地下水污染基础.pptx

11 1、地下水污染的概念、地下水污染的概念oo概念概念概念概念n n凡是在凡是在凡是在凡是在人类活动人类活动人类活动人类活动的影响下，地下水水质变化的影响下，地下水水质变化的影响下，地下水水质变化的影响下，地下水水质变化朝着水质恶化方向朝着水质恶化方向朝着水质恶化方向朝着水质恶化方向发展发展发展发展的现象的现象的现象的现象oo辨析辨析辨析辨析n n产生地下水污染的产生地下水污染的产生地下水污染的产生地下水污染的原因原因原因原因是是是是人类活动人类活动人类活动人类活动，尽管天然地质过程亦可导，尽管天然地质过程亦可导，尽管天然地质过程亦可导，尽管天然地质过程亦可导致地下水水质恶化，但它是人类所不可防止的、必然的，我们致地下水水质恶化，但它是人类所不可防止的、必然的，我们致地下水水质恶化，但它是人类所不可防止的、必然的，我们致地下水水质恶化，但它是人类所不可防止的、必然的，我们称其为称其为称其为称其为“地质成因异常地质成因异常地质成因异常地质成因异常”n n地下水污染的地下水污染的地下水污染的地下水污染的结果或标志结果或标志结果或标志结果或标志是水质是水质是水质是水质不断恶化不断恶化不断恶化不断恶化方向发展，不是只有方向发展，不是只有方向发展，不是只有方向发展，不是只有超过水质标准才算污染，有达到或超过水质标准趋势的情况亦超过水质标准才算污染，有达到或超过水质标准趋势的情况亦超过水质标准才算污染，有达到或超过水质标准趋势的情况亦超过水质标准才算污染，有达到或超过水质标准趋势的情况亦算污染算污染算污染算污染n n如此定义，为了强调水质恶化过程，便于防治如此定义，为了强调水质恶化过程，便于防治如此定义，为了强调水质恶化过程，便于防治如此定义，为了强调水质恶化过程，便于防治2006-09-192举例举例1：铁矿铁矿铁矿铁矿岩溶含水层岩溶含水层岩溶含水层岩溶含水层监测井监测井监测井监测井Fet水质标准水质标准2006-09-193举例举例2：铁矿铁矿铁矿铁矿岩溶含水层岩溶含水层岩溶含水层岩溶含水层监测井监测井监测井监测井Fet水质标准水质标准2006-09-194举例举例3：铁矿铁矿铁矿铁矿岩溶含水层岩溶含水层岩溶含水层岩溶含水层监测井监测井监测井监测井Fet水质标准水质标准2006-09-1952 2、地下水污染源、地下水污染源概念概念l引起地下水污染的各种引起地下水污染的各种物质物质的来源，如各的来源，如各种组分、热、沙尘等种组分、热、沙尘等分类分类l按物质的形成原因（表按物质的形成原因（表1-1）自然污染源，如海水等自然污染源，如海水等人为污染源，如废水、废渣等人为污染源，如废水、废渣等2006-09-1962 2、地下水污染源、地下水污染源分类分类l按行业或部门活动按行业或部门活动工业污染源工业污染源农业污染源农业污染源生活污染源生活污染源区域性水体污染源区域性水体污染源 分类分类l按时间动态按时间动态连续性污染源连续性污染源 间断性污染源间断性污染源瞬时性污染源瞬时性污染源2006-09-197（一）工业污染源（一）工业污染源包括包括l工业三废：废水、废渣、废气工业三废：废水、废渣、废气l储存装置和输运管道的渗漏储存装置和输运管道的渗漏l工业物的事故性泄漏工业物的事故性泄漏2006-09-198工业工业废水废水例例1l据据1994年的资料，海河流域乡镇企业年的资料，海河流域乡镇企业排放的废水量达排放的废水量达14.4亿吨。其中，保定亿吨。其中，保定市每日排放的废污水就达市每日排放的废污水就达26万吨（全年万吨（全年达达9500万吨）万吨）l海河流域的地下水资源量共海河流域的地下水资源量共272亿立方亿立方米，而现已有米，而现已有172亿立方米受到污染亿立方米受到污染2006-09-199工业工业废水废水例例2l1994年淮河支流颍河水系内工矿企业每天排放废水年淮河支流颍河水系内工矿企业每天排放废水129.2万吨，城镇生活污水排放量达万吨，城镇生活污水排放量达45.5万吨，二者合万吨，二者合计计175万吨，几乎完全不经处理便直接排放万吨，几乎完全不经处理便直接排放l污染物的排放量：化学需氧量污染物的排放量：化学需氧量18.8万吨，悬浮物万吨，悬浮物12.2万万吨，重金属吨，重金属18.5吨，挥发酚吨，挥发酚92.4吨，氰化物吨，氰化物9.8吨，砷吨，砷4.8吨吨l污水除了使颍河污染外，郑州、平顶山、许昌、漯河污水除了使颍河污染外，郑州、平顶山、许昌、漯河和阜阳等市的市区及河道两岸的地下水遭受了挥发酚、和阜阳等市的市区及河道两岸的地下水遭受了挥发酚、汞、氰化物、砷、六价铬和重金属污染汞、氰化物、砷、六价铬和重金属污染 2006-09-1910工业工业废渣废渣资料资料l全世界每年排出的尾矿砂及废石在全世界每年排出的尾矿砂及废石在100亿吨以上亿吨以上l我国现有我国现有8000多个国营矿山和多个国营矿山和11万多个集体矿万多个集体矿山，堆存的尾矿达山，堆存的尾矿达40亿吨以上，且以每年数亿亿吨以上，且以每年数亿吨的速度增长吨的速度增长l分布在全国分布在全国15个省、个省、30多个地县境内的铀矿山多个地县境内的铀矿山目前采掘的废石总量达目前采掘的废石总量达2.8亿吨，而分布在全国亿吨，而分布在全国8个省、个省、13个地县境内的铀水冶厂多年累计排出个地县境内的铀水冶厂多年累计排出的尾砂量达的尾砂量达3亿吨亿吨2006-09-1911工业工业废气废气例：酸雨例：酸雨我国我国1986年和年和1993-1995年年平均年年平均pH等值线分布等值线分布(丁国安丁国安 等等,1997)2006-09-1912储存装置和输运管道的渗漏储存装置和输运管道的渗漏 实例实例1l山西某农药厂管道的渗漏，使大量的三氯山西某农药厂管道的渗漏，使大量的三氯乙醛进入饮用的含水层中，迫使水源地报乙醛进入饮用的含水层中，迫使水源地报废废l目前虽修复了管道，切断了污染源，但已目前虽修复了管道，切断了污染源，但已进入含水层的三氯乙醛在对流弥散作用下进入含水层的三氯乙醛在对流弥散作用下不断扩大污染范围，虽然污染物浓度有所不断扩大污染范围，虽然污染物浓度有所下降，但仍达下降，但仍达4mg/l2006-09-1913储存装置和输运管道的渗漏储存装置和输运管道的渗漏 实例实例2：l地下储油罐及地下油库等渗漏地下储油罐及地下油库等渗漏 l美国休斯顿已发现排污管道输送的污水有美国休斯顿已发现排污管道输送的污水有1/8被渗漏被渗漏 l美国液态废物的深井废物处置，已使美国美国液态废物的深井废物处置，已使美国1000多口井受到了污染，已有多口井受到了污染，已有700多种化多种化学污染物从地下水中检测出来，其中有的学污染物从地下水中检测出来，其中有的是致癌物质是致癌物质2006-09-1914事故类污染源事故类污染源实例实例l2005年年1月月26日，美国肯塔基州的一条输油管道日，美国肯塔基州的一条输油管道发生破裂，溢出的发生破裂，溢出的6万多加仑的原油从裂缝溢出。万多加仑的原油从裂缝溢出。由于管道距肯塔基河岸仅由于管道距肯塔基河岸仅17m，原油全都流入河，原油全都流入河道内，并形成了道内，并形成了20 km的浮油污染带，浮油蔓延的浮油污染带，浮油蔓延到了与肯塔基河交汇的俄亥俄河，威胁到饮用水到了与肯塔基河交汇的俄亥俄河，威胁到饮用水源。泄漏的石油污染物还会随地表水的补给和雨源。泄漏的石油污染物还会随地表水的补给和雨水的渗流进一步污染地下水水的渗流进一步污染地下水2006-09-1915（二）农业污染源（二）农业污染源农药农药l杀虫剂、杀菌剂和除草剂杀虫剂、杀菌剂和除草剂l杀虫剂包括：有机氯（杀虫剂包括：有机氯（DDT和六六六和六六六）、有机磷（）、有机磷（1605、1059、苯硫磷、马拉硫磷）以及氨基甲酸酯、苯硫磷、马拉硫磷）以及氨基甲酸酯 化肥化肥l氮肥、磷肥和钾肥氮肥、磷肥和钾肥 动物废物：动物废物：大量的氮、细菌和病毒大量的氮、细菌和病毒植物残余物：植物残余物：需氧特性需氧特性 污水灌溉：污水灌溉：多种有毒有害物质，尤其是重金属与持久性有多种有毒有害物质，尤其是重金属与持久性有机污染物（机污染物（POPs）2006-09-1916农药农药实例实例l建国初期，我国主要施用砷酸铅、汞制剂等无机建国初期，我国主要施用砷酸铅、汞制剂等无机类农药类农药l70年代为滴滴涕、六六六等有机氯农药所替代，年代为滴滴涕、六六六等有机氯农药所替代，至至1983年我国共累计施用六六六约年我国共累计施用六六六约490多万吨，多万吨，滴滴涕约滴滴涕约40多万吨多万吨l美国地下水中已发现美国地下水中已发现130多种农药或其降解物多种农药或其降解物l我国河北等地已发现有六六六、阿特拉津、乙草我国河北等地已发现有六六六、阿特拉津、乙草胺、杀虫双等农药残留胺、杀虫双等农药残留2006-09-1917农药农药实例实例l建国初期，我国主要施用砷酸铅、汞制剂等无机建国初期，我国主要施用砷酸铅、汞制剂等无机类农药类农药l70年代为滴滴涕、六六六等有机氯农药所替代，年代为滴滴涕、六六六等有机氯农药所替代，至至1983年我国共累计施用六六六约年我国共累计施用六六六约490多万吨，多万吨，滴滴涕约滴滴涕约40多万吨多万吨l美国地下水中已发现美国地下水中已发现130多种农药或其降解物多种农药或其降解物l我国河北等地已发现有六六六、阿特拉津、乙草我国河北等地已发现有六六六、阿特拉津、乙草胺、杀虫双等农药残留胺、杀虫双等农药残留2006-09-1918动物废物动物废物 实例实例l北京市目前有规模化猪场北京市目前有规模化猪场1300多个，年存栏生多个，年存栏生猪猪260多万头；另有鸡场多万头；另有鸡场1000多家，年存栏多家，年存栏3600多万只；另外还饲养有多万只；另外还饲养有20万头牛万头牛l全市养殖业全市养殖业1年粪浆排放量达年粪浆排放量达1200万吨以上，其万吨以上，其中仅中仅3%经过无害化处理。猪、鸡的粪尿都需要经过无害化处理。猪、鸡的粪尿都需要用水冲洗，用水冲洗，1200多万吨的粪尿，形成污水排放多万吨的粪尿，形成污水排放时高达时高达3500多万吨多万吨l这相当于这相当于3000到到4000万人口当量的污染量万人口当量的污染量2006-09-1919（三）生活污染源（三）生活污染源 人体的排泄物人体的排泄物 肥皂、洗涤剂、腐烂的食物等肥皂、洗涤剂、腐烂的食物等科研文教单位排出的废水成分科研文教单位排出的废水成分医疗卫生部门的污水：医疗卫生部门的污水：细菌和病毒细菌和病毒 生活垃圾：生活垃圾：挥发性脂肪酸、富里酸、胡敏酸、挥发性脂肪酸、富里酸、胡敏酸、烃类化合物，卤代烃、邻苯二甲酸酯类、酚类、烃类化合物，卤代烃、邻苯二甲酸酯类、酚类、苯胺类化合物苯胺类化合物 2006-09-1920生活垃圾生活垃圾实例实例l我国仅城市垃圾每年就达我国仅城市垃圾每年就达6000万吨，近万吨，近400座城市中大多数已陷入垃圾包围之中座城市中大多数已陷入垃圾包围之中l北京市，市区四周分布的垃圾山北京市，市区四周分布的垃圾山4500多座，多座，被称为被称为“垃圾长城垃圾长城”，占地近，占地近1000公顷公顷2006-09-1921（四）区域性水体污染源（四）区域性水体污染源 海水入侵海水入侵 l在美国东西岸已有至少在美国东西岸已有至少20个大的滨海含水层因海水入侵而水个大的滨海含水层因海水入侵而水质恶化，如佛罗里达洲、墨西哥湾、夏威夷地区等质恶化，如佛罗里达洲、墨西哥湾、夏威夷地区等l在荷兰、德国、以色列、日本、印度、泰国、马来西亚、西在荷兰、德国、以色列、日本、印度、泰国、马来西亚、西班牙等国家和地区，均发生了不同程度的海水入侵班牙等国家和地区，均发生了不同程度的海水入侵l在山东莱州湾沿海地区，海侵面积：在山东莱州湾沿海地区，海侵面积：1976年初次发现侵染面年初次发现侵染面积达积达15.8km2，1982年为年为29.2 km2，1984年发展到年发展到71.1 km2，1990年达年达221.4 km2，目前已发展到，目前已发展到627.3 km22006-09-19223 3、污染物、污染物 概念概念 l凡是人类活动导致进入地下水环境，会引起水质恶化的溶解凡是人类活动导致进入地下水环境，会引起水质恶化的溶解物或悬浮物，无论其浓度是否达到使水质明显恶化的程度，物或悬浮物，无论其浓度是否达到使水质明显恶化的程度，均称为地下水污染物均称为地下水污染物按性质可分为按性质可分为l化学污染物化学污染物l生物污染物生物污染物l放射性污染物放射性污染物 2006-09-1923化学污染物：化学污染物：无机污染物无机污染物最常见的无机污染物最常见的无机污染物：lNO3-、NO2-、NH3lCl-、SO42-、硬度、硬度、TDS lF-、CN-、AslCr、Hg、Pb、Cd等等六大毒性物质六大毒性物质l氰化物：氰化物：0.05mgL l砷：砷：0.05mgLl汞：汞：0.001mgL l镉：镉：0.01mgL l铬：铬：0.05mgL l铅：铅：0.05mgL2006-09-1924砷（砷（As）砷是地壳中第砷是地壳中第20个最富集的元素，地球上约有个最富集的元素，地球上约有240多种多种矿物含有砷矿物含有砷砷在环境中可以砷在环境中可以-3、+3、0和和+5四种价态存在，是一种四种价态存在，是一种强的络合剂元素，三价砷毒性大于五价砷强的络合剂元素，三价砷毒性大于五价砷砷的独特之处在于它可以在近中性砷的独特之处在于它可以在近中性-碱性（碱性（pH6.5-8.5）的氧化或还原的地下水环境中保持较高的迁移性的氧化或还原的地下水环境中保持较高的迁移性大面积的高砷地下水相继在阿根廷、智利、墨西哥、中大面积的高砷地下水相继在阿根廷、智利、墨西哥、中国、匈牙利、印度（孟加拉）、孟加拉国、越南、俄罗国、匈牙利、印度（孟加拉）、孟加拉国、越南、俄罗斯等众多国家发现斯等众多国家发现我国受高砷地下水影响人口达我国受高砷地下水影响人口达234万人万人 2006-09-1925砷中毒砷中毒2006-09-1926砷中毒：乌脚病砷中毒：乌脚病2006-09-1927氟（氟（F）高氟水分布于我国的高氟水分布于我国的1318个县，约占个县，约占全国总县数的全国总县数的46.97%受影响的人口约受影响的人口约1.1亿，有氟斑牙患者亿，有氟斑牙患者3,739万人，氟骨症患者万人，氟骨症患者276万人万人饮水中氟存在安全阈值，一般为饮水中氟存在安全阈值，一般为0.6-1mg/L，大于，大于1mg/L易患氟中毒，较低易患氟中毒，较低时易患龋齿时易患龋齿2006-09-1928氟（氟（F）全国地方性氟斑牙患病率图全国地方性氟斑牙患病率图全国地方性氟斑牙患病率图全国地方性氟斑牙患病率图氟斑牙氟斑牙2006-09-1930打油诗：山西运城地区打油诗：山西运城地区对身形佝偻的氟骨对身形佝偻的氟骨病患者的形象比喻病患者的形象比喻l抬头不见蓝天抬头不见蓝天l低头不见脚尖低头不见脚尖l生时不能平睡生时不能平睡l死时不能入棺死时不能入棺2006-09-1931铬（铬（Cr）铬是有害废物场地下水中的第二大无机污染物铬是有害废物场地下水中的第二大无机污染物铬主要以两种价态存在，即铬主要以两种价态存在，即Cr()和和Cr(III)铬酸根离子和重铬酸根离子是氧化态铬酸根离子和重铬酸根离子是氧化态Cr()的主要存在的主要存在形态，铬酸盐矿物极易溶于水，由于铬酸根离子带负电，形态，铬酸盐矿物极易溶于水，由于铬酸根离子带负电，很难被含水层矿物吸附，而具有很高的迁移能力。因此，很难被含水层矿物吸附，而具有很高的迁移能力。因此，它在地下水中的含量可以很高它在地下水中的含量可以很高与之相反，还原态的与之相反，还原态的Cr(III)在微酸在微酸-中性的水溶液中主要中性的水溶液中主要以难溶的沉淀形式存在，因此，地下水中的以难溶的沉淀形式存在，因此，地下水中的Cr(III)浓度浓度一般都很低一般都很低毒性：毒性：Cr()Cr(III)2006-09-1932铬（铬（Cr）我国电镀厂、点约有我国电镀厂、点约有1万家，每年排放出的废水万家，每年排放出的废水达达40亿亿m3全国制革工业每年产生的含铬废弃物有全国制革工业每年产生的含铬废弃物有30万万之多之多我国铬酸盐工业中历年堆存量已超过我国铬酸盐工业中历年堆存量已超过250万万我国的青岛、西安、沈阳、杭州、太原、黄石、我国的青岛、西安、沈阳、杭州、太原、黄石、运城等地均有土壤或地下水遭受铬污染的报道运城等地均有土壤或地下水遭受铬污染的报道2006-09-1933化学污染物：化学污染物：有机污染物有机污染物 含量低，毒性大，具有致癌、致畸、致突变等含量低，毒性大，具有致癌、致畸、致突变等“三致性三致性”种类多，美国的调查表明：种类多，美国的调查表明：l世界范围内饮用水中已出现世界范围内饮用水中已出现765种合成有机化合种合成有机化合物，其中物，其中117种属于致癌的或者有关致癌的物质种属于致癌的或者有关致癌的物质l地下水中已发现有机污染物地下水中已发现有机污染物180多种，主要包括多种，主要包括芳香烃类、卤代烃类、有机农药类、多环芳烃芳香烃类、卤代烃类、有机农药类、多环芳烃类与邻苯二甲酸酯类等，且数量和种类仍在迅类与邻苯二甲酸酯类等，且数量和种类仍在迅速增加，还发现了一些没有注册使用的农药速增加，还发现了一些没有注册使用的农药 2006-09-1934化学污染物：化学污染物：有机污染物有机污染物 世界卫生组织（世界卫生组织（WHO）饮用水水质准则饮用水水质准则给给出了限值出了限值 l19种有机污染物种有机污染物l30种来源于农业活动的有机农药种来源于农业活动的有机农药l18种来源于水处理中应用或与饮用水直接接触种来源于水处理中应用或与饮用水直接接触材料的有机消毒剂及其副产物材料的有机消毒剂及其副产物美国美国EPA现行现行国家饮用水水质标准国家饮用水水质标准l88项控制指标，有机污染物控制指标占有项控制指标，有机污染物控制指标占有54项项2006-09-1935有机污染物的种类有机污染物的种类1生物易降解有机污染物生物易降解有机污染物耗氧有机污染物耗氧有机污染物l多属于碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成多属于碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成的有机物的有机物l不稳定，在微生物作用下，都能转化为稳定的无机物不稳定，在微生物作用下，都能转化为稳定的无机物l耗氧有机污染物主要来源于生活污水，以及以动植物耗氧有机污染物主要来源于生活污水，以及以动植物残体为原料加工生产的屠宰、肉类加工、乳品、制革、残体为原料加工生产的屠宰、肉类加工、乳品、制革、制糖和食品等工业废水制糖和食品等工业废水l无直接毒害作用，在其降解过程中会消耗溶解氧无直接毒害作用，在其降解过程中会消耗溶解氧（DO），使水体），使水体DO值下降值下降 2006-09-1936有机污染物的种类有机污染物的种类2生物难降解有机污染物生物难降解有机污染物 l性质稳定，不易分解，能在各种环境介质中长期存在性质稳定，不易分解，能在各种环境介质中长期存在l环境内分泌干扰物（环境激素）环境内分泌干扰物（环境激素）：烷基酚、双酚：烷基酚、双酚A、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸酯等等l持久性有机污染物（持久性有机污染物（POPs）：）：在生物体内积累富集、通过食物链在生物体内积累富集、通过食物链对高营养等级生物造成危害性影响，通过蒸气可长距离迁移至遥远对高营养等级生物造成危害性影响，通过蒸气可长距离迁移至遥远的偏僻地区和极地地区，在特定环境浓度下可能对接触该化学物质的偏僻地区和极地地区，在特定环境浓度下可能对接触该化学物质的生物造成有害或有毒效应的生物造成有害或有毒效应lPOPs公约公约中首批控制的中首批控制的POPs共有三大类共有三大类21种化学物质：杀种化学物质：杀虫剂和杀菌剂、多氯联苯、化学品的副产物（二噁英虫剂和杀菌剂、多氯联苯、化学品的副产物（二噁英）2006-09-1937化学污染物：化学污染物：有机污染物有机污染物 多环芳烃：多环芳烃：PAH多氯联苯：多氯联苯：PCBs非水相流体：非水相流体：NAPLs（DNAPLs&LNAPLs）挥发性有机化合物：挥发性有机化合物：VOCs半挥发性有机化合物：半挥发性有机化合物：SVOCs亚硝基二甲胺：亚硝基二甲胺：NDMA持久性有机污染物：持久性有机污染物：POPs苯并苯并a芘：芘：BaP多氯代二苯并二噁英：多氯代二苯并二噁英：PCDDs六氯代苯：六氯代苯：HCB六六六：六六六：BHC三氯乙烯：三氯乙烯：TCE四氯乙烯四氯乙烯：PCE二氯乙烯二氯乙烯：DCE苯、甲苯、乙苯和二甲苯：苯、甲苯、乙苯和二甲苯：BTEX甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚：MTBE2006-09-1938生物污染物生物污染物细菌细菌l在人和动物的粪便中有在人和动物的粪便中有400多种细菌、已鉴定多种细菌、已鉴定出的病毒有出的病毒有100多种多种 病毒病毒l比细菌小得多，存活时间长，比细菌更易进比细菌小得多，存活时间长，比细菌更易进入含水层入含水层寄生虫寄生虫l原生动物、蠕虫及真菌原生动物、蠕虫及真菌 2006-09-1939放射性污染物放射性污染物六种放射性核素六种放射性核素l氚、碘、锶、铯、钚、镭氚、碘、锶、铯、钚、镭实例实例l1986年年4月月26日前苏联的切尔诺贝利核日前苏联的切尔诺贝利核电站核爆炸事故电站核爆炸事故l二战期间日本广岛和长崎的原子弹二战期间日本广岛和长崎的原子弹2006-09-19404 4、地下水污染途径、地下水污染途径概念概念l污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径l有助于制定正确的防治地下水污染的措施有助于制定正确的防治地下水污染的措施 分类分类l依据依据水力学水力学特点，分为特点，分为4种种1、间歇入渗型、间歇入渗型2、连续入渗型、连续入渗型3、越流型、越流型4、径流型、径流型2006-09-19411、间歇入渗型、间歇入渗型特点特点l有毒或有害物质周期有毒或有害物质周期性渗入含水层性渗入含水层l受污染的对象主要是受污染的对象主要是浅层地下水浅层地下水l常与大气降雨或灌溉常与大气降雨或灌溉对应对应l污染源一般呈固态污染源一般呈固态2006-09-19422、连续渗入型、连续渗入型特点特点l污染方式由上而下污染方式由上而下l污染物经包气带连续渗入污染物经包气带连续渗入l污染源一般呈液态污染源一般呈液态2006-09-19433、越流型、越流型特点特点l污染物通过越流形式污染物通过越流形式l人类活动引发越流方向改变人类活动引发越流方向改变l难于查清越流具体的地点及地质部位难于查清越流具体的地点及地质部位2006-09-19444、径流型、径流型特点特点l污染物通过径流形式污染物通过径流形式l污染范围可能不很大污染范围可能不很大l污染程度往往由于缺乏自然净化作用污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重而显得十分严重 2006-09-1945思考题思考题1 1、某地因超采浅层地下水，形成水位降落漏斗，地下、某地因超采浅层地下水，形成水位降落漏斗，地下水矿化度升高，试分析原因，指出污染源及污染途径水矿化度升高，试分析原因，指出污染源及污染途径2 2、内蒙某地浅层地下水为高砷水，为了解决当地居民、内蒙某地浅层地下水为高砷水，为了解决当地居民饮水问题，政府部门进行了改水，开采深层承压水。但饮水问题，政府部门进行了改水，开采深层承压水。但近年来，深层水中砷含量不断升高，试分析原因，指出近年来，深层水中砷含量不断升高，试分析原因，指出指出污染源及污染途径指出污染源及污染途径3 3、某电厂不断将冷却水排入附近的溪流，造成当地居、某电厂不断将冷却水排入附近的溪流，造成当地居民饮用的地下水水温升高，试分析这是否属地下水污染民饮用的地下水水温升高，试分析这是否属地下水污染事件事件465 5、污染物在地下水中迁移过程、污染物在地下水中迁移过程475 5、污染物在地下水中迁移过程、污染物在地下水中迁移过程水动力弥散水动力弥散概念概念l在在多孔介质多孔介质中，当存在中，当存在两种或两种以上两种或两种以上可溶混的流体可溶混的流体时，在流体运动作用下其时，在流体运动作用下其间发生间发生过渡带过渡带，并使浓度趋于，并使浓度趋于平均化平均化，这种现象称为多孔介质中的水动力弥散这种现象称为多孔介质中的水动力弥散现象，简称弥散现象现象，简称弥散现象l形成弥散现象的作用，简称弥散作用形成弥散现象的作用，简称弥散作用 48实验实验C0,t0C,tC/C0tt11049水动力弥散现象水动力弥散现象机理机理l1、分子扩散、分子扩散l2、机械弥散、机械弥散l3、对流、对流501、分子扩散、分子扩散概念概念l物质在物理化学作用下，由浓度不一引起的物质运动现象，物质在物理化学作用下，由浓度不一引起的物质运动现象，它是由不均一向均一发展的不可逆过程它是由不均一向均一发展的不可逆过程l液体静止时或运动时均存在纵向、垂向上的扩散液体静止时或运动时均存在纵向、垂向上的扩散lFick定律定律=-D0 dC/dx 扩散通量扩散通量D0 分子扩散系数分子扩散系数C 溶质的体积浓度溶质的体积浓度dc/dx 在在x方向上溶质的浓度梯度方向上溶质的浓度梯度l在多孔介质中，扩散作用进行得很慢，只有在研究时间达在多孔介质中，扩散作用进行得很慢，只有在研究时间达几百年，或无渗流的短距离迁移时才重点考虑几百年，或无渗流的短距离迁移时才重点考虑512、机械弥散、机械弥散溶质质点在微观尺度上由于溶质质点在微观尺度上由于流速的变化流速的变化而引起的相而引起的相对于平均流速的离散运动对于平均流速的离散运动，称为机械弥散，称为机械弥散l1、由于流体粘滞性，单个孔隙通道中流速分布不均匀、由于流体粘滞性，单个孔隙通道中流速分布不均匀l2、孔径大小不同的通道间最大流速、平均流速不同、孔径大小不同的通道间最大流速、平均流速不同l3、受到固体颗粒阻挡而发生绕行，流速有时也会出现其他方向上的分、受到固体颗粒阻挡而发生绕行，流速有时也会出现其他方向上的分枝和分流，流线相对于平均流动方向产生起伏和偏离枝和分流，流线相对于平均流动方向产生起伏和偏离522、机械弥散、机械弥散宏观机械弥散宏观机械弥散l在非均质含水层中，由于渗流速度分布不均而在非均质含水层中，由于渗流速度分布不均而引起的弥散现象引起的弥散现象透水性不同的层状含水层透水性不同的层状含水层隙宽不等的裂隙含水层隙宽不等的裂隙含水层定量表述定量表述l=-Dn gradc=-Dn dC/dxDn 机械弥散系数机械弥散系数 533、对流、对流概念概念l污染物质点在含水层中以地下水平均实际流速污染物质点在含水层中以地下水平均实际流速(亦称平均流速亦称平均流速)传播的现象传播的现象注意注意l对流与弥散总是联系在一起的，不可分割的对流与弥散总是联系在一起的，不可分割的l概念中的速度可以根据达西定律确定概念中的速度可以根据达西定律确定 54总结总结水动力弥散水动力弥散l由于多孔介质的渗流场速度分布的不均一性和溶质浓度由于多孔介质的渗流场速度分布的不均一性和溶质浓度分布的不均一性分布的不均一性l造成的溶质相对于平均流速扩散运移的现象，它是一个造成的溶质相对于平均流速扩散运移的现象，它是一个不可逆过程不可逆过程在水动力弥散作用下在水动力弥散作用下l污染物浓度随距污染源的距离增大而减小污染物浓度随距污染源的距离增大而减小l在地下水流动方向上纵向流速大于横向流速，即纵向扩在地下水流动方向上纵向流速大于横向流速，即纵向扩散要大于横向扩散散要大于横向扩散55污染物迁移的对流污染物迁移的对流-弥散方程弥散方程基于水动力弥散机理和质量守恒定律基于水动力弥散机理和质量守恒定律lDij水动力弥散系数水动力弥散系数lui地下水流速地下水流速弥散项对流项56污染物迁移中的其他作用污染物迁移中的其他作用污染物在迁移过程中，除了发生水动力弥散作污染物在迁移过程中，除了发生水动力弥散作用外，还受其他作用的影响用外，还受其他作用的影响l放射性衰变放射性衰变l吸附与解吸吸附与解吸l抽水与注水抽水与注水l离子交换离子交换l沉淀沉淀-溶解溶解l氧化还原等等氧化还原等等57污染物迁移方程的扩充污染物迁移方程的扩充扩充方程扩充方程l lI I 源汇项，单位液相体积中由于化学反应、源汇项，单位液相体积中由于化学反应、源汇项，单位液相体积中由于化学反应、源汇项，单位液相体积中由于化学反应、生物化学作用或抽注水等而产生的污染物组分生物化学作用或抽注水等而产生的污染物组分生物化学作用或抽注水等而产生的污染物组分生物化学作用或抽注水等而产生的污染物组分质量变化速率质量变化速率质量变化速率质量变化速率58污染物迁移方程的扩充污染物迁移方程的扩充1、放射性衰变、放射性衰变l l 污染物的放射性衰变系数污染物的放射性衰变系数污染物的放射性衰变系数污染物的放射性衰变系数59污染物迁移方程的扩充污染物迁移方程的扩充2 2、抽水与注水、抽水与注水、抽水与注水、抽水与注水l lWW 单位时间内对单位体积含水层抽（注）水量单位时间内对单位体积含水层抽（注）水量单位时间内对单位体积含水层抽（注）水量单位时间内对单位体积含水层抽（注）水量l lC C抽（注）点污染物浓度抽（注）点污染物浓度抽（注）点污染物浓度抽（注）点污染物浓度l lC C0 0注水中污染物的浓度注水中污染物的浓度注水中污染物的浓度注水中污染物的浓度l ln n有效孔隙度有效孔隙度有效孔隙度有效孔隙度60污染物迁移方程的扩充污染物迁移方程的扩充3 3、吸附与解吸、吸附与解吸、吸附与解吸、吸附与解吸l lR Rd d 阻滞系数，减缓因子阻滞系数，减缓因子阻滞系数，减缓因子阻滞系数，减缓因子l l b，n多孔介质的骨架密度与孔隙度多孔介质的骨架密度与孔隙度多孔介质的骨架密度与孔隙度多孔介质的骨架密度与孔隙度l lK Kd d分配系数，平衡常数分配系数，平衡常数分配系数，平衡常数分配系数，平衡常数l lC C地下水中污染物浓度地下水中污染物浓度地下水中污染物浓度地下水中污染物浓度l l 污染物在多孔介质上的浓度，固体浓度污染物在多孔介质上的浓度，固体浓度污染物在多孔介质上的浓度，固体浓度污染物在多孔介质上的浓度，固体浓度61液体的密度和粘滞度的影响液体的密度和粘滞度的影响62液体的密度和粘滞度的影响液体的密度和粘滞度的影响在层状均质岩层中，两在层状均质岩层中，两种液体分界面在种液体分界面在x轴上轴上的投影长度的投影长度LP与相对密与相对密度差度差、地层性质及、地层性质及渗透时间有关渗透时间有关经验关系式经验关系式p1p1m 1 2xyLp =（1 1-2 2 ）/2 2 a=1.2-2.2a=1.2-2.263液体的密度和粘滞度的影响液体的密度和粘滞度的影响例例1l水平层状含水层，水平层状含水层，k=20 md，m=25m，n=0.1，1=1.01gcm3，2=1.00gcm3，取取a=1.6，经过，经过10年年(t=3650日日)以后分界线以后分界线的长度的长度(实际上是指状侵入的长度实际上是指状侵入的长度)？l683.5m64液体的密度和粘滞度的影响液体的密度和粘滞度的影响密度差除了影响分界面的形状外，还影响分界密度差除了影响分界面的形状外，还影响分界面的运动速度面的运动速度l lq q 单宽流量，单宽流量，单宽流量，单宽流量，mm3 3/s.m/s.m65液体的密度和粘滞度的影响液体的密度和粘滞度的影响思考题思考题l1、贮油库中油垂直渗漏时，分界面运动速、贮油库中油垂直渗漏时，分界面运动速度？度？l2、设较重的污水位于地下水之上，、设较重的污水位于地下水之上，k=20md，m=25m，n=0.1，=0.01，试计算在水动力静止条件下，污水沉入含试计算在水动力静止条件下，污水沉入含水层底所需时间？水层底所需时间？66液体的密度和粘滞度的影响液体的密度和粘滞度的影响粘度的影响粘度的影响l液体粘度对弥散的影响可以用液体粘度对弥散的影响可以用粘度比粘度比评价评价M=1/21推挤液体（污水）的粘度推挤液体（污水）的粘度 2 被推挤液体（洁净地下水）的粘度被推挤液体（洁净地下水）的粘度 l许多实验资料表明许多实验资料表明当密度一定时，当密度一定时，M愈大则弥散带的长度愈小；液体的流速愈大，愈大则弥散带的长度愈小；液体的流速愈大，粘度的影响愈明显粘度的影响愈明显67一个重要的概念：一个重要的概念：活度活度提出的背景提出的背景l理想溶液中离子之间或分子之间没有相互作用理想溶液中离子之间或分子之间没有相互作用l地下水不是理想溶液，各种离子（或分子之间）地下水不是理想溶液，各种离子（或分子之间）相互作用，使部分离子在反应中不起作用相互作用，使部分离子在反应中不起作用l如果仍然用水中各组分的实测浓度进行化学计如果仍然用水中各组分的实测浓度进行化学计算，就会产生一定程度的偏差算，就会产生一定程度的偏差l为了保证计算的精确程度，必须对水中组分的为了保证计算的精确程度，必须对水中组分的实测浓度加以校正实测浓度加以校正68活度活度概念概念l我们把校正后的浓度称为我们把校正后的浓度称为校正浓度校正浓度，也就是，也就是活度活度，它是实测，它是实测浓度的函数浓度的函数a=r ma：活度，无量纲：活度，无量纲r：活度系数，：活度系数，l/molm：实测浓度，：实测浓度，mol/l在实际应用中，在实际应用中，a 和和 m 的单位相同，均为的单位相同，均为mol/l，r 为无量纲的系数为无量纲的系数r 随水中溶解固体增加而减小，一般都小于随水中溶解固体增加而减小，一般都小于1；按规定，不；按规定，不带电分子（包括水分子）和不带电的离子对的带电分子（包括水分子）和不带电的离子对的r=169活度系数的计算活度系数的计算计算计算l1、Debye-Huckel方程（方程（I I 0.1）A、B 常数，可查表常数，可查表a 分别按主要、次要离子取值分别按主要、次要离子取值b 次要离子取零次要离子取零73活度活度练习题练习题l一水样分析结果如下：一水样分析结果如下：Na+=120mg/L，K+=15mg/L，Ca2+=38mg/L，Mg2+=22mg/L，Sr2+=0.8mg/L，SO42-=300mg/L,Cl-=15mg/L，HCO3-=150mg/L,SiO2=21mg/L，pH=7.4,t=15l试计算：试计算：Sr2+和和SO42-的活度的活度74活度活度