第二章地下水污染概论.ppt
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1、第二章地下水污染概论颜色颜色地下水是无色的。地下水是无色的。当含有一定量的某些分子成分或悬浮物和胶体当含有一定量的某些分子成分或悬浮物和胶体物质时,就会出现各种颜色。如含有机质过多物质时,就会出现各种颜色。如含有机质过多时呈黄色,含硫化氢的水微带翠绿色,含氧化时呈黄色,含硫化氢的水微带翠绿色,含氧化铁的水呈浅红褐色,含氧化亚铁的水呈浅蓝绿铁的水呈浅红褐色,含氧化亚铁的水呈浅蓝绿色,硬度大的水为浅蓝色,含悬浮物较多水,色,硬度大的水为浅蓝色,含悬浮物较多水,其颜色与悬浮物一样。其颜色与悬浮物一样。2023/4/162地下水一般是透明的地下水一般是透明的当含有大量有机质、固体矿物及胶体悬浮物时,当
2、含有大量有机质、固体矿物及胶体悬浮物时,才呈浑浊现象,按透明度把地下水分为四级:才呈浑浊现象,按透明度把地下水分为四级:透明的不浑浊的;半透明的微浑浊的;透明的不浑浊的;半透明的微浑浊的;微透明的浑浊的;不透明的极浑浊的。微透明的浑浊的;不透明的极浑浊的。透明度透明度2023/4/163味味味:纯水是淡而无味的,水味来源于其中的盐味:纯水是淡而无味的,水味来源于其中的盐分及气体。分及气体。如地下水中含有重碳酸钙、重碳酸镁及碳酸时,如地下水中含有重碳酸钙、重碳酸镁及碳酸时,水味便爽快、适口,人们将这种水成为水味便爽快、适口,人们将这种水成为“甜水甜水;如含氯化物会使水发咸味;含硫酸钠、硫;如含氯
3、化物会使水发咸味;含硫酸钠、硫酸镁使水变苦;而且常引起饮用者呕吐、腹痛酸镁使水变苦;而且常引起饮用者呕吐、腹痛和腹泻;含盐分过多时水味发涩;大量的有机和腹泻;含盐分过多时水味发涩;大量的有机质能使水发甜味,但不宜饮用。质能使水发甜味,但不宜饮用。2023/4/164嗅、导电率嗅、导电率嗅:一般地下水无嗅。当含有硫化氢时发臭鸡嗅:一般地下水无嗅。当含有硫化氢时发臭鸡蛋味;含有氧化亚铁时有铁腥味;含腐殖质会蛋味;含有氧化亚铁时有铁腥味;含腐殖质会使水有鱼腥气味。一般低温下气体不易区分;使水有鱼腥气味。一般低温下气体不易区分;而在而在40左右时气味最显著。左右时气味最显著。导电率:地下水导电才能的大
4、小取决于所含电导电率:地下水导电才能的大小取决于所含电解质的数量与性质各种离子的含量与离子价解质的数量与性质各种离子的含量与离子价。离子含量越多,离子价越高,那么水的导。离子含量越多,离子价越高,那么水的导电性越强。电性越强。2023/4/165常见化学成份常见化学成份地下水中常见的化学成份地下水中常见的化学成份l地下水中的气体成分地下水中的气体成分l地下水中的离子及分子成分地下水中的离子及分子成分2023/4/166地下水中的气体成分地下水中的气体成分地下水中的气体有地下水中的气体有N2,O2,CO2,H2S及及CH4,稀有元,稀有元素气体。素气体。气体成分影响地下水的化学成份,反映了地下水
5、深处的气体成分影响地下水的化学成份,反映了地下水深处的地球化学环境的特征。地球化学环境的特征。地下水中含有一定量的地下水中含有一定量的O2和和N2,说明这种水是大气降雨,说明这种水是大气降雨入渗补给为主的;入渗补给为主的;地下水中含有大量的地下水中含有大量的CH4时,那么说明这种水是封闭构时,那么说明这种水是封闭构造的深部油田水;造的深部油田水;地下水中含有地下水中含有H2S,那么说明这种水是来源于深部的而,那么说明这种水是来源于深部的而缺氧的复原环境中的;缺氧的复原环境中的;CO2的大量存在却说明来自于碳酸盐岩类地区。的大量存在却说明来自于碳酸盐岩类地区。2023/4/167地下水中化学成份
6、占主要地位的是地下水中化学成份占主要地位的是六种离子六种离子:Na+(K+),Ca2+,Mg2+,Cl-,SO4-,HCO3-。地下水中的离子及分子成分地下水中的离子及分子成分2023/4/168地下水中的离子及分子成分地下水中的离子及分子成分氯离子:几乎存在于所有的地下水中,含量一般较大,氯离子:几乎存在于所有的地下水中,含量一般较大,Cl-来源主要是来源主要是地下水溶解盐岩及含氯化物的其他矿物的地下水溶解盐岩及含氯化物的其他矿物的结果结果。硫酸根离子:总含量仅次于氯离子的阴离子。硫酸根离子:总含量仅次于氯离子的阴离子。Ca2+SO4-CaSO4。重碳酸根离子:地下水中广泛存在的阴离子。重碳
7、酸根离子:地下水中广泛存在的阴离子。HCO3-主主要来源于要来源于碳酸盐类岩石碳酸盐类岩石,碳酸盐类岩石的溶解度很小,碳酸盐类岩石的溶解度很小,只有当地下水中存在只有当地下水中存在Ca2+时才较易溶于水。通常以时才较易溶于水。通常以HCO3-为主要成分的地下水含盐量较少,一般均为淡水。为主要成分的地下水含盐量较少,一般均为淡水。2023/4/169地下水中的离子及分子成分地下水中的离子及分子成分钠离子:地下水中最广泛分布的阳离子,是地下水溶解盐钠离子:地下水中最广泛分布的阳离子,是地下水溶解盐岩及含钠岩石的结果。岩及含钠岩石的结果。钾离子:来源与钠离子大致一样。钾盐的溶解度很大,为钾离子:来源
8、与钠离子大致一样。钾盐的溶解度很大,为植物所吸收,易形成难溶于水的水云母等矿物,而且常为植物所吸收,易形成难溶于水的水云母等矿物,而且常为粘土胶体所吸附,含量一般不大。粘土胶体所吸附,含量一般不大。钙离子:在地下水中分布很广泛,但含量不高。因为钙离子:在地下水中分布很广泛,但含量不高。因为Ca2+主要是地下水溶解碳酸盐类岩石石灰岩、大理岩、白云主要是地下水溶解碳酸盐类岩石石灰岩、大理岩、白云岩的结果。岩的结果。镁离子:地下水对白云岩及泥灰岩溶解的结果,分布亦很镁离子:地下水对白云岩及泥灰岩溶解的结果,分布亦很广泛,地下水中广泛,地下水中Mg2+的含量一般比的含量一般比Ca2+小。小。2023/
9、4/1610地下水中的离子及分子成分地下水中的离子及分子成分与地下水化学成分有关的常见地方病:与地下水化学成分有关的常见地方病:大骨节病富含较多腐蚀酸大骨节病富含较多腐蚀酸OH有关有关 克山病饮用水中腐蚀酸可与许多元素形成络合物或螫克山病饮用水中腐蚀酸可与许多元素形成络合物或螫合物,影响人体对某些元素如合物,影响人体对某些元素如Mn、Ca、Se、Mg等等的利用而导致心肌代谢障碍;某种低分子腐蚀酸有的利用而导致心肌代谢障碍;某种低分子腐蚀酸有毒,可能直接损害心肌;病区的水环境中有利于嫌气毒,可能直接损害心肌;病区的水环境中有利于嫌气微生物的孳生,其分泌物通过饮用水加害于心肌。微生物的孳生,其分泌
10、物通过饮用水加害于心肌。氟病和龋齿氟的过剩,饮用水中氟含量应控制在氟病和龋齿氟的过剩,饮用水中氟含量应控制在0.8%1.0mg/L,最大不超过最大不超过1.5mg/L2023/4/1611地下水中的离子及分子成分地下水中的离子及分子成分与地下水化学成分有关的常见地方病:与地下水化学成分有关的常见地方病:地方性甲状腺肿缺碘有关,饮用水中碘含量以大于地方性甲状腺肿缺碘有关,饮用水中碘含量以大于5ug/L为宜为宜心血管病与水的硬度呈负相关,心血管病与水的硬度呈负相关,Ca可以阻止有机体对某可以阻止有机体对某些元素的吸收;些元素的吸收;Ca的浓度可以调节生物细胞与环境中离的浓度可以调节生物细胞与环境中
11、离子的交换;软水区多为酸性、弱酸性水,腐殖质高,死子的交换;软水区多为酸性、弱酸性水,腐殖质高,死亡率高亡率高脑溢血症统计资料说明饮水中的脑溢血症统计资料说明饮水中的pH值低,而值低,而SiO2和和SO4较高的地区,脑溢血死亡率较高较高的地区,脑溢血死亡率较高 癌症癌症SiO2含量偏高,砷含量偏高,砷As含量高含量高 2023/4/1612地下水化学成份的性质地下水化学成份的性质总矿化度:存在于地下水中的离子、分子和微粒不包括总矿化度:存在于地下水中的离子、分子和微粒不包括气体的总含量成为地下水的总矿化度。气体的总含量成为地下水的总矿化度。地下水可按总矿化度分为淡水、微咸水、咸水、盐水、卤地下
12、水可按总矿化度分为淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水五类。通常用在水五类。通常用在105110温度下将水样蒸干后所得干涸温度下将水样蒸干后所得干涸剩余物之总量来表示总矿化度。剩余物之总量来表示总矿化度。低矿化度淡水常以低矿化度淡水常以HCO3-为其主要成分;中低矿化度的盐为其主要成分;中低矿化度的盐质水常以质水常以SO4-为其主要成分;为其主要成分;而高矿化度的盐水和卤水那而高矿化度的盐水和卤水那么常常以么常常以Cl-为其主要成分。为其主要成分。2023/4/1613氢离子的浓度氢离子的浓度地下水的酸碱度取决于氢离子浓度的大小。地下水的酸碱度取决于氢离子浓度的大小。当水中溶有盐类时,氢离子的浓度便
13、将改变。当水中溶有盐类时,氢离子的浓度便将改变。大多数地下水中的大多数地下水中的pH值在值在6.58.5之间,北方地区多之间,北方地区多为为pH=78的弱碱性水。的弱碱性水。按酸碱度的分类,地下水分为:按酸碱度的分类,地下水分为:强酸性水,弱酸性水,强酸性水,弱酸性水,中性水,弱碱性水,强碱性水中性水,弱碱性水,强碱性水。地下水化学成份的性质地下水化学成份的性质2023/4/1614地下水化学成份的性质地下水化学成份的性质硬度硬度地下水中含有大量的钙镁离子时,对于生活和工业地下水中含有大量的钙镁离子时,对于生活和工业用水都有较大的影响,会造成洗衣不起泡沫、煮饭用水都有较大的影响,会造成洗衣不起
14、泡沫、煮饭做菜不易熟、锅炉内积垢后浪费燃料甚至引起爆炸做菜不易熟、锅炉内积垢后浪费燃料甚至引起爆炸等。等。硬度可分为:硬度可分为:总硬度,暂时硬度,永久硬度总硬度,暂时硬度,永久硬度。根据总硬度可把地下水分为五类:根据总硬度可把地下水分为五类:极软水,软水,极软水,软水,弱硬水,硬水和极硬水弱硬水,硬水和极硬水。2023/4/1615侵蚀性二氧化碳侵蚀性二氧化碳CO2当碳酸盐遇到含有当碳酸盐遇到含有CO2的水时,便有以下反响:的水时,便有以下反响:地下水中维持这一平衡的地下水中维持这一平衡的CO2的含量称为平衡的含量称为平衡CO2。假如水中假如水中CO2增加,超过平衡时所需的增加,超过平衡时所
15、需的CO2,反响式,反响式就会向右进展,直到建立新的平衡为止,这时所增加就会向右进展,直到建立新的平衡为止,这时所增加的的CO2一部分将用于形成新条件下的新平衡,而另一一部分将用于形成新条件下的新平衡,而另一部分还在游离的部分还在游离的CO2那么可对碳酸盐起溶解作用。那么可对碳酸盐起溶解作用。地下水化学成份的性质地下水化学成份的性质2023/4/1616第二节第二节 地下水污染概念地下水污染概念德国德国Matthess,1960:地下水污:地下水污染指地下水由于人类活动的影响使其染指地下水由于人类活动的影响使其溶解的或悬浮的有害成分的浓度超过溶解的或悬浮的有害成分的浓度超过了国家或国际规定的饮
16、用水最大允许了国家或国际规定的饮用水最大允许浓度。有缺陷浓度。有缺陷2023/4/1617第二节第二节 地下水污染概念地下水污染概念巴肯和基巴肯和基Buchang and Key,1956及迈尔德和巴尔威德及迈尔德和巴尔威德Milole and Mallwide,1970:地下水污染指由:地下水污染指由于人类活动直接或间接的影响,致使于人类活动直接或间接的影响,致使水的可能利用范围与原来的水质相比水的可能利用范围与原来的水质相比受到了全部或部分的限制。受到了全部或部分的限制。2023/4/1618第二节第二节 地下水污染概念地下水污染概念费里得费里得Fried,1975:污染是指:污染是指水的
17、物理、化学和生物性质的改变,水的物理、化学和生物性质的改变,因此限制或阻碍它在各方面的正常应因此限制或阻碍它在各方面的正常应用。用。2023/4/1619第二节第二节 地下水污染概念地下水污染概念采用定义:地下水的污染是指由于人采用定义:地下水的污染是指由于人类活动使地下水的物理、化学和生物类活动使地下水的物理、化学和生物性质发生改变,因此限制或阻碍它在性质发生改变,因此限制或阻碍它在各方面的正常应用。各方面的正常应用。2023/4/1620第二节第二节 地下水污染概念地下水污染概念2023/4/1621第二节第二节 地下水污染概念地下水污染概念地下水污染表现为地下水污染表现为北方城市重于南方
18、城市北方城市重于南方城市的特的特点,主要分布在点,主要分布在华北平原、松辽平原、江汉平华北平原、松辽平原、江汉平原和长江三角洲原和长江三角洲等地区。等地区。东北地区东北地区主要污染物为亚硝酸盐氮、氨氮、石主要污染物为亚硝酸盐氮、氨氮、石油类等。油类等。华北地区华北地区主要污染组分有硝酸盐氮、氰化物、主要污染组分有硝酸盐氮、氰化物、铁、锰、石油类等。铁、锰、石油类等。2023/4/1622第三节第三节 地下水污染类型及危害地下水污染类型及危害理化性质分:物理污染物、化学污染物、生物理化性质分:物理污染物、化学污染物、生物污染物、综合污染物;污染物、综合污染物;形态分:离子态污染物、分子态污染物、
19、简单形态分:离子态污染物、分子态污染物、简单有机物、颗粒状污染物;有机物、颗粒状污染物;污染物对地下水的影响特征:感官污染物、卫污染物对地下水的影响特征:感官污染物、卫生学污染物、毒理学污染物、综合污染物;生学污染物、毒理学污染物、综合污染物;从污染物对人体的危害角度将地下水污染物分从污染物对人体的危害角度将地下水污染物分成成14类类,各类均突出了其主要危害。,各类均突出了其主要危害。2023/4/1623第三节第三节 地下水污染类型及危害地下水污染类型及危害编号编号分类分类标志物标志物主要危害特征主要危害特征1致浊物致浊物泥、土、砂、漂浮物泥、土、砂、漂浮物浊度、易积累浊度、易积累2致色物致
20、色物色素、染料色素、染料色度色度3致嗅物致嗅物胺、硫醇、硫化氢、氨胺、硫醇、硫化氢、氨恶臭恶臭4病原微生物病原微生物病菌、病虫卵、病毒病菌、病虫卵、病毒传染病、难治理传染病、难治理5需氧有机物需氧有机物碳水化合物、蛋白质、油碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、木质素脂、氨基酸、木质素色度、恶臭、耗氧、色度、恶臭、耗氧、硬度硬度6无机有害物无机有害物酸、碱、盐酸、碱、盐硬度、难治理硬度、难治理7无机有毒物无机有毒物氰、氟、硫的化合物氰、氟、硫的化合物毒性毒性2023/4/1624第三节第三节 地下水污染类型及危害地下水污染类型及危害编号编号分类分类标志物标志物主要危害特征主要危害特征8一般金属一般
21、金属钙、镁、铁、锰等钙、镁、铁、锰等硬度硬度9重金属重金属汞、镉、铬、铅、砷、硒汞、镉、铬、铅、砷、硒毒性、易积累、易富积、毒性、易积累、易富积、难治理难治理10易分解有机有易分解有机有毒物毒物酚、苯、醛、有机磷农药酚、苯、醛、有机磷农药耗氧、毒性耗氧、毒性11难分解有机有难分解有机有毒物毒物有机氯农药、多氯联苯、多有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、芳香烃环芳烃、芳香烃毒性、易积累、易富积、毒性、易积累、易富积、难治理难治理12油油石油石油色度、油污染、难治理色度、油污染、难治理13放射性放射性铀、钚、锶、铯铀、钚、锶、铯毒性、放射性、易积累、毒性、放射性、易积累、易富积、难治理易富积、难治理1
22、4硫、氮氧化物硫、氮氧化物二氧化硫、氮氧化物二氧化硫、氮氧化物酸化、难治理酸化、难治理2023/4/1625第四节第四节 地下水污染源地下水污染源 向地下水排放或释放污染物的场所成为地下水向地下水排放或释放污染物的场所成为地下水污染源。污染源。污染源的分类:污染源的分类:按引起地下水污染的自然属性可划分为:天然按引起地下水污染的自然属性可划分为:天然污染源地表污水体、地下高矿化水或其他劣污染源地表污水体、地下高矿化水或其他劣质水体、含水层或包气带所含的某些矿物和质水体、含水层或包气带所含的某些矿物和人为污染源工业、农业、生活、矿业以及石人为污染源工业、农业、生活、矿业以及石油污染油污染2023
23、/4/1626第五节第五节 地下水污染途径地下水污染途径地下水污染途径是指污染物从污染源地地下水污染途径是指污染物从污染源地污染物进入地下水以前聚集存放地点进污染物进入地下水以前聚集存放地点进入到地下水中所经过的途径。入到地下水中所经过的途径。除少部分气体、液体污染物可以直接通过除少部分气体、液体污染物可以直接通过岩石空隙进入地下水外,大部分污染物质岩石空隙进入地下水外,大部分污染物质都是随着补给地下水的水源一道进入地下都是随着补给地下水的水源一道进入地下水中的。水中的。2023/4/1627第五节第五节 地下水污染途径地下水污染途径地下水的污染途径与地下水的补给有着地下水的污染途径与地下水的
24、补给有着亲密的关系,可分为以下四种途径:亲密的关系,可分为以下四种途径:通过包气带入渗通过包气带入渗由集中通道直接注入由集中通道直接注入由地表水侧向渗入由地表水侧向渗入含水层之间的垂直越流含水层之间的垂直越流2023/4/16281通过包气带入渗通过包气带入渗 连续入渗连续入渗污染液从各种详细的污染源不断地通过包气带向地下污染液从各种详细的污染源不断地通过包气带向地下水面渗漏。水面渗漏。如废水废液坑、污水池、沉淀池、蒸发池、排污如废水废液坑、污水池、沉淀池、蒸发池、排污水库、污水渗坑、残渣水池、蓄污洼地、化粪池、水库、污水渗坑、残渣水池、蓄污洼地、化粪池、排污沟渠,管道的渗漏段、输油管和贮油罐
25、损坏排污沟渠,管道的渗漏段、输油管和贮油罐损坏漏失处,石油井或矿化自流井油或水溢流到地面漏失处,石油井或矿化自流井油或水溢流到地面的地段等。的地段等。2023/4/16291通过包气带入渗通过包气带入渗2023/4/16301通过包气带入渗通过包气带入渗污染液在到达地下水面以前要经过包气带污染液在到达地下水面以前要经过包气带下渗,由于地层有过滤吸附等自净才能,下渗,由于地层有过滤吸附等自净才能,只有那些迁移性强的物质才能到达水面污只有那些迁移性强的物质才能到达水面污染地下水。染地下水。这种污染途径的污染程度受包气带岩层厚这种污染途径的污染程度受包气带岩层厚度和岩性控制。度和岩性控制。2023/
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