大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法
【专利摘要】一种大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法，分为两个阶段进行，两个阶段分别采用不同的点位布设方法，第一阶段实施调查性监测，对重点河流进行粗线条布点；第二阶段实施重点性监测，进行加密点位布设，第一阶段充分确定大体污染点位，第二阶段进行加密布点，更加科学、准确地确定了底泥污染的程度和范围。该方法利用二维水质模型与GIS可视化技术相结合，将水体中重金属污染物的迁移扩散过程进行了动态模拟，使得污染点位的初步确定更加准确、直观；在第二阶段加密布点时采用二分法，大大减少了工作人员的劳动强度，避免了盲目布点产生的人力物力的浪费，可在短时间内完成调查工作任务，准确、经济、高效。
【专利说明】大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在较大区域(如省级或国家级区域)内调查水体底泥重金属污染状况的采样点位优化布设方法，属于环保监测【技术领域】。
【背景技术】
[0002](I)底泥污染，值得关注上世纪末，大量高耗能、高污染的企业给当地水环境造成了严重的破坏，大量的污染物质在水体中沉降积累形成底泥。近年来，虽然企业处理后的外排水基本达到排放要求，但水体底泥中沉积的污染物却变成了影响水环境的关键因素。一方面，底泥污染物释放影响上覆水水质，造成水质恶化；另一方面，底泥是大量鱼虾、贝壳类底栖动物的新称代谢场所，底泥中的微量有毒元素，尤其是重金属在底栖动物体内可富集上万倍，通过食物链威胁人类健康。因此，需要对受重金属污染的底泥进行科学合理地处理处置。
[0003](2)底泥处理处置前，需要了解重金属污染底泥的分布范围及底泥量
目前，受重金属污染底泥的处理处置费用较高，处理处置之前首先通过调查需要了解底泥的污染程度、污染边界及污染底泥量，然后根据污染状况选择适宜的处理处置方法。
[0004](3)目前的底泥采样布点方法及缺陷
目前，尚缺乏便携式底泥测试分析仪器，主要通过野外采集样品，然后带回实验室化验分析其污染物含量。底泥采样布点方法主要借鉴土壤调查中的均匀布点方法，如梅花布点、网格布点等方法，对于局部小水域而言，可以在短时间内通过投入大量的人力物力来调查摸清水体底泥重金属含量情况。而对于大区域水体而言，如何通过科学布点，采集尽量少的点位样品量来快速有效地掌握底泥污染现状，为水环境管理部门的底泥污染治理提供科学依据，是环境监测领域的一个技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有大区域水体底泥重金属污染状况调查在如何科学布点方面存在的问题，提供一种科学、经济、合理的大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法。
[0006]本发明的大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法，分为两个阶段进行，两个阶段分别采用不同的点位布设方法，具体过程如下所述:
第一阶段实施调查性监测，对重点河流进行粗线条布点:首先确定工业园区和重金属风险源企业的排污口在河道内的位置和历史上曾经发生过重金属污染事故的河段，明确污染物排放的类别和浓度，以及河段长度、宽度和流速相关水文参数；将收集到的资料输入计算机进行处理，建立二维水质模型，通过二维水质模型进行水污染扩散的二维模拟；根据二维水质模型，对于在排污口下游各点按不同概率分布的水质浓度，将浓度相等的各点连接得到不同概率下的河流污染物等浓度线；以河道电子地图为背景，利用GIS可视化技术，在已知污染物历史排放最高浓度为Cm、GB3838-2002《地表水环境质量标准》II类水的浓度要求为Cv情况下，将污染物按(；一3/4(；、3/4(；—1/2(；、1/2(；—1/4(；和l/4Cm—Cv的浓度范围对应不同颜色在电子地图上显示出来，若l/4Cm〈Cv，则端点选为l/4Cm处；然后根据电子地图的显示结果，分别确定排污口、3/4Cm处、l/2Cm处、l/4Cm处和Cv处这5个断面作为第一阶段的布点断面，并在河道中央进行布点监测；
第二阶段实施重点性监测，进行加密点位布设:根据第一阶段的调查结果，按照GB15618-1995《土壤环境质量标准》对各点位底泥受重金属污染程度进行评价，分为轻微污染、轻度污染、中度污染和重度污染，在第一阶段底泥重金属污染程度不同的点位之间采用二分法加密布点进行监测，最终确定底泥的污染程度和范围；二分法加密布点就是在加密点位布设阶段，根据第一阶段调查结果，在重度污染点位和中度污染点位之间、中度污染点位和轻度污染点位之间以及轻度污染点位和轻微污染点位之间通过二分法，在中间进行布点，通过进行监测评价后，再按上述方法在不同污染程度的点位中间依次布点，进行监测和评价，并重复以上步骤，直到不同污染程度点位之间距离小于10米，然后再用二分法，取中间点位所在断面，确定为污染边界。
[0007]本发明有以下优点:
(I)该布点方法分两个阶段进行，第一阶段充分确定大体污染点位，第二阶段进行加密布点，更加科学、准确地确定了底泥污染的程度和范围。
[0008](2)该布点方法利用二维水质模型与GIS可视化技术相结合，将水体中重金属污染物的迁移扩散过程进行了动态模拟，使得污染点位的初步确定更加准确、直观。
[0009](3)该布点方法在第二阶段加密布点时采用二分法，大大减少了工作人员的劳动强度，避免了盲目布点产生的误差，准确、经济、高效。
【具体实施方式】
[0010]本发明的大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法，分为两个阶段进行，两个阶段分别采用不同的点位布设方法。
[0011]1.第一阶段实施调查性监测，即对重点河流进行粗线条布点
首先确定河道内工业园区、重金属风险源企业排放口所在位置和历史上曾经发生过重金属污染事故的河段，进行资料收集和现场调研，明确污染物排放的类别、浓度，以及河段长度、宽度、流速等相关水文参数。将收集到的资料输入计算机进行处理，通过二维数值模型，进行水污染扩散的二维数值模拟。根据二维水质模型，对在排污口下游各点按一定概率分布的水质浓度，将浓度相等的各点连接即可得到不同概率下的河流污染物等浓度线。以河道电子地图为背景，利用GIS的可视化技术，在已知污染物历史排放最高浓度为Cm、《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002) II类水的浓度要求为Cv情况下，将污染物按Cm—3/4Cm、3/4C—l/2Cm, 1/2C—l/4Cm, 1/4C—Cv 的浓度范围(若 l/4Cm〈Cv，则端点选为 l/4Cm 处)对应不同颜色在电子地图上显示出来。然后根据电子地图的显示结果，分别确定排污口、3/4 Cffl处、1/2 Cm处、1/4 Cm处和Cv处这5个断面作为第一阶段的布点断面，并在河道中央进行布点监测。
[0012]为更加全面的调查河道底泥污染情况，作为补充，在河道内的省控、市控、县控断面处同时进行布点监测。
[0013]二维水质模型是对大型的河流、河口、海湾和浅湖水质进行模拟和预测研究时最常用的模型:
【权利要求】
1.一种大区域水体底泥重金属污染状况调查点位布设方法，分为两个阶段进行，两个阶段分别采用不同的点位布设方法，其特征是: 第一阶段实施调查性监测，对重点河流进行粗线条布点:首先确定工业园区和重金属风险源企业的排污口在河道内的位置和历史上曾经发生过重金属污染事故的河段，明确污染物排放的类别和浓度，以及河段长度、宽度和流速相关水文参数；将收集到的资料输入计算机进行处理，建立二维水质模型，通过二维水质模型进行水污染扩散的二维模拟；根据二维水质模型，对于在排污口下游各点按不同概率分布的水质浓度，将浓度相等的各点连接得到不同概率下的河流污染物等浓度线；以河道电子地图为背景，利用GIS可视化技术，在已知污染物历史排放最高浓度为Cm、GB3838-2002《地表水环境质量标准》II类水的浓度要求为Cv情况下，将污染物按(；一3/4(；、3/4(；—1/2(；、1/2(；—1/4(；和l/4Cm—Cv的浓度范围对应不同颜色在电子地图上显示出来，若l/4Cm〈Cv，则端点选为l/4Cm处；然后根据电子地图的显示结果，分别确定排污口、3/4Cm处、l/2Cm处、l/4Cm处和Cv处这5个断面作为第一阶段的布点断面，并在河道中央进行布点监测； 第二阶段实施重点性监测，进行加密点位布设:根据第一阶段的调查结果，按照GB15618-1995《土壤环境质量标准》对各点位底泥受重金属污染程度进行评价，分为轻微污染、轻度污染、中度污染和重度污染，在第一阶段底泥重金属污染程度不同的点位之间采用二分法加密布点进行监测，最终确定底泥的污染程度和范围；二分法加密布点就是在加密点位布设阶段，根据第一阶段调查结果，在重度污染点位和中度污染点位之间、中度污染点位和轻度污染点位之间以及轻度污染点位和轻微污染点位之间通过二分法，在中间进行布点，通过进行监测评价后，再按上述方法在不同污染程度的点位中间依次布点，进行监测和评价，并重复以上步骤，直到不同污染程度点位之间距离小于10米，然后再用二分法，取中间点位所在断面，确定为污染边界。
【文档编号】G01N33/00GK103713097SQ201310326188
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】张志斌, 张彦浩, 王猛, 孙翠珍, 朱英, 王炜亮 申请人:山东建筑大学