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水質污染監測

發布時間: 2021-03-11 15:18:58

『壹』 水質監測的對象有哪些

水質監測,是監視和測定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢,評價水質狀況的過程。監測范圍十分廣泛,包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各種各樣的工業排水等。主要監測項目可分為兩大類:一類是反映水質狀況的綜合指標,如溫度、色度、濁度、pH值、電導率、懸浮物、溶解氧、化學需氧量和生化需氧量等;另一類是一些有毒物質,如酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞和有機農葯等。為客觀的評價江河和海洋水質的狀況,除上述監測項目外,有時需進行流速和流量的測定。[1]

2019年5月7日,生態環境部公布了一季度國家地表水考核斷面水環境質量排名名單,通報了一季度全國水環境質量和目標任務完成情況[2]。

中文名
水質監測
外文名
water quality monitoring
作用
評價水質狀況
對象
地表水及地下水
方法
化學法、電化學法、原子吸收分光光度法、離子選擇電極法
快速
導航
監測方法

項目發展

監測方案

水樣處理

檢測指標

質量排名
監測對象
水質監測范圍非常廣泛,包括經常性的地表及地下水監測、監視性的生產和生活過程監測以及應急性的事故監測。水質監測可以為環境管理提供數據和資料,可以為評價江河和海洋水質狀況提供依據。[1]

1.地表水及地下水——經常性監測。
2.生產和生活過程——監視性監測。
3.事故監測——應急監測。
4.為環境管理——提供數據和資料。
5.為環境科學研究——提供數據和資料。
監測方法
當前,我國水環境水質監測技術取得了較快速度的發展,當前我國水質監測技術主要以理化監測技術為主,包括化學法、電化學法、原子吸收分光光度法、離子選擇電極法、離子色譜法、氣相色譜法、等離子體發射光譜(ICP—AES)法等。其中,離子選擇電極法(定性、定量)、化學法(重量法、容量滴定法和分光光度法)在國內外水質常規監測中還普遍被採用。[1] 近幾年來生物監測、遙感監測技術也被應用到了水質監測中。
傳統理化監測
在地表水水質監測中,由於監測儀器比較簡單,因此,物理監測指標數據往往比較容易獲得。常用的物理指標監測儀器有測定水濁度的濁度儀,測定色度所用的濾光光度計,測定電導率用電導率儀等,還有多功能的水質監測儀實現了同時測定多項物理指標的效果。
化學指標的監測是地表水監測的重點,隨著國家對有毒有機物污染監測的重視,在儀器的引起及研發方面取得了一定的進步,一些監測站已經引進了大中型實驗室監測儀,可現場監測Zn、Fe、Pb、Cd、Hg、Mn等重金屬及鹵族元素、銨態氮、亞硝態氮、氰化物、酚類、陰離子洗滌劑及Se等物質。[3]
生物監測
生物監測是水環境污染監測方法之一,它是利用生物個體、種群或群落對環境污染變化所產生的反應闡明環境的污染狀況,具有敏感性、富集性、長期性和綜合性等特點。在實際監測中已經應用的生物監測方法主要包括生物指數法、種類多樣性指數法、微型生物群落監測方法、生物毒性試驗、生物殘毒測定、生態理毒學方法等,涉及的水生生物涵蓋單細胞藻類、原生生物、底棲生物、魚類和兩棲類。[4]
遙感監測技術
內陸水體水質遙感監測是基於經驗、統計分析或水質參數的光譜特性、選擇遙感波段數據與地面實測水質參數數據進行數學分析,建立水質參數反演演算法實現的。水質遙感監測方法可以反映水質在空間和時間上的分布情況和變化,發現一些常規方法難以揭示的污染源和污染物遷徙特徵,而且具有監測范圍廣、速度快、成本低和便於長期動態監測的優勢。[3]
項目發展
環保部在「十二五」規劃中,已明確將氨氮、氮氧化物的監測約束性指標加入到現有的監測指標中,因此水質監測行業必將在現有基礎上增加這兩方面設備的投入,水質監測行業今後將會繼續穩定、持續地發展;運營市場方面,隨著有關部門監管力度的加強,運營企業的數量將逐漸縮小,少數規模大、實力強的運營企業將逐漸成為運營市場的主力軍。隨著國家對環保的日益重視,水質監測行業競爭將不斷加劇,國內優秀的水質監測企業將迅速崛起,逐漸成為水質監測行業中的翹楚!

『貳』 水污染監測主要包括哪些

水污染監測系統是對公共水域或污染源水污染狀況進行監視的裝置系統。它一般由取樣、測試和信號處理三部分組成。取樣可通過采樣器採集水樣送測試或將感測器與采樣器一起直接安裝在水體中完成。水污染監測系統監測參數通常有水溫、流速、流量、pH值、電導率、溶解氧、銨離子、氰離子、硝酸根、COD、TOC等。感測器隨測試的參數不同而不同。如溶解氧採用隔膜式原電池或極譜式感測器;pH採用玻璃電極感測器;氨和氰離子採用電極感測器等。信號處理部分主要完成數據採集、傳輸、顯示、記錄、貯存等功能。水污染監測系統分人工監測和自動監測兩類。自動監測系統可連續自動進行監測、信號處理和傳輸。它一般安裝在人群生產、生活有重要影響的水體,其運轉和維護費用亦較高。

『叄』 水污染的監測生物有哪些

浮游生物,水生微生物,大型底棲無脊椎動物、硅藻、小球藻等。版利用指示生物可以對水體權污染程度作出綜行慎合判斷並進行定性分析,但應注意,生物種類和數量分布也和其他條件如地理、氣纖帶豎候以毀大及水體的底質、流速、水深等因素有關。

『肆』 水質環境監測方法有哪些

1
顏色與透明度

水體根據污染物成分不同顯示出各種顏色。常規水質檢測主要根據水質顏色來推測出水中雜質的種類與數量。比如:粘土使水成黃色,硫化氫氧化析出的硫可以使水呈藍色,各種水藻分別呈現出黃綠色以及褐色等。而水質的透明度表明水中雜質對透明光線的阻礙程度。如果透過水層腐蝕一方面白色或者黑色相見的圓盤,並調節圓盤深度直到能看到為止,這個時候圓盤所在的深度與位置標明其透明度。因此,可以通過標明的透明度來判斷水質的狀況。
2
微量成分

水質的微量成分主要以水質檢測儀器來分析。其中主要包括原子吸收光譜法,氣、液相色普法等離子發射光譜法。系統了解各種水質指標的含義具有非常關鍵性意義。對於任何水生生態系統環境都是通過嚴格選擇的指標進行檢測分析結果的。總之,水質的微量成分必須通過這些儀器進行檢測。
3
氧化還原與電化學法

常規水質檢測方法中最典型的就是氧化還原與電化學方法。有水的電導率,氧化與還原電位以及包括PH在內的離子選擇電極的各種指標,比如許多金屬離子等。多為溶解量以及氯離子含量為指標。
4
加熱與氧化劑分解方法

該方法主要將含有生物體在內的有機化合物以及分解時候產生的二氧化碳的含量或者分解時候消耗氧氣的含量等作為水質檢測的指標。
5
溫度與中和方法

其中溫度是最常用的水質檢測方法之一。因為水的許多物理特徵以及水中進行的化學過程中與溫度都息息相關。水源不同,其溫度也不同,但是地表的溫度與當地氣候條件有關,其變化范圍在1—30℃,而海水的溫度變化范圍在2—30℃;中和方法主要包括水體的酸度或者鹼度進行水質檢測。
6
固體含量

天然水中所含物質大部分屬於固體物質,經常有必要測定器含量作為直接的水質檢測標准,各種固體含量標准可以分為三類:其一,懸浮性固體。將水樣過濾之後殘留物烘乾之後殘存的固體物質量,也就是懸浮物質的含量。其二,總固體。水樣在一定溫度下可以蒸發乾燥殘存的固體物質總量,這可以作為常規水質檢測標准之一。其三,統計性固體。溶解性固體主要包括榮譽水的有機物質以及無機鹽,總固體含量是懸浮固體與溶解性固體之和。另外,各種固體含量的測定都是以重量進行的,測定的之後蒸干溫度對結果的影響非常大。因此,在一般情況下,不能得到滿意水質檢測結果,該水質檢測方法的結果不夠精確。

『伍』 我國水污染情況及監測方法簡述

(1) 污染源煙塵(粉塵)在線監測儀 用於在線監測污染源煙塵、工藝粉塵排放量(濃度或總量),包括測量相關參數:流量、O2、含濕量、溫度等,是實現污染源排放總量監測的必備監測儀器。 (2) 煙氣SO2、NOx在線監測儀 用於在線監測煙氣中SO2、NOx含量,通過流量測量,實現總量監測。 (3) 環境空氣地面自動監測系統 該系統用於空氣質量周報、日報監測,主要監測項目有:SO2、NOx、CO、O3、PM10等。 (4) 酸雨自動采樣器 自動採集降水樣品,以便測定降水的pH值。 (5) PM10采樣器 用於採集環境空氣中空氣動力學當量直徑10μm以下的顆粒物。 (6) 固定和攜帶型機動車尾氣監測儀 用於測定機動車排放尾氣中CH、CO等含量。 2、污染源和環境水質監測儀器: (1) 污染源在線監測儀器 污染物排放的總量監測要求濃度與流量同步連續監測,在線測流和比例采樣是總量監測的基本技術手段,對於重點污染源還需要配備在線監測儀器。 (2) 流量計 用於規范化的明渠污水排放口流量的在線連續監測儀器。 (3) 自動采樣器 用於污染源排放口具有流量比例和時間比例兩種方式的在線自動采樣裝置。 (4) 在線監測儀器 用於工業污染源或污水排放口的在線測分析儀器。監測主要項目有:COD、TOC、UV、NH4+-N、NO3-N、氰化物、揮發酚、礦物油、pH等,應具有自動校正和自動沖洗管路功能。 (5) 環境水質自動監測儀器 用於地表水環境質量指標的在線自動監測儀器。水質自動監測項目分為水質常規五參數和其它項目,水質常規五參數包括溫度、pH、溶解氧(DO)、電導率和濁度,其它項目包括高錳酸鹽指數、總有機碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP)及氨氮(NH3-N)。 (6) 總有機碳(TOC)測定儀 總有機碳(TOC)是反應水體有機物含量的指標,可用於污染源或地表水的監測。 3、攜帶型現場應急監測儀器 攜帶型現場應急監測儀器,用於突發性環境污染事故監測,其主要特點為小型、便於攜帶及快速監測。 (1) 攜帶型分光光度計 用於現場監測的攜帶型分光光度計,測試組件一般包括氰化物、氨氮、酚類、苯胺類、砷、汞及鋇等毒性強的項目。 (2) 小型有毒有害氣體監測儀 用於現場有毒有害氣體監測的小型攜帶型儀器,主要監測項目有CO、Cl2、H2S、SO2及可燃氣監測等。 (3) 簡易快速檢測管 用於快速定量或半定量檢測水中或空氣中有害成分的現場用簡易裝置,主要監測項目有CO、Cl2、H2S、SO2、可燃氣、氨氮、酚、六價鉻、氟、硫化物及COD等。 4、電磁輻射和放射性監測儀器 (1) 全向寬頻場強儀 用於測量某頻率范圍內的綜合電磁場強。 (2) 頻譜儀 用於測量不同頻率電磁輻射的場強及譜分布。 (3) 工頻場強儀 用於測量50HZ工頻電磁場強度。 (4) 大面積屏柵電離室α譜儀 測量環境介質中α放射性核素的濃度。 (5) 全身計數器 用於監測職業工作者或公眾的全身污染情況。 (6) 環境輻射劑量率儀 用於監測環境貫穿輻射水平。 四、重點研究的環境監測儀器和環境標准樣品 1、環境遙感監測系統。用於監測大范圍的環境污染狀況與生態環境狀況。如監測河上、海上溢油;監測各排污口排污狀況;遠距離監測污染源煙塵、煙氣排放情況以及發生赤潮的面積、程度等。實現環境預報監測。 2、有機污染物自動連續監測系統。 3、光化學煙霧監測系統。 4、有機物環境標准樣品(①揮發性鹵代烴混合標樣,②揮發性芳香烴混合標樣,③多環芳烴混合標樣,④苯胺類混合標樣,⑤酞酸酯類混合標樣,⑥有機磷農葯混合標樣,⑦有機氯農葯混合標樣,⑧含N、含P的有機農葯混合標樣,⑨半揮發性有機物混合標樣,⑩揮發性有機物混合標樣)等。 5、PM2.5采樣器。 五、 發展環境監測儀器的政策措施 1、發展環境監測儀器及其設備是實現監測技術現代化,為環境保護和經濟可持續發展提供准確信息的重要保證,國家鼓勵研製開發和生產國家所需的監測儀器設備。 2、加強對環境監測儀器的開發和生產的宏觀引導,加強對環境監測技術、監測儀器發展趨勢的調查研究,適時制訂環境監測儀器的發展規劃和技術政策,明確環境監測的的需求和方向,指導和規范環境監測儀器的發展。 3、加強環境監測儀器的標准化工作。環境監測儀器是環境監測工作的物質基礎,為保證環境監測數據的科學、准確、可比,應加強環境監測儀器標準的制訂工作。將環境監測儀器標准納入環境保護標准體系,與環境監測規范、環境分析、檢測方法的制訂工作統一規劃,協調進行。通過制訂統一的標准引導環境監測儀器的技術進步。 4、加強對環境監測儀器的監督管理,建立一批具有良好的技術基礎和權威性的技術中介機構,對環境監測儀器的技術水平和質量狀況進行檢測,並向社會公布。對在環境監測中用於執法監測的環境監測專用儀器實行「准入」制度。 5、加強環境監測儀器的技術創新工作,加大對環境保護工作急需的監測技術的科研投入,把環境監測技術的開發列入環境科研重點領域。藉助國家各種扶持政策,推進環境監測儀器的產業化和技術升級。 6、促進監測儀器科研與生產結合,鼓勵環境監測儀器生產企業、大學和科研機構採取多種方式開展技術合作,加快環境監測技術的成果轉化。 7、走引進、消化、吸收和國產化的道路。對我國目前生產技術落後,國外已有先進的成套技術的監測儀器,鼓勵引進國外的關鍵技術,合資生產,再逐步實現國產化。 8、利用市場調控手段,促進環境監測儀器生產企業的重新組合,逐步改變監測儀器生產技術薄弱、投資分散、低水平重復、市場競爭力低的狀況,實現適度規模化集約化生產,形成一批監測儀器生產的骨幹企業。 9、根據環境監測能力建設規劃,制訂環境監測工作的相應法規,逐步在一些大中城市建立區域性的環境質量和污染源監測的自動化網路系統。通過組織實施環境監測自動化網路建設的示範工程,帶動自動化環境監測網路系統的形成。擴大環境監測儀器設備的市場需求。 附:環境監測儀器分類 附件: 環境監測儀器分類 按使用領域環境監測用主要儀器設備分以下幾類: 1、空氣質量與污染源廢氣監測專用儀器: TSP采樣器(大、中流量) PM10采樣器(大、中流量)* PM2.5采樣器** 粗(PM2.5-10)細(PM〈2.5)顆粒物雙道采樣器 空氣顆粒物分級采樣器 粉塵采樣器 酸雨自動采樣器* 氣體采樣器 氣體監測儀(SO2、NOx、CO、O3、HCl、Cl2、CH等) 環境空氣地面自動監測系統* 煙塵采樣器 煙氣采樣器 煙塵在線自動監測系統* 煙氣SO2在線自動監測系統* 煙氣NOx在線自動監測系統* 煙氣參數O2、濕度、壓力、流速等在線自動監測系統 區域(如機場、交通干線、工業區)及重點污染源(如電廠、冶煉廠、建材廠的煙囪)連續監測系統**汽車尾氣監測儀* 光化學煙霧監測系統** 2、環境水質與污水監測專用儀器: 水質采樣器 污水采樣器 COD測定儀 BOD5測定儀 油份濃度儀 溶解氧測定儀 色度計 濁度計 鹽度計 總有機碳(TOC)測定儀* 總氮測定儀 總磷測定儀 氨測定儀 氰化物測定儀 游離氯測定儀 環境水質的自動監測系統* 污水測流和在線連續監測系統* 有機污染物自動連續監測系統** 3、環境污染事故應急監測儀器: 攜帶型氣相色譜儀(帶PID檢測器,可在野外現場監測大部分有機污染物) 車載式X射線-熒光光譜儀(可用於土壤、固廢現場金屬污染調查) 車載式GC_MS儀 攜帶型分光光度計* 有毒有害氣體監測器(Cl2、CO、可燃氣、CH4、苯系物等)* 報警裝置(CO、CH4、Cl2、H2S、汽油泄漏等) 簡易快速檢測管* 快速BOD測定儀 攜帶型溶解氧測定儀 流動監測車 4、其它要素監測儀器 雜訊監測儀 雜訊自動監測系統 振動監測儀 場強儀* 全向寬頻場強儀* 寬頻電磁場強儀* 工頻場強儀* 大面積屏柵電離室α譜儀* 全身計數器* 環境輻射劑量率儀* 生態環境的遙感遙測系統 環保治理設施、監測儀器運行狀態監視儀 5、實驗室通用分析儀器及其設備 (1) 光學類儀器: 可見分光光度計 紫外分光光度計 熒光分光光度計 火焰光度計 原子吸收分光光度計 原子熒光光度計 等離子發射光譜儀 X-射線熒光光譜儀 (2) 電化學儀器: pH計 離子計 電位計 示波極譜儀 陽極溶出儀 庫侖儀 電位滴定儀 電導儀 (3) 色譜類儀器 離

『陸』 水質污染的生物監測員如何檢測

在自然界,幾乎所有的魚類和水中軟體動物,對水體環境的變化,都能做出相應的行為反應。如今,它們的這種「特異功能」,逐漸為環保科學家所利用,成為監測水質生物監測員。

說魚也會「咳嗽」,許多人一定十分驚奇。其實,生活在水中的絕大多數魚兒與人類一樣,在受到外界環境的不良刺激時也會「咳嗽」起來。不過,魚兒「咳嗽」一般來說並不是由於傷風感冒,而是它們正常換氣周期的停頓。通過「咳嗽」,魚兒可以清洗掉積聚在自己腮耙表面的污泥雜質,以保持面部清潔衛生,就像人們每天都要洗臉一樣。因此,魚類學家將這一現象稱之為「凈腮」動作。

科學家們近來發現,魚類的「咳嗽」次數與水體的污染程度有關。當水中的污染物,如金屬、農葯、工業廢油和廢水等超過一定的含量時,魚兒就會「咳嗽」,而且,隨著污染物濃度的增加,魚兒的「咳嗽」次數也成正比例上升。例如,大西洋幼鮭在清潔的水域里,顯得優哉游哉,可是,一旦它游入含有較高濃度的金屬銅或鋅等污染的水體中,便會立即「咳嗽」不止。因此,魚類的「咳嗽反應」已成為生物監測水體污染的又一新的標志。科學家們現已利用魚口一張一閉的肌肉活動所產生的微弱電場,通過高靈敏度的電極與計算機相連的放大器,成功地繪制出上百種魚兒「咳嗽」頻率與水體污染程度的關系曲線。根據魚的「咳嗽」狀態和查閱分析「關系曲線」,便可隨時掌握水質污染的情況。英國泰晤士河上的「水監站」,就是選用鮭魚來「擔任」水質監測員工作的。十幾年來,科學家一直是根據這些忠實可靠的「水監員」報告的水質情況資料,來防治河水污染的。

牡蠣牡蠣是一種海洋軟體動物,有左右兩片貝殼,一面大而隆起,另一面小而平整,以附貼於岩礁或其他物體上生活。牡蠣肉味鮮美,富含糖原及維生素,是人們喜愛的海鮮食品。每隻牡蠣每天都利用差鎮兄自己的身體組織過濾大量的海水,從而吸收海水裡的藻類食物。當它感到水質污染達到危險程度時,便會自動關上兩片體殼。舒爾頓和他的助手就利用牡蠣的這種自然反應,設計了一套水質污染監測裝置。他們在牡蠣的兩片殼上裝上監測器,用導線把虛襲監測器連到電腦上去,電腦預設了程序,每當牡蠣殼自動合上,就會發出警報,顯示水質有問題。接著,他們提取牡蠣樣品,分析其組織里積聚的化學物質,從而進一步監測水質污染的程度。

現在,這套「牡蠣污水監測器」已開始批量生產,每套售價為1.25萬美元。盡管價格不菲,但荷蘭、英國和美國的環保機構紛紛引進,將其應用於自來水公司和養魚場水質的早期預報,以及用來對於排出工業廢料的企業在意外污染了海水時,能快些作出反應,以便及時採取有效的對策。

幾年來,法國的一些自來水公司大膽啟用鱒魚充當水質「監測員」。據了解,其預報水質污染的准確性旅中並不亞於超微量化學分析儀。

鱒魚鱒魚和大多數硬骨魚類一樣,有發達的嗅囊,其內表面的上皮細胞具有嗅覺功能。嗅細胞的神經纖維到達嗅球,與嗅球中的神經細胞的樹狀突相聯系。當嗅覺組織受到某些化學污染物刺激時,嗅球的電子活性就會發生變化,人們根據這種電信號,便可直接探測飲用水中某些化學污染物。

而非洲奈及利亞的狗魚,不但有著靈敏的嗅覺,能辨別出混雜在飲用水中的極微量的有害物質,而且,它那條敏感的長尾巴,能自由自在地在水中游來盪去,並具有放射電脈沖的功能。當人們通過相同間歇時間放進新鮮活水去檢驗水質時,狗魚就會根據嗅到的水質污染的程度不同,而發出不同頻率的電脈沖,通過專用放大器的作用,會產生一種聽得見的噼啪響聲。當聲音的頻率為400~800赫茲時,表明水質清潔,符合飲用衛生標准;當頻率下降到200赫茲甚至更低時,表明水中污染物含量過高,不宜飲用,這時供水站信號盤上發出預防性警報,提醒工作人員採取緊急措施。

在德國,擔此重任的卻是會發電的象鼻魚。環保科學家根據象鼻魚在不同污染程度的水中發出的電脈沖大小不同的特點來監測水質,十分靈驗。最近,他們又開始在下水道的污水裡放養鱂魚,不僅能吃掉下水道、陰溝里的蚊子幼蟲和其他微生物,還能起到「凈化器」的作用,消除地下污水那難聞的氣味。

『柒』 水質污染監測哪裡好

我的凈水器好像就有水質監測的功能,是一目科技的,水質監測技術是被國家認可的,有ISO9001質量管理體系的認證

『捌』 檢測水污染除了環保局哪還能檢測

你好,還有自來水廠,污水處理廠,疾控中心,水文局等都可以檢測。現在也強制要求自來水廠和污水處理建立水質檢測實驗室。所以都可以檢測。檢測按項目來算,一般來說檢測單相費用在5-100不等,其次還有開機費也是基本每種儀器幾十塊不等,具體要看各單位怎麼定價的。關鍵看檢測多少個項目,主要是污染源是什麼等問題都要弄清。飲用水全分析項目有106項目 地表水檢測和污水檢測項目稍微少一些。地表水檢測常規項目大概也有29個項目吧,如果全分析更多。

『玖』 水資源污染的監測

(1)無機污染的監測

被無機鹽污染的水,由於離子濃度增高,使其電阻率降低。一般來說,地下電阻率與介質孔隙的連通性、孔隙中是否有液體以及液體的電阻率有關。如果孔隙的大小和連通性基本不變,而液體的電阻率只和污染有關,用電法就可以確定污染的范圍和程度,通過電測深和時間域電磁法可以確定污染的垂向分布,而通過電剖面法和頻率域電磁法可以確定污染的橫向范圍,用電(磁)測量比只用鑽探成本低、效率高。此外,電(磁)測井也是一種輔助手段。

應用地面電法監測污染的基本條件是:污染水與非污染水電阻率有明顯差別,埋藏不太深,污染水體有一定的厚度,地表物質電性比較均勻。工作時可先用電測深或時域電磁法確定污染水體頂底板深度,然後按一定系統進行固定極距的電剖面或固定裝置和頻率的頻域電磁測量。電法一般都要與少量監測井互相配合,解釋時利用地質、鑽探和其他地球物理資料。對工礦廢水污染的監測是受到廣泛關注的問題,利用地球物理方法對工礦廢水進行污染監測有許多成功的實例。

圖9.1用電法監測工廠廢水對岩溶的加速作用

工廠的廢水排入地下,不僅污染水源,而且在某些地區還加速地下岩溶的發育過程。例如在蘇聯的奧卡河沿岸有一個大的化工廠生產硫酸,酸性廢水滲入地下,溶蝕了石膏質的岩石,在這些岩石中形成了岩溶洞穴,老洞穴不斷加大、新洞穴不斷出現,連續成地下通道,沿著這些通道,溶解的物質流入奧卡河,造成河水污染。通過地面電法測量和河水電阻率測量可以圈定岩溶水的通道位置,並且評價岩溶作用隨時間的變化。從圖9.1中時間t1和t2兩次觀測的視電阻率曲線可以看出,低電阻率的范圍加寬,是溶洞變寬的結果。河水電阻率測量表明,被溶解物質的流入量明顯增加(低電阻率面積擴大)。通過上述測量確定了廢水污染的范圍和程度,以便採取必要的措施。

礦山和油田廢水也是水資源的重要污染源,例如在美國有成千上萬口已經廢棄的、封閉不好的油氣井,由於二次回採而使產油層產生過壓,這些井會使注入油田的鹵水沿鑽孔向上運移而進入淺部的飲用水含水層。在俄克拉荷馬州林肯縣產油的普魯砂層附近曾利用可控源音頻大地電磁法來圈定鹵水的污染。從 20 世紀 30 年代就開始從普魯砂層採油,從 50 年代開始注入鹵水來提高回採率。瓦穆薩組是該區飲水的主要水源層,淡水層的底部深度變化於 40 ~ 135m 之間,固溶物總量低於 500mg/L。1979 年所打的試驗井表明在油田上含水層的鹵水含量異常高。在該區選出的一些部位按一定網格開展了可控源音頻大地電磁法,圖 9. 2 是一口廢井附近典型的視電阻率擬剖面,它表明深部的良導物質向地表運移,其他一些測線上也檢測到另外一些污染體。根據地球物理結果所打的兩口試驗井的 Br/Cl 比值表明,瓦穆薩組的污染源確實是普魯砂層的鹵水。

圖 9. 2 廢注水井附近的視電阻率等值線圖

(2)有機污染的監測

地下水有機污染的種類較多,其物性特徵不盡相同,探測難度較大。來自煉油廠、化肥廠、制葯廠等排放的廢液多為有機污染,它們在自然環境下不易降解,化學需氧量(COD)、總有機碳(TOD)等指標較高。多數情況下有機污染物與水是非混溶的。輕非水相液體污染物(LNPAL)集中在地下水的表層,而重非水相液體(DNPAL)污染物集中在地下水的底部,這使地下水不同程度地混雜了有機雜質,引起地下水在物理性質和化學性質上的變化。這樣可以根據不同的物理性質(化學性質)選取不同的地球物理方法。

20世紀90年代加拿大和美國的學者在加拿大安大略省開展了一項針對乙烯(C2Cl4)的試驗研究。乙烯用於服裝乾洗和金屬清洗,僅1986年美國就生產乙烯12×108L。乙烯的特點是密度大,在水中下沉,不太受地下水橫向流動的影響。雖然乙烯的溶解度(200mg/L)低,但仍然比世界衛生組織規定的飲水標准(0.01mg/L)高幾個數量級,每排放1L乙烯最終可污染1000×104L的地下水。試驗場地面積9m×9m,周圍用鋼板打入地下,穿過3.3m厚的地表含水層進入下伏半隔水層,有效地隔斷場地內外的水力聯系。通過鑽孔向場地內注入770L乙烯,在圍繞注入孔的9個監測孔內進行中子、密度和感應測井,還定期測地面和井地電阻率。探地雷達工作頻率200MHz,300MHz,500MHz,900MHz,沿測線進行測量。地球物理監測開始於注液前幾天,注液延續了3d,注液後觀測38d,第一個星期每8h觀測一次,以後時間逐漸加長。隨後採用表面活化劑清除乙烯,再監測清除的過程。在中子測井曲線上,由於氯俘獲中子,出現明顯的負峰,如圖9.3(a)所示,從電阻率異常的變化上則可以看出乙烯隨時間的運移,如圖9.3(b)所示。探地雷達測量表明,注入的乙烯先在注入點下1m深左右的界面上匯聚,然後沿該界面向兩側擴散。

圖9.3注乙烯後參數變化

地面加油站儲油罐和地下儲油設施普遍存在腐蝕和泄漏現象,難以發現。北京、沈陽、西安、成都均發生過此類事故。發生在北京地區某加油站的一次漏油事故中,由於污染區面積較大,致使自來水廠停水和地下施工停工。國外此類事故更多,據報道美國對21萬個加油站調查發現,在20世紀70年代以前建設的加油站幾乎都有滲漏,其中1.8萬個已對地下水造成污染。油氣滲漏的檢測技術較多,其中烴類檢測技術(油離烴)、探地雷達技術,能現場實時給出檢測結果,且快速、方便;吸收烴乙烷、熒光光譜法探測精度高、結果可靠。圖9.4和圖9.5分別是北京市某加油站滲漏污染范圍的游離烴CH4和吸附烴C2H4檢測效果圖。

圖9.4北京某加油站滲漏污染范圍的游離烴CH4檢測效果圖

圖9.5北京某加油站滲漏污染范圍的吸附烴C2H4檢測效果圖

石油污染頗為常見,已有許多利用地球物理方法探測石油污染的實例。例如利用探地雷達探測石油污染、用常規的直流電法和電磁法有可能探測石油污染。石油進入地下介質的孔隙系統後可使其電阻率明顯增高。研究人員利用地面低頻電磁或電阻率成像方法追索到幾十至幾百米深處的石油污染。例如在美國俄克拉荷馬城的Carlswell空軍基地,利用鑽孔EM測量數據作出地下電阻率三維分布圖像,推斷出石油污染的位置,據此所打的鑽孔證實了高阻區域與油污染吻合。

圖9.6屏蔽體法的室內試驗和數學模擬結果

浮在潛水面上的高阻油層對電法測量來說會產生屏蔽作用,因此研究人員提出了「屏蔽體」法(SB)。屏蔽體法是一種井地電法,一個供電電極置於污染層之下,用於確定污染層的范圍。室內模擬和數學模擬的結果如圖9.6所示。圖(a)為室內測得石油污染帶上的電位值V(mV);圖(b)為數學模擬計算的電位值V(mV);圖(c)為數學模擬計算的電位梯度ΔV(mV/m)。室內模擬在電解質槽內進行,數學模擬採用有限元法。在野外試驗中採用了電測深和屏蔽法兩種方法,其目的是確定石油污染的范圍,污染層厚度0.2m,深5.7m,賦存於7m厚的第四系礫-砂沉積中,下伏不滲透的白堊系沉積。電測深AB/2最大為50m,在AB/2=15m時沿一些測線出現了電阻率的升高,為污染帶的響應,但最高異常值僅達背景值的15%,難於斷定污染帶的橫向范圍,而屏蔽法顯示了污染帶的范圍比電測深要清晰得多,地球物理野外測量結果已被監測孔證實。

澳大利亞CoffeyPartners公司曾提出,用探地雷達和低頻電磁法探測石油污染有一定的困難,只有頻率在30kHz~5MHz間的電磁波法效果最好。當頻率為1.2MHz時,通過土壤和風化岩石的最大探測深度約30m。在南澳的一個大型柴油機車加油站發現在終端泵站和加油點之間有明顯漏油。開始用EM31電磁儀作剖面測量和探地雷達探測均未奏效,後改用GRC-2儀器作無線電波剖面法,其垂直發射線圈和水平接收線圈沿剖面移動,兩者保持零耦合狀態,測量垂直磁場強度,線圈距在工作期間保持不變。結果在柴油污染范圍內測出明顯垂直磁場強度低值異常,並經鑽探和槽探證實。

總之,地下水有機污染濃度較低,物理化學性質上的變化較小,監測難度大,必須採用高解析度、高密度的方法以及應用地球物理的綜合解釋方法技術。

(3)地下水污染路徑的動態監測

以河北滄州為例。河北滄州地處濱海平原,該區以沖積-湖積的粉細砂鬆散岩層為主,並夾有多層海積層。自上而下共有五組含水層,且咸、淡水交替出現,地下水含氟量較高(2~7mg/L),地下水補、經、排條件差,地下水循環交替作用緩慢,垂向補給逐漸被側向補給所代替。由於集中開采地下水,使得滄州地下水失衡而形成巨大的地下水漏斗(圖9.7)。

圖9.7滄州漏斗Q2含水組水位下降剖面圖

滄州漏斗的形成給地下水資源的開發、利用帶來了嚴重的問題,尤其是地下水嚴重污染。由於漏斗的形成,加速了地面污水向地下水的倒灌,使地下水造成污染,同時稠密的機井給地表(淺層)污水、鹹水和淡水層形成的污染通道,使所利用的含水層遭受不同程度的污染。利用地球物理方法,如用直流電法和探地雷達,在地面監(遙)測地下水漏斗的動態變化、監測地面上工業和生活污水向漏斗遷移的路徑,從污染源和污染路徑上卡住污染物對地下水的污染。

(4)井中多個含水層之間交叉污染的監測

已經廢棄的工業用井和供水用井,以及一些設計得不適當的監測井穿過多個含水帶,使得地下水流系統「短路」。如果其中有的含水層已被污染,便會產生水層之間的交叉污染。美國地質調查所和美國環境保護署合作在賓夕法尼亞州東南部三疊紀斯托克頓組地層中利用地球物理方法研究了廢棄井中多個含水層之間的交叉污染,測量了井內的垂向水流,取樣並分析了井中的液體。所使用的地球物理方法包括井徑測井、液體電阻率測井、液體溫度測井、自然伽馬測井和單點電阻測井。在16個鑽孔的45~143之間進行,用以劃分岩性、地層,圈定了含水裂隙和井液垂向運移帶,測量了垂向液流,確定了井液的運移方向和速度。

(5)地表水污染治理中的地球物理工作

在杭州西湖換水過程中曾經成功地應用了地球物理方法。西湖由於常年污染,湖水的水質和透明度日益變差,市政府決定開鑿隧道引錢塘江水更換西湖湖水。為了解江水進入西湖的運移和分布情況、換水的進度和效果,利用電阻率法在換水過程中及其前後進行了動態和靜態觀測(圖9.8)。

在換水之前對江水和湖水的電阻率進行了測量,江水的電阻率變化范圍為81~93Ω·m,平均為88Ω·m。西湖由五個相互連通的湖泊組成,其中電阻率最低的變化范圍為55~60Ω·m,平均為57Ω·m,最高的變化范圍為69.5~75Ω·m,平均為72Ω·m。這是利用電阻率法監測換水過程的基礎。水電阻率觀測比例尺為1∶5000,線距200~400m,整個湖面均勻發布20條測線。觀測儀器為測井全自動記錄儀,安裝在電瓶驅動船上,用七心電纜連接電源、探測器和自動記錄儀。探測器為井液流體電極系,固定在水深約70cm處,換水期間每天沿各測線連續探測水的電阻率一次。根據觀測結果,可以得出江水進入西湖後逐日的擴散范圍、水流的主要方向,指導了換水工作的進行。同時發現了一些原來未發現的污染源。

(6)地下水污染防護中的地球物理工作

地球物理方法也可用來監測有機化合物污染的治理過程。美國能源部執行了一項「非乾旱區土壤和地下水易揮發有機化合物綜合示範計劃(VOC-NAS)」,向地下注入甲烷與空氣的混合物,作為新陳代謝的碳源,以繁殖一種微生物,使三氯乙烯降解。混合物注入地下後,在運移的途徑上,由於置換了地層水,使電阻率升高,因而可以通過地下(井間)電阻率層析使運移的途徑成像。電阻率層析是在5個鑽孔之間進行的,每一孔內有21個電極,從地面到61m深度等距發布,兩孔之間的地面有4個電極。結果發現,注入氣體流動途徑為復雜的三維通道網,有些通道延伸到距注入井30m以外,這些通道在幾個月過程中並不穩定,不斷有新通道出現,氣體注入通道的電阻率隨時間而增大。影響微生物繁殖的其他因素還包括大氣降水和來自地表的水溶養分。所以,在另一組試驗中,水從地面滲入地下並作出滲入前和滲入過程中某一瞬間電阻率差值的圖像,這些圖像表明,水的入滲也是限於具有三維結構的狹窄通道,水流受地層滲透率變化(砂和泥的分布)的控制,不過水流通道隨時間的變化小。這些通道在圖像上表現為低阻帶。

圖9.8西湖初次換水混合流推進圖

美國桑迪亞國家實驗室提出一種不盡相同的治理方案,並在南卡羅萊納州的一個場地進行了試驗。該場地也被揮發性的三氯乙烯和四氯乙烯污染。為了治理污染,打了兩口水平井,由潛水面以下的井注入空氣,而由上面的另一口井抽取污染物,當空氣通過地下孔隙時溶解揮發性污染物,再被上面的井抽出。空氣在地下的分布會直接影響治理的范圍並且影響如何對注入氣流進行調節。因此,桑迪亞實驗室利用監測井井間地震數據,根據注入氣體飽和度變化引起的地震波速變化了解空氣的分布。為能提高解析度,選用井間地震層析成像方法,既減少近地表雜訊的影響及與近地表物質有關的衰減,又使震源和檢波器更接近目標,減少高頻波的能量損耗,高頻波波長短而具有更高的空間解析度。為此,在空氣注入前後都作了S波和P波層析。S波震源為頻率掃描氣動可控震源,用井中三分量檢波器。震源和檢波孔相距27.4m,孔內測點垂向距離1m。

捷克的一家發電廠也進行過類似的監測,他們為了檢查粉煤灰堆放池的施工質量,在未敷設防滲層之前先在池底埋設若干條平行長導線作為檢測用的供電電極,然後在其上敷設防滲層。施工結束後向池內放水,將設置在防滲層下的長導線作為供電線路的一個極,另外一個極置於無窮遠,在小船上用單電位電極進行測量,在池邊用經緯儀測量定位。如果測到高電位異常,即為防滲層破漏處,發現率為94%。

『拾』 檢測水污染的指標

水污染常規指標是反映水質污染狀況的重要指標,是對水質監測、評價版、利用以及污染治理的權主要依據。其主要指標有:臭味、水溫、渾濁度、pH值、電導率、溶解性固體、懸浮性固體、總氮、總有機碳(TOC)溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、化學需氧量(COD)、細菌總數、大腸菌群等。

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