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地下水监测取样理论与方法
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地下水监测取样理论与方法

作者：侯德义//罗剑
出版社：科学出版社出版时间：2022-02-01
开本： 16开 页数： 147
本类榜单：自然科学销量榜
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地下水监测取样理论与方法 版权信息

  • ISBN：9787030707932
  • 条形码：9787030707932 ; 978-7-03-070793-2
  • 装帧：一般胶版纸
  • 册数：暂无
  • 重量：暂无
  • 所属分类：
    自然科学
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地下水监测取样理论与方法 本书特色

适读人群 ：环境科学，以及土壤和地下水研究领域的高校教师、研究生、科研工作者和相关从业者对实地地下水取样具有指导作用，弥补了当前国内这一领域的空白。

地下水监测取样理论与方法 内容简介

本书针对国内地下水监测采样方法著作不足的现状，对于地下水的取样理论、传统的取样方法介绍及典型取样方法的对比、一种新型的HSLF取样方法以及监测井的建设等方面的内容进行了介绍，对实地地下水取样具有指导作用，弥补了当前国内这一领域的空白。

地下水监测取样理论与方法 目录

目录
**章地下水取样基本理论1
**节地下水的背景知识1
一、地下水的基本概念1
二、评价地下水水质的指标2
三、地下水污染现状2
第二节地下水的污染物种类3
一、无机污染物3
二、有机污染物5
三、微生物污染物5
第三节地下水取样目的及监测井结构6
一、地下水取样的目的6
二、地下水监测井的结构6
第四节地下水取样的代表性及影响因素8
一、地下水样品“代表性”的含义8
二、代表性水样的组成要素10
三、水样偏离代表性的误差及来源11
四、地下水流动对取样的影响12
五、地下水取样的其他影响因素15
第五节地下水取样理论发展历史16
一、早期的地下水取样理论16
二、被动取样法的发展史17
三、低流量取样法的发展史19
四、低流量取样法和被动取样法之间的争论20
参考文献22
第二章地下水取样法27
**节地下水取样设计27
一、取样计划27
二、取样地点的选择及影响因素28
三、地下水取样的频率和持续时间29
第二节地下水水位的测量29
一、监测井的总深度29
二、水位深度30
第三节地下水取样设备31
一、洗井和取样设备31
二、现场监测设备36
第四节低流量取样法37
一、低流量取样法概述37
二、代表性水样的指示指标37
三、取样设备与耗材38
四、取样前的准备工作40
五、洗井40
六、取样41
七、清洁与消毒42
八、储存与运输43
第五节三倍体积取样法46
一、三倍体积取样法概述46
二、取样过程46
第六节被动取样法47
一、被动取样法概述47
二、被动扩散袋取样法48
三、被动式直接取水法49
四、被动式吸附取样法51
第七节贝勒管取样法52
一、贝勒管取样法概述52
二、取样过程52
第八节取样过程中的注意事项53
一、洗井53
二、取样55
三、质量保证与质量控制56
四、废物处置56
五、健康防护56
六、非水相液体的样品采集56
参考文献57
第三章低流量取样法与三倍体积取样法的对比58
**节研究背景介绍58
第二节研究方法概述59
一、两种取水方法的概念模型59
二、地下水流动控制方程60
三、模型空间网格划分和参数确定61
四、井内水流模拟62
五、关于取样管、抽提泵和流动小室的模拟64
六、场地实验64
第三节模型计算结果与讨论65
一、抽提过程中水头降深和地下水取样代表性的变化65
二、抽提过程中水质参数对水样代表性的指示作用67
三、场地土壤性质和抽提方式对取样代表性的影响70
四、抽水方式的选择75
第四节本章小结75
参考文献76
第四章HSLF取样法78
**节HSLF取样法的提出78
第二节HSLF取样法的解析解模型79
一、概念模型79
二、解析解80
三、数值验证83
四、恒定抽水情况分析84
五、HSLF取样法分析87
第三节HSLF取样法的数值解模型90
一、模型建立90
二、通过模型对HSLF取样法的分析94
第四节本章小结101
参考文献103
第五章地下水监测井建造与封填方法104
**节土孔钻探104
一、土孔的钻探方式104
二、土孔钻探中需要注意的问题109
三、土孔钻探时的安全防护措施110
第二节地层条件控制111
第三节套管和筛管安装111
一、套管和筛管的材料选择112
二、套管和筛管的直径选择120
三、套管清洗要求120
四、套管连接步骤121
第四节井内结构设计122
一、筛管设计122
二、滤料设计123
三、环形密封材料设计125
四、特殊结构的地下水监测井设计127
五、临时监测井设计127
第五节地表完井措施129
第六节地下水监测井的洗井130
第七节井的设计、施工和洗井的信息记录132
第八节已有监测井的调查和评估132
第九节地下水监测井的封填133
一、原位薄泥浆填充134
二、套管穿孔/原位泥浆填充135
三、套管拔出136
四、扩钻137
五、监测井封填方式的选择和实施138
六、地下水监测井的位置和所属关系142
七、移除保护套管142
八、泥浆的选择、混合和放置143
九、回填和场地恢复145
十、资料收集145
参考文献146
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地下水监测取样理论与方法 节选

**章地下水取样基本理论 地下水是维持人类正常生产、生活的一类非常重要的水资源。在全球的淡水资源中，地下水占比达22.6%，而河流和湖泊等地表水体仅占地球淡水资源总量的0.6%。因此，合理开采、利用以及保护地下水资源，是维持人类社会正常发展的关键因素。然而，随着经济的发展和环境的破坏，越来越多的地区存在地下水受污染的情况。常见的地下水中的污染物包括重金属、有机物和微生物等。地下水水质调查是地下水修复和水质评估的前提。在进行区域地下水水质调查时，一个非常重要的环节就是地下水的取样。人们通常建立地下水监测井，然后通过不同的取样方式进行地下水样品的采集。采集的样品是否能够代表地下水的真实水质情况，是取样成功与否的关键。本章将重点介绍地下水样品采集的理论和这些理论的发展历史。 **节地下水的背景知识 一、地下水的基本概念 地下水（groundwater），广义上是指赋存于地面以下土壤和岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》（GB/T 14157—93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。 根据水利部颁布的 2018年度《中国水资源公报》，2018年全国地下水资源量为 8246.5亿 m3，人均地下水资源量仅为 589 m3，水资源十分匮乏 [1]。同时，地下水是我国城镇居民生活、工业生产、农业生产的重要水源。据统计， 2018年，我国用水总量为 6015.5亿 m3，其中地下水供水量达到 976.4亿 m3，占用水总量的16.2%。因此，保护好地下水水源，对维持居民正常的生产和生活、经济的发展等具有重要的意义。 由于存在的环境不同，地下水的化学组分与地表水有很大的差异。地下水含有不同浓度的多种化学成分，地下水中的大部分可溶性成分来自土壤和沉积岩中的可溶性矿物质 [2]，很小一部分来源于大气和地表水体。对于大多数地下水，少数主要离子种类占地下水离子总数的 95%，包括带正电的钠离子（ Na+）、钾离子（K+）、钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），以及带负电的氯离子（Cl–）、硫酸盐（ SO24 -）、碳酸氢盐（ HCO3 -）和硝酸盐（ NO3 -）。 通过地下水的化学特征可以理解地下水的迁移转化过程。同位素作为水文地质学中的示踪剂已经被广泛使用，但是使用其他化学、水力、地球物理或地质方法进行验证也非常重要。由于大多数水文地质情况很复杂，因此使用多参数进行判断验证通常是有利的。在许多情况下，可以有效地利用水文地球化学知识获得参数信息，如补给量、排出量和混合速率等。例如，地下水的化学变化可用于追踪地下水的运动情况，产生诸如地下水在饱和带中的停留时间之类的信息，确定补给过程和补给水的来源。非饱和带是一种特殊情况，其中主要的离子组成，特别是氯离子浓度在补给研究中起着主要作用，并提供了定量估计，而使用其他方法很难估算或成本很高。[3] 二、评价地下水水质的指标 地下水水质的测量往往是复杂而烦琐的，但是可以通过一些简单的物理特征来判断地下水是否受到污染。表 1-1中罗列了几种便于观测与测量的物理指标。当这些指标中的一项或几项数据出现异常时，则可以简单判断出该处地下水水质遭受污染。需要注意的是，当发现以下物理指标没有出现异常时，并不代表该处地下水水质合格，还需进行进一步检测。 表 1-1 地下水的物理特征 三、地下水污染现状 绝大部分的地下水污染物来自地表排放，包括点源排放和非点源排放。具体到污染地下水的形式，又包括自然排放、废水池的腐败降解、有害物质的不合理处置、堆积的化学物质和石油产品的渗漏、垃圾填埋、地表滞水渗漏、污水管及其他管道的渗漏、农药和化肥的过度使用与渗漏、地下水注入井和地面排水管的污染物排放、不合理的地下水抽提井或监测井及采矿活动等。由于地下水流动相对较为缓慢，因此地下水污染具有局部性、区域性的特点。 我国的地下水污染情况不容乐观。2011年对我国 69个大中型城市地下水水质的调查结果显示，在我国 69个大中型城市中，其中 64个城市的地下水中至少检出 1种有机物，比例高达 92.75%，其中检出率较高的挥发性有机物（volatile organic compound，VOC）为氯仿、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、四氯化碳等[4]。该调查结果表明，我国的地下水受到了较为严重的有机污染，尤其是 VOC的污染。另外，环境保护部（现称生态环境部）颁布的《 2018中国生态环境状况公报》显示，2018年全国 10 168个国家*地下水水质监测点中，Ⅳ类水和Ⅴ类水占比分别为 70.7%和 15.5%，这表明地下水水质情况不容乐观 [5]。主要超标指标为锰、铁、浊度、总硬度、溶解性总固体、碘化物、氯化物、“三氮”（亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮）和硫酸盐，个别监测点铅、锌、砷 *、汞、六价铬等重（类）金属超标。该结果表明，我国的地下水同样也面临着较为严重的重金属污染和无机盐污染。 第二节地下水的污染物种类 地下水通常看起来很干净，因为地面可以自然过滤颗粒物，防止空气中的颗粒物进入地下水中。然而，地下水中会出现天然和人造化学物质，这是因为当地下水流过地表时，铁和锰等金属会溶于水中，之后可能因在水中浓度较高而被发现。此外，工业生产、城市活动、农业灌溉、地下水抽取和废物处理等人为因素都会影响地下水质量。 地下水中常见的污染物及其来源如下[6]。 一、无机污染物 在我国，无机污染物是一类重要的地下水污染物，其又包括重金属、无机阴离子等。其中，重金属常常存在于钢铁、石化、有色冶炼、能源化工、电子拆解等产业产生的大量废水和废渣中。如果这些废水和废渣没有得到妥善处理，那么就会通过地表进入地下水。重金属对人体的危害是巨大的，表 1-2显示了部分重金属的来源以及潜在的健康危害和其他影响。 表1-2 地下水中的重金属污染物 地下水中的无机阴离子也会对地下水的水质产生影响。高浓度的无机离子会使地下水的盐度过高，对土壤产生腐蚀作用的同时不利于土壤微生物的正常生长。部分阴离子甚至具有较强的毒性，从而导致土壤中的微生物死亡。常见的地下水中的无机阴离子的来源以及潜在的健康危害和其他影响如表 1-3所示。 表1-3 地下水中的无机阴离子污染物 *指污染物超过该水平会使水质混浊或变色，或者味道不佳，尽管这些水实际上可能可以安全饮用 二、有机污染物 有机污染物也是一类重要的地下水污染物。在我国曾发生过多起由事故导致有机污染物超标的事件，如吉化爆炸事件、兰州石化地下水污染事件等。这些事件给当地居民生活造成了巨大的影响。此外，化工厂废物处理不当、储油罐泄漏等因素也可能造成严重的地下水污染，这些有机污染物部分具有挥发性，能够通过土壤危害人们的健康，其他的有机污染物也可能通过水井、被植物吸收等方式危害人们的健康。表1-4显示了部分有机污染物来源以及潜在的健康危害和其他影响，这对于判断地下水污染的危害具有重要意义。 三、微生物污染物 地下水还包含多种微生物，类似于表层土壤和水体中发现的微生物。这些微生物包括细菌、真菌和原生动物。有时，来自家庭、农业和其他人为活动的病原性病毒、细菌和胃肠道原生动物可通过土壤、沉积物和岩石渗透到地下水中 [7]。地下水微生物的测量是困难且昂贵的，但是为了能够快速、相对便宜地检测饮用水中的粪便污染，在许多研究中都使用粪便污染指示菌（ FIB）作为替代物 [7]。表 1-5中展示了常见的地下水中的微生物污染物来源以及潜在的健康危害和其他影响。 表1-4 地下水中的有机污染物 表1-5 地下水中的微生物污染物 第三节地下水取样目的及监测井结构 一、地下水取样的目的 地下水取样出于多种原因 [3]。从地下水取样中获得的信息，以及随后对水化学和同位素测试结果的分析与解释，可应用于以下几方面：①评估地下水的流动方式和特点；②确定重金属、有机物、微生物等污染物的浓度、来源和传输特点；③评估地下水水质、依赖地下水的生态系统及其相关的地下水资源用途；④评估土地利用变化、灌溉、地下水开采、附近工厂工作等人为因素对区域地下水数量和质量的影响。 二、地下水监测井的结构 图 1-1为监测井的基本结构，监测井主要包括套管部分、筛管部分、井盖和底盖等，地下水通过筛管中的筛孔进入井中。

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