利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法技术

本发明专利技术公开了一种金属矿山地下水中重金属污染源解析及其污染边界识别的方法。该技术利用矿区水文地质资料，明确金属矿床原生晕所在的岩性和地层范围为工作区，以矿区采选冶区域为中心通过现场踏勘和综合水文地质图明确矿区地表水系走向，划分各级水系单元，采集各级水系沉积物样品并分析特征污染元素的含量；利用地理信息系统技术，绘制重金属含量空间分布图，结合矿区土壤化学元素背景值，反演矿区地下水重金属污染来源及其污染边界。该技术首次构建基于矿藏分布所在地层/岩性类型和矿区水文地质特征的地下水污染的集成解析技术，经济快速，操作性强、准确性较高，现场应用效果稳定，是解析矿区地下水污染来源，判定其污染边界的一种有效方法。界的一种有效方法。界的一种有效方法。

【技术实现步骤摘要】
利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法


[0001]本专利技术属于环境污染防治
，涉及一种快速识别地下水中污染源及其污染边界的方法，具体涉及一种金属矿山的浅层地下水特征重金属污染元素源解析及其污染边界识别的方法。

技术介绍

[0002]地下水是水循环的重要组成部分，具有很高的生态和经济价值，满足生活、农业及工业的水量和水质要求。但由于土壤地层岩性和人为活动等多方面原因导致矿区地下水具有重金属含量高的特点，因此迫切需要开展矿区地下水重金属污染源和污染范围的精准识别，实现矿区地下水重金属污染的有效监管和防治。
[0003]现有的场地地下水污染物源识别主要运用扩散模型、受体模型、溶质运移模拟、稳定同位素示踪法等进行溯源，但这些方法不能运用于实际场地中准确定位地下水污染的具体位置，无法为场地后续的污染监管与风险管控提供进一步的支撑。
[0004]目前，矿区地下水重金属污染源与污染边界识别方法是监测井联合示踪剂取样分析进行污染源与污染边界识别。但监测井随机性强，成本高，耗时长，无法大面积建设监测井，同时由于地层的不均匀性和水文地质参数的不确定性导致荧光等示踪法准确度低，无法实现准确快速识别矿区地下水源与污染范围，易发生地下水污染范围判定偏差，导致后期污染评估与治理的效果不佳且成本控制难以保证。
[0005]为解决上述问题，选择适用于矿山地下水污染的经济有效的识别方法，快速、准确、经济地查明地下水重金属污染源及地下水的污染分布范围。该方法首次构建基于水文地质条件、矿区金属矿床或原生晕所在地层/岩性组合类型和矿区各级水系的水系沉积物样品检测分析的污染地下水经济快速诊断技术方法，有效判定矿山地下水重金属污染来源与污染边界分布情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种地下水重金属污染源与污染边界经济有效的诊断方法，该诊断方法通过污染场地的现有生产历史情况和水文地质特征初步评估出污染物在地下水中流向和可能影响区域，再测试分析矿区各级水系的沉积物中的特征重金属污染元素含量情况，精确识别出地下水目标重金属的污染来源和污染范围。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，基于金属矿床原生晕的分布，并结合分布区域水文地质资料，确定金属矿床原生晕所处的地质地层和岩性，并以这些地质地层和岩性的对应地表范围作为待采样的工作区范围；
[0010]步骤2，根据步骤1中确定的工作区范围内的水文地质特征及其地表水系走向，划定工作区内各级水系单元，根据水系流向将工作区水系划分为Ⅰ型和Ⅱ型两个类型进行布点采样，得到各级水系沉积物样品；
[0011]步骤3，检测各级水系沉积物样品中特征污染元素的含量C
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，计算各级水系沉积物样品中特征污染元素的污染指数C，并基于C确定特征污染物污染指数的异常值H和异常高值R；
[0012]步骤4，依据测得的各级水系沉积物样品中特征污染元素的含量C
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，采用空间插值绘制工作区内特征污染元素的空间污染分布图，根据水系沉积物的污染程度圈定工作区H值的异常区域，得出工作区地下水中特征污染物的污染边界；然后圈定工作区R值的异常分布区域，得出工作区地下水的主要污染源。
[0013]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤1中确定的工作区范围，是根据目标金属的矿床原生晕所在的所有地层和岩性，从水文地质资料找出这些地层和岩性所存在的范围，并将这些范围对应的地表区域作为工作区范围，其中地层和岩性所存在的范围是指连续不间断的范围。
[0014]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤2中划定工作区内水系单元，包括矿区干流、1级水系及以上水系，是根据矿区综合水文地质图划定的；工作区内水系流向类型包括Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型是指工作区内水系为单一流向型的水系，Ⅱ型是指工作区内水系为多向流流向型的水系。
[0015]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤2中，进行布点采样的方法为：
[0016]1)当工作区内水系流向类型为Ⅰ型时：布点采样方法为以各级水系口为起点布置采样点，并在1级水系内按照每50m取样，2级及以上水系中按照每100m 取样的原则进行水系沉积物布点采样；
[0017]2)当工作区内水系流向类型为Ⅱ型时：布点采样方法为以各水系流向的分水岭为界限，划分多个单一流向区域，并分区域按照水系流向为Ⅰ型的布点采样方法进行各级水系沉积物布点采样。
[0018]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤2中各级水系沉积物采样原则为：
[0019]1)在工作区的各级水系内均进行沉积物取样，采样点的布设应最大限度控制两侧汇水域面积，且采样点周边1米范围内无人为影响的痕迹；
[0020]2)当需进行水系沉积物采样的水系有地表水时，采集地面表层下15cm以内的水系沉积物颗粒；
[0021]3)当需进行水系沉积物采样的水系无地表水时，采集采样点位置处存在地表水水线的表层下15cm的水系沉积物颗粒。
[0022]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤3包括如下步骤：将采集的水系沉积物样品在室内风干后研磨过筛消解，检测消解液中重金属特征污染元素的含量，计算各级水系沉积物样品中重金属特征污染物的污染指数C＝C
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/B，其中，Ci为每个水系沉积物样品中目标金属元素的含量，B为该元素在矿区土壤中的地球化学背景值。
[0023]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤3中，H为该区域水系沉积物样品的特征重金属污染元素的含量为地球化学背景值B的5倍以上的值，即H≥5B；R为该区域特征重金属污染元素的地球化学背景值B的25倍以上，即R≥25B。
[0024]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤4中，采用空间插值绘制工作区内特征污染元素的空间污染分布图，是利用地理信息系统技术进行特征重金属污染元素含量在工作区内的克里格插值，并绘制其含量的等值线图，实现特征重金属污染元素含量在工作区内的空间可视化，
[0025]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，所述的步骤4中，根据水系沉积物的污染程度圈定工作区H值的异常区域，得出工作区地下水中特征污染物的污染边界，是以污染指数高于5为异常值，即样品中H≥5B为异常值样品，圈定C≥5的异常区域边界为工作区地下水特征重金属污染元素的污染边界。
[0026]所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及其污染边界的方法，所述的步骤4中，圈定工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于金属矿床原生晕的分布，并结合分布区域水文地质资料，确定金属矿床原生晕所处的地质地层和岩性，并以这些地质地层和岩性的对应地表范围作为待采样的工作区范围；步骤2，根据步骤1中确定的工作区范围内的水文地质特征及其地表水系走向，划定工作区内各级水系单元，根据水系流向将工作区水系划分为Ⅰ型和Ⅱ型两个类型进行布点采样，得到各级水系沉积物样品；步骤3，检测各级水系沉积物样品中特征污染元素的含量C
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，计算各级水系沉积物样品中特征污染元素的污染指数C，并基于C确定特征污染物污染指数的异常值H和异常高值R；步骤4，依据测得的各级水系沉积物样品中特征污染元素的含量C
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，采用空间插值绘制工作区内特征污染元素的空间污染分布图，根据水系沉积物的污染程度圈定工作区H值的异常区域，得出工作区地下水中特征污染物的污染边界；然后圈定工作区R值的异常分布区域，得出工作区地下水的主要污染源。2.根据权利要求1所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，其特征在于：所述的步骤1中确定的工作区范围，是根据目标金属的矿床原生晕所在的所有地层和岩性，从水文地质资料找出这些地层和岩性所存在的范围，并将这些范围对应的地表区域作为工作区范围，其中地层和岩性所存在的范围是指连续不间断的范围。3.根据权利要求1所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，其特征在于：所述的步骤2中划定工作区内水系单元，包括矿区干流、1级水系及以上水系，是根据矿区综合水文地质图划定的；工作区内水系流向类型包括Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型是指工作区内水系为单一流向型的水系，Ⅱ型是指工作区内水系为多向流流向型的水系。4.根据权利要求1所述的一种利用水系沉积物解析金属矿区地下水重金属污染源及污染边界的方法，其特征在于：所述的步骤2中，进行布点采样的方法为：1)当工作区内水系流向类型为Ⅰ型时：布点采样方法为以各级水系口为起点布置采样点，并在1级水系内按照每50m取样，2级及以上水系中按照每100m取样的原则进行水系沉积物布点采样；2)当工作区内水系流向类型为Ⅱ型时：布点采样方法为以各水系流向的分水岭为界限，划分多个单一流向区域，并分区域按照水系流向为Ⅰ型的布点采样方法进行各级水系沉积物布点采样。5.根据权利要求1所述的一种利用水系沉积物解析...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭朝晖，冉洪珍，易立文，肖细元，彭驰，张云霞，胡志浩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：