中宁石空工业园区地下水锰污染评价及其水环境影响预测研究

摘要

中宁石空工业园区是宁夏回族自治区“十大特色园区之一”,为中宁县经济、社会的发展做出了巨大贡献。然而工业的迅速发展随之也带来一系列的环境污染问题,企业减排措施不到位、废弃物处置不当、排污措施不合理、风险意识缺乏以及管理不善等都会造成环境的恶化。重金属污染是研究区内目前存在的主要环境问题之一,本文在详细查明工业园区水文地质条件、水环境污染现状的基础上,建立了研究区地下水流与水质模型,并分别对现状排污条件和突发事故条件两种情况下的锰污染扩散情况进行了模拟预测。此外,还采用人体健康风险评价模型对研究区水质状况进行了风险评价。经过以上研究,得出主要结论如下:
　　(1)研究区潜水含水层主要由第四系冲积砂卵砾石层组成,厚度6.08-28.02m之间,含水层厚度由南到北逐渐变薄,地下水埋深一般1-5m。
　　(2)研究区地下水的主要补给来源是渠系渗漏及灌溉入渗补给,其补给量占地下水总补给量的76.95％,其次还有大气降水入渗补给、侧向径流补给和张裕沟渗漏补给;地下水的主要排泄方式是径流排泄和排水沟排泄,其排泄量占到了总排泄量的82.24%,其次是潜水蒸发、人工开采、张裕沟排泄。
　　(3)研究区地下水存在较为严重的污染问题。其中,总锰、亚硝酸盐氮、总硬度、溶解性总固体超标情况最为严重,超标率分别为45.2%、35.5%、35.5%、32.3%。其次硫酸盐、氨氮、氟化物、硝酸盐氮也有一定程度超标,超标率分别为25.8%、25.8%、22.6%、6.45%。且值得注意的是,多组分在张裕沟附近有较为明显的富集现象。
　　(4)采用美国EPA健康风险评价模型计算并评价了区内由于饮水所致的人体健康风险。评价结果表明每年每1百万人中会有138人由于饮用该地下水而致癌,研究区内石空镇、西黄庄、谢庄以北至张裕沟一带以及以李营为中心的整个东部地区为高风险区;研究区西南部、南部至黄河区域为低风险区;整个研究区内高风险区的面积约占一半。
　　(5)采用VisualMODFLOW建立了研究区地下水流与水质模型,对研究区重金属锰污染进行了预测。在各条件不变情况下,随着模拟时间继续延长,锰污染范围持续扩大。但在未来10~20年,随着时间的延长,污染范围随时间增大的幅度逐渐变缓,而未来30年~40年后,水质基本处于稳定状态,污染范围基本不随时间变化。稳定后污染范围在张裕沟以东约700m,以西1500m,南到黄河,北至天元锰业排污口。
　　(6)分暴雨冲毁渣场和渣场渗漏两种情况对地下水锰污染进行了预测。暴雨将渣场冲毁后,当废渣浸出液浓度小于土层吸附平衡浓度时,其对下游平原区地下水造成的危害程度不会太大,但如需恢复整个地下水水环境状况,需要几年的时间。当废渣浸出液浓度大于土层吸附平衡浓度时,一旦废渣场被冲毁,其对下游平原区地下水造成的危害程度将非常严重,且需要至少几十年的时间才能基本恢复地下水环境状况。废渣场渗漏引起的污染物扩散速度较慢,因此只要对渗漏情况及时发现,及时处理,不会造成太严重的后果。

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第一章 前言

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及技术路线

第二章 自然地理与地质概况

2.1研究区位置

2.2地形、地貌和地质概况

2.3气象水文

2.4人口、资源与经济

第三章 环境水文地质条件

3.1区域水文地质条件

3.2研究区潜水含水层水文地质条件

3.3地下水补径排条件

3.4地下水化学

第四章 地下水环境现状调查与评价

4.1地下水环境现状调查

4.2地下水水质评价标准

4.3地下水水质现状评价

4.4人体健康风险评价

4.5研究区存在的主要水环境问题

第五章 地下水非稳定流数值模型

5.1水文地质概念模型

5.2数学模型

5.3数值模型

5.4模型的求解方法

5.5模型校正与检验

5.6模型均衡结果分析

第六章 地下水水质模拟及锰污染预测

6.1水质概念模型

6.2水质数学模型

6.3数值模型

6.4模型求解

6.5地下水锰污染现状的模型分析及预测

6.6 突发情况下地下水锰污染预测

6.7地下水锰污染的防治措施

第七章 结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢