地下水的污染与防治

地下水的污染与防治的思维导图，包含污染土途径的概念与分类：概念l 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 ¢ 分类l 依据水力学特点，分为4种 • 1、间歇入渗型 • 2、连续入渗型 • 3、越流型 • 4、径流型。

地下水的污染与防治

• 第一章绪论
  • • 第一节地下水污染与防治的重要性
      • 地下水的功能
        • 1 地下水的资源功能
        • 2 地下水的生态功能
        • 3 地下水的供水功能
      • 地下水的污染
        • 1 人类活动对地下水污染的影响
          • 定义：•定义在一定时空尺度上能够直接改变或影响人类生存环境的、具有一定规模的人活动或行为，大体包括：地表形态、地表植被、地表地球化学过程、水循环途径和物质成分、大气物质成分、物种的影响活动等（叶笃正等，2001）
          • 环境效应： 化学效应：酸化、土壤盐碱化、地下水污染、光化学烟雾 物理效应：热岛效应、温室效应、臭氧洞、噪声、地面沉降、海平面上升等 生物效应：生物的数量与种类锐减、虫害、机体畸变、疾 病流行、癌症发病率上升
        • 2 人类活动的分类
        • 3 主要污染物
          • 农药 ——农田、花园、高尔夫 球场的地表径流入渗；垃圾填埋场渗漏
          • 硝酸盐 ——化肥施用；畜牧草场； 污染处理系统
          • 石油化学物质—— 地下储油槽
          • 氯化有机溶剂—— 金属和塑料的去脂过程；纤维清洗，电子 和航空工业
      • 地下水污染防治的必要性
        • 1 自然更新慢。
        • 2 最易遭受污染。
        • 3 我国地下水现状：我国人多地少、水少，且不均 天然劣质地下水是自然形成的、 富含As、F、I、盐分、腐殖酸等 有害组分的地下水 长期饮用天然劣质地下水，会导 致人体病变，甚至癌变，而产生 地方性砷中毒、氟中毒等
      • 地下水污染防治的复杂性
        • 呼唤：新理论、新方法、新技术 • 区域和场地尺度的水文地质条件各异、人类活动多样 • 污染源、污染途径、污染范围多样 • 污染源识别、源强确定、控制 • 污染物识别、理化性质、毒性 • 污染途径识别、阻断 • 污染晕的识别、固定、净化 • 复合污染 • 理论、监测、评价、预测、工程、管理、法制
      • 国内外研究现状
        • 较完备的地下水保护法律体系和管理机制 建立了地下水饮用水源地水质保护框架，如保护区划分、 建立污染源清单、污染风险评估、突发事件的预警与响 应等建立了有效的保障技术与方法，如保护区划分方法、地 下水脆弱性评价、地下水污染修复技术、地下水监测等 建立了地下水水质保护机制，如地下水饮用水源地评估、 水源地保护基金、公众参与等
  • • 第二节地下水污染研究的几个特点及优势
      • 地下水污染研究的特点与趋势
        • 研究对象是被污染的地下水系统，其宏观与微观的结构组成均十分复杂。多为非均质介质，水-岩土-气-微生物-有机物的相互作用，影响和控制污染物的转迁移转化。
        • 随着环境管理日益严格，地下水中污染物类型日益复杂，高精度的分析测试手段类型被不断引入，并得到发展。
        • 地下水污染研究与此相关地下水水质管理需要系统科学和复杂性的理论的支撑，需要多科的交叉融合
        • 地下水污染控制技术，多属于亟待发展的环境污染治理和环境监测高新技术，产业化前景广阔，并将推动固废污染控制与资源化技术的发展。
• 第二章地下水污染基础
  • 第一节地下水污染的基本概念
    • 概念凡是在人类活动的影响下地下水水质的变化朝着水质恶化的方向进行发展
    • 辨析 产生地下水污染的原因是人类活动，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，我们称其为“地质成因异常” 地下水污染的结果或标志是水质不断恶化方向发展如此定义，为了强调水质恶化过程，便于防治
  • 第二节地下水污染源特征
    • 污染源：引起地 下水污染的各种 物质的来源，如各种组分、热、 沙尘等
    • 暗物质形成原因：自然污染源，如海水等 ；人为污染源，如废水、废渣 按行业或活动部门： 工业污染源，农业污染源，生活污染源，区域性水体污染源 按时间动态:连续性污染源,间断性污染源,瞬时性污染源
  • 第三节地下水中的重要污染物
    • 污染物的概念与分类
      • 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
      • 按性质可分为 l 化学污染物 l 生物污染物 l 放射性污染物
      • 常见的无机污染物 l 氮污染物：NO3-、NO2-、NH3 l 盐类：Cl-、SO42-、硬度、 F- 、TDS l 重金属： As、Cr、Hg、Pb、Cd等 ¢ 毒性污染物：氰化物、砷、汞、镉、铬、铅
      • 1生物易降解有机污染物—耗氧有机污染物 多属碳水化合物、蛋白质、脂肪和油类等自然生成的 不稳定，在微生物作用下，都能转化为稳定的无机物 2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 l 环境内分泌干扰物（环境激素）：烷基酚、邻苯二甲酸酯等 l 持久性有机污染物
    • 常见的有机污染物
      • 多环芳烃：PAH 多氯联苯：PCBs 非水相流体：NAPLs （ DNAPLs &LNAPLs） 挥发性有机化合物：VOCs 半挥发性有机化合物：SVOCs 亚硝基二甲胺：NDMA 持久性有机污染物：POPs
      • 生物污染物
        • 细菌(Bacteria) 在人和动物的粪便中有400多种细菌、已鉴定 出的病毒有100多种 病毒(Virus) 比细菌小得多，存活时间长，比细菌更易进 入含水层 寄生虫(Protozoa ) 原生动物、蠕虫及真菌
      • 放射性污染物
        • 六种放射性核素 l 氚、碘、锶、铯、钚、镭 ¢ 实例l 1986年4月26日前苏联的切尔诺贝利核电站核 爆炸事故 l 二战期间日本广岛和长崎的原子弹
  • 第四节地下水污染的特点与途径
    • 污染土途径的概念与分类
      • 概念l 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 ¢ 分类l 依据水力学特点，分为4种 • 1、间歇入渗型 • 2、连续入渗型 • 3、越流型 • 4、径流型
    • 间歇渗入型
      • 特点：有毒或有害物质周期 性渗入含水层 ；受污染的对象主要是浅层地下水；常与大气降雨或灌溉对应 ；污染源一般呈固态
    • 连续渗入型
      • 特点l 污染方式由上而下；污染物经包气带连续渗入； 污染源一般呈液态
    • 越流型
      • 特点l 污染物通过越流形式 l 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
    • 径流型
      • 特点l 污染物通过径流形式 l 污染范围可能不很大 l 污染程度往往由于缺乏自然净 化作用而显得十分严重
  • 第五节污染物在底下系统中运移的物理动力作用
    • 污染物的运移过程
      • 物理过程（水动力弥散) 对流 弥散分子扩散 机械弥散
      • 化学和生物化学过程 矿物溶解/沉淀 放射性衰变 吸附 生物降解
    • 地下水系统组成特征
      • 地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水
      • 孔隙：颗粒或颗粒集合体之间的空隙。赋存于松 散孔隙岩石中的地下水为孔隙水
        • 孔隙：颗粒或颗粒集合体之间的空隙。 孔隙度：某一体积岩石中孔隙体积所占的比例。
        • 孔隙：颗粒或颗粒集合体之间的空隙。 影响因素：颗粒大小、形状颗粒排列方式等 孔喉：孔隙通道最细小的部分。 孔腹：孔隙通道最宽大的部分
        • 子主题
      • 裂隙：固结的非可溶性的坚硬岩石，包括沉积岩、 岩浆岩和变质岩，主要发育各种在应力作用下岩 石破裂变形而产生的裂隙。 赋存于坚硬岩石裂隙中的地下水为裂隙水
        • 从水的赋存与运移角度来看，裂隙的描述包括： 张开性（宽度）—测量裂隙隙宽，或用统计的平均隙宽来 表征
        • 从水的赋存与运移角度来看，裂隙的描述包括： 裂隙率—裂隙空间所占的比率，相当于松散岩石的孔隙度 包括体积裂隙率、面积裂隙率和限裂隙率
      • 溶穴：可溶岩在地下水的溶蚀作用下产生的空隙。 —是扩大了的孔隙或裂隙 赋存于可溶岩石空隙中的地下水为岩溶水
        • 两个特点： 溶穴的规模十分悬殊，大的溶洞长达几十公里；而 小的溶孔直径仅几毫米。 岩溶发育带岩溶率可达百分之几十，而其附近岩石 的岩溶率几乎为零。
      • 空隙的水
        • 结合水：固体颗粒表面的静电作用而吸附在颗 粒表面上的水。  重力水：结合水层以外的水分子，颗粒表面对其 的吸引力可以忽略不计，在重力作用下可以自由 流动。  毛细水：存在于地下水面以上一定高度内，松 散岩石细小的孔隙通道中，随地下水面升降，毛 细 水亦会上升或下降
        • 类型 根据埋藏条件，地下水可分为： (1)包气带水；(2)潜水；(3)承压水
          • 包气带水处于地表面以下潜水位以 上的包气带岩土层中，是 局部的、暂时性的地下水 特征：完全依 靠大气降水或地表水流直 接下渗补给，多位于距地 表不深的地方，以蒸发或 逐渐下渗的形式排泄；分 布范围有限；水量随季节 变化，雨季出现，旱季消 失，极不稳定
          • 潜水潜水是埋藏在地表以下第一个连续的、稳定的隔水层之 上的，具有自由水面的地下水。 特征：分布区与补给区经常一致；具有自由水面，不承压； 动态变化大，资源调节性差， 随季节性调节明显； 潜水在重力作用下，始终由 高水位向低水位不断运动；埋深浅、无隔水顶板，易受 地面污染的影响
          • 承压水承压水：充满在两个隔水层之间的含水层中，具有承压 性质的地下水 特征：不具自由水面，并承受一定的水头压力；分布 区和补给区不一致；化学成分一般比较复杂；动态变化较 稳定；不易受地面污染
    • 地下水系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合 而成的具有特定功能的整体
      • 地下水含水系统：控制含水系统发育的，主要是地质结构：沉积、构造等
      • 地下水流动系统：控制地下水流动系统发育，主要是水势场：地形、水文、气候
      • 两者的相同点:突破了把单个含水层作为功能单元的传统观点 联系： 研究意义： 含水系统有助于从整体上研究水量、盐量、热量的均衡； 流动系统有助于研究水量、水质、水温的时空演变（尤其 是水质） 通常，一个大的含水系统可以包含若干个流动系统 两者都可以进一步划分为子系统，子系统层次上，两者可 以重叠 流动系统在人为活动影响下，其规模、数量均会发生变化， 但变化受到大的含水系统边界的制约，通常不会越出大的 含水系统边界
    • 污染物地下水系统中运移过程
      • 流体类型： 可混溶流体 两种或两种以上的流体在同一储集空间中不存在明显的突 变界面，见下图。如滨海含水层中海水入侵地下淡水。 （示踪剂） 不可混溶流体 多种（两种或两种以上）的流体在同一储集空间中存在着 明显的突变界面，见下图。如油、气、水或其它有机物流 体。（多相流体）
      • 水动力弥漫现象： 1分子扩散：分子扩散指由于浓度差引 起的溶质扩散过程 2对流：指溶质/污染物随地下水平均实际流速运移的过程 3机械弥散：指由于地下水的实际流速在不同尺度上偏离 实际的平均流速而造成的溶质/污染物的扩散