本發(fā)明涉及一種確定地下水水質(zhì)背景值的方法。

背景技術(shù)：

確定地下水水質(zhì)背景值對于認(rèn)識地下水中某些元素升高是由地質(zhì)原因引起還是由于人為因素影響(及影響程度)是十分重要的。到目前為止，國際上對地下水水質(zhì)天然本底的研究還為數(shù)不多，國內(nèi)一般采用經(jīng)驗值或水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行指導(dǎo)判斷，但這并不可靠，而且不同地區(qū)背景值的水平也不一樣。隨著人們的健康意識和對居住環(huán)境要求的日益提高，確定地下水水質(zhì)背景值對于確定地下水是否發(fā)生污染及確定污染程度具有重要意義。因此，當(dāng)下亟需研發(fā)一種準(zhǔn)確可靠的確定地下水水質(zhì)背景值的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種確定地下水水質(zhì)背景值的方法。

本發(fā)明的確定地下水水質(zhì)背景值的方法，包括如下步驟：

(1)對目標(biāo)區(qū)域的地下水進(jìn)行年代學(xué)研究，確定所述地下水的年齡，將所述地下水分成古水、次現(xiàn)代水和現(xiàn)代水3類，其中，所述古水指年齡大于1000年的水，所述次現(xiàn)代水指年齡介于60到1000年的水，所述現(xiàn)代水指年齡小于60年的水；

(2)按照“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則選取相應(yīng)測試水樣，利用統(tǒng)計學(xué)方法，測定所述測試水樣中特征組分的中值和上方值，作為目標(biāo)區(qū)域地下水的背景值的中值和上方值；

其中，所述“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則是指，若目標(biāo)區(qū)域存在古水水樣，則以古水水樣作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣，若目標(biāo)區(qū)域不存在古水水樣，則以次現(xiàn)代水水樣作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣。

以上，按照所述“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則基本可以完成絕大部分情形下的目標(biāo)區(qū)域的地下水背景值的確認(rèn)。對于其他情況，本發(fā)明還包括下述增補(bǔ)方案步驟：

A)當(dāng)目標(biāo)區(qū)域的地下水缺乏年齡數(shù)據(jù)時，可使用歷史文獻(xiàn)資料記載的觀測數(shù)據(jù)(優(yōu)選20世紀(jì)60年代以前的觀測數(shù)據(jù))，作為地下水的背景值的參考數(shù)據(jù)。

B)當(dāng)目標(biāo)區(qū)域的地下水缺乏年齡數(shù)據(jù)和歷史文獻(xiàn)資料記載的觀測數(shù)據(jù)時，可使用目標(biāo)區(qū)域上游水作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣。

對于特殊工程，如對于頁巖氣開發(fā)工程所在區(qū)域，優(yōu)選地，需在工程實(shí)施前連續(xù)3-5年采集工程所在區(qū)域的水樣作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣，以識別背景值的時空變化。

步驟(1)中，所述確定所述地下水的年齡的方法可為本領(lǐng)域常規(guī)，優(yōu)選地，本發(fā)明使用氚(³H)、氟氯昂(CFCs)、氪85(⁸⁵Kr)、熱核氯36(³⁶Cl)、六氟化硫(SF₆)和氚氦(³H-³He)中的一種或多種確定所述現(xiàn)代水的年齡；使用氬39(³⁹Ar)或硅32(³²Si)確定所述次現(xiàn)代水的年齡；使用碳14(¹⁴C)、氯36(³⁶Cl)和氪81(⁸¹Kr)中的一種或多種確定所述古水的年齡。

步驟(1)中，所述中值和上方值均為本領(lǐng)域常規(guī)的含義。所述中值是指當(dāng)一組數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列時，處于最中間位置的數(shù)據(jù)(當(dāng)該組數(shù)據(jù)總數(shù)為奇數(shù)個)的數(shù)值大小，或者處于最中間位置的兩個數(shù)據(jù)(當(dāng)該組數(shù)據(jù)總數(shù)為偶數(shù)個)數(shù)值的平均值。所述上方值是指一組數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列時，處于大于這組數(shù)據(jù)中90％位置的數(shù)據(jù)的數(shù)值，即，所述上方值大于該組數(shù)據(jù)中90％的數(shù)據(jù)。

步驟(2)中，所述特征組分優(yōu)選硝酸鹽。

本發(fā)明具有下述有益效果：

本發(fā)明的確定地下水水質(zhì)背景值的方法，可以嚴(yán)格排除受人類活動影響的地下水?dāng)?shù)據(jù)；對于沒有歷史數(shù)據(jù)或者長期觀測資料的地區(qū)，特別是發(fā)展中國家及干旱地區(qū)，是一種簡單、可靠、快速獲取地下水水質(zhì)背景值的方法。

附圖說明

圖1顯示地下水年代分區(qū)的示意圖。

圖2為地下水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征值，包括中值和上方值。

圖3為實(shí)施例1的測定結(jié)果。

圖4為實(shí)施例2的測定結(jié)果。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明確定區(qū)域地下水水質(zhì)背景值的基本原則是找到未受人類活動影響或者人類活動影響微弱的地下水水樣，進(jìn)而基于統(tǒng)計分析，確定背景值的中值及上方值。

本發(fā)明的確定地下水水質(zhì)背景值的方法，包括如下步驟：

(1)對目標(biāo)區(qū)域的地下水進(jìn)行年代學(xué)研究，確定所述地下水的年齡，將所述地下水分成古水、次現(xiàn)代水和現(xiàn)代水3類，其中，所述古水指年齡大于1000年的水，所述次現(xiàn)代水指年齡介于60到1000年的水，所述現(xiàn)代水指年齡小于60年的水；

(2)按照“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則選取相應(yīng)測試水樣，利用統(tǒng)計學(xué)方法，測定所述測試水樣中特征組分的中值和上方值，作為目標(biāo)區(qū)域地下水的背景值的中值和上方值；

其中，所述“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則是指，若目標(biāo)區(qū)域存在古水水樣，則以古水水樣作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣，若目標(biāo)區(qū)域不存在古水水樣，則以次現(xiàn)代水水樣作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣。

其中，如圖1所示，其為顯示地下水年代分區(qū)的示意圖，從圖中可以看出，古水和次現(xiàn)代水中不含氚，而現(xiàn)代水中含有氚。此處僅僅是以氚作為示例，在實(shí)際應(yīng)用過程中，對于古水、次現(xiàn)代水和現(xiàn)代水的區(qū)分不限于氚元素，還可以使用氟氯昂、氪85、熱核氯36、六氟化硫和氚氦中的一種或多種確定現(xiàn)代水的年齡；使用氬39或硅32確定所述次現(xiàn)代水的年齡；使用碳14、氯36和氪81中的一種或多種確定古水的年齡。也就是說，現(xiàn)代水中可能會含有氚、氟氯昂、氪85、熱核氯36、六氟化硫和氚氦中的一種或多種；次現(xiàn)代水中可能會含有氬39或硅32；而古水中可能會含有碳14、氯36和氪81中的一種或多種。

如圖2所示，其顯示背景值中值和上方值的計算方法。其中，中值是指當(dāng)一組數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列時，處于最中間位置的數(shù)據(jù)(當(dāng)該組數(shù)據(jù)總數(shù)為奇數(shù)個)的數(shù)值大小，或者處于最中間位置的兩個數(shù)據(jù)(當(dāng)該組數(shù)據(jù)總數(shù)為偶數(shù)個)數(shù)值的平均值。上方值是指一組數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列時，處于大于這組數(shù)據(jù)中90％位置的數(shù)據(jù)的數(shù)值，即，上方值大于該組數(shù)據(jù)中90％的數(shù)據(jù)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例以硝酸鹽這種地下水最為常見的污染組分為例，以中國新疆維吾爾自治區(qū)西部白楊河山前洪積扇為例，確定地下水中硝酸鹽的背景值。

通過對研究區(qū)域進(jìn)行地下水年代學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，研究在山前洪積扇地帶分布有年齡大于1000年的古水、年齡介于1000年到60年的次現(xiàn)代水和年齡小于60年的現(xiàn)代水。由于硝酸鹽主要是近30年過量施肥導(dǎo)致地下水中硝酸鹽含量增加的，因此按照“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則，以年齡大于1000年的、受人類活動影響十分微弱的古水作為測試水樣，其主要特征是不含氚，且碳14年齡大于1000年。

按照“古水優(yōu)先-次現(xiàn)代水其次”的原則，對研究區(qū)域所有古水按硝酸鹽含量從小到大進(jìn)行排序，得到白楊河山前洪積扇地區(qū)硝酸鹽背景值的中值和上方值分別為3.1mg/L和9.0mg/L，結(jié)果請參見圖3。

實(shí)施例2

A)當(dāng)目標(biāo)區(qū)域的地下水缺乏年齡數(shù)據(jù)時，使用歷史文獻(xiàn)資料記載的水質(zhì)觀測數(shù)據(jù)(優(yōu)選二十世紀(jì)六十年代以前人類活動作用有限的時候)作為地下水的背景值的參考數(shù)據(jù)，；

B)當(dāng)目標(biāo)區(qū)域的地下水缺乏年齡數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資料記載的水質(zhì)觀測數(shù)據(jù)時，使用目標(biāo)區(qū)域上游水作為該目標(biāo)區(qū)域的測試水樣。

在中國頁巖氣最大的開發(fā)區(qū)重慶涪陵區(qū)塊，由于工程實(shí)施前未進(jìn)行系統(tǒng)的地下水背景值研究，使得即使地下水發(fā)生污染，也很難確定是自然背景值高還是人類工程造成的。由于該地區(qū)屬于碳酸鹽巖溶地區(qū)，地下水循環(huán)速度快，很難取到古水或者次現(xiàn)代水，只能選擇頁巖氣開發(fā)工程的上游，進(jìn)行地下水背景值的測量。以高錳酸鉀指數(shù)(COD)、氨氮、pH、F、硝酸鹽(NO₃)、Fe、Ba為例，確定出背景值中值分別為0.94mg/L、0.02mg/L、7.87、0.02mg/L、9.6mg/L、0.10mg/L和0.02mg/L，結(jié)果請參見圖4。

上述實(shí)施例說明，使用本發(fā)明的方法確定地下水背景值簡單可靠，能夠方便指導(dǎo)工程開發(fā)、水體修復(fù)和相關(guān)研究活動的進(jìn)行。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。