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2.4 完整性和连续性分析
因果关系判定的第四步是对污染迁移途径的在时间和空间上的连续性进行分析,以建立污染物从源到受体的完整的时间和空间联系,进一步论证因果关系. 完整性和连续性分析方法包括污染物空间分析模拟和污染物随时间迁移转化模拟,模拟方法包括物理模型模拟、数值模型模拟等. 大量一维、二维、三维物理模型已被用于模拟三氮、重金属或有机污染物等在包气带或含水层中的迁移转化[38-40]. 基于污染现状、地质条件和其他参数,使用数值模拟模型或软件来模拟倾倒/泄漏/排放的污染物到达受体的时间,同时结合实验室和/或现场试验所获得数据,对模型进行校准或验证. GMS、MT3D、VisualModflow、Feflow等都是国内目前使用较多的地下水数值模拟软件.
3 因果关系判定案例
目前,土壤与地下水环境损害因果关系判定技术框架已经在3~4个案例中得到应用,该研究选取了其中较为典型的案例,即某企业与下游池塘污染之间的因果关系判定. 2015年4月,位于某企业东北方向的池塘水中ρ(Zn2+)为34 mg/L,池塘西南角疑似出露泉眼的ρ(Zn2+)为164 mg/L,由于该池塘的污染可能影响到下游居民的饮水安全,会引发居民与企业的冲突,造成严重后果. 为了明确企业与池塘中ρ(Zn2+)超标之间的因果关系,开展此次案例研究.
按照第2节所述框架,按照4个步骤开展因果关系判定.
3.1 池塘与企业污染的同源性分析
首先利用指纹图谱技术,对受损环境(池塘水体)的污染特征与污染源污染特征进行比较,根据污染物组成及其性质的异同,分析其同源性. 采集池塘水、疑似泉眼泉水、疑似污染源(企业1)以及潜在污染源(企业2和企业3)的地下水进行分析检测,比较污染物成分及浓度特征,判断池塘水体污染物是否来自污染源. 结果(见表1)显示,池塘水和疑似泉眼泉水中ρ(Zn2+)较高,与疑似污染源情况较为一致,而另外两个潜在污染源地下水中ρ(Zn2+)均很低. 因此,根据池塘水体污染物与该企业地下水污染物的指纹特征,初步判断该企业为池塘水体中污染物的主要来源.
表1 不同来源水样中的ρ(Zn2+)
Table 1 Zinc concentration in water samples from different sources
3.2 污染源与受体间的载体与介质识别
在确定了污染源和受损环境中污染物的同源性后,对污染物从污染源迁移到受损环境的介质和载体进行识别. 同源性分析中代表污染源的样品采自该企业内的4#地下水井(见图2),而代表受损环境的样品采自池塘地表水,污染物在二者之间传播的载体与介质需要明确. 池塘西南角有疑似泉眼出露,泉水因此进入池塘,据此推断污染物在污染源(该企业地下水井)和受损资源(池塘水体)之间的迁移是通过土壤和含水层介质进行的,而载体主要为地下水.
为了对载体和介质做进一步确认,采用地质和水文地质调查技术对污染源和受体之间的地层分布和含水层特征进行了分析. 在该企业和池塘之间新建了8口地下水监测井(GW1~GW8),以监测地下水中污染物的分布情况,具体如图2所示.
注:QY为疑似泉眼;4#为疑似污染源企业内原有地下水井;GW1~GW8为在疑似污染源企业和池塘之间新建的8口地下水监测井.
图2 调查点位空间分布
Fig.2 Spatial layout of sampling points
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