岩溶地下水污染预警：以山东省刘征水源地为例

岩溶地下水是我国重要的饮用水来源之一,了解岩溶地下水污染状况并结合水文地质条件及时地选择优先的地下水水源地防护地区是保护岩溶地下水的重要措施。开展地下水污染预警可以对地下水水质污染的发展趋势进行及时预测,并在地下水水质恶化前发出警报。基于ArcGIS软件的插值和叠加分析功能,针对岩溶地下含水层的特点,将岩溶地下水水质数据与水文地质参数、污染源分析相结合,构建了岩溶地下水污染预警评价模型,并最终划分了岩溶地下水污染预警警度等级,用于区分不同地区地下水污染防护优先程度。应用建立的岩溶地下水污染预警评价模型对山东省刘征水源地进行岩溶地下水污染预警实例研究,结果表明:该地区20%区域的岩溶地下水污染属于重警和巨警,并准确地判断出当地地下水污染优先防护区域分布在大武水源地和刘征水源地东西两侧。该研究成果可为岩溶地区制定相应的地下水污染风险管控和修复策略提供参考依据。     

基于源解析的傍河水源地污染风险季节性变化特征分析

傍河开采已成为国际公认的新型安全的取水方式.本文以哈尔滨呼兰水源地为研究对象,采用地下水污染解析技术对枯丰水期水源地污染源结构和特征进行了刻画,在此基础上采用污染源-途径-受体模型进行了枯丰两季水源地区域污染风险评价,综合分析了季节变化条件和人类活动共同作用下对傍河水源地地下水水质安全的影响.结果表明,基于源解析的地下水污染源在枯丰季节里表现出不同的空间分布特征,主要受水源地开采引起的水-岩相互作用、原生地质影响下高Fe3+、Mn2+污染、人类活动影响下的氮污染和有机污染等共同作用;污染风险评价结果显示,在枯丰水期水源地均处于较低风险水平,其差异性体现在丰水期水源地南部呼兰河沿岸区域水质污染风险较高,枯水期高风险区主要分布于河岸周边及人类活动密集区,因此枯水期的人类活动对区域地下水污染风险影响大,是水源地综合污染管控的重点.     

区域地下水环境风险评价技术方法

针对我国在地下水环境风险评价技术方法储备不足的问题,提出区域地下水环境风险评价技术方法应遵循逐级筛选、分类分级评价的思路,突出对不同尺度的控制,将区域地下水尺度划分为区域(流域、平原)、局部地区(城市、单元)和场地(水源地、污染场地)3个层次. 通过分析区域地下水环境中风险源—受体—危害分析—生态终点的暴露响应途径,提出适宜大尺度区域地下水环境风险的评价方法;选用区域土地利用类型表征区域污染源,以地下水水质以及供水量变化为生态终点,采用相对风险模型分析大尺度区域环境风险. 针对大尺度区域内高环境风险区,采用源—路径—受体控制模型建立城市区域尺度地下水污染风险评价理论模型,并结合当地污染源特征、水文地质条件及水质现状进行局部地区地下水污染风险评价. 针对局部地区的高污染风险区,基于健康风险评价理论,突出水质安全保障,确定小尺度场地地下水健康风险的内涵与评价方法,提出场地地下水健康风险评价流程采用过程模拟方法确定污染物在包气带—地下水中的迁移转化,定量分析其对人体健康的影响. 下辽河平原区域地下水环境风险评价结果显示,高环境风险区位于沈阳浑河冲洪积扇区域,而细河是区域内地下水高健康风险区,应有针对性地采取保护措施.      

基于数值模拟和风险筛查的地下水污染动态风险评估

针对传统污染地块地下水污染风险评价忽略污染扩散风险的问题,以湖南某地下水污染地块及周边为研究区,开展风险评估和动态变化趋势评估。采用定量-定性结合的方式,通过指标筛选和确定,建立了耦合数值模拟预测和风险筛查静态风险评估的污染地块地下水污染动态风险评估方法。模拟预测结果表明,地块土壤和地下水中的污染物随时间逐渐向下游扩散,地下水中Cr(Ⅵ)在38 d时浓度达到最大值1239.5 mg/L,585 d时迁移至河流,917 d时地下水污染羽面积达到最大。基于风险筛查的地下水污染风险评估,和基于数值模拟和风险筛查的地下水污染动态风险2种方法计算得到的地块地下水污染风险总分分别为76.2和72.4,风险分级均为高风险地块,但后者略低于前者,表明针对污染物在包气带和饱水带中的迁移情况,定性分析结果相比定量分析结果可能趋于保守。动态风险评估结果显示,该地块始终为高风险地块,地下水污染风险先上升再下降,在500～700 d时达到最高风险95.2分。建议污染地块应尽快开展地下水风险管控或修复,避免污染扩散导致风险进一步增大。     

基于自组织神经网络和K-means的场地地下水污染特征分析与分区管控研究

该研究基于自组织神经网络(SOM)和K-means方法,以华中地区某铬渣污染场地为研究对象,探讨了SOM+K-means方法应用于场地地下水污染分区管控的可能性。通过监测数据的描述性统计分析场地地下水污染特征,发现Cr (Ⅵ)、COD_Mn、SO₄2-、TDS、NO₃-、NH₃-N、Mn为研究区的主要污染物。基于SOM+K-means分析挖掘,并基于空间插值方法,将研究区地下水分为4类区域,并识别出每类区域需重点关注的污染指标。结果显示:类别Ⅰ需关注NO₃-;类别Ⅱ需关注Cr (Ⅵ)、COD_Mn、NO₃、TDS、NH₃--N;类别Ⅲ需关注SO₄2-;类别Ⅳ需关注Mn。该方法可较好地应用于地下水污染分区管控,对场地地下水污染防治具有指导意义。     

基于生态视角的我国地下水水源地开发与保护：现状、问题与展望北大核心CSCD

地下水是宝贵的水资源,又是重要的生态环境因子,我国因地下水水源地开发与保护不当引发了一系列的生态环境地质问题。从保护地下水水源地生态安全的角度出发,介绍了科学划分地下水水源地保护区及评价地下水可开采量的方法,总结了地下水水源地潜在污染源识别及原位修复技术的研究进展。提出了应基于生态水位合理评价地下水可开采量,充分考虑生态脆弱性并建立地下水水源地生态脆弱保护区;应加强地下水水源地生态安全的预防性和保护性工作,识别地下水的潜在污染源,完善污染物的生态风险评价和地下水水质的监测预警机制,建设地下水水源地生态保护工程;应使用生态环境友好型地下水污染修复技术,防止修复过程对地下水造成次生污染。该研究为保障我国地下水水源地的供水安全和生态安全提供了基础和借鉴。     

海积平原区浅层地下水污染在线监测预警指标的确定——以天津市某简易生活垃圾填埋场为例

海积平原浅层地下水埋深浅、盐分含量高,地下水污染监测预警难度大。以海积平原区某垃圾填埋场浅层地下水为例,通过采样调查分析氨氮、TOC、硝酸盐氮、氯离子、电导率在研究区域填埋场周边浅层地下水中的分布,探究氨氮、TOC、Cl~-等污染物在浅层地下水中的迁移特性,发现Cl~-迁移性最好,迁移距离在1 km以上;通过相关性分析确定电导率、氨氮、硝酸盐氮、TOC、氯离子之间的相关性,确定电导率为在线监测预警指标;为了确保监测预警数据的有效性,探究了监测井洗井前后水质的变化,确定洗井有效期为24 h。     

饮用水水源地水质监测预警管理信息系统开发与应用

结合饮用水水源地管理需求,设计开发包含在线监测、模拟分析、水质预警和风险应急等模块的饮用水水源地水质监测预警管理信息系统.本文介绍了该系统的功能设计.     

基于“生态水位-水质-水源地”协同作用的地下水环境风险评价方法研究

地下水生态水位、地下水水质和地下水水源地是地下水环境的关键敏感属性,而现有关于地下水环境保护的研究多侧重于污染风险评价,常忽视地下水生态水位作为环境要素综合风险的重要性.为突破以往地下水风险评价中以污染要素为主的现状,在区域尺度针对地下水污染及地下水水位变化导致地下水系统生态服务功能失衡等问题,提出以地下水生态水位、地下水水质和地下水水源地作为风险受体,综合研究地下水系统对地下水风险源的暴露途径及响应关系,采用地下水防污性能指数指征地下水环境的空间差异性,构建了基于“生态水位-水质-水源地”协同作用的GERRM模型（地下水环境相对风险模型,groundwater environmental relative risk model）,定量描述地下水污染和地下水水位突变耦合的地下水环境风险,并将建立的方法在下辽河平原进行案例研究.结果表明:①Ⅳ、Ⅴ级风险区主要位于化工企业、危险废物填埋场周围一定范围区域及沈阳市地下水水源地保护区和生态水位敏感性较高区,面积为2 107.33 km2,占总面积的8.93%.②Ⅰ、Ⅱ级风险区主要为农田种植区、林地种植区和农业城镇建设区,面积为17 704.51 km2,占总面积的75.01%.研究显示,GERRM模型适用于区域地下水环境风险评价,下辽河平原区化工企业、危废填埋场周围一定范围区域以及沈阳地下水水源地保护区相对风险最高,需采取相应的管理保护措施.      

唐山市陡河水库水源地监测保障系统建设

通过对陡河水库水源地监测保障系统的建立,实现对水库水源地水环境质量实施自动监测与实验室固定监测相结合,及时准确地提供实时、连续的水质参数及变化信息,科学保护水库水源地水质,提出优先控制对水环境具有重大影响的污染因子的预警对策,实现陡河水库水源地水环境风险的实时监控预警与快速反应。     

联合PMF模型与稳定同位素的地下水污染溯源

基于传统水质监测与污染排放的污染源识别方法,存在监测频率与识别结果模糊等限制,难以实现污染源及迁移转化的准确量化.联合多元统计分析与稳定同位素技术,以成都平原典型混合用地区地下水污染为研究对象,提出利用正定矩阵因子分析（PMF）模型识别污染主控因子,减小环境因素对污染源判别的干扰,并基于水化学分析与土地利用构建贝叶斯稳定同位素混合模型,进一步量化不同污染源对地下水典型污染物硝酸盐氮（NO₃^-）的贡献率.结果表明,研究区地下水NO₃^-、NO₂^-、NH₄⁺、Mn、Fe、SO₄^2-和Cl^-均存在不同程度超标,且具有空间异质性.地下水中"三氮"主要以NO₃^-为主,NO₃^-浓度在菜地的地下水中普遍偏高（平均值为9.29 mg·L^-1）,其次是在养殖场（平均值为7.66 mg·L^-1）和耕地（平均值为7.09 mg·L^-1）,在工业区最低（平均值为2.20 mg·L^-1）.研究区地下水水质受原生地质作用、农业活动、水文地球化学演化、生活污染和工业污染的复合影响,且农业活动是研究区地下水NO₃^-增长的主要原因.研究区内农业区地下水NO₃^-的主要来源贡献为化肥（32%）和土壤氮（25%）;工业区地下水NO₃^-的主要来源贡献为污水排放（28%）和大气降雨（27%）.通过多元统计与稳定同位素技术的有机结合,有效识别了地下水污染来源及其贡献率,可为地下水污染源头防控提供科学依据.     

北京平原区第四系地下水污染风险评价

简述了我国近年来在地下水污染调查与评价方面的工作进展,指出了存在的若干问题.探讨了地下水污染风险评价中的相关概念,并重点论述了地下水污染风险评价与污染评价、脆弱性评价及质量评价的异同.针对北京市平原区的特点,选取了地下水污染评价、地下水质量评价、地下水系统脆弱性评价、地下水系统污染源荷载这4个指标作为评价因子.采用专家打分法确定4个评价因子权重.北京平原区地下水污染风险高、较高、中等、较低、低污染风险区的面积分别为1 232.1、699.3、1 951.4、2 644、133.2 km2.平原区西部及近郊一带污染风险性较高,地下水系统较高的脆弱性和较强的地下水污染源荷载共同作用的结果.在平原东南通州地区,主要是由于历史污染源的存在使得地下水污染的风险较高.     

非正规垃圾填埋场土壤和地下水重金属污染特征与评价

为了解非正规垃圾填埋场土壤和地下水重金属污染状况,以江西乱石湾垃圾填埋场周边土壤和地下水为研究对象,对研究区进行采样分析,应用内梅罗综合污染指数法和美国环保局地下水健康风险评价模型对该垃圾填埋场土壤和地下水中重金属污染物进行含量特征分析与评价。结果表明,Cr(Ⅵ)、Cd、Cu、Pb重金属是填埋场土壤中的主要污染物,区域所有采样点的内梅罗综合污染指数平均值为2. 20,说明土壤受中度重金属污染; Cr(Ⅵ)是填埋场地下水的主要污染物,所有采样点的综合污染指数平均值为0. 89,说明地下水总体处于警戒线等级;致癌健康风险值在2. 32×10~(-4)～1. 69×10~(-3)/a之间,是国际委员会推荐值的4. 64～33. 8倍,致癌风险水平为Cr(Ⅵ)NiAsCd;非致癌健康风险值在2. 54×10~(-10)～9. 72×10~(-9)/a之间,致癌类重金属的个人年健康风险值是非致癌类重金属的10~5～10~6倍,说明该区域的致癌风险极大,应引起重视。     

鄱阳湖平原浅层地下水有机污染物含量特征与健康风险评价

为掌握鄱阳湖平原地下水的有机物污染状况,采样并分析了该区地下水中14种挥发性有机物(VOCs)与10种半挥发性有机物(SVOCs)的含量,利用美国环境保护署(USEPA)的健康风险评价模型对其进行健康风险评价。结果表明:鄱阳湖平原地下水的这些有机物的检出率为3. 03%～27. 27%,其中14种VOCs的检出率为6. 06%～15. 15%,10种SVOCs的检出率为3. 03%～27. 27%,部分区域地下水受有机物污染,主要污染物为1,1,2-三氯乙烷、苯并(a)芘和萘;使用内梅罗多项指标的综合污染指数评价污染程度,区域有机物污染特征分为无污染、轻度污染、中度污染以及严重污染四个等级,污染源主要来自杀虫剂、石油化工企业和垃圾填埋场;有机的致癌物质通过饮用途径产生的健康风险远大于非致癌物质的健康风险,其中三氯乙烯、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、1,2-二氯丙烷、1,1,2-三氯乙烷、苯并[a]芘等通过饮水产生的致癌风险水平分别为最小可接受水平10-6的7. 06、1. 06、18. 7、54、1. 64、14. 4、2. 87倍,a-六六六通过饮水途径引起的致癌风险水平甚至高达1. 03×10~(-4),是区域地下水中主要致癌风险物质。研究成果可为鄱阳湖平原地下水水质污染状况研究及治理监管工作提供理论依据,为其他区域地下水有机物的监测和质量控制提供参考和借鉴。     

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.     

区域地下水污染风险评价方法研究

依据系统风险评价的边界要素,初步建立了区域地下水污染风险评价指标体系:区域地下水特殊脆弱性评价、区域污染源特性评价和区域特征污染物健康风险评价.采用多指标综合方法,对3个评价体系进行耦合,并运用ArcMap的Spatial Analysis功能制图对其进行风险表征,从而建立了对不同地区不同自然条件、不同污染类型的区域地下水污染风险评价的新方法.以常州市为例,利用该方法对其浅层地下水进行污染风险评价,研究表明该市地下水脆弱性指数较高,且分布不均;污染源分布较为集中,对地下水污染风险影响较大;受污染物及污染源影响,常州市区人群健康风险值较高.全市浅层地下水污染风险高且分布不均,污染风险较高区域分布在安家-薛家-郑陆一线以北和城区及其东南部一带.     

基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法研究

我国地下水环境风险源点多面广,但风险源周边地下水监测水平较低,尤其是在单个监测点指标异常时,监测数据异常值的来源及风险源造成污染概率的判定方面存在较大不足.为了解决此类问题,提出了基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法,并以石家庄市某工业集聚区下游一个农灌井中Cr6+含量和CHCl₃含量异常事件为研究案例,计算了指标异常来源于工业集聚区内8个风险源的污染概率.结果表明:①通过结合风险源的建成时间、废水排放量等软数据及对流弥散方程,优化先验概率、似然度以及后验概率求解方法,提出了基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法.②该工业集聚区下游农灌井中Cr6+含量和CHCl₃含量异常事件的案例应用结果显示,Cr6+含量异常来源于S6风险源的后验概率为76.2%,即Cr6+含量异常最有可能由某无机盐制造业污染源造成;CHCl₃含量异常来源于S1和S3风险源的后验概率分别为32.7%和23.6%,监测点CHCl₃含量异常最有可能由一个或两个化学农药制造业污染源造成.研究显示,建立的地下水风险源污染概率估计方法初步解决了监测数据不足时指标异常的来源识别问题,可用于未开展详细调查前地下水污染来源的快速锁定,也可使后期的地下水污染调查更具有针对性,对地下水污染风险防控具有重要科学意义.      

某炼油厂退役场地土壤与浅层地下水酚类污染特征研究

通过对某炼油厂退役场地21个土壤监测点和8个地下水监测点的样品分析,研究了该场地酚类化合物的污染分布.结果表明：该场地上层滞水酚污染严重,挥发酚含量远超过地下水质标准的要求.场地承压水水质良好,有轻微的酚污染.该场地近1/2面积的土地,酚类化合物污染严重;依据原厂区工艺布局图,场区浅层地下水和土壤的酚污染具有区域相似性,酚含量高的区域集中在原工厂生产车间以及储油罐和产品仓库;土壤中污染物水平扩散不强,垂直扩散深度不一,部分超过地表10 m以下的深度.通过GC/MS对典型土壤中2-氯苯酚、2-硝基苯酚、2,4-二甲酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、2,4-二硝基酚以及4,6-二硝基-2-甲酚7种酚类化合物进行定性与定量分析,结果表明7种酚类化合物含量范围为0.01～232.96 mg.kg-1,其中2,4-二硝基酚和4,6-二硝基-2-甲酚含量比较高.