地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

1、2022-3-3地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)6評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法2022-3-37實(shí)例：實(shí)例：2022-3-38評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法2022-3-3污染物遷移的數(shù)學(xué)模型污染物遷移的數(shù)學(xué)模型運(yùn)移方程運(yùn)移方程 (i,j=1,2,3) 9ICuxxCDxtCiijiji)()(2022-3-3污染物遷移的數(shù)學(xué)模型污染物遷移的數(shù)學(xué)模型初始條件初始條件 區(qū)域區(qū)域()上所有點(diǎn)在某一初始時(shí)刻上所有點(diǎn)在某一初始時(shí)刻t=0時(shí)的時(shí)的濃度分布濃度分布10),(),(00zyxCtzyxCt2022-3-3污染物遷移的數(shù)學(xué)模型污染物遷移的數(shù)學(xué)模型邊界條件邊界條件 第一類邊界條件，邊界上濃度是已知的第一類邊界條件，邊

2、界上濃度是已知的 第二類邊界條件，邊界上彌散通量是已知第二類邊界條件，邊界上彌散通量是已知 第三類邊界條件，邊界上溶質(zhì)通量是已知第三類邊界條件，邊界上溶質(zhì)通量是已知 11),(),(11tzyxftzyxC),(22tzyxfxCDjij),()(33tzyxfnxCDCuiiiji2022-3-3數(shù)學(xué)模型的求解方法數(shù)學(xué)模型的求解方法解析法解析法 簡單條件下的溶質(zhì)運(yùn)移模型簡單條件下的溶質(zhì)運(yùn)移模型 表達(dá)式過于復(fù)雜而難于實(shí)際應(yīng)用表達(dá)式過于復(fù)雜而難于實(shí)際應(yīng)用數(shù)值模擬法數(shù)值模擬法 有限差分法（有限差分法（Finite Difference Method） 有限單元法有限單元法(Finite Eleme

3、nt Method) 邊界元法邊界元法 (Boundary Element Method)122022-3-31、有限差分法、有限差分法(FDM) 基本思想基本思想l按時(shí)間步長和空間步長將時(shí)間和空間區(qū)域按時(shí)間步長和空間步長將時(shí)間和空間區(qū)域剖剖分分成若干成若干網(wǎng)格網(wǎng)格l用用未知函數(shù)未知函數(shù)在網(wǎng)格結(jié)在網(wǎng)格結(jié)(節(jié)節(jié))點(diǎn)上的值所構(gòu)成點(diǎn)上的值所構(gòu)成的差的差分近似代替分近似代替所用偏微分方程中出現(xiàn)的所用偏微分方程中出現(xiàn)的各階導(dǎo)各階導(dǎo)數(shù)數(shù)l把表示變量連續(xù)變化關(guān)系的偏微分方程把表示變量連續(xù)變化關(guān)系的偏微分方程離散離散為有限個(gè)為有限個(gè)代數(shù)方程代數(shù)方程l求解此線性代數(shù)方程組求解此線性代數(shù)方程組，以求出溶質(zhì)在各網(wǎng)，

4、以求出溶質(zhì)在各網(wǎng)格結(jié)格結(jié)(節(jié)節(jié))點(diǎn)上不同時(shí)刻的濃度點(diǎn)上不同時(shí)刻的濃度 132022-3-3有限差分法有限差分法(FDM) 基本步驟基本步驟l（1）剖分滲流區(qū)，確定離散點(diǎn)）剖分滲流區(qū)，確定離散點(diǎn)l（2）建立水動(dòng)力彌散問題的差分方程組）建立水動(dòng)力彌散問題的差分方程組l（3）求解差分方程組）求解差分方程組 點(diǎn)逐次超松馳方法點(diǎn)逐次超松馳方法(SOR) 線逐次超松馳方法線逐次超松馳方法(LSOR) 交替方向隱式迭代法交替方向隱式迭代法(IADI)及強(qiáng)隱式方法及強(qiáng)隱式方法(SID)等等142022-3-3差分與導(dǎo)數(shù)差分與導(dǎo)數(shù)（Tarley級(jí)數(shù)）級(jí)數(shù)）幾種導(dǎo)數(shù)的差分近似幾種導(dǎo)數(shù)的差分近似l1、一階向前差分、

5、一階向前差分l2、一階向后差分、一階向后差分l3、一階中心差分、一階中心差分l4、二階導(dǎo)數(shù)的差分、二階導(dǎo)數(shù)的差分 15xxfxxfdxdf)()(xxxfxfdxdf)()(xxxfxxfdxdf2)()(222)()(2)(xxxfxfxxfdxfd2022-3-3差分方程的差分方程的相容性、收斂性、穩(wěn)定性相容性、收斂性、穩(wěn)定性l相容性相容性 導(dǎo)數(shù)與其差分近似式之間存在導(dǎo)數(shù)與其差分近似式之間存在截?cái)嗾`差截?cái)嗾`差 當(dāng)時(shí)間步長當(dāng)時(shí)間步長t和空間步長和空間步長x都趨近于零時(shí)，差分都趨近于零時(shí)，差分方程的方程的截?cái)嗾`差也趨近于零截?cái)嗾`差也趨近于零，差分方程的，差分方程的極限形式極限形式就是原偏微分方

6、程就是原偏微分方程 這時(shí)，認(rèn)為差分方程與偏微分方程是相容的，這種這時(shí)，認(rèn)為差分方程與偏微分方程是相容的，這種相容性表示差分方程相容性表示差分方程“收斂收斂”于于原偏微分方程原偏微分方程162022-3-3差分方程的差分方程的相容性、收斂性、穩(wěn)定性相容性、收斂性、穩(wěn)定性l收斂性收斂性 指指差分方程的解差分方程的解，即當(dāng)步長，即當(dāng)步長t、x0時(shí)收斂于時(shí)收斂于原偏微分方程的解原偏微分方程的解l穩(wěn)定性穩(wěn)定性 差分方程的求解是以差分方程的求解是以步進(jìn)步進(jìn)方式進(jìn)行的，在逐步推進(jìn)方式進(jìn)行的，在逐步推進(jìn)的過程中，的過程中，誤差也逐步積累誤差也逐步積累 若這種誤差若這種誤差積累積累保持保持有界有界，則差分方程是

7、，則差分方程是穩(wěn)定的穩(wěn)定的；若這種誤差積累若這種誤差積累無界，無界，則差分方程是則差分方程是不穩(wěn)定不穩(wěn)定的的172022-3-3差分格式差分格式格式不同，其截?cái)嗾`差、穩(wěn)定性條件不同格式不同，其截?cái)嗾`差、穩(wěn)定性條件不同l1、顯式差分格式、顯式差分格式 l2、隱式差分格式、隱式差分格式l3、Crank-Nicolson差分格式差分格式 18ninininiECBCACC111ninininiCECBCAC11111ninininininiECFCACECBCAC1111111濃度取濃度取tn,濃度取濃度取tn+1,O(t+x2) 212xtDL1xtuxDuL2O(t+x2) O(t2+x2) T

8、tLxxCuxCDtCL0,0222022-3-3有限元法有限元法(FDM) 基本思想基本思想 l把研究區(qū)域剖分為有限個(gè)子區(qū)域把研究區(qū)域剖分為有限個(gè)子區(qū)域l在每個(gè)子區(qū)域上用在每個(gè)子區(qū)域上用某種插值函數(shù)某種插值函數(shù)來近似來近似待求解的未知函數(shù)待求解的未知函數(shù)l得到求解相應(yīng)偏微分方程的得到求解相應(yīng)偏微分方程的線性代數(shù)方線性代數(shù)方程組程組192022-3-3有限元法有限元法(FDM) 種類種類l里茲里茲(Ritz)有限單元法有限單元法 基于變分原理，從基于變分原理，從泛函取極小的變分問題泛函取極小的變分問題出發(fā)進(jìn)行離散化的出發(fā)進(jìn)行離散化的 尋找泛函往往較為困難，常對(duì)原方程進(jìn)行尋找泛函往往較為困難，常

9、對(duì)原方程進(jìn)行適當(dāng)變換，但這種變換常引起較大的誤差，適當(dāng)變換，但這種變換常引起較大的誤差，而導(dǎo)致計(jì)算失敗而導(dǎo)致計(jì)算失敗l伽遼金伽遼金 (Galerkin)有限單元法有限單元法 202022-3-3有限元法有限元法(FDM) 基本步驟基本步驟加權(quán)余量法加權(quán)余量法 (Method of Weighted Residuals) l設(shè)微分方程：設(shè)微分方程：L(u) f0l1、用一組有限級(jí)數(shù)、用一組有限級(jí)數(shù)代替未知函數(shù)代替未知函數(shù)uMjjjuu1試探函數(shù)試探函數(shù)基函數(shù)基函數(shù)形狀函數(shù)形狀函數(shù)插值函數(shù)插值函數(shù) 2022-3-321有限元法有限元法(FDM) 加權(quán)余量法加權(quán)余量法 余量余量R ：RL()fl2、

10、使余量、使余量R在某種意義下達(dá)到最小，找出待在某種意義下達(dá)到最小，找出待求參數(shù)求參數(shù)uj 簡單的辦法是使簡單的辦法是使R在區(qū)域平均意義下為零在區(qū)域平均意義下為零 但是，這對(duì)于但是，這對(duì)于M個(gè)未知數(shù)來說僅能得到一個(gè)方程。個(gè)未知數(shù)來說僅能得到一個(gè)方程。為了得到為了得到M個(gè)方程：通過選取權(quán)函數(shù)個(gè)方程：通過選取權(quán)函數(shù)W(i1，2，M)，使每個(gè)加權(quán)的余量在積分意義下為零，使每個(gè)加權(quán)的余量在積分意義下為零220Rd), 2 , 1(0MidRWi2022-3-3有限元法有限元法(FDM) 加權(quán)余量法加權(quán)余量法 根據(jù)權(quán)函數(shù)根據(jù)權(quán)函數(shù)Wi的選擇方法不同，可以得到的選擇方法不同，可以得到各種計(jì)算方法各種計(jì)算方法

11、 伽遼金法選取權(quán)函數(shù)伽遼金法選取權(quán)函數(shù)Wi為基函數(shù)為基函數(shù)i，即，即Wi = i 當(dāng)待求函數(shù)為濃度當(dāng)待求函數(shù)為濃度C時(shí)時(shí) 23), 2 , 1(0)(MidfuLienjjjCC12022-3-3有限元法有限元法(FDM) 加權(quán)余量法加權(quán)余量法l3、將試探函數(shù)式代入權(quán)剩余方程，把、將試探函數(shù)式代入權(quán)剩余方程，把權(quán)剩余在整個(gè)區(qū)域上的積分化為在各個(gè)權(quán)剩余在整個(gè)區(qū)域上的積分化為在各個(gè)單元上的積分，然后求和，便得到一個(gè)單元上的積分，然后求和，便得到一個(gè)方程組方程組 240)()(1MMeejidfCLdfCL2022-3-3有限元中的基函數(shù)有限元中的基函數(shù) 線單元線單元l試探函數(shù)試探函數(shù)l單元單元e的

12、基函數(shù)的基函數(shù) 25122112)()()(xxCxxCxxxC2112121221xxxxxxxxxxxee2022-3-3有限元中的基函數(shù)有限元中的基函數(shù) 三角形單元三角形單元 l試探函數(shù)試探函數(shù)l基函數(shù)基函數(shù) （結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)i，j，m按逆時(shí)針編號(hào)）按逆時(shí)針編號(hào)） 26yaxaaC321),()(21mjilydxballllijjimmiimjjmmjiyxyxayxyxayxyxa jimimjmjiyybyybyyb ijmmijjmixxdxxdxxd mmjjiiyxyxyx111 2022-3-3有限元中的基函數(shù)有限元中的基函數(shù) 三角形單元三角形單元 l基函數(shù)的性質(zhì)基函數(shù)的性質(zhì)

13、l在結(jié)點(diǎn)在結(jié)點(diǎn)l上為上為1，在其它兩個(gè)結(jié)點(diǎn)上為，在其它兩個(gè)結(jié)點(diǎn)上為0 l沿著三角形的邊隨距離作沿著三角形的邊隨距離作線性變化線性變化 l在三角形在三角形中心中心處的值等于處的值等于1/3 在在結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)l的的對(duì)邊對(duì)邊上，上，l0 在在單元上任一點(diǎn)單元上任一點(diǎn)處都有：處都有：i +j +m1矩形單元矩形單元27 l=i, j, m2022-3-3邊界元法邊界元法(BEM) 基本思想基本思想 l基于基于Green公式公式和和Green函數(shù)函數(shù)l把問題的解表示為把問題的解表示為沿區(qū)域邊界的積分沿區(qū)域邊界的積分l在計(jì)算上把三維問題約化為二維問題，在計(jì)算上把三維問題約化為二維問題，把二維問題約化為一維問題

14、把二維問題約化為一維問題l能能方便并且精確地處理作為奇點(diǎn)方便并且精確地處理作為奇點(diǎn)的井點(diǎn)的井點(diǎn)282022-3-3邊界元法邊界元法(BEM) 基本原理基本原理lGreen公式公式 表示平面上的曲線積分與二重積分之間的表示平面上的曲線積分與二重積分之間的關(guān)系關(guān)系 29dsynQxnPdxdyyQxP),cos(),cos(2022-3-3邊界元法邊界元法(BEM) 基本原理基本原理lGreen第一公式、第二公式第一公式、第二公式 令令30yvuQxvuPdsnuudxdyvudxdyyvyuxvxuGreen第一公式：dsnuvnvudxdyuvvu)()(Green第二公式：2022-3-33

15、1邊界元法邊界元法(BEM) 基本關(guān)系基本關(guān)系l若取若取lC為濃度為濃度lG稱為稱為Green函數(shù)，為函數(shù)，為區(qū)域區(qū)域中任意一固定點(diǎn)中任意一固定點(diǎn)（即基本點(diǎn)）（即基本點(diǎn)）M0（x0， y0）至動(dòng)點(diǎn)）至動(dòng)點(diǎn)M（x，y）的距離的距離GrvCuMM0ln若若M與與M0重合，重合，G在在M0點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)生的奇異性，不能應(yīng)用產(chǎn)生的奇異性，不能應(yīng)用Green第二公式。為此，第二公式。為此，可做一個(gè)以可做一個(gè)以M0為圓心，為圓心，為半徑的園，把為半徑的園，把M0包圍起包圍起來，余下的區(qū)域使用第二來，余下的區(qū)域使用第二公式公式 2022-3-3邊界元法邊界元法(BEM) 基本關(guān)系基本關(guān)系l如果點(diǎn)如果點(diǎn)M0位于邊位于

16、邊界上，也可作類似界上，也可作類似處理，即以處理，即以M0為為圓心，圓心，為半徑作為半徑作一半園（園缺）。一半園（園缺）。 CdxdyGdsnCGnGCMCMM)(00)對(duì)于折線邊界(邊界夾角的弧度)對(duì)于光滑邊界(0M2022-3-333邊界元法邊界元法(BEM) 基本關(guān)系基本關(guān)系l可以統(tǒng)一寫為可以統(tǒng)一寫為 CdxdyGdsnCGnGCMCMM)(00)()()(20000位于邊界的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上位于光滑邊界上內(nèi)部位于MMMM30邊界元法邊界元法(BEM) 基本步驟基本步驟 l1、先把、先把邊界離散邊界離散為為N個(gè)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)用個(gè)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)用直線相連，該聯(lián)線稱直線相連，該聯(lián)線稱為邊界單元，外邊

17、界為邊界單元，外邊界上的結(jié)點(diǎn)編號(hào)順序?yàn)樯系慕Y(jié)點(diǎn)編號(hào)順序?yàn)轫槙r(shí)針順時(shí)針，內(nèi)邊界上結(jié)，內(nèi)邊界上結(jié)點(diǎn)編號(hào)順序?yàn)辄c(diǎn)編號(hào)順序?yàn)槟鏁r(shí)針逆時(shí)針。然后把然后把區(qū)域區(qū)域離散為離散為NT個(gè)個(gè)三角形三角形單元。單元。 2022-3-335邊界元法邊界元法(BEM) 基本步驟基本步驟 l2、在任意邊界段、在任意邊界段上，引進(jìn)上，引進(jìn)局部坐標(biāo)局部坐標(biāo)系（系（，），），找出找出濃度及其法向?qū)?shù)濃度及其法向?qū)?shù)的表達(dá)式的表達(dá)式；在區(qū)域；在區(qū)域內(nèi)部的濃度可用內(nèi)部的濃度可用線線性插值基函數(shù)性插值基函數(shù)表示表示31)(),(),(jjjtCyxNtyxC2022-3-3邊界元法邊界元法(BEM) 基本步驟基本步驟 l3、離散形式

18、的邊界元積分方程：把、離散形式的邊界元積分方程：把2中的各表達(dá)式代入邊界元法的中的各表達(dá)式代入邊界元法的基本關(guān)系基本關(guān)系方程方程l4、依次把每一、依次把每一邊界結(jié)點(diǎn)邊界結(jié)點(diǎn)和和內(nèi)部結(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)點(diǎn)當(dāng)當(dāng)作作基本點(diǎn)基本點(diǎn)i，寫出上式的形式，便得到，寫出上式的形式，便得到一方程組一方程組362022-3-3改進(jìn)的數(shù)值法改進(jìn)的數(shù)值法 必要性必要性l大量的計(jì)算實(shí)踐表明大量的計(jì)算實(shí)踐表明 當(dāng)彌散作用占優(yōu)時(shí)，能取得較為滿意的計(jì)當(dāng)彌散作用占優(yōu)時(shí)，能取得較為滿意的計(jì)算結(jié)果算結(jié)果 對(duì)流作用占優(yōu)的問題時(shí)，都會(huì)遇到兩個(gè)數(shù)對(duì)流作用占優(yōu)的問題時(shí)，都會(huì)遇到兩個(gè)數(shù)值困難，即值困難，即數(shù)值彌散和過量數(shù)值彌散和過量372022-3-

19、338改進(jìn)的數(shù)值法改進(jìn)的數(shù)值法 過量現(xiàn)象過量現(xiàn)象l一維流動(dòng)一維水動(dòng)力彌散問題一維流動(dòng)一維水動(dòng)力彌散問題的純對(duì)流的純對(duì)流l解析解解析解與與有限差分?jǐn)?shù)值解有限差分?jǐn)?shù)值解C-x曲曲線線 l在在濃度鋒面濃度鋒面附近數(shù)值計(jì)算的濃附近數(shù)值計(jì)算的濃度度超過最大濃度值超過最大濃度值1和小于最小和小于最小濃度濃度0。這種計(jì)算結(jié)果違背了基。這種計(jì)算結(jié)果違背了基本的物理意義。我們稱這種現(xiàn)本的物理意義。我們稱這種現(xiàn)象為象為“過量現(xiàn)象過量現(xiàn)象” 2022-3-339改進(jìn)的數(shù)值法改進(jìn)的數(shù)值法 數(shù)值彌散數(shù)值彌散l精確解析解的峰面是直立精確解析解的峰面是直立的，的，沒有過渡帶沒有過渡帶，但有限，但有限差分的數(shù)值解卻存在一個(gè)差

20、分的數(shù)值解卻存在一個(gè)過渡帶過渡帶l這個(gè)過渡帶在物理上顯然這個(gè)過渡帶在物理上顯然是不存在的，它是由于數(shù)是不存在的，它是由于數(shù)值計(jì)算過程中的誤差產(chǎn)生值計(jì)算過程中的誤差產(chǎn)生的，通常稱之為數(shù)值彌散的，通常稱之為數(shù)值彌散 2022-3-3改進(jìn)的數(shù)值法改進(jìn)的數(shù)值法 改進(jìn)方法改進(jìn)方法l上游加權(quán)法上游加權(quán)法 l特征值法特征值法l動(dòng)坐標(biāo)法動(dòng)坐標(biāo)法l網(wǎng)格變形法網(wǎng)格變形法l隨機(jī)步行法隨機(jī)步行法 l引入人工擴(kuò)散量法引入人工擴(kuò)散量法402022-3-3實(shí)例實(shí)例2022-3-342研究區(qū)概況研究區(qū)概況湘江43庫區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面示意圖庫區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面示意圖更新統(tǒng)更新統(tǒng)棕紅色礫石層，棕紅色礫石層，呈透鏡狀發(fā)育，呈透鏡狀發(fā)育，單

21、個(gè)透鏡體厚單個(gè)透鏡體厚12m，透鏡體重迭部位厚透鏡體重迭部位厚35m，礫石磨圓度高，分選性好，礫石磨圓度高，分選性好，礫徑多為礫徑多為25cm，多呈孔隙式膠結(jié)多呈孔隙式膠結(jié)更新統(tǒng)更新統(tǒng)棕紅色網(wǎng)紋狀亞粘土棕紅色網(wǎng)紋狀亞粘土厚厚510m，多呈厚層狀，多呈厚層狀，膠結(jié)緊密，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，膠結(jié)緊密，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，具有清晰的黃白或白色具有清晰的黃白或白色蠕蟲狀條紋蠕蟲狀條紋全新統(tǒng)全新統(tǒng)砂卵石砂卵石全新統(tǒng)全新統(tǒng)亞粘土亞粘土湘江湘江上更新統(tǒng)上更新統(tǒng)棕黃色、紅色粘土、亞粘土棕黃色、紅色粘土、亞粘土3-12米厚米厚上更新統(tǒng)上更新統(tǒng)砂卵石砂卵石始新統(tǒng)流市組茶山坳段下部巖段，始新統(tǒng)流市組茶山坳段下部巖段，主要由紫紅

22、色、暗紫色泥巖、主要由紫紅色、暗紫色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖、粉砂巖粉砂質(zhì)泥巖和泥巖、粉砂巖夾薄層狀灰色鈣泥質(zhì)頁巖和夾薄層狀灰色鈣泥質(zhì)頁巖和泥灰?guī)r等組成，泥灰?guī)r等組成，灰色夾層厚度一般為灰色夾層厚度一般為1030cm，發(fā)育不穩(wěn)定。發(fā)育不穩(wěn)定。接近巖層頂部的巖石中普遍發(fā)育有峰窩狀孔洞，接近巖層頂部的巖石中普遍發(fā)育有峰窩狀孔洞，孔徑一般小于孔徑一般小于1mm，孔內(nèi)壁多附白色碳酸鹽礦物薄殼，孔內(nèi)壁多附白色碳酸鹽礦物薄殼。級(jí)階級(jí)階級(jí)階尾尾 礦礦 庫庫E E44地下水地球化學(xué)特征地下水地球化學(xué)特征礦化度礦化度0.1190.718g/lHCO3SO4NaCaHCO3SO4CaNaSO4HCO3CaNa型水型

23、水pH值為值為7. 58.1。礦化度礦化度1.07g/lSO42-含量含量0.6320.715g/lSO4ClCaNaClSO4CaNaSO4Ca型水型水pH值為值為6.37.3。pH=3.16-6.73pH=3.16-6.73HCO3HCO3含量低含量低其它組分含量偏高其它組分含量偏高礦化度4.63g/lSO42- 達(dá)3.06g/lSO4CaNa型水pH值為3.2 尾礦水尾礦水 尾礦壩滲水尾礦壩滲水 第四系地下水第四系地下水 第三系地下水第三系地下水 混合地下水混合地下水pH為為4.366.44礦化度礦化度0.030.29g/lClHCO3NaCaClNO3NaCa型水，型水，NO3-的高含

24、量的高含量U（）在地下水中的含量很低，）在地下水中的含量很低，一般為一般為ng/L，僅在尾礦庫庫底的，僅在尾礦庫庫底的地下水中含量較高，如地下水中含量較高，如WKB-29-1和和WKB-29-2中鈾的含量達(dá)中鈾的含量達(dá)65.8g/L和和18.0g/L，這說明現(xiàn)在鈾的遷移仍，這說明現(xiàn)在鈾的遷移仍以垂向?yàn)橹?，同時(shí)由于庫底粘土的阻以垂向?yàn)橹?，同時(shí)由于庫底粘土的阻滯，遷移緩慢。滯，遷移緩慢。2022-3-345尾礦庫規(guī)模n272廠鈾水冶尾礦庫位于廠鈾水冶尾礦庫位于湖南省湖南省XX市市東東南南15km處，地處處，地處湘江湘江XX段段上游的丘陵上游的丘陵區(qū)。區(qū)。n該尾礦庫從該尾礦庫從1963年年8月投入使

25、用到月投入使用到1994年退役為止，已形成了灘面面積為年退役為止，已形成了灘面面積為1.47km2、堆積尾礦渣、堆積尾礦渣2.0107t、二庫、二庫聯(lián)用周圈堆壩、中心排水的平地型尾礦。聯(lián)用周圈堆壩、中心排水的平地型尾礦。就其規(guī)模而言，在亞洲亦屬罕見。就其規(guī)模而言，在亞洲亦屬罕見。2022-3-346尾礦庫運(yùn)營史n1963年年8月投入使用，尾礦漿開始向第一尾礦庫排放月投入使用，尾礦漿開始向第一尾礦庫排放.n1964年在第一攔水壩頂建虹吸排水塔，用于防洪，當(dāng)年在第一攔水壩頂建虹吸排水塔，用于防洪，當(dāng)庫水位超過庫水位超過78.8m時(shí)，即向湘江排廢水；時(shí)，即向湘江排廢水；n1966年第二尾礦庫建成并投

26、入使用；年第二尾礦庫建成并投入使用；n1970-79年開始在第一攔水壩處放礦堆壩；年開始在第一攔水壩處放礦堆壩；n1981年用高年用高32m，直徑，直徑5m框架溢洪井和直徑框架溢洪井和直徑1.1m，長，長度度5500m鋼筋砼管聯(lián)合組成尾礦庫排洪系統(tǒng)鋼筋砼管聯(lián)合組成尾礦庫排洪系統(tǒng)；n1994年退役年退役n現(xiàn)在尾礦庫的現(xiàn)在尾礦庫的9個(gè)壩段在標(biāo)高為個(gè)壩段在標(biāo)高為82-95.3m的粘土壩上用的粘土壩上用尾礦砂堆高了尾礦砂堆高了11m2022-3-3尾礦庫全貌示意圖松林壩松林壩戰(zhàn)斗壩戰(zhàn)斗壩初期壩初期壩第一攔水壩第一攔水壩雷公壩雷公壩第二攔水壩第二攔水壩躍進(jìn)壩躍進(jìn)壩南陂壩南陂壩虹吸排水井塔虹吸排水井塔20

27、22-3-348尾礦砂柱浸實(shí)驗(yàn)尾礦砂柱浸實(shí)驗(yàn)nR=12cm，H=50cmn裝填量為裝填量為9.8kgn干裝填密度為干裝填密度為1.73103kg/m3nn=0.45，K=1.8310-3cm/s。2022-3-349尾礦砂柱浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果尾礦砂柱浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果n黃鐵礦氧化起控制性黃鐵礦氧化起控制性作用作用n鈾的解吸量為鈾的解吸量為148.96 mgn鈾在尾礦砂上的吸附鈾在尾礦砂上的吸附濃度為濃度為15.2 mg/kg2022-3-350n在尾礦庫底部分布有一層厚約在尾礦庫底部分布有一層厚約45米的米的粘土層，粘土層，30多年來，多年來，U（）被滯留在）被滯留在粘土的粘土的0.10.5m的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)

28、n為了研究核素在粘土中的吸附與遷移為了研究核素在粘土中的吸附與遷移n批實(shí)驗(yàn)批實(shí)驗(yàn)n土柱實(shí)驗(yàn)土柱實(shí)驗(yàn)粘土粘土對(duì)核素吸附作用的實(shí)驗(yàn)與模擬對(duì)核素吸附作用的實(shí)驗(yàn)與模擬2022-3-351一、批實(shí)驗(yàn)一、批實(shí)驗(yàn)n粘土樣采自尾礦庫西南沿的松林壩附近。粘土樣采自尾礦庫西南沿的松林壩附近。n實(shí)驗(yàn)用的溶液是用鈾標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)實(shí)驗(yàn)用的溶液是用鈾標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)0.01M的的NaNO3溶溶液稀釋而配制的。液稀釋而配制的。n鈾濃度鈾濃度=4.310-4M（ABC組，組，8份份/組，組，100ml/份份, pH=2-9, S=1g、0.1g、0.01g ）n鈾濃度鈾濃度= 4.310-5M(D組，組， 8份，份，100ml/份份, pH=

29、2-9, S=0.1g )2022-3-352一、批實(shí)驗(yàn)一、批實(shí)驗(yàn)01234567890.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.001234567890.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0pH（a）pH（b）01234567890.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0pH（c）0123456789012345678910pH（d）圖3.4 U()在粘土上的吸附與pH的關(guān)系：（a）A組實(shí)驗(yàn)；（b）B組實(shí)驗(yàn)；（c）C組實(shí)驗(yàn)；（d）D組實(shí)驗(yàn)U的吸附量（mg）U的吸附量（mg）U的吸附量（mg）U的吸附量（mg）2022-3-

30、353一、批實(shí)驗(yàn)一、批實(shí)驗(yàn)nDLM模型的建立表 3.16 U（）在粘土上吸附的 DLM 模型參數(shù)固體濃度(M/V)1g/l點(diǎn)密度2.3 個(gè)/nm2有效吸附表面積9.7m2/g總吸附點(diǎn)濃度AlOH: 1.6810-5mol/lSiOH: 2.0210-5mol/l離子強(qiáng)度0.1M NaNO3233U()的濃度4.310-4MPCO210-3.5atm表面絡(luò)合反應(yīng)表面絡(luò)合反應(yīng)LogKAlOH0+H+AlOH2+8.33AlOH0AlO-+H+-9.73AlOH0+UO22+AlO-UO2+H+2.7AlOH0+3UO22+5H2OAlO-(UO2)3(OH)50+6H+-15.00SiOH0SiO

31、-+H+-7.2SiOH0+UO22+SiO-UO2+H+2.65SiO0+3UO22+5H2OSiO-(UO2)3(OH)50+6H+-15.242022-3-32004-11-3054一、批實(shí)驗(yàn)一、批實(shí)驗(yàn)01234567891 001234567891 00123456789100.00.20.40.60.81.0pHpH(a)C=4.310-5M(b)C=4.310-4M圖3.6 DLM模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比圖： (a) 實(shí)圓點(diǎn)表示D組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，點(diǎn)線表示模型的擬合曲線；(b) 實(shí)圓點(diǎn)、上三角形和菱形塊分別表示A組、B組和C組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)線、點(diǎn)線和短連線分別表示在這三種實(shí)驗(yàn)條件下

32、的模型計(jì)算值。U的吸附量（mg）U的吸附量（mg）2004-11-3055一、批實(shí)驗(yàn)一、批實(shí)驗(yàn)n分配系數(shù)（分配系數(shù)（Kd）n傳統(tǒng)的方法有兩點(diǎn)不傳統(tǒng)的方法有兩點(diǎn)不足：（足：（1）不能提供）不能提供溶質(zhì)在固體上吸附機(jī)溶質(zhì)在固體上吸附機(jī)理的信息；（理的信息；（2）由）由于其是在特定條件下于其是在特定條件下測(cè)得的，而將其用于測(cè)得的，而將其用于復(fù)雜的天然環(huán)境，勢(shì)復(fù)雜的天然環(huán)境，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。必會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。pH圖3.7 DLM模型計(jì)算出的U（）在粘土上吸附的分配系數(shù)與pH值的變化曲線（U（）濃度為4.310-5M，M/V=10g/l）0123456789100.000.050.100.150

33、.200.25Kd(L/g)56二、土柱實(shí)驗(yàn)二、土柱實(shí)驗(yàn)n縱向彌散度為縱向彌散度為6cmnU（）的分配系數(shù)為）的分配系數(shù)為0.038L/g2022-3-32004-11-3057模擬軟件簡介nVisual MODFLOW是三維地下水流動(dòng)和是三維地下水流動(dòng)和污染物運(yùn)移最完整、最易用的模擬環(huán)境污染物運(yùn)移最完整、最易用的模擬環(huán)境n將將MODFLOW、MODPATH和和MT3D同同最直觀強(qiáng)大圖形用戶界面結(jié)合在一起。最直觀強(qiáng)大圖形用戶界面結(jié)合在一起。n在建立模型和顯示結(jié)果的任何時(shí)候，都在建立模型和顯示結(jié)果的任何時(shí)候，都可以用剖面圖和平面圖的形式將模型網(wǎng)可以用剖面圖和平面圖的形式將模型網(wǎng)格、輸入?yún)?shù)和結(jié)果

34、加以可視化顯示。格、輸入?yún)?shù)和結(jié)果加以可視化顯示。58U（）反應(yīng)-輸運(yùn)模型的建立n單元剖分單元剖分n平面上剖分平面上剖分60列，列，43行，共行，共2580個(gè)單元；個(gè)單元；n垂向上分為三層垂向上分為三層n第一層為粘土、亞粘土層第一層為粘土、亞粘土層n第二層為更新統(tǒng)及第四系的砂卵石層第二層為更新統(tǒng)及第四系的砂卵石層n第三層為下第三系的基巖第三層為下第三系的基巖2022-3-359邊界條件邊界條件河流邊界河流邊界隔水邊界隔水邊界隔水邊界隔水邊界隔水邊界隔水邊界2022-3-360尾礦庫垂向滲漏量的確定尾礦庫垂向滲漏量的確定n尾礦庫運(yùn)營期（尾礦庫運(yùn)營期（19631994）n水均衡法：水均衡法： 7.

35、03105 m3/an我們以淺部枯水期廢水中鈾的濃度的均值，我們以淺部枯水期廢水中鈾的濃度的均值，即即C=0.705mg/ln退役后（退役后（1994年以后）年以后）n1.73105 m3/an據(jù)柱浸實(shí)驗(yàn)，據(jù)柱浸實(shí)驗(yàn)， C=0.509mg/L2022-3-361水動(dòng)力參數(shù)的選取與分區(qū)水動(dòng)力參數(shù)的選取與分區(qū)四四 區(qū)區(qū)一一 區(qū)區(qū)二二 區(qū)區(qū)三三 區(qū)區(qū)五五 區(qū)區(qū)2022-3-362水動(dòng)力參數(shù)的選取與分區(qū)水動(dòng)力參數(shù)的選取與分區(qū)一一 區(qū)區(qū)二二 區(qū)區(qū)三三 區(qū)區(qū)四四 區(qū)區(qū)五區(qū)2022-3-363水動(dòng)力參數(shù)的選取與分區(qū)水動(dòng)力參數(shù)的選取與分區(qū)2022-3-364彌散度的取值彌散度的取值n越來越多的室內(nèi)外彌散試驗(yàn)不

36、斷地證實(shí)了空隙介質(zhì)中越來越多的室內(nèi)外彌散試驗(yàn)不斷地證實(shí)了空隙介質(zhì)中水動(dòng)力彌散具有尺度效應(yīng)。水動(dòng)力彌散具有尺度效應(yīng)。n一些研究者綜合世界范圍內(nèi)百余個(gè)水質(zhì)模型中所使用一些研究者綜合世界范圍內(nèi)百余個(gè)水質(zhì)模型中所使用的縱向彌散度與空間尺度的關(guān)系，認(rèn)為水動(dòng)力彌散的的縱向彌散度與空間尺度的關(guān)系，認(rèn)為水動(dòng)力彌散的尺度效應(yīng)具有分形特征，同時(shí)，還給出了不同模型縱尺度效應(yīng)具有分形特征，同時(shí)，還給出了不同模型縱向彌散度尺度效應(yīng)的分維數(shù)。向彌散度尺度效應(yīng)的分維數(shù)。2022-3-365彌散度的取值彌散度的取值表 4.6 縱向彌散度取值一覽表層號(hào)巖性空間尺度（ls） （m）分維數(shù)（D）分維方程縱向彌散度（aL） （m）1

37、粘土33000.563568. 1lg563. 01lgLals12.542卵石層25200.563056. 1lg563. 01lgLals20.913鈣泥質(zhì)粉砂巖39000.817369.2lg817.01lgLals9.962022-3-366分配系數(shù)的取值分配系數(shù)的取值n利用利用DLM模型來確定模型來確定U（）在粘土中的分配）在粘土中的分配系數(shù)系數(shù)nC=0.705mg/L、M/V=10g/Ln酸雨嚴(yán)重，酸雨嚴(yán)重， pH=4.054.10，取，取pH=4.1時(shí)的時(shí)的U（）的分配系數(shù)，即）的分配系數(shù)，即0.0025L/g圖4.3 DLM模型計(jì)算的U(6+)的Kd與pH值的關(guān)系曲線(C=0.

38、708mg/L, M/V=10g/L)pH2468100 .000 .020 .040.060.080.100.120.140.16Kd(L/g)2022-3-367退役后研究區(qū)地下水等水位平面圖2022-3-3682022-3-3退役后研究區(qū)地下水流向剖面圖退役后研究區(qū)地下水流向剖面圖69退役時(shí)核素在粘土層中分布情況從圖中可以看出，從圖中可以看出，3030多年來，庫底粘土層對(duì)于多年來，庫底粘土層對(duì)于核素的遷移起到了很好的屏障作用，核素基本核素的遷移起到了很好的屏障作用，核素基本被限制在粘土層的厚度范圍內(nèi)；核素的遷移以被限制在粘土層的厚度范圍內(nèi)；核素的遷移以垂向?yàn)橹?，?cè)向遷移很小，地下水中鈾濃

39、度除垂向?yàn)橹?，?cè)向遷移很小，地下水中鈾濃度除了庫底較高外，其它處都很低。這些結(jié)果與我了庫底較高外，其它處都很低。這些結(jié)果與我們觀察到的結(jié)果（表們觀察到的結(jié)果（表3.23.2和和3.113.11）基本一致，）基本一致，進(jìn)一步證明我們所建的模型是可靠的進(jìn)一步證明我們所建的模型是可靠的。2022-3-370退役500年時(shí)核素在地下水中分布情況2022-3-371退役1000年時(shí)核素在地下水中分布情況2022-3-35、地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 2022-3-3幾個(gè)概念幾個(gè)概念1、風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)l當(dāng)存在危害性行為時(shí)遭受損失、損害和破壞的可能性。當(dāng)存在危害性行為時(shí)遭受損失、損害和破壞的可能性。

40、2、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)l確定某一危害性行為的破壞效應(yīng)的性質(zhì)和大小的過程。確定某一危害性行為的破壞效應(yīng)的性質(zhì)和大小的過程。3、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)l評(píng)估環(huán)境污染事件發(fā)生概率以及在不同概率下事件后評(píng)估環(huán)境污染事件發(fā)生概率以及在不同概率下事件后果的嚴(yán)重性，并決定應(yīng)當(dāng)采取的適宜對(duì)策。果的嚴(yán)重性，并決定應(yīng)當(dāng)采取的適宜對(duì)策。732022-3-3幾個(gè)概念幾個(gè)概念4、危害處理、危害處理l在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，綜合考慮法律、在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，綜合考慮法律、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、政治等因素，確定社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、政治等因素，確定是否或在多大程度上控制未來有毒有害是否或在多大程度上控制未來有毒有害物質(zhì)的排放。物質(zhì)

41、的排放。l換句話，控制污染物質(zhì)到一種可被接受換句話，控制污染物質(zhì)到一種可被接受的水平。的水平。742022-3-3人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)l描述人類接觸有害物質(zhì)時(shí)，危害效應(yīng)的特征。描述人類接觸有害物質(zhì)時(shí)，危害效應(yīng)的特征。評(píng)價(jià)過程評(píng)價(jià)過程l以評(píng)價(jià)人類暴露在或能夠暴露在有毒及有害物質(zhì)中的以評(píng)價(jià)人類暴露在或能夠暴露在有毒及有害物質(zhì)中的程度，確定現(xiàn)在或?qū)淼娜祟惤】碉L(fēng)險(xiǎn)。程度，確定現(xiàn)在或?qū)淼娜祟惤】碉L(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)l它用來確定人類暴露于有毒物質(zhì)或處于污染現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，它用來確定人類暴露于有毒物質(zhì)或處于污染現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，其健康所遭受的風(fēng)險(xiǎn)程度。其健康所遭受的風(fēng)

42、險(xiǎn)程度。752022-3-3人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本要素（步驟）基本要素（步驟）1、危害鑒定、危害鑒定2、接觸方式評(píng)價(jià)、接觸方式評(píng)價(jià)3、危害性評(píng)價(jià)（毒性評(píng)價(jià)）、危害性評(píng)價(jià)（毒性評(píng)價(jià)）4、風(fēng)險(xiǎn)特征描述、風(fēng)險(xiǎn)特征描述762022-3-3一、危害識(shí)別一、危害識(shí)別 鑒定污染物鑒定污染物l鑒定與描述有害污染物的特征鑒定與描述有害污染物的特征 l污染物在發(fā)源地及其在媒介中活動(dòng)程度污染物在發(fā)源地及其在媒介中活動(dòng)程度 確定確定l與污染物接觸是否會(huì)產(chǎn)生危及人類健康與污染物接觸是否會(huì)產(chǎn)生危及人類健康的效應(yīng)。的效應(yīng)。772022-3-3二、接觸方式評(píng)價(jià)二、接觸方式評(píng)價(jià) 1、定義：、定義：l某種化學(xué)或

43、物理媒介（即污染物）與人某種化學(xué)或物理媒介（即污染物）與人類或其它生態(tài)效應(yīng)接受體的類或其它生態(tài)效應(yīng)接受體的相互作用方相互作用方式評(píng)價(jià)式評(píng)價(jià)，包括：，包括： 接觸的程度大小、頻率、持久性接觸的程度大小、頻率、持久性 人們可能受到的危害的性質(zhì)與大小人們可能受到的危害的性質(zhì)與大小 污染物與人類的可能接觸方式污染物與人類的可能接觸方式782022-3-3二、接觸方式評(píng)價(jià)二、接觸方式評(píng)價(jià) 2、內(nèi)容：、內(nèi)容：l接觸點(diǎn)接觸點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)（非）接觸、沉淀物接觸、地表（地下）水接觸現(xiàn)場(chǎng)（非）接觸、沉淀物接觸、地表（地下）水接觸l接觸方式接觸方式 皮膚吸附、攝取、吸入皮膚吸附、攝取、吸入l接觸人口接觸人口 與污染物接觸

44、敏感的人口數(shù)量與污染物接觸敏感的人口數(shù)量l接觸持久性接觸持久性 急性與短期接觸、慢性與長期接觸急性與短期接觸、慢性與長期接觸792022-3-3二、接觸方式評(píng)價(jià)二、接觸方式評(píng)價(jià) 3、主要步驟、主要步驟l確定接觸方式的性質(zhì)確定接觸方式的性質(zhì)l接觸途徑的確定接觸途徑的確定l接觸方式的量化接觸方式的量化802022-3-3第一、接觸方式性質(zhì)的確定第一、接觸方式性質(zhì)的確定現(xiàn)場(chǎng)物理性質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)物理性質(zhì) 氣候、地質(zhì)條件、植被、土壤類型、地下水的水力學(xué)氣候、地質(zhì)條件、植被、土壤類型、地下水的水力學(xué)性質(zhì)、地表水情況等性質(zhì)、地表水情況等可能受害人口以及風(fēng)險(xiǎn)增加時(shí)應(yīng)避免接觸人口可能受害人口以及風(fēng)險(xiǎn)增加時(shí)應(yīng)避免接觸人口

45、 居住或鄰近于污染現(xiàn)場(chǎng)的人群居住或鄰近于污染現(xiàn)場(chǎng)的人群 消費(fèi)產(chǎn)于污染現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品的消費(fèi)者消費(fèi)產(chǎn)于污染現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品的消費(fèi)者 從污染現(xiàn)場(chǎng)遷移出來的、并有可能接觸化學(xué)物質(zhì)人群從污染現(xiàn)場(chǎng)遷移出來的、并有可能接觸化學(xué)物質(zhì)人群 對(duì)接觸化學(xué)物質(zhì)非常敏感的人群對(duì)接觸化學(xué)物質(zhì)非常敏感的人群 由于其活動(dòng)方式可能使自身受到危害的可能性增加的由于其活動(dòng)方式可能使自身受到危害的可能性增加的人群人群812022-3-3第二、確定接觸途徑第二、確定接觸途徑概念：某種污染物接觸人類的機(jī)理概念：某種污染物接觸人類的機(jī)理 接觸點(diǎn)接觸點(diǎn) 污染物可能與人類相接觸的地方；污染物可能與人類相接觸的地方； 通過考慮人口居住地位置與污染地區(qū)或可能被

46、污染地通過考慮人口居住地位置與污染地區(qū)或可能被污染地區(qū)附近的人類活動(dòng)方式來確定的。區(qū)附近的人類活動(dòng)方式來確定的。 污染物傳輸介質(zhì)與來源很可能成為接觸點(diǎn)，特別是當(dāng)污染物傳輸介質(zhì)與來源很可能成為接觸點(diǎn)，特別是當(dāng)污染現(xiàn)場(chǎng)正在被使用或即將被使用、或接近污染現(xiàn)場(chǎng)污染現(xiàn)場(chǎng)正在被使用或即將被使用、或接近污染現(xiàn)場(chǎng)不被禁止的時(shí)候。不被禁止的時(shí)候。 可能的接觸點(diǎn)一般來說位于污染現(xiàn)場(chǎng)的水力下游或風(fēng)可能的接觸點(diǎn)一般來說位于污染現(xiàn)場(chǎng)的水力下游或風(fēng)向下游。向下游。822022-3-3第二、確定接觸途徑第二、確定接觸途徑依賴于：依賴于：l接觸介質(zhì)（地下水、地表水、沉淀物、土壤接觸介質(zhì)（地下水、地表水、沉淀物、土壤/粉粉塵、

47、空氣和食物）與接觸點(diǎn)的人類活動(dòng)方式塵、空氣和食物）與接觸點(diǎn)的人類活動(dòng)方式主要的接觸途徑包括主要的接觸途徑包括l（1）攝取，（）攝取，（2）吸入，（）吸入，（3）皮膚接觸）皮膚接觸注意：接觸點(diǎn)的存在并不一定意味著接觸途徑注意：接觸點(diǎn)的存在并不一定意味著接觸途徑的存在的存在832022-3-3第三、接觸方式的量化第三、接觸方式的量化 完全的接觸方式完全的接觸方式 l污染源污染源 l污染物排放入環(huán)境中污染物排放入環(huán)境中 l接觸行為發(fā)生時(shí)的接觸點(diǎn)接觸行為發(fā)生時(shí)的接觸點(diǎn) l接觸行為發(fā)生時(shí)的接觸途徑接觸行為發(fā)生時(shí)的接觸途徑如果以上要素中任意一個(gè)不存在的話，這種如果以上要素中任意一個(gè)不存在的話，這種接觸方式

48、將被認(rèn)為是不完全的接觸方式將被認(rèn)為是不完全的842022-3-3第三、接觸方式的量化第三、接觸方式的量化 如果如果l接觸方式是完全的接觸方式是完全的l且具備可能受到污染物危害的人口的詳細(xì)資且具備可能受到污染物危害的人口的詳細(xì)資料料則可以確定出：則可以確定出：l污染物與人相接觸的程度、頻率和持久性。污染物與人相接觸的程度、頻率和持久性。分兩個(gè)階段完成分兩個(gè)階段完成l（1）估算接觸點(diǎn)的）估算接觸點(diǎn)的污染物濃度污染物濃度l（2）計(jì)算化學(xué)物質(zhì)）計(jì)算化學(xué)物質(zhì)攝入量攝入量。852022-3-3估計(jì)接觸點(diǎn)的污染物濃度估計(jì)接觸點(diǎn)的污染物濃度 利用：利用：l單獨(dú)利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)單獨(dú)利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)l或污染物在環(huán)境中的賦

49、存與遷移模型，或污染物在環(huán)境中的賦存與遷移模型，均可對(duì)接觸點(diǎn)的污染物濃度進(jìn)行計(jì)算。均可對(duì)接觸點(diǎn)的污染物濃度進(jìn)行計(jì)算。862022-3-3計(jì)算化學(xué)物質(zhì)攝入量計(jì)算化學(xué)物質(zhì)攝入量 化學(xué)物質(zhì)攝入量化學(xué)物質(zhì)攝入量l在接收體交換邊界（如皮膚、肺）可以在接收體交換邊界（如皮膚、肺）可以被吸收的化學(xué)物質(zhì)的含量。被吸收的化學(xué)物質(zhì)的含量。假設(shè)污染物的接收體一直處于同一位假設(shè)污染物的接收體一直處于同一位置，并與相同的污染物濃度相接觸，置，并與相同的污染物濃度相接觸，則：則：87ATBWEFDCRCI12022-3-3計(jì)算化學(xué)物質(zhì)攝入量計(jì)算化學(xué)物質(zhì)攝入量 上式中：上式中：lI攝入量；即交換邊界化學(xué)物質(zhì)的含量攝入量；即

50、交換邊界化學(xué)物質(zhì)的含量(mg/kg.d) lC污染物濃度；即整個(gè)接觸期間污染物的平均濃度污染物濃度；即整個(gè)接觸期間污染物的平均濃度(mg/l) lCR污染率；即單位時(shí)間或時(shí)期內(nèi)被污染介質(zhì)的數(shù)量污染率；即單位時(shí)間或時(shí)期內(nèi)被污染介質(zhì)的數(shù)量（l/d）lEFD接觸頻率與持久度；即表征污染物與人相接觸時(shí)間接觸頻率與持久度；即表征污染物與人相接觸時(shí)間長短與頻率大小的物理量。一般計(jì)算時(shí)采用兩個(gè)術(shù)語（長短與頻率大小的物理量。一般計(jì)算時(shí)采用兩個(gè)術(shù)語（EF與與ED），），EF為接觸頻率（為接觸頻率（dyr），），ED為接觸持久度（為接觸持久度（yr）lBW人體重量；即整個(gè)接觸期間人體的平均重量（人體重量；即整個(gè)接

51、觸期間人體的平均重量（kg）lAT平均時(shí)間，即接觸期間的平均長度（平均時(shí)間，即接觸期間的平均長度（d）88三、毒性評(píng)價(jià)三、毒性評(píng)價(jià) 1、危害性鑒定、危害性鑒定l確定與污染物接觸是否會(huì)加強(qiáng)對(duì)健康的負(fù)面影響（如確定與污染物接觸是否會(huì)加強(qiáng)對(duì)健康的負(fù)面影響（如癌癥、生育缺陷、智力發(fā)育遲緩）癌癥、生育缺陷、智力發(fā)育遲緩）2、劑量、劑量-反應(yīng)評(píng)價(jià)反應(yīng)評(píng)價(jià)l定量地研究污染物的毒性大小及人體吸收污染物含量定量地研究污染物的毒性大小及人體吸收污染物含量與其健康受損程度的關(guān)系。與其健康受損程度的關(guān)系。l常用常用“劑量劑量-反應(yīng)示意曲線圖反應(yīng)示意曲線圖” 表示表示l如果產(chǎn)生一種危害所需的污染物劑量越少，說明這種如果

52、產(chǎn)生一種危害所需的污染物劑量越少，說明這種污染物的毒性越大污染物的毒性越大892022-3-3三、毒性評(píng)價(jià)三、毒性評(píng)價(jià) 劑量劑量-反應(yīng)評(píng)價(jià)反應(yīng)評(píng)價(jià)l當(dāng)強(qiáng)度或劑量比較小時(shí)，雖引起生理學(xué)改變，但屬正當(dāng)強(qiáng)度或劑量比較小時(shí)，雖引起生理學(xué)改變，但屬正常范圍，機(jī)體處于常范圍，機(jī)體處于代償狀態(tài)代償狀態(tài)，不顯現(xiàn)臨床癥狀；，不顯現(xiàn)臨床癥狀；l隨劑量的增大，超越了機(jī)體適應(yīng)范圍，則出現(xiàn)疾病甚隨劑量的增大，超越了機(jī)體適應(yīng)范圍，則出現(xiàn)疾病甚至死亡。至死亡。l在代償向在代償向失代償失代償過渡的過程中，機(jī)體處于臨床前驅(qū)期，過渡的過程中，機(jī)體處于臨床前驅(qū)期，這時(shí)出現(xiàn)的生理學(xué)改變屬亞臨床變化，其條件是可逆這時(shí)出現(xiàn)的生理學(xué)改變屬

53、亞臨床變化，其條件是可逆的，故仍可恢復(fù)到完全健康狀態(tài)。人體能正常調(diào)節(jié)而的，故仍可恢復(fù)到完全健康狀態(tài)。人體能正常調(diào)節(jié)而不出現(xiàn)任何病變的最大劑量為不出現(xiàn)任何病變的最大劑量為最高容許濃度最高容許濃度902022-3-3劑量劑量-反應(yīng)曲線反應(yīng)曲線91ab失代償代償正常代償準(zhǔn)病態(tài)準(zhǔn)病態(tài)患病患病死亡死亡a 持久性危害持久性危害b 可逆性變化可逆性變化機(jī)體反應(yīng)機(jī)體反應(yīng)小小 劑量劑量 大大2022-3-392生物學(xué)反應(yīng)譜生物學(xué)反應(yīng)譜 環(huán)境中的有毒有害環(huán)境中的有毒有害污染物作用于人群污染物作用于人群時(shí)，時(shí)，受影響人群受影響人群的的比例呈金字塔形分比例呈金字塔形分布布分為五個(gè)階段分為五個(gè)階段1 體內(nèi)污染負(fù)荷量增加

54、體內(nèi)污染負(fù)荷量增加2 意義不明的生理變化意義不明的生理變化3 亞臨床變化亞臨床變化4 發(fā)病發(fā)病5死亡死亡對(duì)健康有對(duì)健康有害的影響害的影響劑量劑量2022-3-3綜合毒性綜合毒性 多種有毒有害污染物時(shí)多種有毒有害污染物時(shí)：l相加作用相加作用 當(dāng)兩種以上毒物同時(shí)存在時(shí)，它們當(dāng)兩種以上毒物同時(shí)存在時(shí)，它們的毒性可能表現(xiàn)為其作用的總和的毒性可能表現(xiàn)為其作用的總和 l相乘作用相乘作用 多種毒物聯(lián)合作用的毒性大大超過多種毒物聯(lián)合作用的毒性大大超過這幾種毒物毒性的總和這幾種毒物毒性的總和 l擷抗作用擷抗作用 多種毒物聯(lián)合作用的毒性低于各種多種毒物聯(lián)合作用的毒性低于各種毒物毒性的總和毒物毒性的總和932022

55、-3-3污染物毒性資料的來源污染物毒性資料的來源 疫學(xué)研究疫學(xué)研究 l可清楚指示某一化學(xué)物質(zhì)與某種負(fù)面健康效應(yīng)之間的關(guān)系，可清楚指示某一化學(xué)物質(zhì)與某種負(fù)面健康效應(yīng)之間的關(guān)系，是最可靠的資料；是最可靠的資料；動(dòng)物研究動(dòng)物研究 l從動(dòng)物研究所獲得的資料推斷某種化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體健康的影從動(dòng)物研究所獲得的資料推斷某種化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體健康的影響，即假定人類與動(dòng)物對(duì)化學(xué)物質(zhì)具有相同的反應(yīng)。通常用響，即假定人類與動(dòng)物對(duì)化學(xué)物質(zhì)具有相同的反應(yīng)。通常用于研究的動(dòng)物包括老鼠、兔子、豬、狗和猴子。于研究的動(dòng)物包括老鼠、兔子、豬、狗和猴子。輔助研究輔助研究 l（1）新陳代謝與藥理學(xué)研究，（）新陳代謝與藥理學(xué)研究，（2）細(xì)

56、胞結(jié)構(gòu)與器官微組織）細(xì)胞結(jié)構(gòu)與器官微組織研究，（研究，（3）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)-活性研究活性研究942022-3-3毒性參數(shù)毒性參數(shù) 1、非致癌效應(yīng)、非致癌效應(yīng)l非致癌化學(xué)物質(zhì)的毒性不會(huì)導(dǎo)致癌癥或基因非致癌化學(xué)物質(zhì)的毒性不會(huì)導(dǎo)致癌癥或基因突變，注意，致癌化學(xué)物質(zhì)也會(huì)對(duì)人體有非突變，注意，致癌化學(xué)物質(zhì)也會(huì)對(duì)人體有非致癌的影響，即表現(xiàn)出系統(tǒng)毒性。致癌的影響，即表現(xiàn)出系統(tǒng)毒性。l無觀察效果水平（無觀察效果水平（NOEL）l無觀察危害效應(yīng)水平（無觀察危害效應(yīng)水平（NOAEL）l參考劑量（參考劑量（RfD）952022-3-3無觀察效果水平（無觀察效果水平（NOEL）無觀察效果水平（無觀察效果水平（NOEL）l

57、不對(duì)人體或動(dòng)物試驗(yàn)造成影響的化學(xué)物質(zhì)的不對(duì)人體或動(dòng)物試驗(yàn)造成影響的化學(xué)物質(zhì)的最高劑量水平最高劑量水平最低觀察效果水平（最低觀察效果水平（LOEL）l在缺乏在缺乏NOEL資料的情況下，可以采用資料的情況下，可以采用LOEL來代替安全劑量下限。來代替安全劑量下限。l處于處于LOEL時(shí)，通常不會(huì)觀察到任何影響，即時(shí)，通常不會(huì)觀察到任何影響，即使有，也不會(huì)存在毒性。使有，也不會(huì)存在毒性。962022-3-3無觀察危害效應(yīng)水平無觀察危害效應(yīng)水平（NOAEL）無觀察危害效應(yīng)水平（無觀察危害效應(yīng)水平（NOAEL）l化學(xué)物質(zhì)不產(chǎn)生明顯有害效應(yīng)時(shí)的最高化學(xué)物質(zhì)不產(chǎn)生明顯有害效應(yīng)時(shí)的最高劑量水平劑量水平最低觀察危

58、害效應(yīng)水平（最低觀察危害效應(yīng)水平（LOAEL）l當(dāng)當(dāng)NOAEL不明確時(shí)，采用不明確時(shí)，采用LOAEL作為作為代替。代替。972022-3-3參考劑量（參考劑量（RfD）概念概念l最常用的毒性指標(biāo)。最常用的毒性指標(biāo)。l在不產(chǎn)生危害的情況下，人體所能吸收在不產(chǎn)生危害的情況下，人體所能吸收有毒物質(zhì)的最大含量。單位有毒物質(zhì)的最大含量。單位mg/kg.d。982022-3-3參考劑量（參考劑量（RfD）類型類型l慢性參考劑量慢性參考劑量 指在不受化學(xué)物質(zhì)危害的前提下，與化學(xué)物質(zhì)相接觸的指在不受化學(xué)物質(zhì)危害的前提下，與化學(xué)物質(zhì)相接觸的人在其整個(gè)生命期間內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)日接觸量。接觸期在人在其整個(gè)生命期間內(nèi)的化

59、學(xué)物質(zhì)日接觸量。接觸期在7年（約為人壽命的年（約為人壽命的1/10）到一生之內(nèi)，均該類型。）到一生之內(nèi)，均該類型。l亞慢性參考劑量亞慢性參考劑量 接觸期間約在接觸期間約在2周到周到7年之內(nèi)。年之內(nèi)。l發(fā)展性參考劑量發(fā)展性參考劑量 用于評(píng)價(jià)獨(dú)立接觸事件中，正在生長的器官所可能受到用于評(píng)價(jià)獨(dú)立接觸事件中，正在生長的器官所可能受到的危害。的危害。992022-3-3參考劑量（參考劑量（RfD）不確定系數(shù)（即安全系數(shù)）不確定系數(shù)（即安全系數(shù)）l（1）總?cè)丝跀?shù)的差異，特別是對(duì)化學(xué)）總?cè)丝跀?shù)的差異，特別是對(duì)化學(xué)物質(zhì)敏感的人口總數(shù)的差異；物質(zhì)敏感的人口總數(shù)的差異；l（2）人類與動(dòng)物的種屬差異（如在把）人類與

60、動(dòng)物的種屬差異（如在把動(dòng)物試驗(yàn)的結(jié)論推之于人類時(shí)）。動(dòng)物試驗(yàn)的結(jié)論推之于人類時(shí)）。1002022-3-3毒性參數(shù)毒性參數(shù)2、致癌效應(yīng)、致癌效應(yīng)l致癌效應(yīng)與非致癌效應(yīng)不同，它基于無致癌效應(yīng)與非致癌效應(yīng)不同，它基于無下限劑量模型，亦稱下限劑量模型，亦稱“一擊命中一擊命中”模型，模型，假定即使是一個(gè)分子的致癌物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)假定即使是一個(gè)分子的致癌物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致疾病。致疾病。l最常用的毒性指標(biāo)最常用的毒性指標(biāo) 斜度系數(shù)斜度系數(shù) 致癌能力分級(jí)系統(tǒng)致癌能力分級(jí)系統(tǒng) 1012022-3-3102致癌能力分級(jí)系統(tǒng)致癌能力分級(jí)系統(tǒng) 化學(xué)污染物可按照對(duì)人化學(xué)污染物可按照對(duì)人類致癌效應(yīng)證據(jù)的多寡類致癌效應(yīng)證據(jù)的多寡來進(jìn)行