镀钢管、不锈钢管 密封材料：彭润土、水泥、及其混合物 过滤器长度：10-50cm或5m 短滤管可测定特定深度水头及水化学特性，仅反映污染局部的情况 长滤管，稀释效应很大，污染物提供通道，混合水位，可反映总体污染情况15 以浅层地下水和有开发利用价值的含水层为主 适当兼顾与目标含水层有水力联系的其它含水层或地表水体 按控制性布点与功能性布点相结合 控制不同的水文地质单元、主要含水层、易污染含水层和己污染的含水层以及主要环境水文地质问题的易发区或已发区等监测时间 当地地下水枯、平、丰水期的月份各1次总数上游及 两侧场地及 下游一级733二级532三级3122-

8、2-5-2 监测孔数目与监测时间2004-10-2916 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“A”井为背景监测孔 “B”井用来验证处理措施的有效性 “C”井及时探测地下水水质的变化情况废 物 B 地下水流向 A C C C B 2004-10-2918 测压水头垂向分布 (m) 0 2 4 6 8 10 0 1 1 0 地下水位（埋深，m） 监测井 C（mg/L）t（day）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2-2-5-321 2-2-6 试验2-2-6-1 现场试验

9、（Test in situ）现场试验 抽水试验 注水试验 渗水试验 弥散试验 潜水水量垂直均衡试验 流速试验(连通试验) 地下水含水层储能试验弥散试验 目的：研究污染物在地下水中运移时其浓度的时空变化规律，并通过试验获得进行地下水环境质量定量评价的弥散参数 示踪剂：如食盐、氯化铵、电解液、萤光染料、放射性同位素131I等 方法：天然状态法、附加水头法、连续注水法、脉冲注入法 22 潜水水量垂直均衡试验 目的：获得评价区潜水水均衡计算中有关均衡要素，以便配合其它水文地质资料，进行地下水均衡计算 参数：降水垂直入渗补给系数，潜水蒸发系数，灌溉水回渗补给系数以及不同岩层的给水度 地中渗透仪：补偿式地

10、中渗透仪 零通量面法：负压计和中子水分仪 地下水含水层储能试验 地下含水层储能可以调节地下水流量，储存地表水，恢复超采含水层的能力，扩大地下水水源，抬高地下水位；借回灌水建立地下水幕，拦阻污水，防止海水入侵或阻拦地下水水源外流，调节地下水温、储藏冷、热源。借助人工回灌淡水，改善水质等，获得地下水动力场、温度场、化学场等有关参数 试验场的观测设施和采灌工程，一般包括储能井、观测井、专门测温井、土层分层观测标和孔隙水压力观测井、地表水准点等组成 流速试验(连通试验) 一般是在地下水的水平运动为主的裂隙、岩溶含水层中进行。 23 2-2-6-2 室内实验（Experiment）溶浸实验（Leachi

11、ng ） 固体废弃物中的污染物的浸出规律 土柱实验（Column） 模拟降雨淋滤下，污染物浸出规律 模拟污染物在地下水中一维流条件下的迁移、转化、富集规律 模拟槽实验地下水污染、监测与修复模拟槽要点介绍 1模拟槽在实验教学中的必要性 2模拟槽的设计与组成 3模拟槽的功能与实验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 从现象再现上讲 发生于地下，一般难以被发现可视，增加感性认识 三维流动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、不均匀性影响显著大尺度 从研究需要上 监测

12、（空间分布、时间动态等）可控性 机理（相互作用类型、媒介、参数等）已知性 防治（定量预测、技术等）可控+已知如何将野外、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2、模拟槽的设计与组成框架：100mm100mm25mm T型钢板 槽体：4000mm1000mm1000mm，保证三维流动 侧板：5mm有机玻璃板；可视 槽头、槽尾与槽身间隔：5mm有机玻璃板（ 5mm，1个/cm2）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 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

13、系统 模拟系统 污染修复系统1、在线监测系统 8个不同监测深度的监测孔：252.5mmPVC管；60目的尼龙纱网 地下水水位、水质探头 信号转接卡 + 数据采集与处理系统2、模拟系统 专业软件：TOUGHT v2 & TOUGHREACT；PHREEQC；VISUAL MODFLOW - 参数及监测数据3、污染修复系统 渗透性反应墙（PRB）：铁粉、活性炭等为填料 抽出-处理（PAT）：监测孔、蠕动泵 监控条件下的自然衰减法（MNA）：在线监测系统4、污染源发生系统 监测孔投放 面状入渗四大系统4000mm1000mm1000mm 粘土河沙和砾石透镜体 监测孔8个可调节槽体两端水位差，模拟地下

14、水流速0-387m/d区间的污染物迁移情况可调节槽体两端水位差，模拟地下水流速0-387m/d区间的污染物迁移情况污染物：染色剂惰性示踪剂和特征污染物 污染途径：间歇入渗连续入渗径流型 修复方法： MNA, PAT，PRB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 Tough2DOS下运行界面输出文件界面以文件方式输入模拟参数3、模拟槽的功能与实验运行步骤 步骤一：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：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：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：利用专业软件，建立模拟槽地下水

15、流数值模型 步骤五： 1#监测孔中连续投入惰性示踪剂（染色剂或NaCl溶液），观测（染色剂）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 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：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，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：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，评价修复效果本实验教学目标 - 掌握地下水污染调查方法，重点是

16、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处理，特别是水化学类型分类及Piper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下的迁移规律、监测孔的布置原则以及3种原位修复技术的基本原理和实施的关键步骤； - 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。 三阶段教学法 预备阶段：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、模拟槽工作原理、模拟软件基本操作步骤等； 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，提高实验

17、动手能力； 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，在教师指导性进行利用实验平台完成设计性实验，撰写实验研究报告。32 2-3 地下水污染调查的内容2-3-1 地下水系统特征调查地下水系统 介质空间、水动力场、水化学场、热场、应力场等 介质空间 岩土体的年代、岩性、厚度、分布、空隙、渗透性等 水动力场 水位的时空变化（补径排、流速、流向） 水化学场 水质以及特征组分的时空变化及其水岩相互作用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、途径调查工作思路 工作区地下水水质异常识别 对水质异常点（区、带）进一步识别污染物及其时空变化特征 研究区内工业、农业、生活等废弃物的产生、排放、组成、运行历史等调查 结合研究区水文地质特征，筛选可疑污染源 进一步开展监测、样品采集、示踪、实验模拟等，确定污染源、污染物、污染

20、途径，获取相关参数和数据污染物 种类、浓度、动态变化农业区农业活动 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、地下水污染源、物、途径调查41 污染源与污染途径调查 工业污染源 主要产品、副产品 生产工艺中使用的化学药品及使用量 “三废”中有害物质的排放量、排放浓度和排放途径 农业污染源 污水灌区的污水

21、成分、污灌范围、污灌次数和污灌量、多余污水入渗情况 使用农药、化肥的种类及施放情况 生活污染源 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 地表固体废弃物 堆放地、地表填坑、尾矿库的面积、体积，填坑底有否衬砌，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 种类、成分、可溶性 地表水体 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，包气带厚度和岩性，水位 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 其他污染源 城区地下污水管道、储油库的分布与渗漏情况，地下建筑物年代、维

22、修情况、腐蚀侵蚀等损坏的情况 矿区旧坑道、老窑，废弃钻孔封填情况 山区的溶洞、落水洞、大裂隙 2004-10-2944 调查范围 区域上 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。 局部上 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，分析水化学变化趋势。2004-10-2945 水化学监测网设计 原则 点面结合，抓住重点污染地段，并对整个研究区作适当控制 对象 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 布设方法 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 沿地下水流向，自排污点

23、由密而疏布点，以控制污染带长度和观测污染物弥散速度 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 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 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 污染严重地段，设置2-3个断面 污染较弱地区，设置1-2个断面 未污染地段可设1个断面或1个监测点2004-10-2948 面状污染源监测 用网格法均匀布置监测点线 污染严重的地区多布，污染较轻的地区则少布 对不同类型的地下水或不同含水层组，应分别设置监测点2004-10-2949 监测项目 地下水常规组分的监测 钾、钠、钙、镁、硫酸根、氯根、重碳酸根、pH、

24、TDS、总硬度、耗氧量、铵、硝酸根、亚硝酸根等 有害物质监测 汞、铬、镉、铜、铅、锌、砷、等重金属； 酚、氰等有机物 细菌监测 2004-10-2950 地下水样采集与保存 容器选择 高密度聚乙烯：硅、钠、总钾、氯化物、电导率、pH和硬度 玻璃容器：有机化合物和微生物 塑料容器：放射性核素和大部分无机物 琥珀色玻璃瓶：对光敏性物质 塑料瓶：冷冻保存的样品 不锈钢容器：高温或高压样品或痕量浓度的有机物样品2004-10-2951 采样瓶清洗程序以清洁剂清洗的塑料瓶或玻璃瓶 清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 用自来水彻底冲洗 用适当质量的纯水连续冲洗三次 彻底排干并盖上盖子 注：自动洗碟机可

25、用于此清洗程序2004-10-2952 采样瓶清洗程序以酸清洗的塑料或玻璃瓶 用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 用自来水彻底冲洗 用10%硝酸溶液冲洗 排除残液后用10%硝酸溶液完全充满 加盖并存放至少24小时 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 2004-10-2953 采样瓶清洗程序以溶剂清洗的玻璃瓶 用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 用自来水彻底冲洗 用适当质量的纯水连续冲洗三次并干燥 用适当质量的丙酮冲洗并排空 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 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2004-10-2954 醋酸锌溶液 ( = 0.10g/l), C4H6O4Zn 磷酸 ( = 1.7 g/ml),H3PO4