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第1章 绪论1

1.1地下水资源1

1.2地下水污染物类型2

1.3饮用水标准12

1.4风险与饮用水15

1.5地下水污染物来源17

1.5.1类别Ⅰ：排放设施18

1.5.2类别Ⅱ：储存、处理或处置设施19

1.5.3类别Ⅲ：物料传输设备24

1.5.4类别Ⅳ：其他有计划作业的排放后果25

1.5.5类别V：为受污染的水进人含水层提供管道26

1.5.6类别Ⅵ：因人类活动导致或加速的天然排放27

1.6地下水污染源的相对排序27

1.7地下水污染的长期性问题30

1.8数学和流体运动方程回顾31

1.8.1导数31

1.8.2达西定律32

1.8.3水头和渗透系数的标量、矢量和张量特性32

1.8.4变形介质中流体运动方程的推导34

1.8.5数学符号35

参考文献36

习题38

第2章 饱和介质中的物质迁移39

2.1引言39

2.2浓度梯度作用下的迁移39

2.3对流迁移42

2.4机械弥散44

2.5水动力弥散45

2.6溶质迁移的对流-弥散方程的推导46

2.7扩散与弥散48

2.8对流-弥散方程的解析解49

2.8.1求解方法49

2.8.2边界条件和初始条件50

2.8.3浓度的一维阶跃变化（第一类边界）51

2.8.4一维连续注入流场（第二类边界）51

2.8.5第三类边界条件54

2.8.6一维段塞注入流场55

2.8.7连续注入均匀二维流场55

2.8.8段塞注入均匀二维流场59

2.9横向弥散作用62

2.10试验确定弥散度63

2.10.1实验室试验63

2.10.2野外试验66

2.10.3单井示踪剂试验67

2.11弥散的尺度效应69

2.12溶质迁移的随机模型73

2.12.1简介73

2.12.2非均质性的随机描述73

2.12.3溶质迁移的随机方法75

2.13野外尺度弥散的分形几何理论80

2.13.1简介80

2.13.2分形数学80

2.13.3分形几何和弥散80

2.13.4渗透系数的分形标度82

2.14表观纵向弥散度和野外尺度关系的回归分析84

2.15溶质迁移的确定型模型84

案例研究：加拿大安大略省Bordon垃圾填埋场污染羽87

2.16裂隙介质中的溶质迁移93

2.17小结97

本章符号98

参考文献99

习题103

第3章 溶质转化、阻滞和衰减105

3.1引言105

3.2化学反应类型105

3.3吸附过程106

3.4表面反应平衡107

3.4.1线性吸附等温线107

3.4.2 Freundlich吸附等温线109

3.4.3 Langmuir吸附等温线110

3.4.4平衡阻滞对溶质迁移的影响111

3.5非平衡（动力）吸附模型114

3.6疏水（有机）化合物的吸附作用116

3.6.1简介116

3.6.2土壤或含水层有机碳上的分配117

3.6.3由Kow估计Koc118

3.6.4由溶解度估计Koc120

3.6.5由分子结构估计Koc122

3.6.6多溶质效应124

案例研究：木馏油在水中的溶解124

3.7均相反应126

3.7.1简介126

3.7.2化学平衡126

3.7.3化学动力学127

3.7.4化学反应中的Tenads127

3.8放射性衰变129

3.9生物降解130

3.10胶体迁移134

案例研究：加拿大安大略省Borden砂质含水层在天然地下水梯度下反应性和非反应性溶质的大尺度野外试验135

3.11小结140

本章符号140

参考文献141

习题145

第4章 包气带中的水流和物质迁移147

4.1引言147

4.2作为多孔介质的土壤147

4.3土壤胶体148

4.4双电层148

4.5盐度对土壤渗透系数的影响150

4.6包气带水流151

4.6.1土水势151

4.6.2土壤水分特征曲线152

4.6.3滞后现象156

4.6.4土壤水分特征曲线绘制158

4.6.5土水势的测量158

4.6.6包气带的渗透系数160

4.6.7 Buckingham流动定律163

4.6.8 Richards方程163

4.6.9气相迁移164

4.7包气带中的物质迁移164

4.8物质迁移平衡模型165

4.9物质迁移非平衡模型167

4.10阴离子排斥168

案例研究：溶质和湿润锋面的相对运动170

4.11包气带优势流动路径172

4.12小结174

本章符号175

参考文献175

习题177

第5章 多相流178

5.1引言178

5.2基本概念179

5.2.1饱和度179

5.2.2表面张力和湿润性179

5.2.3毛管压力180

5.2.4相对渗透率182

5.2.5两相流的达西定律185

5.2.6流体势和水头186

5.3轻非水相液体（LNAPLs）的迁移189

5.4 NAPLs的挥发194

5.5漂浮物厚度的测量198

5.6潜水面升降对LNAPLs分布的影响205

案例研究：喷气燃料的泄漏——潜水面下降对产物回收的影响206

5.7重非水相液体（DNAPLs）的迁移208

5.7.1相对迁移率208

5.7.2包气带中的迁移209

5.7.3饱和带中的垂直运动210

5.7.4饱和带中的水平运动211

案例研究：潜水面以下一个储存罐泄漏的四氯乙烯的移动213

5.7.5裂隙中的DNAPL流215

5.7.6 DNAPL的溶解218

5.8 LNAPLs和DNAPLs的监测218

5.9小结221

本章符号221

参考文献222

习题225

第6章 地下水中的无机化学物质226

6.1引言226

6.2浓度单位和活度226

6.3化学平衡和质量作用定律227

6.4氧化-还原反应230

6.5 pH和Eh的关系234

6.5.1 pH234

6.5.2 Eh和pH的关系235

6.5.3 Eh-pH图235

6.5.4 Eh-pH图的绘制实例238

6.6金属络合物247

6.6.1阳离子的水合作用247

6.6.2络合作用248

6.6.3有机络合剂248

6.7非金属无机污染物的化学性质249

6.7.1氟化物249

6.7.2氯和溴250

6.7.3硫250

6.7.4氮252

6.7.5砷252

6.7.6硒254

6.7.7磷254

6.8金属的化学性质254

6.8.1铍254

6.8.2锶255

6.8.3钡255

6.8.4钒255

6.8.5铬255

案例历史：美国得克萨斯州Odessa地下水的六价铬污染256

6.8.6钴258

6.8.7镍258

6.8.8钼258

6.8.9铜259

6.8.10银259

6.8.11锌259

6.8.12镉259

6.8.13汞259

6.8.14铅260

6.9放射性同位素261

6.9.1简介261

6.9.2放射性核素阳离子的吸附262

6.9.3铀262

案例历史：美国俄亥俄州Fernald地下水的铀污染265

6.9.4钍267

6.9.5镭268

6.9.6氡269

6.9.7氚269

6.10地球化学分带270

6.11小结272

本章符号272

参考文献273

习题275

第7章 地下水中的有机化合物277

7.1引言277

7.2有机化合物的物理性质277

7.3有机化合物的分子结构与命名278

7.3.1烃类278

7.3.2芳香烃282

7.4石油和煤焦油285

7.4.1石油馏分285

7.4.2煤焦油287

7.4.3与石油产品和煤焦油有关的地下水污染288

7.5官能团289

7.5.1有机卤化物289

7.5.2醇291

7.5.3醚292

7.5.4醛和酮292

7.5.5羧酸293

7.5.6酯293

7.5.7酚295

7.5.8含氮有机化合物296

7.5.9含硫含磷有机化合物297

7.6有机化合物的降解298

7.6.1简介298

7.6.2烃类的降解299

7.6.3氯代烃类的降解302

7.6.4有机农药的降解305

7.7有机分子生物降解实例306

7.7.1简介306

7.7.2氯代乙烷和氯代乙烯306

7.7.3芳族化合物308

7.8地下水中的有机物分析309

7.9指纹法分析石油馏分和煤焦油314

7.10小结321

参考文献322

习题326

第8章 地下水和土壤监测328

8.1引言328

8.2监测孔设计328

8.2.1一般原则328

8.2.2监测孔套管329

8.2.3监测孔过滤器333

8.2.4自然井和滤层填充井334

8.2.5环形封孔335

8.2.6保护性套管336

8.2.7过滤器的长度和位置336

8.2.8监测孔设计小结338

8.3监测孔的安装设施339

8.3.1污染净化措施339

8.3.2钻探方法340

8.3.3在污染土层中钻探344

8.4样品采集344

8.5监测孔的安装346

8.6监测孔成孔350

8.7监测孔施工中的记录工作352

8.8监测孔和钻孔的废弃354

8.9地下水监测多层采样装置354

8.10无钻井情况下的地下水取样方法356

8.11井孔取样359

8.11.1简介359

8.11.2洗井359

8.11.3取样设备360

8.12监测孔的低流量净化362

8.13土壤蒸气监测363

8.13.1简介363

8.13.2土壤蒸气监测方法364

8.14土壤水取样365

8.14.1简介365

8.14.2空吸渗透仪365

8.14.3空吸渗透仪的安装365

8.15小结367

参考文献368

第9章 场地修复371

9.1引言371

9.2控制污染源的方法372

9.2.1固体废物372

9.2.2清除与处置372

9.2.3包围373

9.2.4水动力隔离376

9.3抽出-处理系统377

9.3.1概述377

9.3.2捕获带380

9.3.3捕获带的计算382

9.3.4优化抽水-注水系统388

9.3.5污染羽的永久稳定化389

9.4抽出地下水的后处理系统389

9.4.1概述389

9.4.2无机污染物的处理390

9.4.3溶解有机物的处理390

9.5非水相液体的回收391

9.6泄漏地下储存罐的清除395

9.7土壤蒸气抽提396

9.8曝气法和生物漱洗法399

9.9生物修复400

9.9.1简介400

9.9.2烃类的内在生物降解401

9.9.3烃类的增强式生物修复402

9.9.4有机氯化物的生物修复404

案例研究：氯代乙烯的强化生物降解404

9.10组合方法405

案例研究：在地下水盆地上采用抽出-处理地下水修复方法的有效性408

案例研究：回收地下水位以下的池化DNAPL409

案例研究：在汽车制造厂油库场地内的土壤和地下水修复411

9.11小结413

本章符号414

参考文献414

附录A误差函数值418

附录B Bessel函数419

附录C W （tD，B）值422

附录D指数积分424

附录E单位缩写425

附录F Visual MODFLOW软件说明（自斯伦贝谢水务）426

索引428