水文地质.doc
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地下水污染控制
1、地下水污染
定义
凡是在人类活动的影响下，地下水水质变化朝着水质恶化方向发展的现象，统称为~。
判别地下水是否受到污染具备的2个条件：
1）水质朝着恶化的方向发展；
2）这种变化是人类活动引起的。
注：
1）不管此种现象是否使水质达到影响其使用的程度，只要这种现象一发生，就应称为污染。
2）在天然地质环境中所产生的地下水某些组分相对富集，并使水质不合格的现象，不应视为污染。
2、地下水污染评价
定义
是指污染源对地下水产生的实际污染效应的评价，其主要目的是论证地下水污染程度，为污染治理提供依据。
3、示踪剂
定义
用一种可以溶解在地下水中的标志性物质，通过研究该物质的分布规律，进而研究地下水的弥散过程，这种物质称为~。
分类
天然示踪剂：
主要包括环境同位素、进入地下水的物理指标、污染源中的有害成分。
人工示踪剂：
主要包括放射性同位素、离子化合物、有机染料、碳氯化合物。
4、水动力弥散
定义
指示踪剂进入含水层以后，在孔隙介质中逐渐扩散，占据的范围越来越大，超过了按平均流动所预计范围的现象。
包括：
机械弥散、分子扩散。
5、对流现象
6、分子扩散
定义
由于液相中示踪剂浓度不均匀而引起的一种物质运移的现象。
注：
浓度梯度的存在使得高浓度物质向低浓度迁移，以求浓度趋于均匀，所以分子扩散是让孔隙系统中各部分的物质浓度均匀化的过程。
它依赖于时间，并且可以在静止的流体中单独存在，故在水流速率较小的情况下，分子扩散将成为水动力弥散中的重要组成部分。
7、机械弥散
定义
当流体在多孔介质中流动时，由于孔隙系统的存在，使得流速大小和方向在孔隙中都不均匀的现象。
造成机械弥散的原因
微观流速和宏观流速在大小和方向上不一致。
其中，大小不同产生纵向弥散；方向不同，产生横向弥散。
8、地下水脆弱性及其分类
定义
污染物从主要含水层顶部以上某位置进入后，到达地下水系统的某个特定位置的倾向或可能性。
地下水脆弱性评价的分类
1）内在脆弱性评价（含水层内在脆弱性评价）：
在不考虑污染物本身性质情况下某地区的地质、水文地质等天然条件对污染物的防污性能。
2）特定脆弱性评价（含水层对特定污染物的脆弱性评价）：
在考虑污染物本身水文地球化学作用情况下含水层对污染物的防污性能。
9、特殊脆弱性评价
定义
在考虑污染物本身水文地球化学作用情况下含水层对污染物的防污性能。
10、拖尾与回弹
拖尾
在抽出-处理系统连续运行过程中，溶解的污染物浓度衰减速率越来越慢的现象。
回弹
抽水中断后污染物浓度增高比较快的现象。
这种增高也可能趋于稳定在某一个较低的浓度水平上。
11、尺度效应
定义
指空隙介质中弥散度随着溶质运移距离的增加而增大的效应。
具体表现
野外弥散实验所求出的弥散度远大于实验室内测出的值，相差可达4-5个数量级。
12、典型单元体
定义（！
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是渗流场中其物理量的平均值能够近似代替整个渗流场的特征值的代表性单元体积。
性质
1）具体体积和面积，大于个别空隙而小于渗流场，其中的渗流可以从一点连续运动到另一点。
2）通过单元体的运动要素与真实水流相等，运动要素是连续变化的。
作用
1）把物理性质看作是坐标的函数，孔隙度n、导水系数T、给水度和渗透系数均连续。
2）渗流的要素可以微分、积分，可以用微分方程来描述渗流要素。
13、非均质和裂隙含水层中的DNAPL污染最难处理的原因？
1）DNAPL在地下形成了一个不稳定的湿润峰，其指状前缘以较快的垂向速率向饱和带侵入，这也使得均质含水层中的残留污染带描述及其困难。
2）如果DNAPL体积超过非饱和带和饱和带的残余饱和度，DNAPL将进入到较低渗透能力的物质表面，并积累形成自由相的DNAPL。
3）在非均质含水层，低渗透能力的底层形成的局部透镜体上面也有自由相的形成，进一步发展可遍及饱和带。
这种低渗透岩层还可引起DNAPL的侧向运动。
4）由于污染物溶解和挥发比DNAPL残余慢得多，自由相DNAPL的存在尤其显著。
14、地下水污染评价方法的种类有哪些？
综合污染指数法、系统聚类分析法、灰色聚类分析法、模糊数学法、人工神经网络分析法。
综合污染指数法：
把具有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（各项的污染指数），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。
系统聚类分析法：
利用一定的数学方法将样品或变量（所分析的项目）归并为若干不同的类别（以分类树形图表示），使得每一类别内的所有个体之间具有较密切的关系，而各类别之间的相互关系相对比较疏远。
灰色聚类分析法：
根据不同聚类指数所拥有的白化数，将聚类对象按n个灰累进行归纳，判断该聚类对象属于哪一类。
模糊数学法：
用模糊数学方法把许多资料、判断及各种定性描述转化为模糊语言，对地下水污染进行综合识别和判断，将会得到更为合理的解决办法。
人工神经网络分析法：
是对人脑或自然的神经网络若干基本特性的抽象和模拟，是一种非线性的动力学系统。
特点为：
具有大规模的并行处理和分布式的信息存储能力，良好的自适应性、自组织性以及很强的学习、联想、容错及抗干扰能力。
15、气相抽提技术主要优点。
1）能够原位操作，比较简单，对周围的干扰能够限定在尽可能小的范围内；
2）非常有效地去除挥发性有机物；
3）在可接受的成本范围之内能够尽可能多地处理受污染土壤；
4）系统容易安装和转移；
5）容易与其他技术组合使用。
16、背景值与本底值的异同点。
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地下水环境背景值：
在一个特定区域内相对清洁区监测所得到的，是地下水中各种组分含量的统计平均值。
相对清洁区：
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。
地下水环境本底值：
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含量。
异：
前者从是受人类活动干扰较少的地区得到的；后者是从未受到人类活动影响的地区得到的。
前者可保持相对长时间的稳定。
前者不易得到。
17、地下水中主要的无机与有机污染物各有哪些？
无机污染物：
硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、氯化物、硫酸盐、氟化物、氰化物、总溶解性固体、汞、铬、砷、镉、铅等。
有机污染物：
芳香烃类、卤代烃类、有机农药类、多环芳烃类、邻苯二甲酸酯类。
有机污染物分类：
（根据有机污染物是否易于被微生物分解）
1）生物易降解有机污染物——好氧有机污染物
2）生物难降解有机污染物
3）石油污染物
18、DRASTIC模型的基本假设是什么？
（前提）
1）污染物从地表进入到地下；
2）污染物与降水一起进入地下水；
3）污染物具有水溶性；
4）评价区一般应为4.05×105m2以上。
也就是说，污染物应从地表开始，通过土壤层、包气带，最后进入含水层。
如果污染物通过侧向迁移污染地下水，即从补给区向排泄区迁移，那么这种污染方式就超出了DRASTIC模型的考虑范围。
19、气象、水文、地质、水文地质资料有哪些具体内容?
气象资料：
水文资料：
地表水的位置、流动情况、水质以及与地下水的联系方式
地质资料：
水文地质资料：
20、抽出-处理技术的基本构成。
1）水力隔离
水力隔离可控制污染地下水的流动，防止污染晕的持续扩展。
水力隔离方式：
只有一口抽水井；含有一个抽水井的地下排水廊道；在位强系统中设置一口抽水井。
2）净化处理
降低地下水中污染物污染物的溶解浓度，以达到含水层净化的标准要求，或者处理抽出的水使其用于其他用途。
尽管二者可单独实施，但更多的修复工作是将二者联合应用。
当修复不可行时，主要的目标可能是隔离；另外，在饮用水井遭受污染，但污染源不确定时，优先处理水源以便于继续供给，即使此时含水层仍处于污染状态。
21、地下水污染物的主要来源与途径有哪些？
来源
（按产生污染物的行业（部门）或活动分类）地下水污染源：
工业污染源、农业污染源、生活污染源。
（按性质分类）地下水污染物：
化学污染物、生物污染物、放射性污染物。
途径
1）间歇入渗型
特点：
①有毒或有害物质周期性渗入含水层；
②受污染的对象主要是浅层地下水；
③常与大气降雨或灌溉对应；
④污染源一般呈固态。
2）连续入渗型
特点：
①污染方式从上到下；
②污染物经包气带连续渗入；
③污染源一般呈液态。
3）越流型
特点：
①污染物通过越流形式；
②人类活动引发越流方向改变；
③难于查清越流具体的地点及地质部位。
4）径流型
特点：
①污染物通过径流形式；
②污染范围可能不很大；
③污染程度往往由于缺乏自然净化作用而显得十分严重。
22、为什么现场分析对水样分析非常重要？
举例说明。
由于水的某些性质与水的存在环境密切相关，所以现场分析是重要的。
通常，采样过程中会加入少量无机组分，而且保存的环境又与其现场环境差异较大，一些物理和化学性质在采样与保存过程中都或多或少地发生变化。
E.g.①CO2的逸出可导致水样pH值的升高；
②通风使O2进入水中，可导致Fe和Mn氢氧化物的沉淀；
③挥发性有机组分因压力变化而逸出，使随后的水样分析产生误差。
23、以零价铁去除含氯有机化合物的反应为例，阐述反应墙的机理。
渗透性反应墙去除污染物的机理分为非生物的和生物的两种，主要包括吸附、沉淀、氧化-还原和生物降解，目前研究最多的是氯代有机物的还原性脱氯作用，即应用氧化-还原反应使有机物降解为无毒、无害的物质等。
以零价铁为例，零价铁发生氧化-还原反应，产生电子活性将氯代有机化合物转化为无毒的物质。
下面介绍其机理：
1）卤素原子被氢原子取代
Fe+H2O+RCl→RH+Fe2++OH-+Cl-
2）卤素原子被氢氧基取代
Fe+2H2O+2RCl→2ROH+Fe2++H2+2Cl-
3）铁与水反应（很慢）
Fe+2H2O→Fe（OH）2↓+H2
在地下水进入反应单元过程中，如果有O2存在，Fe会被氧化并产生OH-,即
2Fe+O2+4H2O→Fe（OH）3+H2
Fe会以Fe（OH）2或Fe（OH）3形式沉淀，阻碍反应的进一步进行。
因此，在地下水进入反应单元之前，应采取措施来降低或消除水中的溶解氧。
4）一旦去掉溶解氧，对于TCE这样的有机氯化物，由于卤素的存在而处于氧化状态，Fe可以通过电子转移与有机氯化物反应，主要产物是乙烯和氯化物：
3Fe→3Fe2++6e-
C2HCl3+3H++6e-→C2H4+3Cl-
3Fe+C2HCl3+3H+-→C2H4+3Cl-+3Fe2+
·上述几个反应都产生OH-，所以会使反应单元中水的pH值升高，pH值升高又会导致TCE降解速率降低。
其间接影响易形成氢氧化物沉淀，并将Fe的表面包围起来，从而降低了Fe的活性和反应单元的导水性。
·在天然地下水中，溶解的碳酸及重碳酸盐起到缓冲体系的作用，从而限制了pH值的升高和沉淀的生成。
在碱性条件下，大量的CO3形成FeCO3沉淀。
反应进行到一定程度时，H2CO3-HCO3--CO32-体系达到平衡，则不再限制pH值的升高。
H2CO3+2OH-→CO32-+2H2O
HCO3
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