地下水环境影响评价课件.ppt

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1、地下水环境影响评价,1,PPT课件,评价方法,类比法由于污染物的迁移除取决于污染物本身特征外，还取决于环境水文地质条件和水文地球化学条件环境水文地质和地球化学条件的相似性决定了其污染影响的可比性在查明相似工程项目及其所处地区的环境水文地质条件和地球化学基础上，通过量化处理，即可对拟建项目的环境影响范围、大小做出评估在量化处理中将开发因素与环境后果都概化为数值指标，并确定出类比系数。依此，即可进行环境影响预测,2,PPT课件,实例：,利用稳定铬同位素（53Cr/52Cr）在Cr（VI）被还原过程中发生的同位素分馏机理可定量评价含水层对Cr（VI）的还原速率和还原能力这样，只要我们掌握了一个地区特

2、定含水层中铬同位素（53Cr/52Cr）的变化规律，就可以定量预测Cr（VI）在该含水层中的被还原情况,3,PPT课件,评价方法,数学模拟法在区域水文地质特征调查基础上，根据污染途径分析，通过建立数学模型，获取计算参数等步骤进行的数学模式包括污染物迁移和水质评价两大类在污染物迁移模式中，可视情况和条件采用数值方法或解析法，而模式中所需参数需要经过现场调查、现场试验及实验室测量来获取,4,PPT课件,污染物迁移的数学模型,运移方程 (i,j=1,2,3),5,PPT课件,污染物迁移的数学模型,初始条件区域()上所有点在某一初始时刻t=0时的浓度分布,6,PPT课件,污染物迁移的数学模型,边界条件

3、第一类边界条件，边界上浓度是已知的第二类边界条件，边界上弥散通量是已知第三类边界条件，边界上溶质通量是已知,7,PPT课件,数学模型的求解方法,解析法简单条件下的溶质运移模型表达式过于复杂而难于实际应用数值模拟法有限差分法（Finite Difference Method）有限单元法(Finite Element Method) 边界元法 (Boundary Element Method),8,PPT课件,1、有限差分法(FDM),基本思想按时间步长和空间步长将时间和空间区域剖分成若干网格用未知函数在网格结(节)点上的值所构成的差分近似代替所用偏微分方程中出现的各阶导数把表示变量连续变化关系的

4、偏微分方程离散为有限个代数方程求解此线性代数方程组，以求出溶质在各网格结(节)点上不同时刻的浓度,9,PPT课件,有限差分法(FDM),基本步骤（1）剖分渗流区，确定离散点（2）建立水动力弥散问题的差分方程组（3）求解差分方程组点逐次超松驰方法(SOR)线逐次超松驰方法(LSOR)交替方向隐式迭代法(IADI)及强隐式方法(SID)等,10,PPT课件,差分与导数（Tarley级数）,几种导数的差分近似1、一阶向前差分2、一阶向后差分3、一阶中心差分4、二阶导数的差分,11,PPT课件,差分方程的相容性、收敛性、稳定性,相容性导数与其差分近似式之间存在截断误差当时间步长t和空间步长x都趋近于零

5、时，差分方程的截断误差也趋近于零，差分方程的极限形式就是原偏微分方程这时，认为差分方程与偏微分方程是相容的，这种相容性表示差分方程“收敛”于原偏微分方程,12,PPT课件,差分方程的相容性、收敛性、稳定性,收敛性指差分方程的解，即当步长t、x0时收敛于原偏微分方程的解稳定性差分方程的求解是以步进方式进行的，在逐步推进的过程中，误差也逐步积累若这种误差积累保持有界，则差分方程是稳定的；若这种误差积累无界，则差分方程是不稳定的,13,PPT课件,差分格式,格式不同，其截断误差、稳定性条件不同1、显式差分格式 2、隐式差分格式3、Crank-Nicolson差分格式,浓度取tn,浓度取tn+1,O(

6、t+x2),O(t+x2),O(t2+x2),14,PPT课件,有限元法(FDM),基本思想 把研究区域剖分为有限个子区域在每个子区域上用某种插值函数来近似待求解的未知函数得到求解相应偏微分方程的线性代数方程组,15,PPT课件,有限元法(FDM),种类里兹(Ritz)有限单元法基于变分原理，从泛函取极小的变分问题出发进行离散化的寻找泛函往往较为困难，常对原方程进行适当变换，但这种变换常引起较大的误差，而导致计算失败伽辽金 (Galerkin)有限单元法,16,PPT课件,有限元法(FDM),基本步骤加权余量法 (Method of Weighted Residuals) 设微分方程：L(u)

7、 f01、用一组有限级数代替未知函数u,试探函数,基函数形状函数插值函数,17,PPT课件,有限元法(FDM),加权余量法 余量R ：RL()f2、使余量R在某种意义下达到最小，找出待求参数uj 简单的办法是使R在区域平均意义下为零但是，这对于M个未知数来说仅能得到一个方程。为了得到M个方程：通过选取权函数W(i1，2，M)，使每个加权的余量在积分意义下为零,18,PPT课件,有限元法(FDM),加权余量法 根据权函数Wi的选择方法不同，可以得到各种计算方法伽辽金法选取权函数Wi为基函数i，即Wi = i 当待求函数为浓度C时,19,PPT课件,有限元法(FDM),加权余量法3、将试探函数式代

8、入权剩余方程，把权剩余在整个区域上的积分化为在各个单元上的积分，然后求和，便得到一个方程组,20,PPT课件,有限元中的基函数,线单元试探函数单元e的基函数,21,PPT课件,有限元中的基函数,三角形单元 试探函数基函数 （结点i，j，m按逆时针编号）,22,PPT课件,有限元中的基函数,三角形单元 基函数的性质l在结点l上为1，在其它两个结点上为0l沿着三角形的边随距离作线性变化l在三角形中心处的值等于1/3在结点l的对边上，l0在单元上任一点处都有：i +j +m1矩形单元,l=i, j, m,23,PPT课件,边界元法(BEM),基本思想 基于Green公式和Green函数把问题的解表示

9、为沿区域边界的积分在计算上把三维问题约化为二维问题，把二维问题约化为一维问题能方便并且精确地处理作为奇点的井点,24,PPT课件,边界元法(BEM),基本原理Green公式表示平面上的曲线积分与二重积分之间的关系,25,PPT课件,边界元法(BEM),基本原理Green第一公式、第二公式令,Green第一公式：,Green第二公式：,26,PPT课件,边界元法(BEM),基本关系若取C为浓度G称为Green函数，为区域中任意一固定点（即基本点）M0（x0， y0）至动点M（x，y）的距离,若M与M0重合，G在M0点产生的奇异性，不能应用Green第二公式。为此，可做一个以M0为圆心，为半径的园

10、，把M0包围起来，余下的区域使用第二公式,27,PPT课件,边界元法(BEM),基本关系如果点M0位于边界上，也可作类似处理，即以M0为圆心，为半径作一半园（园缺）。,28,PPT课件,边界元法(BEM),基本关系可以统一写为,29,PPT课件,边界元法(BEM),基本步骤 1、先把边界离散为N个结点，每个结点用直线相连，该联线称为边界单元，外边界上的结点编号顺序为顺时针，内边界上结点编号顺序为逆时针。然后把区域离散为NT个三角形单元。,30,PPT课件,边界元法(BEM),基本步骤 2、在任意边界段上，引进局部坐标系（，），找出浓度及其法向导数的表达式；在区域内部的浓度可用线性插值基函数表示

11、,31,PPT课件,边界元法(BEM),基本步骤 3、离散形式的边界元积分方程：把2中的各表达式代入边界元法的基本关系方程4、依次把每一边界结点和内部结点当作基本点i，写出上式的形式，便得到一方程组,32,PPT课件,改进的数值法,必要性大量的计算实践表明当弥散作用占优时，能取得较为满意的计算结果对流作用占优的问题时，都会遇到两个数值困难，即数值弥散和过量,33,PPT课件,改进的数值法,过量现象一维流动一维水动力弥散问题的纯对流解析解与有限差分数值解C-x曲线 在浓度锋面附近数值计算的浓度超过最大浓度值1和小于最小浓度0。这种计算结果违背了基本的物理意义。我们称这种现象为“过量现象”,34,

12、PPT课件,改进的数值法,数值弥散精确解析解的峰面是直立的，没有过渡带，但有限差分的数值解却存在一个过渡带这个过渡带在物理上显然是不存在的，它是由于数值计算过程中的误差产生的，通常称之为数值弥散,35,PPT课件,改进的数值法,改进方法上游加权法 特征值法动坐标法网格变形法随机步行法 引入人工扩散量法,36,PPT课件,实例,淋滤作用下铀水冶尾矿库中核素在地下水中迁移的反应-输运藕合模拟,37,PPT课件,研究区概况,湘,江,38,PPT课件,库区地质结构剖面示意图,更新统棕红色砾石层，呈透镜状发育，单个透镜体厚12m，透镜体重迭部位厚35m，砾石磨圆度高，分选性好，砾径多为25cm，多呈孔隙

13、式胶结,更新统棕红色网纹状亚粘土厚510m，多呈厚层状，胶结紧密，抗风化能力强，具有清晰的黄白或白色蠕虫状条纹,全新统砂卵石,全新统亚粘土,湘江,上更新统棕黄色、红色粘土、亚粘土3-12米厚,上更新统砂卵石,始新统流市组茶山坳段下部岩段，主要由紫红色、暗紫色泥岩、粉砂质泥岩和泥岩、粉砂岩夹薄层状灰色钙泥质页岩和泥灰岩等组成，灰色夹层厚度一般为1030cm，发育不稳定。接近岩层顶部的岩石中普遍发育有峰窝状孔洞，孔径一般小于1mm，孔内壁多附白色碳酸盐矿物薄壳。,级阶,级阶,级阶,尾 矿 库,E,39,PPT课件,地下水地球化学特征,U（）在地下水中的含量很低，一般为ng/L，仅在尾矿库库底的地下

14、水中含量较高，如WKB-29-1和WKB-29-2中铀的含量达65.8g/L和18.0g/L，这说明现在铀的迁移仍以垂向为主，同时由于库底粘土的阻滞，迁移缓慢。,40,PPT课件,尾矿库规模,国营272厂铀水冶尾矿库位于湖南省衡阳市东南15km处，地处湘江衡阳段上游的丘陵区。该尾矿库从1963年8月投入使用到1994年退役为止，已形成了滩面面积为1.47km2、堆积尾矿渣2.0107t、二库联用周圈堆坝、中心排水的平地型尾矿。就其规模而言，在亚洲亦属罕见。,41,PPT课件,尾矿库运营史,1963年8月投入使用，尾矿浆开始向第一尾矿库排放.1964年在第一拦水坝顶建虹吸排水塔，用于防洪，当库水

15、位超过78.8m时，即向湘江排废水；1966年第二尾矿库建成并投入使用；1970-79年开始在第一拦水坝处放矿堆坝；1981年用高32m，直径5m框架溢洪井和直径1.1m，长度5500m钢筋砼管联合组成尾矿库排洪系统；1994年退役现在尾矿库的9个坝段在标高为82-95.3m的粘土坝上用尾矿砂堆高了11m,42,PPT课件,尾矿库全貌示意图,43,PPT课件,尾矿砂柱浸实验,R=12cm，H=50cm装填量为9.8kg干装填密度为1.73103kg/m3n=0.45，K=1.8310-3cm/s。,44,PPT课件,尾矿砂柱浸实验结果,黄铁矿氧化起控制性作用铀的解吸量为148.96 mg铀在尾

16、矿砂上的吸附浓度为15.2 mg/kg,45,PPT课件,在尾矿库底部分布有一层厚约45米的粘土层，30多年来，U（）被滞留在粘土的0.10.5m的范围内为了研究核素在粘土中的吸附与迁移批实验土柱实验,粘土对核素吸附作用的实验与模拟,46,PPT课件,一、批实验,粘土样采自尾矿库西南沿的松林坝附近。实验用的溶液是用铀标准经0.01M的NaNO3溶液稀释而配制的。铀浓度=4.310-4M（ABC组，8份/组，100ml/份, pH=2-9, S=1g、0.1g、0.01g ）铀浓度= 4.310-5M(D组， 8份，100ml/份, pH=2-9, S=0.1g ),47,PPT课件,一、批实验

17、,pH,（a）,pH,（b）,pH,（c）,pH,（d）,图3.4 U()在粘土上的吸附与pH的关系：（a）A组实验；（b）B组实验；（c）C组实验；（d）D组实验,U的吸附量（mg）,U的吸附量（mg）,U的吸附量（mg）,U的吸附量（mg）,48,PPT课件,一、批实验,DLM模型的建立,49,PPT课件,一、批实验,pH,pH,(a)C=4.310-5M,(b)C=4.310-4M,图3.6 DLM模型计算值与实验数据的对比图： (a) 实圆点表示D组实验数据点，点线表示模型的拟合曲线；(b) 实圆点、上三角形和菱形块分别表示A组、B组和C组的实验数据点，实线、点线和短连线分别表示在这三

18、种实验条件下的模型计算值。,U的吸附量（mg）,U的吸附量（mg）,50,PPT课件,一、批实验,分配系数（Kd）传统的方法有两点不足：（1）不能提供溶质在固体上吸附机理的信息；（2）由于其是在特定条件下测得的，而将其用于复杂的天然环境，势必会产生很大的误差。,pH,图3.7 DLM模型计算出的U（）在粘土上吸附的分配系数与pH值的变化曲线（U（）浓度为4.310-5M，M/V=10g/l）,Kd(L/g),51,PPT课件,二、土柱实验,纵向弥散度为6cmU（）的分配系数为0.038L/g,52,PPT课件,模拟软件简介,Visual MODFLOW是三维地下水流动和污染物运移最完整、最易用

19、的模拟环境将MODFLOW、MODPATH和MT3D同最直观强大图形用户界面结合在一起。在建立模型和显示结果的任何时候，都可以用剖面图和平面图的形式将模型网格、输入参数和结果加以可视化显示。,53,PPT课件,U（）反应-输运模型的建立,单元剖分平面上剖分60列，43行，共2580个单元；垂向上分为三层第一层为粘土、亚粘土层第二层为更新统及第四系的砂卵石层第三层为下第三系的基岩,54,PPT课件,边界条件,河流边界,隔水边界,隔水边界,隔水边界,55,PPT课件,尾矿库垂向渗漏量的确定,尾矿库运营期（19631994）水均衡法： 7.03105 m3/a我们以浅部枯水期废水中铀的浓度的均值，即

20、C=0.705mg/l退役后（1994年以后）1.73105 m3/a据柱浸实验， C=0.509mg/L,56,PPT课件,水动力参数的选取与分区,57,PPT课件,水动力参数的选取与分区,58,PPT课件,水动力参数的选取与分区,59,PPT课件,弥散度的取值,越来越多的室内外弥散试验不断地证实了空隙介质中水动力弥散具有尺度效应。一些研究者综合世界范围内百余个水质模型中所使用的纵向弥散度与空间尺度的关系，认为水动力弥散的尺度效应具有分形特征，同时，还给出了不同模型纵向弥散度尺度效应的分维数。,60,PPT课件,弥散度的取值,61,PPT课件,分配系数的取值,利用DLM模型来确定U（）在粘土

21、中的分配系数C=0.705mg/L、M/V=10g/L酸雨严重， pH=4.054.10，取pH=4.1时的U（）的分配系数，即0.0025L/g,图4.3 DLM模型计算的U(6+)的Kd与pH值的关系曲线(C=0.708mg/L, M/V=10g/L),pH,Kd(L/g),62,PPT课件,退役后研究区地下水等水位平面图,63,PPT课件,退役后研究区地下水流向剖面图,64,PPT课件,退役时核素在粘土层中分布情况,从图中可以看出，30多年来，库底粘土层对于核素的迁移起到了很好的屏障作用，核素基本被限制在粘土层的厚度范围内；核素的迁移以垂向为主，侧向迁移很小，地下水中铀浓度除了库底较高外

22、，其它处都很低。这些结果与我们观察到的结果（表3.2和3.11）基本一致，进一步证明我们所建的模型是可靠的。,65,PPT课件,退役500年时核素在地下水中分布情况,66,PPT课件,退役1000年时核素在地下水中分布情况,67,PPT课件,5、地下水污染风险评价,68,PPT课件,几个概念,1、风险当存在危害性行为时遭受损失、损害和破坏的可能性。2、风险评价确定某一危害性行为的破坏效应的性质和大小的过程。3、环境风险评价评估环境污染事件发生概率以及在不同概率下事件后果的严重性，并决定应当采取的适宜对策。,69,PPT课件,几个概念,4、危害处理在风险评价的基础上，综合考虑法律、社会、经济、生

23、态、政治等因素，确定是否或在多大程度上控制未来有毒有害物质的排放。换句话，控制污染物质到一种可被接受的水平。,70,PPT课件,人类健康风险评价,人类健康风险评价描述人类接触有害物质时，危害效应的特征。评价过程以评价人类暴露在或能够暴露在有毒及有害物质中的程度，确定现在或将来的人类健康风险。现场风险评价它用来确定人类暴露于有毒物质或处于污染现场时，其健康所遭受的风险程度。,71,PPT课件,人类健康风险评价的基本要素（步骤）,1、危害鉴定2、接触方式评价3、危害性评价（毒性评价）4、风险特征描述,72,PPT课件,一、危害识别,鉴定污染物鉴定与描述有害污染物的特征 污染物在发源地及其在媒介中活

24、动程度 确定与污染物接触是否会产生危及人类健康的效应。,73,PPT课件,二、接触方式评价,1、定义：某种化学或物理媒介（即污染物）与人类或其它生态效应接受体的相互作用方式评价，包括：接触的程度大小、频率、持久性 人们可能受到的危害的性质与大小污染物与人类的可能接触方式,74,PPT课件,二、接触方式评价,2、内容：接触点现场（非）接触、沉淀物接触、地表（地下）水接触接触方式皮肤吸附、摄取、吸入接触人口与污染物接触敏感的人口数量接触持久性急性与短期接触、慢性与长期接触,75,PPT课件,二、接触方式评价,3、主要步骤确定接触方式的性质接触途径的确定接触方式的量化,76,PPT课件,第一、接触方

25、式性质的确定,现场物理性质气候、地质条件、植被、土壤类型、地下水的水力学性质、地表水情况等可能受害人口以及风险增加时应避免接触人口居住或邻近于污染现场的人群消费产于污染现场产品的消费者从污染现场迁移出来的、并有可能接触化学物质人群对接触化学物质非常敏感的人群由于其活动方式可能使自身受到危害的可能性增加的人群,77,PPT课件,第二、确定接触途径,概念：某种污染物接触人类的机理 接触点污染物可能与人类相接触的地方；通过考虑人口居住地位置与污染地区或可能被污染地区附近的人类活动方式来确定的。污染物传输介质与来源很可能成为接触点，特别是当污染现场正在被使用或即将被使用、或接近污染现场不被禁止的时候。

26、可能的接触点一般来说位于污染现场的水力下游或风向下游。,78,PPT课件,第二、确定接触途径,依赖于：接触介质（地下水、地表水、沉淀物、土壤/粉尘、空气和食物）与接触点的人类活动方式主要的接触途径包括（1）摄取，（2）吸入，（3）皮肤接触注意：接触点的存在并不一定意味着接触途径的存在,79,PPT课件,第三、接触方式的量化,完全的接触方式 污染源 污染物排放入环境中 接触行为发生时的接触点 接触行为发生时的接触途径如果以上要素中任意一个不存在的话，这种接触方式将被认为是不完全的,80,PPT课件,第三、接触方式的量化,如果接触方式是完全的且具备可能受到污染物危害的人口的详细资料则可以确定出：污

27、染物与人相接触的程度、频率和持久性。分两个阶段完成（1）估算接触点的污染物浓度（2）计算化学物质摄入量。,81,PPT课件,估计接触点的污染物浓度,利用：单独利用监测数据或污染物在环境中的赋存与迁移模型，均可对接触点的污染物浓度进行计算。,82,PPT课件,计算化学物质摄入量,化学物质摄入量在接收体交换边界（如皮肤、肺）可以被吸收的化学物质的含量。假设污染物的接收体一直处于同一位置，并与相同的污染物浓度相接触，则：,83,PPT课件,计算化学物质摄入量,上式中：I摄入量；即交换边界化学物质的含量(mg/kg.d) C污染物浓度；即整个接触期间污染物的平均浓度(mg/l) CR污染率；即单位时间

28、或时期内被污染介质的数量（l/d）EFD接触频率与持久度；即表征污染物与人相接触时间长短与频率大小的物理量。一般计算时采用两个术语（EF与ED），EF为接触频率（dyr），ED为接触持久度（yr）BW人体重量；即整个接触期间人体的平均重量（kg）AT平均时间，即接触期间的平均长度（d）,84,PPT课件,三、毒性评价,1、危害性鉴定确定与污染物接触是否会加强对健康的负面影响（如癌症、生育缺陷、智力发育迟缓）2、剂量-反应评价定量地研究污染物的毒性大小及人体吸收污染物含量与其健康受损程度的关系。常用“剂量-反应示意曲线图” 表示如果产生一种危害所需的污染物剂量越少，说明这种污染物的毒性越大,85

29、,PPT课件,三、毒性评价,剂量-反应评价当强度或剂量比较小时，虽引起生理学改变，但属正常范围，机体处于代偿状态，不显现临床症状；随剂量的增大，超越了机体适应范围，则出现疾病甚至死亡。在代偿向失代偿过渡的过程中，机体处于临床前驱期，这时出现的生理学改变属亚临床变化，其条件是可逆的，故仍可恢复到完全健康状态。人体能正常调节而不出现任何病变的最大剂量为最高容许浓度,86,PPT课件,剂量-反应曲线,a,b,失代偿,代偿,正常代偿,准病态,患病,死亡,a 持久性危害b 可逆性变化,机体反应,小 剂量 大,87,PPT课件,生物学反应谱,环境中的有毒有害污染物作用于人群时，受影响人群的比例呈金字塔形分

30、布分为五个阶段,1 体内污染负荷量增加,2 意义不明的生理变化,3 亚临床变化,4 发病,5死亡,对健康有害的影响,剂量,88,PPT课件,综合毒性,多种有毒有害污染物时：相加作用 当两种以上毒物同时存在时，它们的毒性可能表现为其作用的总和 相乘作用 多种毒物联合作用的毒性大大超过这几种毒物毒性的总和 撷抗作用 多种毒物联合作用的毒性低于各种毒物毒性的总和,89,PPT课件,污染物毒性资料的来源,疫学研究 可清楚指示某一化学物质与某种负面健康效应之间的关系，是最可靠的资料；动物研究 从动物研究所获得的资料推断某种化学物质对人体健康的影响，即假定人类与动物对化学物质具有相同的反应。通常用于研究的

31、动物包括老鼠、兔子、猪、狗和猴子。辅助研究 （1）新陈代谢与药理学研究，（2）细胞结构与器官微组织研究，（3）结构-活性研究,90,PPT课件,毒性参数,1、非致癌效应非致癌化学物质的毒性不会导致癌症或基因突变，注意，致癌化学物质也会对人体有非致癌的影响，即表现出系统毒性。无观察效果水平（NOEL）无观察危害效应水平（NOAEL）参考剂量（RfD）,91,PPT课件,无观察效果水平（NOEL）,无观察效果水平（NOEL）不对人体或动物试验造成影响的化学物质的最高剂量水平最低观察效果水平（LOEL）在缺乏NOEL资料的情况下，可以采用LOEL来代替安全剂量下限。处于LOEL时，通常不会观察到任何

32、影响，即使有，也不会存在毒性。,92,PPT课件,无观察危害效应水平（NOAEL）,无观察危害效应水平（NOAEL）化学物质不产生明显有害效应时的最高剂量水平最低观察危害效应水平（LOAEL）当NOAEL不明确时，采用LOAEL作为代替。,93,PPT课件,参考剂量（RfD）,概念最常用的毒性指标。在不产生危害的情况下，人体所能吸收有毒物质的最大含量。单位mg/kg.d。,94,PPT课件,参考剂量（RfD）,类型慢性参考剂量指在不受化学物质危害的前提下，与化学物质相接触的人在其整个生命期间内的化学物质日接触量。接触期在7年（约为人寿命的1/10）到一生之内，均该类型。亚慢性参考剂量接触期间约

33、在2周到7年之内。发展性参考剂量用于评价独立接触事件中，正在生长的器官所可能受到的危害。,95,PPT课件,参考剂量（RfD）,不确定系数（即安全系数）（1）总人口数的差异，特别是对化学物质敏感的人口总数的差异；（2）人类与动物的种属差异（如在把动物试验的结论推之于人类时）。,96,PPT课件,毒性参数,2、致癌效应致癌效应与非致癌效应不同，它基于无下限剂量模型，亦称“一击命中”模型，假定即使是一个分子的致癌物质也会导致疾病。最常用的毒性指标斜度系数致癌能力分级系统,97,PPT课件,致癌能力分级系统,化学污染物可按照对人类致癌效应证据的多寡来进行分级。致癌证据可被认为是：（1）充分的（2）有

34、限的（3）不足的（4）无致癌依据（5）有不致癌证据。,98,PPT课件,斜度系数（SF）,在人的一生中摄入一个单位的致癌物质后患癌症的最大可能性 每单位剂量化学物质的致癌风险（即与致癌物质接触的人口中患癌症的比例） 在95%可信度下剂量-反应曲线的斜率，单位为（mg/kg.d）-1,99,PPT课件,单位浓度下的致癌风险,可根据SF分别以吸入接触方式和口服接触方式定义空气中的单位浓度风险（吸入方式）=SF吸入率/70千克水中的单位浓度风险（口服方式）=SF消耗率/70千克吸入率=20立方米/天，消耗率=2升/天,100,PPT课件,不同接触途径间毒性参数的转换吸收系数,同一化学物质在不同接触途

35、径中的毒性参数是可以转换的，但在吸收有毒物质与新陈代谢方面的差异，把一种接触途径中的毒性参数直接用于另一种时存在很大的差异，为此，引入吸收系数。如把口服接触途径的RfD用于皮肤接触途径时，对于有机化学物质与无机化学物质来说，吸收系数的取值分别为10%与1%。,101,PPT课件,四、风险特征描述,定义：它是风险评价最后的一步，同时也是风险处理的第一步。它结合接触方式评价与毒性评价，对暴露于有毒物质或可能暴露于有毒物质的人口的风险提供定性的和定量的评估。通过评价致癌有害效应与非致癌有害效应的大小及它们各自所占的份额来描述。,102,PPT课件,（一）致癌风险值,定义与致癌物质相接触的人在其生命中

36、患得某种癌症的可能性的增加值。致癌风险值可通过癌症SF与摄入量相乘来获得。,103,PPT课件,致癌风险值的计算模型,1、线性低剂量模型 应用于低风险水平（即小于0.01）2、一点模型应用于化学物质摄入量比较高,104,PPT课件,致癌风险值的计算模型,上式中CR: 某种癌症发生的可能性,无量纲CDI: 长期接触条件下的日平均摄入量, mg/kg.dSF: 斜度系数, mg/kg.d-1,105,PPT课件,总计致癌风险值的计算,当与化学混合物或多种致癌物质相接触时：（n为致癌物质总数，p为接触途径总数 ）1、2、,106,PPT课件,（二）非致癌风险值计算,1、危害系数（HQ）在某一时间段内

37、，一种化学物质的接触水平与参考剂量的比值：式中HQ为危害系数E为化学物质接触水平RfD为参考剂量, mg/kg.d,107,PPT课件,（二）非致癌风险值计算,2、危害指标（HI）多种污染物与多种接触方式存在的情况下的总计非致癌效应若：（1）对于每一种接触方式来说，一个化学物质接受体所能接受的最大接触水平是相同的；（2）计算中涉及到的毒物学原理是相似的。则：,108,PPT课件,（二）非致癌风险值计算,对于长期接触情形用长期总危害指标评价接触水平（Eij）被长期日平均摄入量（CDIij）代替对于短期接触情形用短期总危害指标评价接触水平（Eij）被短期日平均摄入量（SDIij）代替,109,PP

38、T课件,（三）人体暴露模型风险值,人体暴露模型它是通过将化学物的环境浓度和人体暴露及癌症风险相联系，说明人体通过呼吸、食物和水的消耗以及皮肤的吸收等途径对化学物的摄取。,110,PPT课件,（三）人体暴露模型风险值,人体暴露模型E是在年龄段内对P途径的平均暴露量，ng(kgd)；Iic和Iia分别是儿童和成人通过i途径暴露的日吸取量，ngd。,111,PPT课件,（三）人体暴露模型风险值,人体暴露模型上述模型中设计了7个潜在的暴露途径，即呼吸空气；饮用水；水果、蔬菜和谷物的摄取；肉和奶制品的摄取；鱼的摄取；土壤的摄取；皮肤吸收。,112,PPT课件,（四）经济损失风险值,经济损失风险评价对由于

39、环境污染危害个人和社会的经济损失，包括劳动生产力损失、医疗费用、肥料、能耗等费用的增加等进行评价健康经济损失 +生态经济损失,113,PPT课件,1、健康经济损失计算,直接经济损失指预防、诊断、治理等使患者恢复的所有人力、物力价值，主要是医疗费用。 S1=P1 R1 AR1 y1S1为直接费用；P1为污染区人口数；R1为污染区患病率；AR1为归因于污染导致患病率或死亡率增加的百分数；y1为人均医疗费用。,114,PPT课件,1、健康经济损失计算,间接经济损失永远失去生产力的价值，包括早死、继发性疾病丧失劳动力的损失，该种计算方法较多，我国的法律仅规定了直接经济损失的赔偿。通用经济损失计算,11

40、5,PPT课件,1、健康经济损失计算,间接经济损失S1为环境污染对人体健康的损失费用（万元）；P为人力资本（取人均净产值，元/年人）；M为污染区人口数（10万人）；Ti为i种疾病患者人均丧失劳动时间（年）；Hi为i种疾病患者陪护人员的平均误工时间（年）；Yi为i种疾病患者平均医护费用（元/人）；Li、L0i为污染区和非污染区i种疾病的发病率（1/10万）。,116,PPT课件,2、生态经济损失计算,生态直接经济损失指污染区与非污染区劳动力资本、能耗、种子、移苗价值之差和污染区减产价值之和。,117,PPT课件,2、生态经济损失计算,生态直接经济损失S2污染区直接经济损失价值（元）；Ti污染区i

41、或j种动植物所耗费的劳动力资本、肥料、能耗、种子、移苗平均价值（元/km2）；Tj非污染区j或i种动植物所耗费的劳动力资、肥料、能耗、种子、移苗平均价值（元/km2）；T非污染区i或j种动植物平均价值（元/kg）；G污染区减产量（kg/km2），即与非污染区平均产量之差；M1污染区面积（km2）。,118,PPT课件,2、生态经济损失计算,若I个污染源或J种污染物对数种动植物造成危害，其经济损失：,119,PPT课件,2、生态经济损失计算,式中：SIJI个污染源或J种污染物造成的直接经济损失；cii种污染物浓度（mg/L或mg/m3）；Q污染介质排放量（t或m3）；10-6为物理换算常数，气为

42、10-9；Kii种污染物的污染负荷,120,PPT课件,2、生态经济损失计算,式中：DMEGi种污染物的排放环境目标值，是指生物体与排放源短期接触时，排放源中有害物质的允许浓度（未经稀释的浓度），不高于此浓度不会对人或生态产生不可逆的有害影响（mg/L 或mg/m3或mg/kg）分DMEGAE（空气）、DMEGWE（水）、DMEGLE（固体废物）三类,121,PPT课件,2、生态经济损失计算,三类DMEGDMEGAE可直接用24h接触不对动植物造成有害作用的污染物最低浓度代替；DMEGWE = 5最严重水质基准值（g/L）10-3DMEGLE = 0.2DMEGWE（g/L）10-3,122,

43、PPT课件,（五）突发性环境风险评价,【例1】1984年12月4日印度博帕尔农药厂发生45吨异氰甲酯（CH3NCO，简称MIC）毒气泄漏，造成2500人死亡、5 万人双目失明、20万人背井离乡的重大事故，产生了极其严重的环境污染。,123,PPT课件,（五）突发性环境风险评价,【例2】1986年4月26日，切尔诺贝利核电站的爆炸事故，31人死于放射性疾病，对环境造成了严重的放射性污染，同年5-7月，远在万里之外的上海市在牛奶、蔬菜以及降水中都检测到事故释放出的放射性物质。,124,PPT课件,（五）突发性环境风险评价,评价要点首先，确定其发生的概率其次，考虑如何控制其不发生最后，考虑如何降低其

44、危害与损失用故障树分析方法进行定量风险评价,125,PPT课件,（五）突发性环境风险评价,故障树分析方法（FTA）通过编制和分析故障树，计算：最大顶上事件发生的概率假设最大顶上事件发生的后果,126,PPT课件,五、风险处理,定义在进行危害鉴定、结果分析、定量风险评价的基础上，针对不同风险水平，做出具体有效的应对方案，以最大限度地控制、或减少污染对人类和环境的危害,127,PPT课件,五、风险处理,原则组织上高效灵活、有保障技术上经济可行社会上公众可接受的、满意的环境保护上是可修复的、彻底的,128,PPT课件,小结,危害识别,接触方式评价,毒性评价,风险特征描述,非致癌（RfD）致癌（SF、致癌分级系统）,致癌效应的风险值(线性模型、一点模型),非致癌效应的风险值（危害系数、危害指标）,接触点接触途径量化,经济风险评价（健康与生态经济损失）,人体暴露模型风险值,突发性环境风险评价（故障树分析法）,风 险 处 理,风 险 评 价,129,PPT课件,谢谢！,130,PPT课件,