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1、地下水污染与防治 Groundwater Contamination,马腾环境学院中国地质大学（武汉）武汉市，鲁磨路388号，430074,1,地下水污染与防治 Groundwater Contamin,第四讲地下水污染评价,目录1地下水环境质量评价2地下水功能评价3地下水脆弱性评价4地下水环境影响评价5地下水污染风险评价,2,第四讲地下水污染评价 目录2,引言：地下水污染防治规划,地下水污染的特点决定了以防为主，以治为辅,地下水环境质量评价：地下水的质和量及其在空间和时间上的变化地下水功能评价：评价地下水现实和潜在利用价值，各种利用功能地下水空间分布确定含水层遭受污染的脆弱性：DRASTIC
2、模型地下水污染防治区划：敏感带（A级）、缓冲带（B级）和一般带（C级），并根据不同带提出相应的污染预防和控制措施地下水环境影响评价：各类建设项目对地下水的影响地下水污染风险评价：突发性事故,3,引言：地下水污染防治规划地下水污染的特点决定了以防为主，以治,1、地下水环境质量评价,4,1、地下水环境质量评价4,地下水环境质量,地下水环境质量一个具体含水系统内，地下水某些环境要素，对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度地下水环境要素具体含水系统（或含水层）所含的地下水的水量、水质、含水系统结构和状态,2006-09-19,5,地下水环境质量 地下水环境质量2006-09-195,地下水环境质
3、量变化,地下水环境质量的变化：（a）水量增加或降少（b）水质好转或恶化（c）含水系统结构稳定或破坏结果：引发一系列原生、次生地质环境质量问题,2006-09-19,6,地下水环境质量变化 地下水环境质量的变化：2006-09-1,地下水环境质量评价,地下水环境质量评价对地下水环境质量的优劣程度进行定量描述，即按一定的评价标准和评价方法对一个特定区域（或一个特定的含水系统）中的地下水环境质量进行说明、评定和预测广义的，应该包括水量、水质及相关地质环境质量评价狭义的，水质评价,2006-09-19,7,地下水环境质量评价 地下水环境质量评价2006-09-197,评价程序,准备阶段组织人员与设备；
4、资料收集、现场调查与监测 分析（计划）阶段评价范围、评价内容、评价目的与任务、评价指标、评价标准与精度 评价与计算阶段评价方法与途径、评价模型、分级分区、编图建库 调控阶段措施、规划建议，编制报告书等,2006-09-19,8,评价程序2006-09-198,地下水质量标准 （GB/T1484893）,地下水质量分类,2006-09-19,9,地下水质量标准 （GB/T1484893）地下水质量,地下水质量分类指标,2006-09-19,10,地下水质量分类指标2006-09-1910,地下水质量分类指标,2006-09-19,11,地下水质量分类指标2006-09-1911,评价方法,带附注
5、的评分法 1、参加评分的项目，应不少于该标准规定的监测项目，不包括细菌学指标2、对各单项组分评价，划分组分所属质量类别3、对各类别按表分别确定单项组分评价评分值 Fi4、计算综合评价分值5、根据F值划分地下水质量级别，再将细菌学指标评价类型注在级别定名之后。如“优良（类）” 等,2006-09-19,12,评价方法 带附注的评分法 2006-09-1912,评价方法,2006-09-19,13,评价方法 单项组分评分值类别IIIIIIIVVFi01361,例题,实例1995年洛阳地下水监测资料单位（ pH值除外）：mg/L,2006-09-19,14,例题实例2006-09-1914,2、地下
6、水功能评价,15,2、地下水功能评价15,地下水功能地下水的质和量及其在空间和时间上的变化，对人类社会和环境所产生的作用或效应,资源供给功能具备一定补给、储存和更新条件的地下水的资源供给保障作用或效应，具有相对独立、稳定的补给源和地下水资源供给保障能力生态环境维持功能地下水系统对陆表植被或湖泊、湿地或土地质量的良性维持作用或效应，如果地下水系统发生变化，则生态环境出现响应的改变地质环境稳定功能地下水系统对其所赋存的地质环境稳定具有支撑或保护作用或效应，如果地下水系统发生变化，则地质环境出现响应的改变,16,地下水功能地下水的质和量及其在空间和时间上的变化，对人类社,地下水功能评价的主体,完整流
7、域的地下水系统由驱动因子（记作D）群：驱动地下水系统变化的影响因子，如降雨、地下水开采状态因子（记作S）群：如水位、水量、水质响应因子（记作R）群：由于地下水系统(或功能)状态变化而相关能力或环境响应变化的因子组成的“驱动力-状态-响应”（DSR）体系主要面向西北、华北和东北的平原区地下水系统,17,地下水功能评价的主体完整流域的地下水系统由17,地下水功能评价体系,地下水的可持续利用,18,地下水功能评价体系地下水的可持续利用18,地下水功能评价的分级标准,19,地下水功能评价的分级标准19,GFS（Groundwater Function System）主窗口界面,20,GFS（Groun
8、dwater Function Syste,实例：太原盆地,评价指标体系的选择,21,实例：太原盆地评价指标体系的选择21,实例：太原盆地,太原盆地地下水功能评价分区,22,实例：太原盆地太原盆地地下水功能评价分区 22,23,23,24,24,25,25,3、地下水脆弱性评价,26,3、地下水脆弱性评价26,地下水脆弱性的定义,1960年法国水文地质学家Marjet首次提出地下水污染脆弱性的概念。40多年还没有一个普遍认可的定义Vrba 和Zaporozec认为，脆弱性是地下水系统的本征特性，表征该系统的水质对人为和/或自然作用的敏感性大多数学者认为，地下水脆弱性可定义为，污染物从主要含水层
9、顶部以上某位置介入后，到达地下水系统的某个特定位置的倾向或可能性地下水污染程度是由发生在从污染源到含水层之间的污染物的天然衰减过程所决定的。由许多因素决定，包括地质、水文地质、污染物排放条件及污染物物理化学性质等,2006-09-19,27,地下水脆弱性的定义1960年法国水文地质学家Marjet首,地下水脆弱性评价的分类,从评价对象划分内在脆弱性评价某地区的地质、水文、水文地质等天然条件对人为活动所产生的污染物的防污性能特定脆弱性评价含水层对某种特定污染物或一组污染物的污染敏感性,2006-09-19,28,地下水脆弱性评价的分类从评价对象划分2006-09-192,地下水脆弱性的评价方法,
10、评价方法（1）指标叠加法（2）模型模拟法（3）统计法,2006-09-19,29,地下水脆弱性的评价方法评价方法2006-09-1929,DRASTIC模型,1985年美国水井协会 (NWWA)和美国环境保护局（EPA）合作开发的用于地下水脆弱性评价的一种方法，它综合了40多位水文地质学专家的经验1991年由Lobo-Ferreira博士引入欧共体国家，作为欧共体各国地下水脆弱性评价的统一标准我国在这方面的工作处于起步阶段大连理工大学中国地质大学吉林大学,2006-09-19,30,DRASTIC模型1985年美国水井协会 (NWWA)和美国,DRASTIC模型,指标体系1、地下水位埋深（D）
11、影响污染物与包气带岩土体接触时间潜水含水层，地下水埋深为地表到达地下水水位之间的距离承压含水层，地下水埋深为承压含水层顶部（或隔水顶板）的埋深,2006-09-19,31,DRASTIC模型指标体系2006-09-1931,DRASTIC模型,指标体系2、净补给量（R）为单位面积内渗入地表到达地下水水位的水量主要起传输污染物作用，虽然对污染有稀释作用，但在评分体系中没有考虑该作用一般把年平均入渗量作为净补给量，不考虑补给事件的分布、强度和持续的时间除了降雨入渗外，还应考虑其他补给来源，如灌溉,2006-09-19,32,DRASTIC模型指标体系2006-09-1932,DRASTIC模型,指
12、标体系3、含水层介质（A）空隙性决定着污染物的迁移路径长短，也决定着与污染物相互作用的岩土体的质量；岩性决定着污染物-岩石相互作用的类型含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙和岩溶管道越多，渗透性越大，含水层介质对污染物的削弱能力越小在多层含水系统中，应选择一个典型的具有代表性含水层进行评价,2006-09-19,33,DRASTIC模型指标体系2006-09-1933,DRASTIC模型,指标体系4、土壤带介质（S）指包气带最上部，生物活动较强烈的部分强烈影响补给量，也影响污染物垂直向包气带运移的能力，可发生过滤、生物降解、吸附和挥发等一系列过程对于多层土壤，一则选择占优势的具有代表性的土壤层作为土
13、壤介质；二则选择最不利的具有较高污势敏感性的介质；三则选择污染敏感性中等的介质；当土壤层很薄或者缺失时 ，设为薄层或缺失；砂25cm,粘土可更小些,2006-09-19,34,DRASTIC模型指标体系2006-09-1934,DRASTIC模型,指标体系5、地形（T）指地表的坡度或坡度的变化控制着污染物是被冲走或是较长时间留在某一地表区域渗入地下影响着土壤的形成与发育还影响地下水水位的空间展布，进而决定地下水的流向和流速,2006-09-19,35,DRASTIC模型指标体系2006-09-1935,DRASTIC模型,指标体系6、包气带（I）指等水位线以上的非饱和区或非连续饱和区；包气带介
14、质的类型决定着土壤层和含水层之间岩土介质对污染物的削减特性对潜水含水层，多层介质存在时选择岩性厚度最大的一组；对地下水污染敏感性小的层位，如粘土层对于承压含水层，应把承压层作为包气带介质，而不用考虑其上的覆盖层,2006-09-19,36,DRASTIC模型指标体系2006-09-1936,DRASTIC模型,指标体系7、水力传导系数（C）反映含水介质的水力传输性能，控制着地下水的流速，污染物的迁移的速率由含水层内空隙的大小和连通程度所决定水力传导系数越大，污染敏感性越高,2006-09-19,37,DRASTIC模型指标体系2006-09-1937,DRASTIC模型,假设条件污染物从地表介
15、入到地下污染物与雨水一起进入地下水污染物具有水的活性评价区应为100或100英亩以上,2006-09-19,38,DRASTIC模型假设条件2006-09-1938,DRASTIC模型,脆弱性指数（Di）为以上7个指标的加权总和模型DiDRASTIC指数Wj因子j的权重（5，4，3，2，1，5，3）Rj因子评分，p310,2006-09-19,39,DRASTIC模型脆弱性指数（Di）为以上7个指标的加权,DRASTIC模型,脆弱性分区根据DRASTIC指数分区一般来说，DRASTIC指数越大，地下水污染敏感性越高一般分为：低、较低、中等、高和极高5级。可与MAPGIS结合,2006-09-1
16、9,40,DRASTIC模型脆弱性分区2006-09-1940,基于GIS的脆弱性分区,在MAPGIS平台上，利用插值法，绘制出研究区脆弱性指数等值线根据脆弱性指数等值线的分布情况对研究区进行脆弱性区划分为低敏感性区、中等敏感性区、高敏感性区和极度敏感性区,2006-09-19,41,基于GIS的脆弱性分区 在MAPGIS平台上，利用插值法，绘,实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价,2006-09-19,42,实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价 2006-09-194,实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价,2006-09-19,43,实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价 2006-09-19
17、4,实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价,2006-09-19,44,实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价 2006-09-194,实例：1地下水埋深评分图,2006-09-19,45,实例：1地下水埋深评分图2006-09-1945,实例：2净补给量评分图,2006-09-19,46,实例：2净补给量评分图 2006-09-1946,实例：3含水层介质评分图,2006-09-19,47,实例：3含水层介质评分图 2006-09-1947,实例：4土壤评分图,2006-09-19,48,实例：4土壤评分图 2006-09-1948,实例：5地形评分图,2006-09-19,49,实例：5地形评
18、分图 2006-09-1949,实例：6包气带介质评分图,2006-09-19,50,实例：6包气带介质评分图 2006-09-1950,实例：7水力传导系数评分图,2006-09-19,51,实例：7水力传导系数评分图 2006-09-1951,实例：太原市浅层孔隙水脆弱性分区图,2006-09-19,52,实例：太原市浅层孔隙水脆弱性分区图 2006-09-1952,4、地下水环境影响评价,53,4、地下水环境影响评价53,评价等级,根据建设项目对地下水环境影响的特征，将建设项目分为以下三类I类：指在项目建设和运营过程中，可能造成地下水水质污染的建设项目类：指在项目建设和运营过程中，由于地
19、下水水位变化可能产生生态环境影响的建设项目类：指同时具备I类和类建设项目环境影响特征的建设项目,54,评价等级根据建设项目对地下水环境影响的特征，将建设项目分为以,评价等级：I类建设项目,55,评价等级：I类建设项目55,评价等级：II类建设项目,56,评价等级：II类建设项目56,对于一级评价,掌握较详细的区域和当地地质和水文地质资料，较深入地说明含水层分布和特征、各含水层间以及与地面水间的水力联系掌握枯、平、丰水期的地下水动态观测资料，必要时，应补充勘探工作，对地下水动态和流态进行实测，利用野外或实验室试验取得参数选用精度较高的模式评价地下水的水质和水量,57,对于一级评价掌握较详细的区域
20、和当地地质和水文地质资料，较深入,对于二级评价,掌握附近地区的水文地质资料，基本弄清含水层特征和它们之间的相互联系，含水层与地面水的相互联系至少应掌握一个地下水期的地下动态观测资料利用现有资料，并作少量补测利用比较简单的模式进行评价以评价水质为主，在有条件情况下，对水量评估,58,对于二级评价掌握附近地区的水文地质资料，基本弄清含水层特征和,对于三级评价,利用现有资料，一般说明地下水分布情况，不需进行勘查或勘探选用简单模式粗略评价水质的好坏，在无法定量评价时，可以只给出定性分析对于低于三级评价者，可根据具体情况进行简单描述，或者只填写“建设项目环境影响报告表”,59,对于三级评价利用现有资料，
21、一般说明地下水分布情况，不需进行勘,评价分类,1、回顾评价根据本地区历年观测的环境资料，分析污染的演变过程和发展趋势，追溯当前污染造成的原因意义（1）有助于分析污染物的迁移规律（2）检验环保设施是否达到预期效果、原来的评价模式、参数以及预测结果是否合理、结论和建议是否得当（3）总结过去的评价工作，为改善评价工作积累经验,60,评价分类1、回顾评价60,评价分类,2、现状评价查清当前的污染物分布状况和分布特征、发展趋势，找出主要的污染来源和污染途径，提出改善环境或防止污染扩大的措施3、环境影响评价根据拟建项目或活动的排放参数、废水的物理化学特征和排放特征以及水文地质条件等，获取相关参数，利用适当
22、的数学模式，估算由于排污造成的各种污染物浓度增量的空间和时间分布及其发展趋势，并由此评述它对环境的影响分施工建设、生产运行以及服役期满后或者退役三个阶段,61,评价分类2、现状评价61,地下水环境现状评价,62,地下水环境现状评价62,地下水环境背景数据,1、本底值指在未受到人类活动影响（或污染）的地下水中各种物质成分的组成量在人类的长期活动，特别是当今频繁的社会经济活动的影响下，地下水的原始状况早已不复存在2、背景值一个特定区域内相对清洁地区监测所得到的，地下水中各种物质组分的质量参数的统计平均值所谓相对清洁区是指受人类活动干扰较少，仍保持较为原始的地下水物质组成特征的地区,2006-09-
23、19,63,地下水环境背景数据1、本底值2006-09-1963,地下水环境背景数据,3、基线值指某一区域在一定的时间内，未直接受污染的情况下，地下水环境的基本化学成分背景值与基线值的区别：背景值可保持相对长时间的稳定环境背景值不易得到,2006-09-19,64,地下水环境背景数据3、基线值2006-09-1964,地下水环境背景确定方法,1、网格法将研究区域划分成若干个面积相等的区间在每个区间内采集有代表性样品测试这些样品中各种物质组分的质量参数并统计它们的平均值代表性较好，但工作量大、重复性多,2006-09-19,65,地下水环境背景确定方法1、网格法2006-09-1965,地下水环
24、境背景确定方法,2、环境单元法在对地域环境特征的调查和了解的基础上，根据不同的环境单元特征选择不同的背景点如可按功能分区，如对工业区、居民区、风景区等分区进行采样，从而获取各环境单元的环境背景值,2006-09-19,66,地下水环境背景确定方法2、环境单元法2006-09-1966,地下水环境背景确定方法,3、无污染区采样法该法是目前确定环境背景值的主要方法在对地域环境特征的调查和了解的基础上，根据已取得的研究区内样品的测试结果，将区域内样品污染物测试值最低的区域作为无污染区，从而获取该区域的环境背景值作为整个研究区的环境背景值,2006-09-19,67,地下水环境背景确定方法3、无污染区
25、采样法2006-09-19,现状评价模型选择,不同的评价方法可能得出不同的评价结果至今还没有一个统一的评价模型综合污染指数法系统聚类分析法模糊数学法人工神经网络分析法灰色聚类分析法热力学法,2006-09-19,68,现状评价模型选择不同的评价方法可能得出不同的评价结果2006,综合污染指数法,概念地下水污染程度主要取决于污染物的种类、浓度和性质等，它们具有不同量纲，很难进行比较把不同量纲的量进行标准化处理，换算成某一统一量纲的指数(各项污染指数)，使其具有可比性然后进行数学上的归纳和统计，得出一个较简单的数值 (综合污染指数)用它代表地下水的污染程度，并以此作为地下水污染分级和分类的依据,2
26、006-09-19,69,综合污染指数法概念2006-09-1969,综合污染指数法,1、分项污染指数污染物在地下水中的实测浓度与评价标准的允许值之比，表征单一污染物对地下水污染程度：越大，说明该污染物污染程度越高（1）环境质量标准具有上限值的污染物（2）环境质量标准有下限环境标准值的污染物（3）对污染物的浓度只允许在一定范围内,2006-09-19,70,综合污染指数法1、分项污染指数2006-09-1970,综合污染指数法,2、单综合污染指数法叠加型综合污染指数a简单叠加型b加权叠加型均值型综合污染指数a均权平均型b加权平均型,2006-09-19,71,综合污染指数法2、单综合污染指数法
27、2006-09-1971,综合污染指数法,2、单综合污染指数法极值型综合污染指数既考虑了污染物的平均浓度，又兼顾了浓度最大的污染物对地下水污染的影响a内梅罗指数b再次平均型指数c几何平均型指数,2006-09-19,72,综合污染指数法2、单综合污染指数法2006-09-1972,综合污染指数法,3、双综合污染指数法单综合污染指数不能反映某些污染物对地下水的突出影响综合污染指数反映各污染参数的平均污染状况，而其方差则反映污染参数分指数的离散程度只有二者同时很小，才能认为水质未受污染,2006-09-19,73,综合污染指数法3、双综合污染指数法2006-09-1973,综合污染指数法,4、分类
28、综合污染指数法 首先，按地下水中污染物的类型或地下水的用途类，分别计算各类的综合污染指数然后，采用加权叠加的方法计算总的综合污染指数污染物（3类）：无机、有机、重金属用途（3类） ：人类直接接触、间接接触、不接触用水,2006-09-19,74,综合污染指数法4、分类综合污染指数法 2006-09-197,二、确定权重,有多个评价因子一起参与评价不同的评价因子，所起的作用不同为此，赋以不同的权重赋权的方法很多,2006-09-19,75,二、确定权重2006-09-1975,三、确定污染程度分级,经计算即可得出每个评价单元的一个评价值（如综合污染指数法）再根据对各评价单元的评价值进行统计，划分
29、为若干等级等级数视研究区污染程度的差别、评价的目的要求，灵活掌握一般可分为4-6级：未污染、轻微污染、中等污染、严重污染,2006-09-19,76,三、确定污染程度分级经计算即可得出每个评价单元的一个评价值（,等级划分标准参考,平均,2006-09-19,77,等级划分标准参考 平均2006-09-1977,等级划分标准参考,方,2006-09-19,78,等级划分标准参考方2006-09-1978,作业：现有以下地下水监测资料，请运用综合污染指数法对各区域进行19891991年的地下水污染评价,2006-09-19,79,作业：现有以下地下水监测资料，请运用综合污染指数法对各区域进,作业：求解过程解答,需解决的问题 选择什么样的评价标准 水质标准中未规定的指标如何处理 指标分析值为空的情况如何处理 小于号如何处理,对策 以生活饮用水水质标准为主 标准中未规定的指标取监测数据“初始值” 指标分析值为空的情况：不参与平均计算 小于号情况：统一取上限,2006-09-19,80,作业：求解过程解答 需解决的问题 对策2006-09-198,作业：求解过程解答,1,2,5,7,2006-09-19,81,作业：求解过程解答pH总硬度氯化物铁锰氟化物砷硝酸盐亚硝酸盐,
