不同地質(zhì)條件下重金屬在地下水中滲透影響淺析

喬軍晶，周恩先

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不同地質(zhì)條件下重金屬在地下水中滲透影響淺析

喬軍晶1，周恩先2

（1.上海同濟環(huán)保咨詢有限公司，上海 200092；2.上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

主要研究不同地質(zhì)條件下重金屬在地下水中滲透影響。假定涉重金屬企業(yè)在不同地質(zhì)條件下，運營期含重金屬廢水發(fā)生泄漏，分析重金屬在地下水中的滲透影響，為電鍍、制革、鉛蓄電池等涉重企業(yè)的項目在選址方面提供參考依據(jù)。

地質(zhì)條件；涉重企業(yè)；重金屬；滲透影響

1 前言

在我國，不斷惡化的水污染問題不僅指對地表水的污染，還包括日益嚴峻的地下水污染問題，特別是地下水重金屬污染。《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》指出，要推進地下水污染綜合防治，加大重金屬污染防治力度，加強重點行業(yè)的環(huán)境管理。

電鍍、制革、鉛蓄電池等行業(yè)屬于涉重金屬重點行業(yè)。本報告假定涉重企業(yè)發(fā)生生產(chǎn)廢水泄漏事故，廢水中的重金屬通過滲透作用，進入地下水，預(yù)測污染物在不同地質(zhì)條件地下水中的滲透影響。

2 污染源概化

假定該涉重企業(yè)的廢水中含有的重金屬為鎘和鉻，可能發(fā)生泄漏的地方為廢水池、污水池，一般泄漏為滴漏形式，因此將排放形式概化為點源；保守考慮最不利影響，將其排放規(guī)律簡化為恒定排放，預(yù)測情形如下。污染源排放參數(shù)如表1所示。

3 預(yù)測模型

報告中為考慮在水平方向的最不利影響，并將評價區(qū)地下水系統(tǒng)概化為一維（水平方向流動）穩(wěn)定的地下水流系統(tǒng)概念模型。根據(jù)情景預(yù)測，重金屬污染物適用于《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ 610—2016）推薦的一維穩(wěn)定流動一維水動力彌散問題，具體公式如下：

式（1）中：為距泄漏點的距離，m；為時間，d；（，）為時刻處的示蹤劑濃度，g/L；0為注入的示蹤劑的濃度；（）為余誤差函數(shù)；為水流速度，m/d；L為縱向彌散系數(shù)，m2/d。

本次選擇三種地質(zhì)條件進行分析，具體的預(yù)測參數(shù)如表2所示。通過控制土質(zhì)的水平滲透系數(shù)與土壤孔隙率變量，進行對比計算來考量哪一種土質(zhì)參數(shù)會較大地影響地下水污染物的滲透范圍。

4 預(yù)測結(jié)果

滲漏影響范圍預(yù)測結(jié)果如表3所示。含重金屬廢水滲漏進入地下水后，主要污染區(qū)為泄漏點附近區(qū)域，在持續(xù)泄漏10年情況下，鎘離子和鉻離子超過《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848—2017）中III類水標準濃度限值的最遠影響距泄漏點約7.114 m；在持續(xù)泄漏15年情況下，最遠可影響距離泄漏點8.89 m的地方。

表1 污染源排放參數(shù)表

模擬區(qū)域典型污染源預(yù)測因子初始濃度/（mg/L）評價濃度/（mg/L）源強設(shè)置 生產(chǎn)車間廢水池含重金屬廢水鎘離子0.10.005污染源恒定排放 鉻離子0.10.050

注：初始濃度為處理系統(tǒng)進水時各物質(zhì)的最大濃度；評價濃度為《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848—2017）中III類水標準濃度限值

表2 預(yù)測參數(shù)表

參數(shù)單位不同土質(zhì)條件淤泥質(zhì)黏土粉質(zhì)黏土夾粉土黏土 飽水帶水力梯度（i）/0.000 40.000 40.000 4 飽水帶水平滲透系數(shù)（K）m/d0.004 320.259 20.004 32 飽水帶土壤孔隙率（n）/0.5160.5130.414

表3 滲漏影響范圍預(yù)測結(jié)果

預(yù)測因子泄漏不同持續(xù)時間，最遠影響距離/m 第100 d第1 000 d第10年第15年 鎘離子淤泥質(zhì)黏土1.0743.3986.4977.96 粉質(zhì)黏土夾粉土1.0913.5667.1148.89 黏土1.0743.3986.4997.964 鉻離子淤泥質(zhì)黏土0.371.172.242.745 粉質(zhì)黏土夾粉土0.381.282.653.375 黏土0.371.172.242.745

由上表可知，淤泥質(zhì)黏土與黏土的滲透影響范圍預(yù)測結(jié)果基本一致，粉質(zhì)黏土夾粉土與另外兩種土質(zhì)的預(yù)測結(jié)果差別較大。通過對比表2的土質(zhì)參數(shù)，可得出結(jié)論：相比土質(zhì)孔隙率而言，土壤的水平滲透系數(shù)是影響地下水中污染物滲透范圍的關(guān)鍵因素。水平滲透系數(shù)越高，地下水中污染物滲透影響范圍越大。泄漏持續(xù)時間同樣時，鎘離子和鎘離子在水平滲透系數(shù)大的地質(zhì)條件下對地下水的影響最大。

5 結(jié)論

本報告假定涉重企業(yè)發(fā)生生產(chǎn)廢水泄漏事故，廢水中的重金屬通過滲透作用，進入地下水，預(yù)測污染物對不同地址條件下地下水產(chǎn)生的影響。經(jīng)分析可知，相比于土質(zhì)的孔隙率而言，土壤的水平滲透系數(shù)是影響地下水中污染物滲透范圍的關(guān)鍵因素。水平滲透系數(shù)越高，地下水中污染物滲透影響范圍越大。涉重企業(yè)選址，應(yīng)盡量選擇地質(zhì)多為淤泥質(zhì)黏土或黏土的區(qū)域，從而在一定程度上減少了污染物泄漏對地下水的滲透影響。

2095－6835（2019）05－0061－01

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.061

喬軍晶（1990—），女，湖北襄陽人，碩士，助理工程師，研究方向為環(huán)保咨詢。周恩先（1991—），男，江蘇徐州人，碩士，助理工程師，研究方向為建筑信息化。

〔編輯：嚴麗琴〕