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水文地质
地下水污染评价的要求
包括两方面内容:地下水污染评价与地下水质量评价。污染评价必须首先确定背景值,然后用现状地下水中污染物实际浓度与背景值比较。质量评价则是将现状地下水中某成分实际浓度与某一标准值进行比较。
1.寻找未污染区,确定背景值
在确定背景值之前,应首先剔除异常点。剔除方法有散点图法、平均值加标准差法等,以确定未污染区。
1)散点图法。先把某些特征量的取样值点在散点图上,宏观地剔除离群的最大或最小值,以便去掉可能的污染值及异常值。特征量的平均值加减三倍标准差可作为异常值的上、下限,大于或小于此值的样品均可作为异常剔除。这就是平均值加标准差法。经异常剔除后,可采用如下方法确定背景值。
2)平均值法。以样品某组分的算术平均值作为该组分的环境背景值。背景值应为一个范围值,用平均值加减一个标准差作为背景值会更合理。当环境单元较大而样品较少时,可用平均值加两倍标准差作为背景值。
3)趋势分析法。经异常剔除后,可对元素或组分进行趋势分析,做出二次或三次趋势面图,可清晰地反映出地下水背景值及其分布。
根据系列样品可做出系列图,可得到不同时间的地下水背景值,反映背景值的时间差异性,还可反映出研究区的各种局部变化。
2.污染区
1)比拟法。选择与污染区地下水形成条件相似的未污染区进行对照比较,把未污染区各特征量的背景值作为污染区地下水的环境背景值。
2)剖面图法。在调查区选择-条或几条穿过污染源的剖而采取水样,以元素含量为纵坐标,取样位置为横坐标作水化学剖面图,在该图上作平行于横轴的直线,使远离污染源的取样点均匀地分布在此直线上下,把该直线与纵轴的交点作为背景仇的平均值。在此直线上下各作一条外包线,使绝大部分远离污染源的取样点均处于此二直线之间,两条外包线所表示的纠分含量范围,即为背景值区间。
3)变差曲线法。在同一环境地质单元内,地下水中的元素含量多属于正态分布,以众数值为背景值或以众数值加减标准偏差为背景值。
4)历时曲线法。虽然环境背景值会有时间差异性,但它和区域差异性一样,是渐变并有一定限度的。当地下水中某物理化学要素随时间出现跳跃性变化时,往往是系统特征发生了很大改变,一般是污染原因造成的,可取未发生跳跃的部分作为背景值:使用这一方法也可剔除一些偶然因素造成的水质变化。此法要求样点代表性要好。
5)趋势分析法。虽然有污染区的存在,所提取的趋势项基本可作为背景看待,残差项则表示了污染区的存在。
3.取样点的布设与选取方法
在对某一地区进行环境背景值调查时,需布设采样点;若利用已有资料,则需进行样点的选取。对于一些已发生污染的地区,既使立即取样也很难反映地下水的背景状况,所以充分利用以往资料更为重要。
采样点的代表性和均衡性直接影响精度。首先,不同环境水文地质单元必须有一定数量的代表点,采样点的数量应满足数理统计的要求;其次,单元内的区域差异性也必须有所反映,即环境水文地质条件有变化的地方均应布点或选点。有些情况下,如对一个地区是否受到污染影响或影响程度如何掌握不够时,应进行系列采样或样点选取,以反映其时间差异性,目前一般采用单元法或网格法选样或布点。
(1)单元法
在一般水文地质工作基础上,根据地下水的形成条件,埋藏特征和介质特点等因素,划分环境水文地质单元,然后按单元布设或选取有代表性的、合理数量的采样点。
(2)网格法
用经纬线将区域划分成网格,其边长根据研究精度确定,每个网格内的样点可根据统计要求随机选取。
单元法和网格法各有优缺点,二者应结合使用。首先根据区域水文地质条件划分环境单元,再在各单元内使用网格法,可根据各单元内条件的差异程度确定网格密度。
4.环境背景值的检验
采用不同的方法得到背景值后,应进行适当的检验。每一环境单元应有一至几个代表点,进行系列采样或具备系列资料;当相应组分的历时曲线分析与其他方法一致时,背景值才是可靠的。
采用历时曲线分析方法获取背景值时,因代表点数量有限,应截取某一时间断面进行空间上的背景值分析,如采用趋势分析方法等,确定其区域上的组分或元素背景值与之一致。这一时间断面则应是各组分、元素或物理量都最接近用历时曲线法所确定的背景值的时间。
1.寻找未污染区,确定背景值
在确定背景值之前,应首先剔除异常点。剔除方法有散点图法、平均值加标准差法等,以确定未污染区。
1)散点图法。先把某些特征量的取样值点在散点图上,宏观地剔除离群的最大或最小值,以便去掉可能的污染值及异常值。特征量的平均值加减三倍标准差可作为异常值的上、下限,大于或小于此值的样品均可作为异常剔除。这就是平均值加标准差法。经异常剔除后,可采用如下方法确定背景值。
2)平均值法。以样品某组分的算术平均值作为该组分的环境背景值。背景值应为一个范围值,用平均值加减一个标准差作为背景值会更合理。当环境单元较大而样品较少时,可用平均值加两倍标准差作为背景值。
3)趋势分析法。经异常剔除后,可对元素或组分进行趋势分析,做出二次或三次趋势面图,可清晰地反映出地下水背景值及其分布。
根据系列样品可做出系列图,可得到不同时间的地下水背景值,反映背景值的时间差异性,还可反映出研究区的各种局部变化。
2.污染区
1)比拟法。选择与污染区地下水形成条件相似的未污染区进行对照比较,把未污染区各特征量的背景值作为污染区地下水的环境背景值。
2)剖面图法。在调查区选择-条或几条穿过污染源的剖而采取水样,以元素含量为纵坐标,取样位置为横坐标作水化学剖面图,在该图上作平行于横轴的直线,使远离污染源的取样点均匀地分布在此直线上下,把该直线与纵轴的交点作为背景仇的平均值。在此直线上下各作一条外包线,使绝大部分远离污染源的取样点均处于此二直线之间,两条外包线所表示的纠分含量范围,即为背景值区间。
3)变差曲线法。在同一环境地质单元内,地下水中的元素含量多属于正态分布,以众数值为背景值或以众数值加减标准偏差为背景值。
4)历时曲线法。虽然环境背景值会有时间差异性,但它和区域差异性一样,是渐变并有一定限度的。当地下水中某物理化学要素随时间出现跳跃性变化时,往往是系统特征发生了很大改变,一般是污染原因造成的,可取未发生跳跃的部分作为背景值:使用这一方法也可剔除一些偶然因素造成的水质变化。此法要求样点代表性要好。
5)趋势分析法。虽然有污染区的存在,所提取的趋势项基本可作为背景看待,残差项则表示了污染区的存在。
3.取样点的布设与选取方法
在对某一地区进行环境背景值调查时,需布设采样点;若利用已有资料,则需进行样点的选取。对于一些已发生污染的地区,既使立即取样也很难反映地下水的背景状况,所以充分利用以往资料更为重要。
采样点的代表性和均衡性直接影响精度。首先,不同环境水文地质单元必须有一定数量的代表点,采样点的数量应满足数理统计的要求;其次,单元内的区域差异性也必须有所反映,即环境水文地质条件有变化的地方均应布点或选点。有些情况下,如对一个地区是否受到污染影响或影响程度如何掌握不够时,应进行系列采样或样点选取,以反映其时间差异性,目前一般采用单元法或网格法选样或布点。
(1)单元法
在一般水文地质工作基础上,根据地下水的形成条件,埋藏特征和介质特点等因素,划分环境水文地质单元,然后按单元布设或选取有代表性的、合理数量的采样点。
(2)网格法
用经纬线将区域划分成网格,其边长根据研究精度确定,每个网格内的样点可根据统计要求随机选取。
单元法和网格法各有优缺点,二者应结合使用。首先根据区域水文地质条件划分环境单元,再在各单元内使用网格法,可根据各单元内条件的差异程度确定网格密度。
4.环境背景值的检验
采用不同的方法得到背景值后,应进行适当的检验。每一环境单元应有一至几个代表点,进行系列采样或具备系列资料;当相应组分的历时曲线分析与其他方法一致时,背景值才是可靠的。
采用历时曲线分析方法获取背景值时,因代表点数量有限,应截取某一时间断面进行空间上的背景值分析,如采用趋势分析方法等,确定其区域上的组分或元素背景值与之一致。这一时间断面则应是各组分、元素或物理量都最接近用历时曲线法所确定的背景值的时间。
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